第03講中和熱燃燒熱-【暑假自學(xué)課】2022年新高二化學(xué)暑假精品課（人教版選修4）-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

課前導(dǎo)入一、中和熱1．概念：酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成________H2O時(shí)所放出的熱量稱為中和熱。2．單位：______________。3．大量實(shí)驗(yàn)測(cè)得，在25℃和101kPa下，強(qiáng)酸的稀溶液與強(qiáng)堿的稀溶液在稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O時(shí)，放出_________的熱量。【答案】1 mol kJ·mol-1 57.3 kJ 二、中和熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)探究——中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定楊sir化學(xué)，侵權(quán)必究【實(shí)驗(yàn)原理】實(shí)驗(yàn)時(shí)，先測(cè)出鹽酸和氫氧化鈉溶液的起始溫度，求其平均溫度t1，兩溶液混合充分反應(yīng)后，讀取混合液溫度t2。為了使計(jì)算簡(jiǎn)便，可以近似地認(rèn)為：楊sir化學(xué)，侵權(quán)必究（1）0.5 mol/L鹽酸和0.55 mol/L氫氧化鈉的密度都是1 g / cm3，則：50mL鹽酸質(zhì)量m1＝50 g，50mL氫氧化鈉質(zhì)量m2＝50 g。近似認(rèn)為混合溶液的比熱容c＝4.18 J/(g· °C)，所以中和反應(yīng)放出的熱量是： Q＝_________________________________________。【答案】(m1＋m2)×c×(t2－t1)＝0.418(t2－t1)kJ（2）又因50 mL 0.5 mol/L鹽酸中含有0.025 mol的H＋，所以跟0.025 mol的OH－發(fā)生中和反應(yīng)，生成0.025 mol的水，放出熱量為Q(ΔH＝－Q)，所以：ΔH＝－Q＝_________________________________________。【答案】【實(shí)驗(yàn)用品】（以鹽酸和NaOH溶液的反應(yīng)為例）楊sir化學(xué)，侵權(quán)必究（1）儀器：量筒(50 mL兩個(gè))、大燒杯(500 mL)、小燒杯(100 mL)、泡沫塑料或紙條、泡沫塑料板或硬紙板 (中心有兩個(gè)孔)、環(huán)形玻璃攪拌棒。（2）藥品：0.50 mol/L鹽酸、0.55 mol/L NaOH溶液。【實(shí)驗(yàn)步驟】（1）設(shè)計(jì)裝置如圖。（2）用一個(gè)量筒量取50 mL 0.50 mol/L鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計(jì)測(cè)量鹽酸的溫度，記入下表。并將溫度計(jì)上的酸用水沖洗干凈。楊sir化學(xué)，侵權(quán)必究（3）用另一個(gè)量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，并用溫度計(jì)測(cè)量NaOH溶液的溫度，記入下表。（4）把套有蓋板的溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒放入小燒杯的鹽酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯(注意不要灑到外面)，蓋好蓋板，用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動(dòng)溶液，測(cè)量混合溶液的最高溫度，記入下表。（5）重復(fù)步驟（2）～（4）三次。【數(shù)據(jù)記錄及處理數(shù)據(jù)】實(shí)驗(yàn)次數(shù)反應(yīng)物的溫度/℃反應(yīng)前體系的溫度反應(yīng)后體系的溫度溫度差鹽酸NaOH溶液t1 / ℃t2/ ℃（t2 - t1）/ ℃1 2 3 【計(jì)算反應(yīng)熱】（1）以三次測(cè)量所得數(shù)據(jù)的__________為計(jì)算依據(jù)。楊sir化學(xué)，侵權(quán)必究【答案】平均值（2）為了計(jì)算方便，鹽酸和NaOH溶液的密度近似為1 g/cm3。忽略實(shí)驗(yàn)裝置的比熱容。