一、中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定
測定原理：Q=cm△t
c反應(yīng)溶液的比熱容，單位質(zhì)量的某物質(zhì)溫度升高1℃所吸收的熱量。
中和熱：強酸與強堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)，生成1ml液態(tài)水，釋放的能量。
a、在大燒杯底部墊泡沫塑料（或紙條），使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平。然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料（或紙條），大燒杯上用泡沫塑料板（或硬紙板）作蓋板，在板中間開兩個小孔，正好使溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒通過，以達到保溫、隔熱、減少實驗過程中熱量損失的目的，如上圖所示。該實驗也可在保溫杯中進行。
b、用一個量筒量取50mL 0.5ml/L鹽酸， 倒入 小燒杯中，并用溫度計測量鹽酸的溫度，記錄。 把溫度計上的酸用水沖洗干凈。
c、用另一個量筒量取50mL 0.55ml/L氫氧化鈉，并用溫度計測量氫氧化鈉的溫度，記錄。
d、把套有蓋板的溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒放入小燒杯中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯（注意不要灑在外面），蓋好蓋板。用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動溶液，并準確量取混合溶液的最高溫度，記為終止溫度，記錄。
e、重復(fù)實驗步驟2—4三次
如何提高中和熱測定的準確度呢？
增強保溫、隔熱措施，減少實驗過程中熱量的損失。不斷攪動，使熱量分散均勻。使用稀酸溶液和稀堿溶液，減少溶解熱的干擾。使用強酸和強堿溶液，減少電離熱效應(yīng)的干擾。
1、取三次測量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計算依據(jù)
如果某一次實驗的數(shù)據(jù)與另外兩次實驗的數(shù)據(jù)差異明顯，怎么辦？
2.計算反應(yīng)熱50mL0.50 ml/L的鹽酸的質(zhì)量m1=50g50mL0.55 ml/L的氫氧化鈉溶液的質(zhì)量m2=50g中和后生成的溶液的比熱容c＝4.18J/(g·℃)
Q＝（m1＋ m2 ）c (t2－t1) =0.418（t2－t1）kJ
生成1mlH2O時放出的熱量為：
參考值：-57.3kJ/ml
若改用100mL0.50ml/L的鹽酸和100mL0.55ml/L的NaOH溶液，所測得中和熱的數(shù)值是否約為本實驗結(jié)果的兩倍(假定各步驟操作沒有失誤)？
答：否。因為中和熱是指酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mlH2O時放出的熱量，其數(shù)值與反應(yīng)物的量無關(guān)，故所測結(jié)果應(yīng)基本和本次實驗結(jié)果相同。
例1．下列關(guān)于中和反應(yīng)反應(yīng)熱的說法中正確的是(　　)A．10 L 0.1 ml·L－1 NaOH溶液與10 L 0.1 ml·L－1鹽酸反應(yīng)時的反應(yīng)熱ΔH＝－57.3 kJ·ml－1B．1 ml HCl氣體通入1 L 0.01 ml·L－1 NaOH溶液中反應(yīng)時的反應(yīng)熱ΔH＝－57.3 kJ·ml－1C．1 ml CH3COOH與2 ml NaOH溶液反應(yīng)時的反應(yīng)熱ΔH＝－57.3 kJ·ml－1D．只要強酸與強堿在稀溶液中反應(yīng)生成1 ml水時的反應(yīng)熱ΔH＝－57.3 kJ·ml－1
【例2】強酸與強堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·ml－1。稀醋酸、濃硫酸、稀硝酸分別與1.0 L 0.1 ml·L－1的NaOH溶液恰好完全反應(yīng)，放出的熱量與消耗NaOH溶液的體積之間的關(guān)系如圖所示。已知CH3COOH電離時吸熱，則下列描述正確的是(　　)A．線A表示稀硝酸與NaOH溶液反應(yīng)B．線B表示稀醋酸與NaOH溶液反應(yīng)C．b＝5.73D．線C表示濃硫酸與NaOH溶液反應(yīng)
【練習(xí)】將V1 mL 1.00 ml/L HCl溶液和V2 mL未知濃度的NaOH溶液混合均勻后測量并記錄溶液溫度，實驗結(jié)果如圖所示(實驗中始終保持V1＋V2＝50)。下列敘述正確的是(　　)A．做該實驗時環(huán)境溫度是22 ℃B．該實驗表明化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為熱能C．NaOH溶液的濃度約為1.50 ml/LD．該實驗表明有水生成的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)
如何測出這個反應(yīng)的反應(yīng)熱：C(s)+1/2O2(g)==CO(g) ；ΔH1=?
