1、第二单元 化学能与电能的转化第 3 课时 反应热的测量与计算1.掌握中和热的测量及计算方法。 2.理解盖斯定律的含义，能利用盖斯定律进行反应热的计算。中和热及其实验测定1原理中和反应的反应热 H 。 cm tn（H2O）(1)c：反应溶液的比热容，指单位质量的某种物质温度升高 1_所吸收的热量。在本实验中，c 为 4.18 Jg1 1 。(2)t：反应后与反应前的温度差。2仪器量热计1实验室进行中和热的测定的实验装置如图所示，下列所用的仪器和试剂正确的一组是( )A50 mL 0.50 molL 1 盐酸、50 mL 0.50 molL 1 NaOH 溶液、100 mL 量筒 1 个B50 m
2、L 0.50 molL 1 盐酸、50 mL 0.50 molL 1 NaOH 溶液、100 mL 量筒 2 个C50 mL 0.50 molL 1 盐酸、50 mL 0.50 molL 1 NaOH 溶液、50 mL 量筒 1 个D50 mL 0.50 molL 1 盐酸、50 mL 0.50 molL 1 NaOH 溶液、50 mL 量筒 2 个解析：选 D。量筒要 2 个，分 别量取酸液和碱液，且量程与所量取体积相近或相等。2在测定中和反应的反应热的实验中，下列叙述错误的是( )A向量热计中加入盐酸，盖上杯盖，搅拌后的温度即为盐酸的初始温度B反应后测混合溶液的最高温度C环形玻璃搅拌棒的搅
3、拌方向为上下搅动D可以用 KOH 溶液代替 NaOH 溶液，浓硫酸代替盐酸解析：选 D。可以用 KOH 溶液代替 NaOH 溶液，但不能用浓硫酸代替盐酸，因为浓硫酸溶于水时会放出热量，影响 测定结果。1中和热的概念(1)中和热是指在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成 1 mol 液态水所放出的热量。(2)理解时应注意强酸和强碱的稀溶液发生反应，其中和热是相等的，都约是 57.3 kJmol1 。H (aq)OH (aq)=H2O(l) H 57.3 kJmol 1 。强酸和弱碱或弱酸和强碱的稀溶液发生反应，中和热一般小于 57.3 kJmol1 ，因为弱电解质的电离是吸热的。中和反应的实质是 H
4、 和 OH 化合生成 H2O。若反应过程中有其他物质生成 (如生成不溶性物质、难电离物质等) ，这部分反应热不在中和热之内。2中和热测定实验中的三个关键问题(1)保温倒入 NaOH 溶液要迅速，尽可能减少实验过程中热量的损失。(2)准确配制的盐酸和氢氧化钠溶液的浓度要准确。NaOH 溶液最好是新制的，因久置的NaOH 溶液可能变质，导致测定的中和热有误差。量取溶液的体积要准确。反应前的温度和反应后的最高温度读数要准确。(3)误差分析本实验产生误差的可能原因有：量取溶液的体积不准确。温度计的读数有误差。实验过程中有液体溅在外面。混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。测过盐酸后的温度计未用水清
5、洗便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。溶液浓度不准确。没有做重复实验，求平均值。实验时用环形玻璃 搅拌棒搅拌溶液的方法是上下搅动，不能用 铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是铜传热快， 热量损失大。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测定和记录反应前后温度时，只记录一次数据即可D在测定中和热实验中需要使用的仪器有天平、量筒、量热计、滴定管、温度计解析 在中和热的测定中，使用 环形玻璃搅拌棒搅拌的目的是使反 应物混合均匀，加快反应速率，减小误差，A 正确；
