高二化学教案：化学反应中的热效应教学案

概要：J•mol-1表示CO完全燃烧产生的反应热ΔH3=-797.25 kJ•mol-1，实际反应热ΔH4=ΔH-ΔH3=-92.75 kJ•mol-1表示混和气中的CO，若再燃烧产生的反应热。因此ΔH4ΔH2即为混和气中nCOnCH4的比，因为n(CH4)=1 mol，故n(CO)=ΔH4ΔH2=-92.75 kJ•mol-1-471 kJ•mol-1×1 mol=0.25 mol混和气中n(CO2)=1 mol-0.25 mol=0.75 mol混和气中n(H2O)=2n(CH4)=2 mol根据元素守恒：消耗的n(O2)=12n(CO)+n(CO2)+n(H2O)=12×0.25 mol+0.75 mol+12×2 mol=1.875 molm(O2)=32 g•mol-1×1.875 mol=60 g。第3课时反应热的测量与计算[目标要求]1.掌握中和热的测量及计量方法。2.理解盖斯定律的含义。一、中和热的测定1.实验原理在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1_mol_H2O，这时的反应热叫做中和热。本实验通过测定酸碱中和反应前后溶液温度的变化来计算反应过程中所放出的热量，并由此求得中和热。2.实验仪器及试剂仪器：大烧杯(500

10.1 mol CH4气体完全燃烧生成CO2和液态水时，放出890 kJ热量，不完全燃烧生成CO和液态水时，放出519 kJ热量。如果1 mol CH4在一定量的氧气中燃烧生成CO、CO2和液态水，并放出797.25 kJ热量，则氧气的质量为________。

答案　60 g

解析　先绘出思维模型图

分清图中各ΔH的意义和量关系

ΔH=-890 kJ•mol-1

ΔH1=-519 kJ•mol-1

ΔH2=-890 kJ•mol-1+519 kJ•mol-1=-471 kJ•mol-1

表示CO完全燃烧产生的反应热ΔH3=-797.25 kJ•mol-1，实际反应热ΔH4=ΔH-ΔH3=-92.75 kJ•mol-1

表示混和气中的CO，若再燃烧产生的反应热。因此ΔH4ΔH2即为混和气中nCOnCH4的比，因为n(CH4)=1 mol，故n(CO)=ΔH4ΔH2=-92.75 kJ•mol-1-471 kJ•mol-1×1 mol=0.25 mol

混和气中n(CO2)=1 mol-0.25 mol=0.75 mol

混和气中n(H2O)=2n(CH4)=2 mol

根据元素守恒：消耗的n(O2)=12n(CO)+n(CO2)+n(H2O)=12×0.25 mol+0.75 mol+12×2 mol=1.875 mol

m(O2)=32 g•mol-1×1.875 mol=60 g。

第3课时　反应热的测量与计算

[目标要求]　1.掌握中和热的测量及计量方法。2.理解盖斯定律的含义。

一、中和热的测定

1.实验原理

在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1_mol_H2O，这时的反应热叫做中和热。本实验通过测定酸碱中和反应前后溶液温度的变化来计算反应过程中所放出的热量，并由此求得中和热。

2.实验仪器及试剂

仪器：大烧杯(500 mL)、小烧杯(100 mL)、环形玻璃搅拌棒、温度计、量筒(50_mL)两个、碎泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔);

药品：盐酸(0.50 mol•L-1)、氢氧化钠溶液(0.55 mol•L-1)。

3.实验步骤

(1)制作简易的量热器(如图所示)

(2)用量筒准确量取反应溶液，准确测量温度(精确到0.1 ℃)。

(3)将溶液混合反应，记录终止温度。

(4)重复实验步骤(2)～(3)三次。

实验

次数 起始温度t1/℃ 终止温度

t2/℃ 温度差

(t2-t1)/℃

HCl NaOH 平均值

1

2

3

4.实验数据的处理

ΔH=-QnH2O，其中Q=c•m•Δt。

二、盖斯定律

1.内容

不管化学反应是一步完成或分几步完成，其总的热效应是完全相同的。或者说，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。

2.解释

能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的，二者密不可分，但以物质为主。

3.应用

对于进行得很慢的反应，不容易直接发生的反应，产品不纯(即有副反应发生)的反应，测定反应热有困难，如果应用盖斯定律，就可以间接地把它们的反应热计算出来。

例如：C(s)+12O2(g)===CO(g)

上述反应在O2供应充分时，可燃烧生成CO2;O2供应不充分时，虽可生成CO，但同时还部分生成CO2。因此该反应的ΔH无法测定，但是下述两个反应的ΔH却可以直接测得：

(1)C(s)+O2(g)===CO2(g)　ΔH1=-393.5 kJ•mol-1

(2)CO(g)+12O2(g)===CO2(g)　ΔH2=-283.0 kJ•mol-1

根据盖斯定律，就可以计算出欲求反应的ΔH。

分析上述两个反应的关系，即知：ΔH=ΔH1-ΔH2。

则C(s)与O2(g)生成CO(g)的热化学方程式为C(s)+12O2(g)===CO(g)　ΔH=-110.5 kJ•mol-1。

三、反应热的计算

1.反应热计算的主要依据是

热化学方程式、盖斯定律及反应过程的焓变等数据。

2.反应热的计算方法

(1)热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项同时改变正、负号;各项的系数包括ΔH的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数。

(2)根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减，得到一个新的热化学方程式。

知识点一　中和热的测定

1.在一800 mL的大烧杯中放入碎纸屑，把盛有50 mL 0.50 mol•L-1盐酸的200 mL烧杯放到大烧杯中，两只烧杯间填满碎纸屑。用泡沫塑料板做成大烧杯盖，通过盖子插入一根玻璃搅拌棒(末端呈半圆环的玻璃棒)和一只温度计，测定溶液的温度。迅速往盐酸溶液中加入50 mL 0.55 mol•L-1烧碱溶液，盖好，搅拌溶液，观察温度的变化。当温度保持稳定时，记录读数，取出装反应液的烧杯，倒出溶液，清洗干净，保持内外杯壁干燥。重复进行三次实验。用这一实验可以粗略测定中和热。

(1)烧杯间填满碎纸屑的作用是

________________________________________________________________________。

(2)要重复进行三次实验的目的是

________________________________________________________________________。

(3)烧杯如果不盖泡沫塑料板，所求得的中和热数值将________(填“偏大”、“偏小”或

“无影响”)。

(4)实验中若改用60 mL 0.50 mol•L-1盐酸和50 mL 0.55 mol•L-1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“不相等”)，所求中和热________(填“相等”或“不相等”)，理由是_______________________________________________

________________________________________________________________________。

(5)三次平行操作测得的数据中，起始时盐酸与烧碱溶液温度相同，而终止温度与起始温度之差(t2-t1)分别为①2.3 ℃，②2.4 ℃，③2.9 ℃，则最终代入计算式的温度差的平均值为________ ℃。

答案　(1)保温、隔热，减少实验过程中热量的损失

(2)减少实验过程中的误差

(3)偏小

(4)不相等　相等　因为60 mL 0.50 mol•L-1盐酸和50 mL 0.55 mol•L-1烧碱溶液反应能生成0.027 5 mol H2O，而50 mL 0.50 mol•L-1盐酸与50 mL 0.55 mol•L-1烧碱溶液反应只能生成0.025 mol H2O，因此所放出的热量不同。但中和热是指酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时所放出的热量，与酸、碱的用量无关，因此所求中和热相等

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