有些反應(yīng)的反應(yīng)速率很慢，有些反應(yīng)同時有副反應(yīng)發(fā)生，還有些反應(yīng)在通常條件下不易直接進行，因而測定這些反應(yīng)的熱效應(yīng)就很困難
如何測定C(s)+1/2O2(g)==CO(g)的反應(yīng)熱△H
(1) C(s) + O2(g) ＝ CO2(g) △H1 = -393.5kJ/ml
(2) CO(g) + ? O2(g) ＝ CO2(g) △H2 = -283.0kJ/ml
(3) C(s) + ? O2(g) ＝ CO (g) △H = -110.5kJ/ml
不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的。換句話說，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。
——蓋斯（瑞士化學(xué)家）
化學(xué)熱力學(xué)之父能量守恒的先驅(qū)
1802年8月8日生于瑞士日內(nèi)瓦市一位畫家家庭，1825年畢業(yè)于多爾帕特大學(xué)醫(yī)學(xué)系，并取得醫(yī)學(xué)博士學(xué)位。1826年棄醫(yī)專攻化學(xué)，1828年由于在化學(xué)上的卓越貢獻被選為圣彼得堡科學(xué)院院士，1838年被選為俄國科學(xué)院院士。1850年12月13日蓋斯卒于圣彼得堡。 　　 1830年專門從事化學(xué)熱效應(yīng)測定方法的改進，曾改進拉瓦錫和拉普拉斯的冰量熱計，從而較準確地測定了化學(xué)反應(yīng)中的熱量。1836年經(jīng)過許多次實驗，他總結(jié)出一條規(guī)律：在任何化學(xué)反應(yīng)過程中的熱量，不論該反應(yīng)是一步完成的還是分步進行的，其總熱量變化是相同的，1860年以熱的加和性守恒定律形式發(fā)表。這就是舉世聞名的蓋斯定律。 蓋斯定律是斷定能量守恒的先驅(qū)，也是化學(xué)熱力學(xué)的基礎(chǔ)。當(dāng)一個不能直接發(fā)生的反應(yīng)要求反應(yīng)熱時，便可以用分步法測定反應(yīng)熱并加和起來而間接求得。故而我們常稱蓋斯是熱化學(xué)的奠基人。
化學(xué)反應(yīng)的焓變僅與反應(yīng)的起始狀態(tài)和反應(yīng)的最終狀態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)途徑無關(guān)
如何測出這個反應(yīng)的反應(yīng)熱：① C(s)+1/2O2(g)==CO(g) ；ΔH1=?