6、B 项中温度计水银球不能接触 烧杯底部，B 错；C 项中至少应记录 23 次数据，C 错；D 项中不需要天平、滴定管，D 错。答案 A中和热测定实验中若用相同浓度和体积的氨水代替 NaOH 溶液进行实验，测得的中和热数值会_(填“偏大 ”“偏小”或“无影响”) 。解析：若用氨水代替 NaOH 溶液， NH3H2O 的电离会吸收部分热量，使测得的中和热的数值偏小。答案：偏小中和热的概念及测定1下列说法正确的是( )A中和热一定是强酸跟强碱反应放出的热量B1 mol 酸与 1 mol 碱完全反应放出的热量是中和热C在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成 1 mol H2O(l)时的反应热叫做中和热D表
7、示强酸与强碱反应的中和热的热化学方程式为 H OH =H2O H57.3 kJmol1解析：选 C。中和热是指稀酸、稀碱反应生成 1 mol 液态 H2O 时放出的热量。2已知中和热是指在稀溶液中，酸和碱反应生成 1 mol H2O(l)时放出的热量。某学生利用如图所示自制装置测定中和热的实验步骤如下：用量筒量取 50 mL 0.50 molL1 的盐酸倒入烧杯中，测出盐酸温度；用另一量筒量取 50 mL 0.55 molL1 的 NaOH 溶液，并测出其温度；将 NaOH 溶液倒入烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合溶液的最高温度。回答下列问题：(1)将 NaOH 溶液倒入烧杯的正确操作是 _
8、(填字母)。A沿玻璃棒缓慢倒入B分三次缓慢倒入C一次迅速倒入(2)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揭开硬纸板用玻璃棒搅拌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(3)假设盐酸和氧氧化钠溶液的密度都是 1 gcm3 ，又知二者发生中和反应后所得溶液的比热容 c4.18 Jg1 1 。在实验过程中，某学生的实验数据记录如下：起始温度 t1/ 终止温度 t2/实验序号盐酸 氢氧化钠溶液 混合溶液1 20.0 20.1 23.22 20.2 20.4 23.43 20.5 20.6 23.6依据表中数据计算，该实验测得的中和热 H_(结
9、果保留一位小数)。解析：(1)为了减少热量损失，应将 NaOH 溶液迅速倒入烧杯中。(2)使盐酸与 NaOH 溶液混合均匀的正确操作是用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动混合溶液。(3)取三次实验的平均值代入相关公式计算即可， H51.8 kJmol 1 。4.1810 3 kJg 1 1100 g3.1 0.025 mol答案：(1)C (2)D (3) 51.8 kJmol1盖斯定律1内容一个化学反应的焓变仅与反应的起始状态和反应的最终状态有关，与反应的途径无关。一个化学反应，无论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相同的。如图所示：HH 1H 2 或 HH 3H 4H 5。
10、2科学意义对于无法或较难通过实验测得反应焓变的反应，可应用盖斯定律计算求得。3应用若一个化学方程式可由几个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变也可由这几个化学反应的焓变相加减而得到。1在 298 K、101 kPa 时，已知：2H2O(g)=O2(g)2H 2(g) H 1Cl2(g)H 2(g)=2HCl(g) H 22Cl2(g)2H 2O(g)=4HCl(g)O 2(g) H 3则 H3 与 H1 和 H2 间的关系正确的是( )AH 3H 12H 2 BH 3 H1H 2CH 3 H12H 2 DH 3 H1H 2解析：选 A。令 2H2O(g)=O2(g)2H 2(g) H1C
