第03讲 中和热 燃烧热-【暑假自学课】2022年新高二化学暑假精品课（人教版选修4）

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    课前导入  一、中和热1．概念：酸与碱发生中和反应生成________H2O时所放出的热量称为中和热。2．单位：______________。3．大量实验测得，在25℃和101kPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液在稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O时，放出_________的热量。【答案】1 mol     kJ·mol-1      57.3 kJ 二、中和热的测定实验 实验探究——中和反应反应热的测定杨sir化学，侵权必究【实验原理】实验时，先测出盐酸和氢氧化钠溶液的起始温度，求其平均温度t1，两溶液混合充分反应后，读取混合液温度t2。为了使计算简便，可以近似地认为：杨sir化学，侵权必究（1）0.5 mol/L盐酸和0.55 mol/L氢氧化钠的密度都是1 g / cm3，则：50mL盐酸质量m1＝50 g，50mL氢氧化钠质量m2＝50 g。近似认为混合溶液的比热容c＝4.18 J/(g· °C)，所以中和反应放出的热量是：  Q＝_________________________________________。【答案】(m1＋m2)×c×(t2－t1)＝0.418(t2－t1)kJ（2）又因50 mL 0.5 mol/L盐酸中含有0.025 mol的H＋，所以跟0.025 mol的OH－发生中和反应，生成0.025 mol的水，放出热量为Q(ΔH＝－Q)，所以：ΔH＝－Q＝_________________________________________。【答案】 【实验用品】（以盐酸和NaOH溶液的反应为例）杨sir化学，侵权必究（1）仪器：量筒(50 mL两个)、大烧杯(500 mL)、小烧杯(100 mL)、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸 板 (中心有两个孔)、环形玻璃搅拌棒。（2）药品：0.50 mol/L盐酸、0.55 mol/L NaOH溶液。 【实验步骤】（1）设计装置如图。                    （2）用一个量筒量取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。 并将温度计上的酸用水冲洗干净。杨sir化学，侵权必究（3）用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。（4）把套有盖板的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)，盖好盖板，用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，测量混合溶液的最高温度，记入下表。（5）重复步骤（2）～（4）三次。【数据记录及处理数据】实验次数反应物的温度/℃反应前体系的温度反应后体系的温度温度差盐酸NaOH溶液t1 / ℃t2/ ℃（t2 - t1）/ ℃1     2     3     【计算反应热】（1）以三次测量所得数据的__________为计算依据。杨sir化学，侵权必究【答案】平均值（2）为了计算方便，盐酸和NaOH溶液的密度近似为1 g/cm3。忽略实验装置的比热容。（3）盐酸质量为m1、NaOH溶液质量为m2，反应后溶液比热容c＝4.18 J/(g·°C)，则实验中反应放出的    热量为(m1＋m2)·c·(t2－t1)＝0.418(t2－t1)kJ，生成1 mol H2O时的反应热为：   酸碱中和反应测定实验的注意事项  命题点一：中和热的概念【例1】强酸和强碱的稀溶液中和热可表示为：H+(aq) + OH﹣(aq) === H2O(l)  ΔH =﹣57.3 kJ/mol。以下4个化学方程式中，① H2SO4(aq) + 2NaOH(aq) === Na2SO4(aq) + 2H2O(l)② H2SO4(aq) + Ba(OH)2(aq) === BaSO4(s) + 2H2O(l)  ③ NH3·H2O(aq) + HCl(aq) === NH4Cl(aq) + H2O(l)④ NH3·H2O(aq) + CH3COOH(aq) === CH3COONH4(aq) + H2O(l)其中反应热为 -57.3 kJ/mol的是（　　）A．① B．③ C．①② D．均不符合【答案】D  命题点二：中和热的测定实验杨sir化学，侵权必究【例2】在中和热测定的实验中不需要用到的仪器是（　　）杨sir化学，侵权必究A．量筒 B．温度计 C．玻璃搅拌器 D．天平【答案】D【详解】在中和热测定的实验中需要用量筒分别量取一定体积的稀酸和一定体积的稀碱溶液，需要用温度计分别测量反应前酸溶液、碱溶液的温度以及反应后的最高温度，反应过程中为了加快反应速率，减少热量散失，需用环形玻璃搅拌棒进行搅拌，故不需要用到的仪器是天平，故答案为：D。【例3】实验室用50mL 0.50mol/L的盐酸与50mL 0.55mol/L的NaOH溶液进行实验室的中和热测定，试回答下列问题：（1）在本实验中除了用到大烧杯、小烧杯、温度计、量筒等仪器外，还需用到的一种玻璃仪器名称为___________，两只烧杯间要填碎泡沫塑料，其目的是_____________________，大烧杯上必须盖上硬纸板，否则求得的中和热数值将_______(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。（2）某学生实验记录数据如表：(已知中和后生成溶液的比热容 c=4.18J/(g•℃)，又假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g/cm3)实验序号起始温度t 1/℃终止温度t2/℃盐酸氢氧化钠混合溶液120.020.223.3220.220.423.4320.420.623.8依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热∆H=_________(结果保留三位有效数字)。