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2019-2020年高中化学第1章化学反应与能量第1节化学反应与能量的变化(第3课时)学案新人教版选修4【学习目标】:认识中和热的概念,掌握中和热的测定原理及方法【重、难点】:中和热的测定实验【知识疏理】
三、中和热1.定义在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应而生成molH2O,这时的反应热叫中和热2.强酸与强碱的中和反应其实质是H+和OH-反应,其热化学方程式为H+aq+OH-aq=H2OlΔH=-
57.3kJ/mol
3.注意
①.中和热是以生成1molH2O为基准,因为表示中和热的热化学方程式中,水的化学计量数为1,其酸、碱或盐的化学计量数可以为分数.必须以生成1mol水为标准;强酸与强碱中和时生成1molH2O均放热
57.3kJ,弱酸或弱碱电离要吸收热量,所以它们参加中和反应时的中和热小于
57.3kJ/mol浓的强酸与强碱中和时,稀释过程放热,所以它们参加中和反应时的中和热大于
57.3kJ/mol弱酸或弱碱电离要吸收热量,所以它们参加中和反应时的中和热小于
57.3kJ/mol
②.中和反应对象为稀溶液这里的稀溶液一般要求酸溶液中的c(H+)≤1mol/L,碱溶液中的c(OH-)≤1mol/L这是因浓酸溶液和浓碱溶液稀释时会放出热量
四、中和热的测定实验1.实验用品大烧杯个500mL、小烧杯个100mL、温度计、量筒个50mL、泡沫塑料或硬纸条、泡沫塑料板或硬纸板中心有个小孔、搅拌棒
0.50mol/L盐酸、
0.55mol/LNaOH溶液2.实验原理实验原理用50mL(大约50g)
0.50mol/L的盐酸与50mL(大约50g)
0.55mol/L氢氧化钠设t1:反应前两溶液的平均温度t2:反应后溶液温度c=
4.18J/(g·℃)试求Q的表达式和中和热表达式Q=mct2-t1=
0.418(t2-t1)kJ
0.418(t2-t1)△H=——————————kJ/mol
0.025H+aq十OH-aq=H2O1;△H≈—
57.3kJ/mol3.实验步骤1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,正好使温度计和玻璃搅拌棒通过,以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的,该实验也可在保温杯中进行2用一个量筒量取50mL
0.50mol/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3用另一个量筒量取50mL
0.55mol/LNaOH溶液,并用温度计测量NaOH溶液的温度,记入下表4把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中,并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯注意不要洒到外面用环形玻璃搅拌捧轻轻搅动溶液,并准确读出混合溶液的最高温度,作为终止温度,记入下表5重复实验两次,取测量所得数据的平均值作为计算依据实验次数起始温度t1/℃终止温度t2/℃温度差(t2-t1)/℃HClNaOH平均值1236根据买验数据计算中和热4.数据处理为了使计算简便一些,我们近似地认为
10.50mol/L盐酸和
0.55mol/LNaOH溶液的密度都是1g/cm3,所以50mL、
0.50mol/L盐酸的质量m1=50g,50mL、
0.55mol/LNaOH溶液的质量m2=50g2中和后生成的溶液的比热容c=
4.18J/g·℃,由此可以计算出,50mL、
0.50mol/L盐酸与50mL、
0.55mol/LNaOH溶液发生中和反应时放出的热量为m1十m2·c·t2-t1=
0.418t2-t1kJ又因50mL、
0.50mol/L盐酸中含有
0.025mol的HCl,
0.025mol的HCl与
0.025molNaOH发生中和反应,生成
0.025molH2O,放出的热量是
0.418t2-t1kJ,所以生成1molH2O时放出的热量即中和热为
0.418(t2-t1)△H=——————————kJ/mol≈—
57.3kJ/mol
0.0255.注意事项1为了保证
0.50mol/L的盐酸完全被NaOH中和,采用