11、l2(g)H 2(g)=2HCl(g) H22Cl2(g)2H 2O(g)=4HCl(g)O 2(g) H3根据盖斯定律，将反应反 应2 即可得反应，因此有 H3 H12H 2，故 A项正确。2盖斯定律认为能量总是守恒的，化学反应过程一步完成或分步完成，整个过程的热效应是相同的。已知：H 2O(g)=H2O(l) H 1Q 1 kJ/molC 2H5OH(g)=C2H5OH(l) H2Q 2 kJ/molC 2H5OH(g) 3O2(g)=2CO2(g)3H 2O(g)H 3Q 3 kJ/mol若使 23 g 液态酒精完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为(kJ)( )AQ 1Q 2Q 3B
12、1.5Q 10.5Q 20.5Q 3C0.5Q 11.5Q 20.5Q 3D0.5(Q 1Q 2Q 3)解析：选 B。由| 3| 就能得到 46 g 液态酒精完全燃烧最后恢复到室温所放出的热量，然后将该热量除以 2 即可。1热化学方程式的叠加法热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项并同时改变正负号，各项的化学计量数包括 H 的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数；几个热化学方程式可以叠加或相减，对应的反应热进行相应的运算得到一个新的热化学方程式。(1)反应热数值与各物质的化学计量数成正比，因此热化学方程式中各物质的化学计量数改变时，其反应热数值需同时做相同倍数的改变。(2)热化学方程式相加减时
13、，同种物质相加减，反应热也随之相加减。(3)正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。2虚拟路径法此法可以求算难以通过实验测量的反应的反应热，如在理论上计算石墨生成 CO 时的热效应，可以设计如下路线：2017高考全国卷，28(2)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。通过计算，可知系统()和系统() 制氢的热化学方程式分别为_、_，制得等量 H2 所需能量较少的是_。解析 系统()和系统()都是吸热反应，从 热化学方程式可以看出，系统( )制备 1 mol H2 需要消耗 20 kJ 能量，而系统() 制备 1 mol H2 需要消耗 286 kJ 能量，故系统
14、() 消耗的能量较少。答案 H 2O(l)=H2(g) O2(g) H 286 kJmol 112H2S(g)=H2(g)S(s) H20 kJmol 1系统()依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。已知：C(石墨，s)O 2(g)=CO2(g)H 1393.5 kJmol 12H 2(g)O 2(g)=2H2O(l)H2571.6 kJmol 12C 2H2(g)5O 2(g)=4CO2(g)2H 2O(l)H 32 599 kJmol 1则反应 2C(石墨，s)H 2(g)=C2H2(g)的焓变 H_。解析：根据盖斯定律 由2 得 2C(石墨，s)H 2(g)
15、=C2H2(g) 12 12H (393.5 kJmol1 )2( 571.6 kJmol1 ) (2 599 kJmol1 ) 226.7 12 12kJmol1 。答案：226.7 kJmol 1利用盖斯定律计算焓变1已知在 298 K 时：Zn(s) O2(g)=ZnO(s) H351.1 kJmol 112Hg(l) O2(g)=HgO(s) H90.7 kJmol 112由此可知 Zn(s)HgO(s)= =ZnO(s)Hg(l)的 H 为( )A441.8 kJmol 1 B260.4 kJmol 1C254.6 kJmol 1 D260.4 kJmol 1解析：选 D。Zn(s)
16、 O2(g)=ZnO(s)12H351.1 kJmol 1 ；Hg(l) O2(g)=HgO(s)12H90.7 kJmol 1 ；由得 Zn(s)HgO(s)= =ZnO(s)Hg(l)H260.4 kJmol 1 。2已知下列反应的热化学方程式：6C(s)5H 2(g)3N 2(g)9O 2(g)=2C3H5(ONO2)3(l) H 12H2(g)O 2(g)=2H2O(g) H 2C(s)O 2(g)=CO2(g) H 3则反应 4C3H5(ONO2)3(l)=12CO2(g)10H 2O(g)O 2(g) 6N2(g)的 H 为( )A12H 35H 22H 1B2H 15H 212H