（3）实验结果与57.3kJ/mol(常温下中和热的数值)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.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定盐酸溶液的温度c.用量筒量取盐酸溶液的体积时仰视读数d.分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯（4）实验中改用60mL 0.50mol•L-1盐酸跟50mL 0.55mol•L-1NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量___________(填“相等”或“不相等”)，所求中和热___________(填“相等”或“不相等”)，简述理由_____________________________________________________________________________。【答案】玻璃搅拌器    保温隔热，减少热量散失    偏小    -53.5kJ/mol    abd    不相等    相等    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    【详解】(1)在本实验中除了用到大烧杯、小烧杯、温度计、量筒等仪器外，还需用到的一种玻璃仪器名称为玻璃搅拌器，两只烧杯间要填碎泡沫塑料，其目的是保温隔热，减少热量散失，大烧杯上必须盖上硬纸板，否则会导致热量散失,求得的中和热数值将偏小；(2)第一次实验盐酸和氢氧化钠溶液的起始平均温度为20.1℃，反应后温度为23.3℃，前后温差为3.2℃；第二次实验盐酸和氢氧化钠溶液的起始平均温度为20.3℃，反应后温度为23.4℃，前后温差为3.1℃；第三次实验盐酸和氢氧化钠溶液的起始平均温度为20.5℃，反应后温度为23.8℃，前后温差为3.3℃；三组实验数据均有效，平均温差为3.2℃，50mL 0.50mol/L的盐酸与50mL 0.55mol/L的NaOH溶液的质量和为1g/cm3×100mL×100g，二者完全反应时，氢氧化钠过量，用盐酸计算，反应中生成水的物质的量为0.05L×0.50mol/L=0.025mol，反应已知中和后生成溶液的比热容 c=4.18J/(g•℃)，代入公式，Q=cm∆t=4.18J/(g•℃) ×100g×3.2℃=1337.6J=1.3376kJ，则生成1mol水放出的热量为1.3376kJ×=53.5 kJ，依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热∆H=-53.5kJ/mol；(3)实验结果比57.3kJ/mol(常温下中和热的数值)偏低， a．实验装置保温、隔热效果差，导致热量散失，测得的中和热偏低，故a符合题意；b．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定盐酸溶液的温度，导致起始温度偏高，温差偏小，测得的中和热偏低，故b符合题意；c．用量筒量取盐酸溶液的体积时仰视读数，导致盐酸体积偏大，中和反应放出的热量偏高，温差偏大，测得的中和热偏高，故c不符合题意；d．分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯，导致热量散失，测得的中和热偏低，故d符合题意；答案选abd；(4)实验中改用60mL 0.50mol•L-1盐酸跟50mL 0.55mol•L-1NaOH溶液进行反应，盐酸过量，生成水的物质的量大于0.025mol，与上述实验相比，所放出的热量不相等，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，所求中和热相等。 一、燃烧热的概念与单位在101 kPa 时，        纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热，单位：          。杨sir化学，侵权必究指定产物：C →           ；H →           ；S →           ；N →           。【答案】1 mol  kJ·mol-1 CO2(g)；H2O(l)；SO2(g) ；N2(g)   二、燃烧热和中和热的对比1．中和热、燃烧热的单位为kJ·mol-1，不带“+”、“﹣”。2. 燃烧热是1 mol纯物质被燃烧；中和热是生成1mol液态水。 燃烧热中和热相同点反应类型放热反应ΔH及其单位ΔH＜0，单位均为kJ·mol-1不同点反应物的量可燃物的量为1 mol不一定为1 mol生成物的量不限量生成水的量为1 mol  命题点三：燃烧热杨sir化学，侵权必究【例4】下列热化学方程式正确的是(△H的绝对值均正确)（    ）A．C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g)△H=-1367.0kJ/mol(燃烧热)B．NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(ag)+H2O(1)△H=+57.3kJ/mol(中和热)C．S(s)+O2(g)=SO2(g)△H=-269.8kJ/mol(反应热)D．C(s) +CO2(g)=2CO(g)△H=-116.2kJ/mol(反应热)【答案】C【详解】A．燃烧热要求可燃物的物质的量必须为1mol，得到的氧化物必须是稳定的氧化物，H2O的状态必须为液态，A项错误；B．中和反应是放热反应，△H小于0，B项错误；C．热化学方程式的书写注明了物质的聚集状态，△H正负号、数值、单位，C项正确；D．该反应为吸热反应，△H大于0，，D项错误；答案选C。【变4-1】25℃、101kPa时，甲烷燃烧的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)  ∆H=Q 下列有关说法正确的是（    ）A．Q值一定小于零 B．Q就是甲烷的燃烧热C．甲烷燃烧的△H是定值 D．△H永远大于零【答案】A【详解】A．甲烷燃烧为放热反应，△H<0，故Q<0，A正确；B．