高中化学专题1化学反应与能量变化第一单元化学反应中的热效应第2课时反应热的测量与计算学案苏教版选修4
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第一章化学反应的热效应第二节反应热的计算第2课时反应热的计算基础过关练题组一反应热的相关计算1.(2024河南中原名校联考)工业上PCl3可通过下列反应制取:P4(g)+6Cl2(g) 4PCl3(g)(已知P4为正四面体结构,如图),断裂1 mol P—P、1 mol Cl—Cl、1 mol P—Cl需要吸收的能量分别为a kJ、b kJ、c kJ,该反应的ΔH为()A.(12c-6a-6b) kJ·mol-1B.(4a+6b-12c) kJ·mol-1C.(a+6b-12c) kJ·mol-1D.(6a+6b-12c) kJ·mol-12.(2024浙江台州月考)合成氨工业中的氢气可由天然气和水反应制备,其主要反应为CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)ΔH=+162 kJ·mol-1,断裂化学键所需能量如表,则断裂1 mol C—H所需吸收的能量为()C OA.207 kJB.414 kJC.632 kJD.828 kJ3.(教材习题改编)已知:①2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)ΔH1=-571.6kJ/molO2(g) H2O(g)ΔH2=-241.8 kJ/mol②H2(g)+12③CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)ΔH3=-890.3 kJ/mol请回答下列问题:(1)H2的燃烧热为kJ/mol;等质量的H2和CH4完全燃烧生成H2O(l),放出热量较多的是。
(2)112.0 L(标准状况)H2和CH4的混合气体充分燃烧生成H2O(l),放出3 242.5 kJ热量,则混合气体中CH4的体积分数为。
(3)写出CH4燃烧生成CO2和水蒸气的热化学方程式:。
题组二反应热的判断与大小比较4.(2024湖南长沙雅礼中学月考)下列各组热化学方程式中,ΔH的比较正确的是() ①C(s)+O2(g) CO2(g)ΔH1C(s)+1O2(g) CO(g)ΔH22②S(s)+O2(g) SO2(g)ΔH3S(g)+O2(g) SO2(g)ΔH4③H2(g)+1O2(g) H2O(l)ΔH522H2(g)+O2(g) 2H2O(l)ΔH6④CaO(s)+H2O(l) Ca(OH)2(s)ΔH7CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)ΔH8A.ΔH1<ΔH2B.ΔH3<ΔH4C.ΔH5<ΔH6D.ΔH7>ΔH85.(经典题)(2024广东深圳红岭中学质检)已知:①2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH1②3H2(g)+Fe2O3(s) 2Fe(s)+3H2O(g)ΔH2O2(g) Fe2O3(s)ΔH3③2Fe(s)+32O2(g) Al2O3(s)ΔH4④2Al(s)+32⑤2Al(s)+Fe2O3(s) Al2O3(s)+2Fe(s)ΔH5下列关于上述反应焓变的判断正确的是()A.ΔH1>0B.ΔH5>0C.ΔH4<ΔH3D.ΔH1=ΔH2+ΔH3能力提升练题组反应热知识的综合应用1.(2024重庆部分重点中学调研)以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水制氢流程如图。
(人教版选修4)第一章《化学与能量》教学设计第一节《化学反应与能量变化》(第二课时:中和反应的反应热及其测定)A.稀H2SO4与稀Ba(OH)2溶液反应生成1molH2OB.稀盐酸与氨水反应生成1molH2OC.稀盐酸与稀Ba(OH)2溶液反应生成1molH2OD.稀NaOH与95%浓硫酸反应生成1molH2O【答案】 C【板书】1中农和热:在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应而生成 1 mol H2O 时的反应热叫中和热。
【讨论】2.注意事项:【回答】①稀溶液:是指存在大量水的溶液。
②量的标准:必须是生成 1 mol 水。
【讲解】(3)对于强酸和强碱的稀溶液反应,中和热基本上是相等的,表示为H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1。
【讨论】已知在稀溶液里盐酸与氢氧化钠溶液发生中和反应生成 1 mol 水时,放出的热量为57.3 kJ。