（3）鹽酸質(zhì)量為m1、NaOH溶液質(zhì)量為m2，反應(yīng)后溶液比熱容c＝4.18 J/(g·°C)，則實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)放出的熱量為(m1＋m2)·c·(t2－t1)＝0.418(t2－t1)kJ，生成1 mol H2O時(shí)的反應(yīng)熱為：酸堿中和反應(yīng)測(cè)定實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng) 命題點(diǎn)一：中和熱的概念【例1】強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的稀溶液中和熱可表示為：H+(aq) + OH﹣(aq) === H2O(l) ΔH =﹣57.3 kJ/mol。以下4個(gè)化學(xué)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)其中反應(yīng)熱為 -57.3 kJ/mol的是（　?。?/span>A．① B．③ C．①② D．均不符合【答案】D 命題點(diǎn)二：中和熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)楊sir化學(xué)，侵權(quán)必究【例2】在中和熱測(cè)定的實(shí)驗(yàn)中不需要用到的儀器是（　?。?/span>楊sir化學(xué)，侵權(quán)必究A．量筒 B．溫度計(jì) C．玻璃攪拌器 D．天平【答案】D【詳解】在中和熱測(cè)定的實(shí)驗(yàn)中需要用量筒分別量取一定體積的稀酸和一定體積的稀堿溶液，需要用溫度計(jì)分別測(cè)量反應(yīng)前酸溶液、堿溶液的溫度以及反應(yīng)后的最高溫度，反應(yīng)過(guò)程中為了加快反應(yīng)速率，減少熱量散失，需用環(huán)形玻璃攪拌棒進(jìn)行攪拌，故不需要用到的儀器是天平，故答案為：D。【例3】實(shí)驗(yàn)室用50mL 0.50mol/L的鹽酸與50mL 0.55mol/L的NaOH溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室的中和熱測(cè)定，試回答下列問(wèn)題：（1）在本實(shí)驗(yàn)中除了用到大燒杯、小燒杯、溫度計(jì)、量筒等儀器外，還需用到的一種玻璃儀器名稱為___________，兩只燒杯間要填碎泡沫塑料，其目的是_____________________，大燒杯上必須蓋上硬紙板，否則求得的中和熱數(shù)值將_______(填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”)。（2）某學(xué)生實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)如表：(已知中和后生成溶液的比熱容 c=4.18J/(g?℃)，又假設(shè)鹽酸和氫氧化鈉溶液的密度都是1g/cm3)實(shí)驗(yàn)序號(hào)起始溫度t 1/℃終止溫度t2/℃鹽酸氫氧化鈉混合溶液120.020.223.3220.220.423.4320.420.623.8依據(jù)該學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算，該實(shí)驗(yàn)測(cè)得的中和熱?H=_________(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果與57.3kJ/mol(常溫下中和熱的數(shù)值)有偏差，產(chǎn)生偏差的原因可能是_______。(填字母)a.實(shí)驗(yàn)裝置保溫、隔熱效果差b.用溫度計(jì)測(cè)定NaOH溶液起始溫度后直接測(cè)定鹽酸溶液的溫度c.用量筒量取鹽酸溶液的體積時(shí)仰視讀數(shù)d.分多次把NaOH溶液倒入盛有鹽酸的小燒杯（4）實(shí)驗(yàn)中改用60mL 0.50mol?L-1鹽酸跟50mL 0.55mol?L-1NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng)，與上述實(shí)驗(yàn)相比，所放出的熱量___________(填“相等”或“不相等”)，所求中和熱___________(填“相等”或“不相等”)，簡(jiǎn)述理由_____________________________________________________________________________。【答案】玻璃攪拌器保溫隔熱，減少熱量散失偏小 -53.5kJ/mol abd 不相等相等中和熱是指酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O所放出的能量，與酸堿的用量無(wú)關(guān) 【詳解】(1)在本實(shí)驗(yàn)中除了用到大燒杯、小燒杯、溫度計(jì)、量筒等儀器外，還需用到的一種玻璃儀器名稱為玻璃攪拌器，兩只燒杯間要填碎泡沫塑料，其目的是保溫隔熱，減少熱量散失，大燒杯上必須蓋上硬紙板，否則會(huì)導(dǎo)致熱量散失,求得的中和熱數(shù)值將偏??