0.55mol/LNaOH溶液,使碱稍稍过量2实验中若用弱酸代替强酸,或用弱碱代替强碱,因中和过程中还有弱酸(碱)电离吸热,会使测得中和热的数值偏低【思考一】大、小烧杯放置时,为何要使两杯口相平?填碎纸条的作用是什么?对此装置,你有何更好的建议?答案两杯口相平,可使盖板把杯口尽量盖严,从而减少热量损失;填碎纸条的作用是为了达到保温隔热、减少实验过程中热量损失的目的若换用隔热、密封性能更好的装置(如保温杯)会使实验结果更准确【思考二】温度计上的酸为何要用水冲洗干净?冲洗后的溶液能否倒入小烧杯?为什么?答案因为该温度计还要用来测碱液的温度,若不冲洗,温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失,故要冲洗干净;冲洗后的溶液不能倒入小烧杯,若倒入,会使总溶液的质量增加,而导致实验结果误差【思考三】酸、碱混合时,为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入?答案因为本实验的关键是测反应的反应热,若动作迟缓,将会使热量损失而使误差增大【思考四】实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为何不是1∶1,而是NaOH过量?若用HCl过量行吗?答案为了保证
0.50mol/L的盐酸完全被NaOH中和,采用
0.55mol/LNaOH溶液,使碱稍稍过量若使盐酸过量,亦可例
1.已知Haq+OHaq=H2O1△H=—
57.3kJ\mol计算下列中和反应中放出的热量
1.用20gNaOH配稀溶液跟足量稀盐酸反应放出____kJ的热量.
2.用28gKOH配稀溶液跟足量稀硝酸反应,放出______kJ的热量.解:nNaOH=20g/40g.mol=
0.5molnKOH=28g/56g.mol=
0.5mol则放热均为57.3kI/mol0.5mol=
28.7kJ例2.50mL
0.50mol·L-1盐酸和50mL
0.55mol·L-1烧碱溶液在如下图所示的装置中进行中和反应,通过测定反应过程所放出的热量可计算中和热,回答下列问题
(1)从实验装置上看,图中尚缺少一种玻璃仪器是____________
(2)烧杯间填满碎纸屑的作用是________________________
(3)大烧杯若不盖硬纸板,求得的中和热数值将_____________(填偏大、偏小或无影响)
(4)实验中改用60mL
0.50mol·L-1的盐酸跟40mL
0.50mol·L-1的烧碱溶液进行上述反应,与上述实验相比,所放出的热量_________(填相等或不等),所示的中和热____________,(填相等或不等),简述理由__________________________________________________________
(5)若三次平行操作测得数据中起始时盐酸与烧碱溶液平均温度相同,而终止温度与起始温度差t2-t1分别为
①
2.3℃
②
2.4℃
③
2.9℃,则最终代入计算式的温差均值为__________℃答案
(1)环形玻璃搅拌棒
(2)减少实验过程中放出热量的损失
(3)偏小
(4)不等;相等;因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1molH2O所放出的能量,与酸碱的用量无关
(5)
2.35巩固练习
1.实验室进行中和热的测定实验时,下列所用的仪器和试剂正确的是()A.
0.50mol·L-1的盐酸跟
0.50mol·L-1的烧碱溶液、50mL量筒1个B.
0.50mol·L-1的盐酸跟
0.50mol·L-1的烧碱溶液、50mL量筒2个C.
0.50mol·L-1的盐酸跟
0.55mol·L-1的烧碱溶液、50mL量筒1个D.
0.50mol·L-1的盐酸跟
0.55mol·L-1的烧碱溶液、50mL量筒2个
2.通过下列反应时的反应热为可求出中和热的是()A.1L
0.01mol·L-1的Ba(OH)2溶液跟1L
0.01mol·L-1的HNO3溶液反应时的反应热B.1molHCl气体通入1L
0.01mol·L-1的NaOH溶液中反应时的反应热C.1mol的醋酸跟2mol的NaOH溶液反应时的反应热D.强酸和强碱反应生成1mol水时的反应热3.由于实验测得当1L1mol·L-1的稀盐酸跟1L1mol·L-1的NaOH溶液起中和反应时,放出的热量为
57.3kJ,因此当1L1mol·L-1的醋酸和1L1mol·L-1的NH3·H2O完全反应,放出的热量也必然是
57.3kJ上述叙述是否正确?为什么?
4.列举使中和热的测定实验数值偏低的原因有哪些?。