②CO(g)+1/2O2(g)= CO2(g) ΔH2=-283.0kJ/ml③C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH3=-393.5kJ/ml
-110.5kJ/ml
C(s) + O2(g)
CO(g) + ? O2(g)
△H3 = △H1 - △H2
不管C(s)是一步反應(yīng)生成CO2(g)，還是分步最終生成CO2(g)，其反應(yīng)熱是相同的。
△H1 = △H2 + △H3
例1、同素異形體相互轉(zhuǎn)化但反應(yīng)熱相當(dāng)小而且轉(zhuǎn)化速率慢，有時還很不完全，測定反應(yīng)熱很困難。
已知：①C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5kJ/ml②C(金剛石，s)+O2(g)=CO2(g) △H2=-395.0kJ/ml
C(石墨，s)= C(金剛石，s) △H=+1.5kJ/ml
試寫出石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的熱化學(xué)方程式：
C(石墨，s)= C(金剛石，s) △H＝？
解答該類題目的一般步驟(1)根據(jù)待求解的熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)物和生成物找出可用的已知熱化學(xué)方程式。(2)①根據(jù)待求解的熱化學(xué)方程式調(diào)整可用熱化學(xué)方程式的方向，同時調(diào)整ΔH的符號。②根據(jù)待求解的熱化學(xué)方程式將調(diào)整好的熱化學(xué)方程式進行化簡或擴大相應(yīng)的倍數(shù)。(3)將調(diào)整好的熱化學(xué)方程式和ΔH進行加合。(4)ΔH隨熱化學(xué)方程式的調(diào)整而相應(yīng)地進行加、減、乘、除運算。(5)檢查得出的熱化學(xué)方程式是否正確。
應(yīng)用蓋斯定律計算反應(yīng)熱的方法
熱化學(xué)方程式加合法：運用所給方程式就可通過加減的方法得到新化學(xué)方程式。
應(yīng)用蓋斯定律計算反應(yīng)熱時的注意事項：1. 熱化學(xué)方程式同乘以某一個數(shù)時，反應(yīng)熱數(shù)值也必須乘上該數(shù)2. 熱化學(xué)方程式相加減時，同種物質(zhì)之間可相加減，反應(yīng)熱也隨之相加減（帶符號）3. 將一個熱化學(xué)方程式顛倒時，?H 的“+”、“-”號必須隨之改變，但數(shù)值不變。
【例 2】已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：6C(s)＋5H2(g)＋3N2(g)＋9O2(g)===2C3H5(ONO2)3(l) ΔH12H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3則反應(yīng)4C3H5(ONO2)3(l)===12CO2(g)＋10H2O(g)＋O2(g)＋6N2(g)的ΔH為A．12ΔH3＋5ΔH2－2ΔH1B．2ΔH1－5ΔH2－12ΔH3C．12ΔH3－5ΔH2－2ΔH1D．2ΔH1－5ΔH2＋12ΔH3
將已知方程式依次編號為①②③，利用蓋斯定律，由②×5＋③×12－①×2得目標(biāo)方程式，則ΔH＝5ΔH2＋12ΔH3－2ΔH1，A正確。
【例3】已知25 ℃、101 kPa時：4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH＝－1648 kJ·ml－1①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393 kJ·ml－1②2Fe(s)＋2C(s)＋3O2(g)===2FeCO3(s) ΔH＝－1480 kJ·ml－1③FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe2O3和CO2的熱化學(xué)方程式是____________________________________________________。
　4FeCO3(s)＋O2(g)===2Fe2O3(s)＋4CO2(g) ΔH＝－260 kJ·ml－1
解析　根據(jù)蓋斯定律：①＋②×4－③×2可得：4FeCO3(s)＋O2(g)===2Fe2O3(s)＋4CO2(g)　ΔH＝－260 kJ·ml－1。
【例4】蓋斯定律認為能量總是守恒的，化學(xué)反應(yīng)過程一步完成或分步完成，整個過程的熱效應(yīng)是相同的。已知：①H2O(g)===H2O(l)　ΔH1＝－Q1 kJ/ml②C2H5OH(g)===C2H5OH(l)　ΔH2＝－Q2 kJ/ml③C2H5OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH3＝－Q3 kJ/ml若使23 g液態(tài)酒精完全燃燒，最后恢復(fù)到室溫，則放出的熱量為(kJ)(　　)A．Q1＋Q2＋Q3 B．1.5Q1－0.5Q2＋0.5Q3C．0.5Q1－1.5Q2＋0.5Q3 D．0.5(Q1＋Q2＋Q3)
例5、黑火藥是中國古代的四大發(fā)明之一，其爆炸的熱化學(xué)方程式為：S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)　ΔH＝x kJ·ml－1已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝a kJ·ml－1S(s)＋2K(s)===K2S(s)　ΔH2＝b kJ·ml－12K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3＝c kJ·ml－1則x為(　　)A．3a＋b－c B．c－3a－bC．a(chǎn)＋b－c D．c－a－b

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第一節(jié) 反應(yīng)熱

版本： 人教版 (2019)

年級： 選擇性必修1

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