；(2)第一次實(shí)驗(yàn)鹽酸和氫氧化鈉溶液的起始平均溫度為20.1℃，反應(yīng)后溫度為23.3℃，前后溫差為3.2℃；第二次實(shí)驗(yàn)鹽酸和氫氧化鈉溶液的起始平均溫度為20.3℃，反應(yīng)后溫度為23.4℃，前后溫差為3.1℃；第三次實(shí)驗(yàn)鹽酸和氫氧化鈉溶液的起始平均溫度為20.5℃，反應(yīng)后溫度為23.8℃，前后溫差為3.3℃；三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均有效，平均溫差為3.2℃，50mL 0.50mol/L的鹽酸與50mL 0.55mol/L的NaOH溶液的質(zhì)量和為1g/cm3×100mL×100g，二者完全反應(yīng)時(shí)，氫氧化鈉過(guò)量，用鹽酸計(jì)算，反應(yīng)中生成水的物質(zhì)的量為0.05L×0.50mol/L=0.025mol，反應(yīng)已知中和后生成溶液的比熱容 c=4.18J/(g?℃)，代入公式，Q=cm?t=4.18J/(g?℃) ×100g×3.2℃=1337.6J=1.3376kJ，則生成1mol水放出的熱量為1.3376kJ×=53.5 kJ，依據(jù)該學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算，該實(shí)驗(yàn)測(cè)得的中和熱?H=-53.5kJ/mol；(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果比57.3kJ/mol(常溫下中和熱的數(shù)值)偏低， a．實(shí)驗(yàn)裝置保溫、隔熱效果差，導(dǎo)致熱量散失，測(cè)得的中和熱偏低，故a符合題意；b．用溫度計(jì)測(cè)定NaOH溶液起始溫度后直接測(cè)定鹽酸溶液的溫度，導(dǎo)致起始溫度偏高，溫差偏小，測(cè)得的中和熱偏低，故b符合題意；c．用量筒量取鹽酸溶液的體積時(shí)仰視讀數(shù)，導(dǎo)致鹽酸體積偏大，中和反應(yīng)放出的熱量偏高，溫差偏大，測(cè)得的中和熱偏高，故c不符合題意；d．分多次把NaOH溶液倒入盛有鹽酸的小燒杯，導(dǎo)致熱量散失，測(cè)得的中和熱偏低，故d符合題意；答案選abd；(4)實(shí)驗(yàn)中改用60mL 0.50mol?L-1鹽酸跟50mL 0.55mol?L-1NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng)，鹽酸過(guò)量，生成水的物質(zhì)的量大于0.025mol，與上述實(shí)驗(yàn)相比，所放出的熱量不相等，中和熱是指酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O所放出的能量，與酸堿的用量無(wú)關(guān)，所求中和熱相等。一、燃燒熱的概念與單位在101 kPa 時(shí)，純物質(zhì)完全燃燒生成指定產(chǎn)物時(shí)所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱，單位：。楊sir化學(xué)，侵權(quán)必究指定產(chǎn)物：C → ；H → ；S → ；N → 。【答案】1 mol kJ·mol-1 CO2(g)；H2O(l)；SO2(g) ；N2(g) 二、燃燒熱和中和熱的對(duì)比1．中和熱、燃燒熱的單位為kJ·mol-1，不帶“+”、“﹣”。2. 燃燒熱是1 mol純物質(zhì)被燃燒；中和熱是生成1mol液態(tài)水。燃燒熱中和熱相同點(diǎn)反應(yīng)類型放熱反應(yīng)ΔH及其單位ΔH＜0，單位均為kJ·mol-1不同點(diǎn)反應(yīng)物的量可燃物的量為1 mol不一定為1 mol生成物的量不限量生成水的量為1 mol 命題點(diǎn)三：燃燒熱楊sir化學(xué)，侵權(quán)必究【例4】下列熱化學(xué)方程式正確的是(△H的絕對(duì)值均正確)（）A．C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g)△H=-1367.0kJ/mol(燃燒熱)B．NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(ag)+H2O(1)△H=+57.3kJ/mol(中和熱)C．S(s)+O2(g)=SO2(g)△H=-269.8kJ/mol(反應(yīng)熱)D．C(s) +CO2(g)=2CO(g)△H=-116.2kJ/mol(反應(yīng)熱)【答案】C【詳解】A．燃燒熱要求可燃物的物質(zhì)的量必須為1mol，得到的氧化物必須是穩(wěn)定的氧化物，H2O的狀態(tài)必須為液態(tài)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B．