17、 3C12H 35H 22H 1D2H 15H 212H 3解析：选 A。将已知方程式依次编号为，利用盖斯定律，由5122 得目标方程式， 则 H5H 212 H32H 1，A 正确。利用盖斯定律书写热化学方程式3已知金刚石和石墨在氧气中燃烧的热化学方程式分别为 C(金刚石，s)O 2(g)=CO2(g) H 395.41 kJ/mol，C(石墨，s)O 2(g)=CO2(g) H393.51 kJ/mol。试写出金刚石转化成石墨的热化学方程式：_。解析：将题给两个热化学方程式依次标为和，根据盖斯定律由得：C(金刚石，s)=C(石墨，s) H1.9 kJ/mol。答案：C(金刚石，s)= =C
18、(石墨，s) H 1.9 kJ/mol4已知 25 、101 kPa 时：4Fe(s) 3O2(g)=2Fe2O3(s)H1 648 kJmol 1 C(s)O 2(g)=CO2(g) H393 kJmol 1 2Fe(s) 2C(s)3O 2(g)=2FeCO3(s)H1 480 kJmol 1 FeCO3 在空气中加热反应生成 Fe2O3 和 CO2 的热化学方程式是_。解析：根据盖斯定律 42 可得：4FeCO3(s)O 2(g)=2Fe2O3(s)4CO 2(g) H260 kJmol 1 。答案：4FeCO 3(s)O 2(g)=2Fe2O3(s)4CO 2(g) H260 kJmo
19、l 1重难易错提炼1.对中和热概念把握不准确，关键从“稀溶液”及“1 mol H 2O(l)”去把握。2.利用盖斯定律解题时注意热化学方程式中各物质的聚集状态。3.运用盖斯定律求化学反应的反应热时，常将多个反应变式加减，变式时常涉及热化学方程式化学计量数的扩大或缩小，易忽视H 数值作同等倍数的改变。另外， H 带“、”号进行加减。课后达标检测一、单项选择题(每小题只有一个选项符合题意 )1含有 11.2 g KOH 的稀溶液与 1 L 0.1 mol/L 的 H2SO4 溶液反应，放出 11.46 kJ 的热量，表示该反应中和热的热化学方程式为( )AKOH(aq) H2SO4(aq)= K2
20、SO4(aq)H 2O(l) H11.46 kJ/mol12 12B2KOH(aq)H 2SO4(aq)=K2SO4(aq)2H 2O(l) H11.46 kJ/molC2KOH(aq)H 2SO4(aq)=K2SO4(aq)2H 2O(l) H114.6 kJ/molDKOH(aq) H2SO4(aq)= K2SO4(aq)H 2O(l) H57.3 kJ/mol12 12解析：选 D。中和热是以生成 1 mol H2O(l)所放出的热量来定义的，故 书写中和热的热化学方程式时，应以生成 1 mol H2O(l)为标准来配平其余物质的化学计量数，故 D 正确。2下列关于热化学反应的描述中正确
21、的是( )A稀 HCl 和 NaOH 溶液反应的中和热 H57.3 kJmol1 ，则稀 H2SO4 和稀Ba(OH)2 溶液反应的热化学方程式为 H2SO4(aq) Ba(OH)2(aq)= BaSO4(s)H 2O(l) 12 12 12H 57.3 kJmol1B1 mol CO(g)完全燃烧时放出的热量为 283.0 kJ，则 2CO2(g)=2CO(g)O 2(g)反应的 H556.0 kJmol 1C葡萄糖在人体内转化为 CO2 和 H2O 为吸热反应DNaOH 溶液与稀 H2SO4 反应，表示其中和热的热化学方程式为 2NaOH(aq)H 2SO4(aq)=Na2SO4(aq)
22、2H2O(l) H 114.6 kJmol 1解析：选 B。中和热不包括生成沉淀所产生的热效应，Ba 2 与 SO 反应生成 BaSO424沉淀会放出热量，故稀 H2SO4 与稀 Ba(OH)2 溶液反应生成 1 mol H2O 时放出的热量大于57.3 kJ，故 A 项错误；当反应逆向进行时，其反 应的 H 数值相等，符号相反，同 时应注意H 必须和化学计量数相对应 ，故 B 项正确；葡萄糖在人体内转化为 CO2 和 H2O，是一个放热反应，故 C 项错误；中和热是以生成 1 mol H2O 所放出的 热量来定义的，因此 书写表示中和热的热化学方程式时，应以生成 1 mol H2O 为标准配