【思考】:(1)弱碱与弱酸反应;(2)浓硫酸与稀氢氧化钠溶液反应;(3)稀硫酸与氢氧化钡溶液反应放出的热量是否也都是57.3 kJ?【回答】(1)因为弱酸、弱碱在电离过程中需要吸热,所以弱酸、弱碱发生中和反应生成 1 mol H2O 放出的热量要小于 57.3 kJ;(2)因为浓硫酸与稀 NaOH 溶液的反应过程中还包括浓硫酸的稀释,稀释时要放出大量的热,所以浓硫酸与稀NaOH 溶液发生中和反应生成 1 mol H2O 放出的热量要大于 57.3 kJ;(3)稀硫酸与稀氢氧化钡溶液发生中和反应,不仅生成H2O,而且生成 BaSO4 沉淀,生成 BaSO4 沉淀时会放出热量,所以此反应生成 1 mol 水时放出热量要大于 57.3 kJ。
【思考】2.已知H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)ΔH=-57.3 kJ·mol-1,回答下列问题:(1)用含20 g NaOH的稀溶液跟足量稀盐酸反应放出____________kJ的热量。
第一单元 化学反应中的热效应第二课时 反应热的测量与计算教学目标:1.学会测量反应热的方法,正确分析实验测量误差及原因,并采取适当的措施减少误差。
2. 理解盖撕定律的内容,运用并能够计算。
教学重点、难点:测量反应热的方法,正确分析实验测量误差及原因教学模式:边探讨边讲解教学过程:一、自学探究1.中和反应的实质是 。
2.中和反应过程是吸热反应还是放热反应?3. 是中和热。
4.怎样测定酸碱中和反应的中和热?二、总结1.中和热:在稀溶液中,酸和碱发生中和反应而生成1mol 水时放出的热量。
研究条件:稀溶液反应物:酸与碱生成物及其物质的量:1mol放出的热量:57.3kJ/mol中和反应的实质是:H + + OH - = H 2O ,当强酸与强碱在稀溶液中发生中和反应时,都有:H +(aq) + OH - (aq) = H 2O(l);△H =-57.3kJ注:强酸与弱碱反应,强碱与弱酸、弱酸和弱碱反应生成1molH 2O 放出的热小于57.3KJ/mol 2.中和热的测定(1)实验药品:0.50 mol/L 和0.50 mol/L 的盐酸和0.50 mol/L 和0.50 mol/L 的氢氧化钠溶液(2)实验仪器:简易量热计(3)实验原理:34.1810/0.025m t H KJ mol -∆⨯∆=- (4)实验步骤:1.组装量热器在大烧杯底部垫泡沫塑料(或纸条),使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。
然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料(或纸条),大烧杯上用泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板,在板中间开两个小孔,正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过,如上图所示。
2.药品取用用一个量筒最取50 mL 0.50 mol/L 盐酸,倒入小烧杯中,并用温度计测量盐酸的温度,记入下表。
然后把温度计上的酸用水冲洗干净。
用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/LNaOH溶液,并用温度计测量NaOH溶液的温度,记入下表。
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专题1化学反应与能量变化第一单元化学反应的热效应第二课时反应热的种类和测量教学过程稍过量。
(2)。
大小烧杯口应持平,以减少热量的散失。
(3)。
用0。
1分刻度的温度计,温度计的水银球要完全悬浸在溶液中,等稳定一段时间后读数为准,要估读。
(4)。
动作要快,以尽量减少热量的损失[练习]:(1)大小烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是。
(2)(填“能”或“不能”)将环形玻璃搅拌棒,改为环形金属(如铜)棒,其原因是。
(3)大烧杯上如不盖硬纸板,对求得中和热数值的影响是(填“偏高"、“偏低”或“无影响”)。
(4)如果改用60 mL 1。
0 mol·L-1盐酸跟50 mL 1.1mol·L-1氢氧化钠溶液进行反应,则与上述实验相比,所放热量(“增加”、“减少”或“不变"),理由是;所求中和热数值(“增加”、“减少”或“不变"),理由是。
[小结]重点掌握中和热实验操作.(1)减少实验过程中的热量损失.(2)不能; 因金属易导热。
(3)偏低(4)增加;后者生成0。
055mol的H2O,而前者只能生成0.050mol的H2O;不变;“中和热”是指酸跟碱发生中和反应生成1摩尔H2O时所放出的热量,与酸碱的用量无关。
第2课时 反应热的测量与计算[学习目标定位]一、中和反应反应热的测量1.原理:通常以盐酸与NaOH 溶液反应为例测定中和反应的反应热。
2.实验仪器装置(1)将实验装置中各仪器(或物品)的名称填在横线上。
(2)实验过程中,还需要的其他仪器有50 mL 量筒(2只)。
3.实验测量数据 (1)初始温度(t 1)用一量筒量取50 mL 0.50 mol·L-1盐酸,倒入简易量热计中并测量其温度;用另一量筒量取50 mL 0.50 mol·L -1NaOH 溶液并测量其温度,取两温度平均值为t 1。
(2)终止温度(t 2)把量筒中的NaOH 溶液迅速倒入盛有盐酸的简易量热计中,立即盖上盖板。