中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H小于0，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)注明了物質(zhì)的聚集狀態(tài)，△H正負(fù)號(hào)、數(shù)值、單位，C項(xiàng)正確；D．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，△H大于0，，D項(xiàng)錯(cuò)誤；答案選C。【變4-1】25℃、101kPa時(shí)，甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式為CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ?H=Q 下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（）A．Q值一定小于零 B．Q就是甲烷的燃燒熱C．甲烷燃燒的△H是定值 D．△H永遠(yuǎn)大于零【答案】A【詳解】A．甲烷燃燒為放熱反應(yīng)，△H<0，故Q<0，A正確；B．根據(jù)燃燒熱的定義：25℃，101kPa時(shí)，1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時(shí)放出的熱量稱為該物質(zhì)的燃燒熱，該反應(yīng)中H2O(g)不是穩(wěn)定氧化物，且這里的Q是負(fù)值，B錯(cuò)誤；C．燃燒熱是在一定溫度和壓強(qiáng)下測(cè)定的，這里沒(méi)有指明溫度和壓強(qiáng)，C錯(cuò)誤；D．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H<0，D錯(cuò)誤；故答案選A。【變4-2】下列表示乙塊(化學(xué)式為C2H2，燃燒熱為1299.6kJ·mol－1)燃燒熱的熱化學(xué)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【詳解】燃燒熱是指：在25℃、101KPa時(shí)，1mol純凈物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出的熱量，乙炔完全燃燒生成的穩(wěn)定氧化物為CO2(g)和H2O(l)，所以乙炔的燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) ΔH＝-1299.6kJ·mol－1，故答案選A。【練1】下列說(shuō)法正確的是（）A．強(qiáng)酸跟強(qiáng)堿的反應(yīng)熱一定是中和熱楊sir化學(xué)，侵權(quán)必究B．1 mol C（碳）完全燃燒放熱383.3 kJ，其熱化學(xué)方程式為：C + O2 === CO2 ΔH =﹣383.3 kJ·mol?1C．在稀溶液中，酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O時(shí)的反應(yīng)熱叫做中和熱D．表示中和熱的離子方程式為：H+(aq) + OH?(aq) === H2O(l) ΔH = 57.3 kJ·mol?1【答案】C【練2】下列說(shuō)法正確的是（）A．在101 kPa時(shí)，1 mol物質(zhì)完全燃燒時(shí)所放出的熱量，叫該物質(zhì)的燃燒熱B．酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol水，這時(shí)的反應(yīng)熱叫中和熱C．燃燒熱或中和熱是反應(yīng)熱的種類之一D．在25℃、101 kPa時(shí)，純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物時(shí)所放出的熱量，叫該物質(zhì)的燃燒熱【答案】C【練3】在下列各說(shuō)法中，正確的是（）A．熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)表示物質(zhì)的量，可以是分?jǐn)?shù)B．表示放熱反應(yīng)，表示吸熱反應(yīng)C．與反應(yīng)生成沉淀時(shí)放出的熱叫做中和熱D．與反應(yīng)放出的熱就是的燃燒熱【答案】A【詳解】A．熱化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)表示物質(zhì)的量，可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)，A正確；B．△H＞0表示吸熱反應(yīng)，△H＜0表示放熱反應(yīng)，B錯(cuò)誤；C．中和熱指稀溶液中酸堿反應(yīng)生成1 mol水放出的熱量，而1 mol H2SO4與1 mol Ba(OH)2反應(yīng)生成2 mol H2O，C錯(cuò)誤；D．