23、平其余物质的化学计量数，故 应为NaOH(aq) H2SO4(aq)= Na2SO4(aq)H 2O(l) H 57.3 kJmol1, 故 D 项错误。12 123(2018宿迁高二质检)已知 HCl 和 NaOH 的稀溶液反应的中和热 H57.3 kJmol1 ，则下列物质间发生反应时放出的热量与 57.3 kJ 最接近的是( )A含 0.5 mol Ca(OH)2 的稀溶液与足量稀 H2SO4B含 1 mol H2SO4 的稀溶液与足量稀 NaOH 溶液C含 1 mol CH3COOH 的稀溶液与足量稀 KOH 溶液D含 1 mol Ba(OH)2 的稀溶液与含 1 mol HCl 的稀
24、盐酸解析：选 D。HCl 和 NaOH 的稀溶液反应的中和热是可溶性 强酸与可溶性强碱生成可溶性盐和 1 mol H2O 所放出的热量。 A.生成物 CaSO4 是微溶物，故 A 错误；B.含 1 mol H2SO4的稀溶液与足量稀 NaOH 溶液生成 2 mol H2O，故 B 错误；C.CH 3COOH 是弱酸， 电离要吸热，故 C 错误；D.1 mol HCl 和 1 mol Ba(OH)2 的稀溶液反应的中和热是可溶性强酸与可溶性强碱生成可溶性盐和 1 mol H2O 所放出的热量，故 D 正确。4已知 25 、101 kPa 条件下：(1)4Al(s)3O 2(g)=2Al2O3(s
25、)H2 834.9 kJmol 1(2)4Al(s)2O 3(g)=2Al2O3(s)H3 119.1 kJmol 1由此得出的正确结论是( )A等质量的 O2 比 O3 能量低，由 O2 变为 O3 为吸热反应B等质量的 O2 比 O3 能量高，由 O2 变为 O3 为放热反应CO 3 比 O2 稳定，由 O2 变为 O3 为吸热反应DO 2 比 O3 稳定，由 O2 变为 O3 为放热反应解析：选 A。依据盖斯定律，第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式可得：3O 2(g)=2O3(g) H284.2 kJmol1 ，说明等质量的臭氧比氧气能量高，不如氧气分子 稳定。对比四个选项，只有
26、A 正确。5下列依据热化学方程式得出的结论正确的是 ( )A已知 2SO2(g)O 2(g) 2SO3(g)为放热反应，则 SO2 的能量一定高于 SO3 的能量B已知 C(石墨，s)= =C(金刚石，s) H0，则金刚石比石墨稳定C已知 H (aq)OH (aq)=H2O(l) H 57.3 kJmol1 ，则任何酸碱中和反应的热效应均为57.3 kJD已知 Sn(灰，s) Sn(白，s) H 2.1 kJmol1 ，则白锡制品在寒冷的冬天因 13.2 0 再燃烧水煤气：2CO(g)O 2(g)=2CO2(g) H 30 2H2(g)O 2(g)=2H2O(g) H 40 (1)途径放出的热
27、量理论上_( 填“大于” “等于”或“小于”)途径放出的热量。(2)H1、 H2、 H3、H 4 的数学关系是_。(3)已知：Fe 2O3(s)3CO(g) =2Fe(s)3CO 2(g)H 125 kJmol 1 3Fe2O3(s)CO(g)= =2Fe3O4(s)CO 2(g)H 247 kJmol 1 Fe3O4(s)CO(g)= =3FeO(s)CO 2(g)H319 kJmol 1 请写出 CO 还原 FeO 的热化学方程式：_。解析：(1)根据盖斯定律可知反应的热效应与反应途径无关。(3)根据盖斯定律：由 可得所求热化学方程式。 3 26答案：(1)等于(2)H1 H2 (H3H