根据燃烧热的定义：25℃，101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量称为该物质的燃烧热，该反应中H2O(g)不是稳定氧化物，且这里的Q是负值，B错误；C．燃烧热是在一定温度和压强下测定的，这里没有指明温度和压强，C错误；D．该反应为放热反应，△H<0，D错误；故答案选A。【变4-2】下列表示乙块(化学式为C2H2，燃烧热为1299.6kJ·mol－1)燃烧热的热化学方程式的是(　     　)A．C2H2(g)＋O2(g)=2CO2(g)＋H2O(l)      ΔH＝-1299.6kJ·mol－1B．2C2H2(g)＋5O2(g)=4CO2(g)＋2H2O(g)         ΔH＝-1299.6kJ·mol－1C．C2H2(g)＋O2(g)=2CO2(g)＋H2O(g)      ΔH＝-1299.6kJ·mol－1D．C2H2(g)＋O2(g)=2CO(g)＋H2O(l)       ΔH＝-1299.6kJ·mol－1【答案】A【详解】燃烧热是指：在25℃、101KPa时，1mol纯净物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量，乙炔完全燃烧生成的稳定氧化物为CO2(g)和H2O(l)，所以乙炔的燃烧热的热化学方程式为：C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) ΔH＝-1299.6kJ·mol－1，故答案选A。 【练1】下列说法正确的是（   ）A．强酸跟强碱的反应热一定是中和热杨sir化学，侵权必究B．1 mol C（碳）完全燃烧放热383.3 kJ，其热化学方程式为：C + O2 === CO2  ΔH =﹣383.3 kJ·mol−1C．在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时的反应热叫做中和热D．表示中和热的离子方程式为：H+(aq) + OH−(aq) === H2O(l) ΔH = 57.3 kJ·mol−1【答案】C【练2】下列说法正确的是（   ）A．在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧时所放出的热量，叫该物质的燃烧热B．酸和碱发生中和反应生成1 mol水，这时的反应热叫中和热C．燃烧热或中和热是反应热的种类之一D．在25℃、101 kPa时，纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量，叫该物质的燃烧热【答案】C【练3】在下列各说法中，正确的是（    ）A．热化学方程式中的化学计量数表示物质的量，可以是分数B．表示放热反应，表示吸热反应C．与反应生成沉淀时放出的热叫做中和热D．与反应放出的热就是的燃烧热【答案】A【详解】A．热化学方程式中化学计量数表示物质的量，可以是整数，也可以是分数，A正确；B．△H＞0表示吸热反应，△H＜0表示放热反应，B错误；C．中和热指稀溶液中酸碱反应生成1 mol水放出的热量，而1 mol H2SO4与1 mol Ba(OH)2反应生成2 mol H2O，C错误；D．1 mol H2充分燃烧生成液态水放出的热量称为H2的燃烧热，此时不能确定反应后水的状态，故D错误；故答案选A。【练4】以下几个热化学方程式中能表示燃烧热的是（    ）A．B．C．D．【答案】B【分析】1mol可燃物在氧气中完全燃烧生成稳定的氧化物时，放出的热量为该物质的燃烧热。一般情况下，水为液态，二氧化碳为气态。【详解】A. C(s)燃烧未生成稳定氧化物，故其反应热不能表示燃烧热，A错误；B. 符合燃烧热的定义，B正确；C. 虽然转变成了稳定的氧化物，但由于其反应热表示的是完全燃烧时的热量变化，故不能表示燃烧热，C错误；D. 参加燃烧的虽然是1mol，但其生成，而不是，故它的反应热不能表示的燃烧热，D错误；故选B。【练5】实验室用50 mL 0.50 mol/L盐酸、50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，进行测定中和热的实验，得到表中的数据：完成下列问题：杨sir化学，侵权必究实验次数起始温度t1/℃终止温度t2/℃盐酸NaOH溶液120.220.323.7220.320.523.8321.521.624.9（1）中学化学实验中的中和热的测定所需的玻璃仪器有：大烧杯、小烧杯、环形玻璃搅拌棒、_______、________，在大小烧杯之间填满碎泡沫（或纸条）其作用是_____________________________________。（2）实验时不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是_________________________。（3）根据上表中所测数据进行计算，温度差的平均值为________℃。如用0.5 mol/L的盐酸与NaOH固体进行实验，则实验中测得的“中和热”数值将__________（选填“偏大”、“偏小”、“不变”），其理由是________________________________________。（4）如果用60 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量_________（选填“相等”或“不相等”，下同），所求中和热___________。简述理由：________________________________________________________________________________。（5）若某同学做实验时有些操作不规范，造成测得中和热的数值偏低，请你分析可能的原因是__________（选填字母）。A．测量盐酸的温度后，温度计没有用水冲洗干净B．把量筒中的氢氧化钠溶液倒入小烧杯时分多次倒入C．做本实验的当天室温较高D．将50 mL 0.55 mol/L氢氧化钠溶液取成了50 mL 0.55 mol/L的氨水E．在量取盐酸时仰视计数 F．大烧杯的盖板中间小孔太大【答案】（1）量筒；温度计；保温、隔热、减少实验过程中热量的损失； （2）Cu传热快，热量损失大；（3）3.4；偏大；氢氧化钠固体溶于水放热；（4）不相等；相等；因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O所放出的热量，与酸碱的用量无关；（5）ABDF