用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液,并准确读取混合溶液的最高温度,记录终止温度为t 2。
(3)重复实验操作三次,记录每次的实验数据,取其平均值作为计算依据。
4.实验数据处理盐酸、氢氧化钠溶液为稀溶液,其密度近似地认为都是 1 g·cm -3,反应后溶液的比热容c =4.18 J·g -1·℃-1,忽略量热计的比热容。
该实验中盐酸和NaOH 溶液反应放出的热量是0.418(t 2-t 1)kJ ,中和热为16.72(t 2-t 1)kJ·mol -1(或ΔH =-0.418(t 2-t 1)0.025 kJ·mol -1)。
5.思考(1)酸、碱混合时,为何要把NaOH 溶液一次性迅速倒入小烧杯? 答案 减少热量损失。
(2)实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒? 答案 不能,铜丝易传热,造成热量损失大。
中和热测定实验中应注意的事项(1)防止热量散失的方法:①两个烧杯口要相平;②在两个烧杯之间填充碎泡沫塑料或碎纸片;③用玻璃棒搅拌,而不能用金属棒(丝)搅拌;④实验时动作要迅速。
(2)加过量碱液使酸完全反应,碱过量对中和热测定没有影响。
(3)数据处理时,相差较大的数据可能是偶然误差引起的,应舍去。
例1 在进行中和热的测定中,下列操作错误的是( ) A .反应中用的是强酸、强碱的稀溶液 B .测量溶液的温度计要一直插在溶液中C .为了使反应均匀进行,可以向酸(碱)中分次加入碱(酸)D .为了使反应更完全,可以使碱适当过量 答案 C解析 分次加入混合时,容易造成热量损失,使测试结果不准确。
考点 中和热的实验测定题点 中和热测定实验操作和误差分析例2 某实验小组设计用50 mL 0.50 mol·L -1盐酸跟50 mL 0.55 mol·L -1氢氧化钠溶液在如图装置中进行中和反应。
试回答下列问题:(1)使盐酸与NaOH 溶液混合均匀的正确操作是 (填字母)。
A .用温度计小心搅拌 B .揭开硬纸片用玻璃棒搅拌C .轻轻地振荡烧杯D .用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动(2)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm -3,又知中和反应后生成溶液的比热容c =4.18 J·g -1·℃-1。
为了计算中和热,某学生实验记录数据如下:依据该学生的实验数据计算,该实验测得的中和热ΔH = (结果保留一位小数)。
(3)实验过程中如果做出如下改变,会使测得的中和热发生怎样的变化?(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
①本实验中用稍过量的 NaOH 的原因是为保证盐酸完全被中和。
试问:盐酸在反应中若因为有放热现象,而造成少量盐酸在反应中挥发,则测得的中和热 。
②在中和热测定实验中存在用水洗涤温度计上的盐酸的步骤,若无此操作步骤,则测得的中和热会 。
③若用等浓度的醋酸与 NaOH 溶液反应,则测得的中和热会 ,其原因是 。
答案 (1)D (2)-51.8 kJ·mol -1(3)①偏小 ②偏小 ③偏小 用醋酸代替盐酸,醋酸电离要吸收能量,造成测得的中和热偏小解析 (2)取三次实验的平均值代入公式计算即可。
即:t 1=20.1+20.02+20.2+20.42+20.6+20.523=20.3 (℃)t 2=23.2+23.4+23.63=23.4 (℃)所以ΔH =-100 mL×1 g·mL -1×4.18 J·g -1·℃-1×10-3kJ·J -1×(23.4-20.3) ℃0.025 mol≈-51.8 kJ·mol -1。
(3)①若因为有放热现象导致少量盐酸在反应中挥发,减少了 HCl 的量,则测得的中和热会偏小。
②在中和热测定实验中存在用水洗涤温度计上的盐酸的步骤,其目的是使温度计上面的残液与氢氧化钠反应,若无此操作步骤,会使得测量结果偏小。
③用醋酸代替盐酸,醋酸电离要吸收能量,造成测得的中和热偏小。
考点 中和热的实验测定 题点 中和热测定实验的综合 二、盖斯定律及应用 1.盖斯定律的理解(1)大量实验证明,不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是相同的。
(2)化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。
(3)始态和终态相同反应的途径有如下三种:ΔH =ΔH 1+ΔH 2=ΔH 3+ΔH 4+ΔH 5。
2.盖斯定律的应用 根据如下两个反应①C(s)+O 2(g)===CO 2(g) ΔH 1=-393.5 kJ·mol -1②CO(g)+12O 2(g)===CO 2(g) ΔH 2=-283.0 kJ·mol -1选用两种方法,计算出C(s)+12O 2(g)===CO(g)的反应热ΔH 。