1 mol H2充分燃燒生成液態(tài)水放出的熱量稱為H2的燃燒熱，此時(shí)不能確定反應(yīng)后水的狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；故答案選A。【練4】以下幾個(gè)熱化學(xué)方程式中能表示燃燒熱的是（）A．B．C．D．【答案】B【分析】1mol可燃物在氧氣中完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)，放出的熱量為該物質(zhì)的燃燒熱。一般情況下，水為液態(tài)，二氧化碳為氣態(tài)。【詳解】A. C(s)燃燒未生成穩(wěn)定氧化物，故其反應(yīng)熱不能表示燃燒熱，A錯(cuò)誤；B. 符合燃燒熱的定義，B正確；C. 雖然轉(zhuǎn)變成了穩(wěn)定的氧化物，但由于其反應(yīng)熱表示的是完全燃燒時(shí)的熱量變化，故不能表示燃燒熱，C錯(cuò)誤；D. 參加燃燒的雖然是1mol，但其生成，而不是，故它的反應(yīng)熱不能表示的燃燒熱，D錯(cuò)誤；故選B。【練5】實(shí)驗(yàn)室用50 mL 0.50 mol/L鹽酸、50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，進(jìn)行測(cè)定中和熱的實(shí)驗(yàn)，得到表中的數(shù)據(jù)：完成下列問(wèn)題：楊sir化學(xué)，侵權(quán)必究實(shí)驗(yàn)次數(shù)起始溫度t1/℃終止溫度t2/℃鹽酸NaOH溶液120.220.323.7220.320.523.8321.521.624.9（1）中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的中和熱的測(cè)定所需的玻璃儀器有：大燒杯、小燒杯、環(huán)形玻璃攪拌棒、_______、________，在大小燒杯之間填滿碎泡沫（或紙條）其作用是_____________________________________。（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)不能用銅絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒的理由是_________________________。（3）根據(jù)上表中所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，溫度差的平均值為________℃。如用0.5 mol/L的鹽酸與NaOH固體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的“中和熱”數(shù)值將__________（選填“偏大”、“偏小”、“不變”），其理由是________________________________________。（4）如果用60 mL 0.50 mol/L鹽酸與50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng)，與上述實(shí)驗(yàn)相比，所放出的熱量_________（選填“相等”或“不相等”，下同），所求中和熱___________。簡(jiǎn)述理由：________________________________________________________________________________。（5）若某同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)有些操作不規(guī)范，造成測(cè)得中和熱的數(shù)值偏低，請(qǐng)你分析可能的原因是__________（選填字母）。A．測(cè)量鹽酸的溫度后，溫度計(jì)沒(méi)有用水沖洗干凈B．把量筒中的氫氧化鈉溶液倒入小燒杯時(shí)分多次倒入C．做本實(shí)驗(yàn)的當(dāng)天室溫較高D．將50 mL 0.55 mol/L氫氧化鈉溶液取成了50 mL 0.55 mol/L的氨水E．在量取鹽酸時(shí)仰視計(jì)數(shù) F．大燒杯的蓋板中間小孔太大【答案】（1）量筒；溫度計(jì)；保溫、隔熱、減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程中熱量的損失；（2）Cu傳熱快，熱量損失大；（3）3.4；偏大；氫氧化鈉固體溶于水放熱；（4）不相等；相等；因?yàn)橹泻蜔崾侵杆岣鷫A發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O所放出的熱量，與酸堿的用量無(wú)關(guān)；（5）ABDF

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