28、4)12(3)FeO(s)CO(g)= =Fe(s)CO 2(g)H11 kJmol 111氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在生产、生活中有着重要作用。(1)如图是 N2(g)和 H2(g)反应生成 1 mol NH3(g)过程中能量变化示意图，请写出 N2 和H2 反应的热化学方程式：_。(2)已知化学键键能是形成或断裂 1 mol 化学键放出或吸收的能量，单位为 kJmol1 。已知：化学键 HH NN键能/kJmol 1 435 943试根据表中及(1)的图中数据计算 NH 键的键能为_kJmol 1 。(3)用 NH3 催化还原 NOx还可以消除氮氧化物的污染。例如：4NH3
29、(g)3O 2(g)=2N2(g)6H 2O(g)H1a kJmol 1 N2(g)O 2(g)=2NO(g)H 2b kJmol 1 若 1 mol NH3 还原 NO 至 N2，则该反应过程中的反应热 H3_kJmol 1 (用含a、b 的式子表示)。解析：(1)由图像可知， 该反应为放热反应，且生成 1 mol NH3(g)时，放出的热量为(300254) kJ46 kJ，故 N2 和 H2 反应的热化学方程式为 N2(g)3H 2(g) 2NH3(g) H 92 kJmol1 。(2)设 NH 键的键能为 x，故反 应热 H92 kJmol1 (3435943) kJmol1 6x ，
30、x390 kJmol 1 。(3)利用盖斯定律，由3 可得：4NH 3(g)6NO(g)= =5N2(g)6H 2O(g)，故其反应热 H(3 ba)kJmol 1 ，故 1 mol NH3还原 NO 至 N2，反应热为(3 ba)/4 kJmol 1 。答案：(1)N 2(g)3H 2(g) 2NH3(g) H 92 kJmol 1(2)390 (3)(3ba)/412某实验小组用 0.50 molL1 NaOH 溶液和 0.50 molL1 硫酸溶液进行中和热的测定。(一)配制 0.50 molL1 NaOH 溶液(1)若实验中大约要使用 245 mL NaOH 溶液，至少需要称量 NaO
31、H 固体_g。(2)从下图中选择称量 NaOH 固体所需要的仪器是_(填字母)。序号 a b c d e f仪器(二)测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热的实验装置如图所示。(3)写出该反应的热化学方程式( 中和热 H57.3 kJ/mol)：_。(4)取 50 mL NaOH 溶液和 30 mL 硫酸溶液进行实验，实验数据如下表。请填写下表中的空白：起始温度 T1/ 温度实验次数 H2SO4 NaOH平均值终止温度T2/温度差平均值(T2T 1)/1 26.2 26.0 26.1 30.12 27.0 27.4 27.2 33.33 25.9 25.9 25.9 29.84 26.4 26.2 26
32、.3 30.4_近似认为 0.50 mol/L NaOH 溶液和 0.50 mol/L 硫酸溶液的密度都是 1 g/cm3，中和后生成溶液的比热容 c4.18 J/(g ) 。则测得中和热 H _kJ/mol(取小数点后一位)。上述实验数值结果与 57.3 kJ/mol 有偏差，产生偏差的原因可能是_( 填字母)。A实验装置保温、隔热效果差B分多次把 NaOH 溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中C用温度计测定 NaOH 溶液起始温度后直接测定 H2SO4 溶液的温度解析：(3)写热化学方程式时除注意方程式配平外，还要注意物质的聚集状态，H 的符号和单位。(4)实验 2 的误差太大要舍去。H（m1 m2）cTn（50 g 30 g）4.18 J/（g ）4.0 0.025 mol53 504 J/mol53.5 kJ/mol。A、B 项易使部分热量损失，导致结果偏低，C 项会使温差变小， 导致结果偏低。答案：(1)5.0 (2)abe(3) H2SO4(aq)NaOH(aq) = Na2SO4(aq)H 2O(l) H57.3 kJ/mol12 12(4)4.0 53.5 ABC