(1)虚拟路径法反应C(s)+O 2(g)===CO 2(g)的途径可设计如下:ΔH 1=ΔH +ΔH 2 ΔH =ΔH 1—ΔH 2=-393.5 kJ ·mol -1-(-283.0 kJ ·mol -1) =-110.5 kJ ·mol -1。
(2)加合法利用“加合法”求C(s)+12O 2(g)===CO(g) ΔH 的步骤:ⅰ.写出目标反应的热化学方程式,确定各物质在各反应中的位置, C(s)+12O 2(g)===CO(g)。
ⅱ.将已知热化学方程式变形,得反应③,CO 2(g)===CO(g)+12O 2(g) ΔH 3=283.0 kJ·mol -1③;ⅲ.将热化学方程式相加,ΔH 也相加:①+③得, C(s)+12O 2(g)===CO(g) ΔH =ΔH 1+ΔH 3,则ΔH =-110.5 kJ·mol -1。
盖斯定律的解题模型例3 (2018·金华质检)已知:①Zn(s)+12O 2(g)===ZnO(s) ΔH =-348.3 kJ·mol -1②2Ag(s)+12O 2(g)===Ag 2O(s) ΔH =-31.0 kJ·mol -1则Zn(s)+Ag 2O(s)===ZnO(s)+2Ag(s)的ΔH 等于 。
答案 -317.3 kJ·mol -1解析 根据盖斯定律,将方程式①-②得目标方程式,所以ΔH =-348.3 kJ·mol -1-(-31.0 kJ·mol -1)=-317.3 kJ·mol -1。
考点 盖斯定律题点 根据盖斯定律确定焓变关系特别提醒 (1)热化学方程式的化学计量数加倍,ΔH 也相应加倍。
(2)热化学方程式相加减,同种物质之间可加减,反应热也相应加减。
(3)将热化学方程式颠倒时,ΔH 的正负必须随之改变。
例4 已知P 4(s ,白磷)+5O 2(g)===P 4O 10(s) ΔH 1=-2 983.2 kJ·mol -1①P(s ,红磷)+54O 2(g)===14P 4O 10(s) ΔH 2=-738.5 kJ·mol-1②试用两种方法求白磷转化为红磷的热化学方程式。
答案(1)“虚拟路径”法根据已知条件可以虚拟如下过程:根据盖斯定律ΔH=ΔH1+(-ΔH2)×4=-2 983.2 kJ·mol-1+738.5 kJ·mol-1×4=-29.2 kJ·mol-1热化学方程式为P4(s,白磷)===4P(s,红磷) ΔH=-29.2 kJ·mol-1(2)“加合”法P4(s,白磷)+5O2(g)===P4O10(s) ΔH1=-2 983.2 kJ·mol-1P4O10(s)===5O2(g)+4P(s,红磷) ΔH2′=2 954 kJ·mol-1上述两式相加得:P4(s,白磷)===4P(s,红磷) ΔH=-29.2 kJ·mol-1考点盖斯定律题点根据盖斯定律书写热化学方程式1.中和热的测定2.盖斯定律ΔH=ΔH1+ΔH21.下列关于中和热的说法中正确的是( )A.10 L 0.1 mol·L-1 NaOH溶液与10 L 0.1 mol·L-1盐酸反应时的反应热是中和热B .1 mol HCl 气体通入1 L 0.01 mol·L -1NaOH 溶液中反应时的反应热是中和热 C .1 mol CH 3COOH 与2 mol NaOH 溶液反应时的反应热是中和热 D .只要强酸与强碱在稀溶液中反应生成1 mol 水时的反应热就是中和热 答案 A解析 B 中1 mol HCl 气体通入1 L 0.01 mol·L -1NaOH 溶液中反应的热效应除了中和热外还有HCl 气体的溶解热和电离热,错误;D 中如果是硫酸与氢氧化钡反应,它们反应除生成水外还会生成硫酸钡沉淀,会放出更多热量。
2.在测定中和热的实验中,下列说法正确的是( ) A .使用环形玻璃搅拌棒是为了加快反应速率,减小实验误差B .为了准确测定反应混合溶液的温度,实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触C .用0.5 mol·L -1NaOH 溶液分别与0.5 mol·L -1的盐酸、醋酸溶液反应,如所取的溶液体积相等,则测得的中和热数值相同D .在测定中和热实验中需要使用的仪器有天平、量筒、烧杯、温度计 答案 A解析 在中和热的测定中,使用环形玻璃搅拌棒,目的是使反应物混合均匀,加快反应速率,减小误差,A 正确;温度计水银球不能接触烧杯底部,B 错;CH 3COOH 为弱酸,电离时吸热,故测得的中和热比用盐酸时数值小,C 错;实验仪器中不需要天平,D 错。
3.下列关于盖斯定律的描述不正确的是( )A .化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关,也与反应的途径有关B .盖斯定律遵守能量守恒定律C .利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应热D .利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热 答案 A解析 化学反应的反应热与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关。