資源簡介

(共52張PPT)
中和反應熱的測定
燃燒熱
中和反應熱的測定
A
原理
儀器
步驟
誤差
燃燒熱
B
概念
熱化學方程式書寫
學習目標
酸堿中和反應是放熱反應，如何通過實驗測定其反應熱？
問題解決
中和反應
反應熱的測定
小小設計師
問題探究
請利用實驗室現有的儀器及鹽酸和氫氧化鈉溶液，設計一個用以測定生成1 mol H2O放熱的量熱裝置。
中和反應反應熱的測定
溫馨提醒
實驗試劑
實驗原理
實驗儀器
1.1 試劑
中和反應反應熱的測定
1
0.5 mol·L－1 鹽酸(50 mL)
0.55 mol·L－1 NaOH溶液(50 mL)
蒸餾水
為何NaOH過量
為了保證HCl被完全中和
0.55
鹽酸與NaOH溶液反應的過程中會放出熱量，導致體系與環境之間的溫度產生差異。
在反應前后，如果環境的溫度沒有變化，則反應放出的熱量就會使體系的溫度升高，這時可以根據測得的體系的溫度變化和有關物質的比熱容等來計算反應熱
問題解決
熱量的測定
問題探究
實驗原理
HCl(aq)＋NaOH(aq)＝NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH
Q＝mcΔt
1. 先求出熱量
中和反應反應熱的測定
c：比熱容
m:體系的質量
Δt ：反應前后體系的溫度差
Q：放出的熱量
2. 再求出水的量
n(H2O)＝c(HCl)V(HCl)
3. 求出焓變
ΔH＝
－
Q
n(H2O)
kJ·mol－1
1.2 原理
中和反應反應熱的測定
1
HCl(aq)＋NaOH(aq)＝NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH
ΔH＝
－
Q
n(H2O)
kJ·mol－1
小小設計師
問題探究
請利用實驗室現有的儀器及鹽酸和氫氧化鈉溶液，設計一個用以測定中和反應放熱的量熱裝置。
實驗儀器
溫度計
1. 測溶液溫度
2. 量溶液體積
量筒
3. 混合溶液
燒杯
你認為有何不妥？
如何改進？
泡沫塑料
保溫
隔熱
減少熱量損失
上、下移動，達到攪拌目的
能否用環形銅絲攪拌棒
若保溫效果不好，ΔH如何值如何變化？
減少熱量損失
如何加快反應？
問題探究
不能攪拌液體
1.3 儀器
中和熱的測定
1
資料在線
量熱計
1.4 步驟
中和反應反應熱的測定
1
① 量取50 mL 0.5 mol·L－1 鹽酸，倒入量熱計中，測量、記錄溫度
② 量取50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液，測量、記錄溫度
(1) 測反應物溫度
1.4 步驟
中和反應反應熱的測定
1
③ NaOH溶液，迅速倒入量熱計中，立即蓋上蓋板，不斷攪拌，準確讀出最高溫度
(2) 測反應后體系溫度
④ 重復上述步驟(1)至步驟(2)三次。
(1) 測反應物溫度
目的是減少誤差
1.5 數據處理
中和反應反應熱的測定
1
實驗次數 反應物的溫度 /℃ 反應前體系的溫度 反應后體系的溫度 t2 /℃
HCl NaOH t1 /℃ t2 /℃ (t1-t2)/℃
1
2
3
實驗重復多次，取測量所得數據的平均值作為計算依據。
多次計算求平均值以減小實驗誤差
思考﹒ 討論
為了提高測定的準確度，應該采取的措施是什么？
2. 需要保溫裝置，保證反應過程中，不與外界發生熱交換
1. 使用比較精確的溫度計讀出溫度變化
3. 攪拌器攪拌，保證溶液溫度均勻
1.6 關鍵——過二關
中和反應反應熱的測定
1
隔熱關
測量關
裝置保溫、隔熱效果好，以減少熱量的損失
精確的溫度計（0.1℃刻度）
實驗中只用一支溫度計（使用后須用水洗凈并用濾紙擦干再用）
混合液溫度要不斷攪拌
測反應混合液溫度要隨時讀數，記錄最高溫度
溫度計懸掛，使水銀球處溶液中央位置（不靠容器壁或插底部）
堿液一次加入且迅速
在進行中和反應的反應熱測定的實驗中不需要用到的儀器是
A．天平
B．溫度計
C．環形玻璃攪拌棒
D．量筒
看誰做得既準又快
問題解決
實驗次數 反應物的溫度/℃ 反應前體系的溫度 反應后體系的溫度 溫度差
鹽酸 NaOH溶液 t1/℃ t2/℃ (t2－t1)/℃
1 25.0 25.2 25.1 28.5 3.4
2 24.9 25.1 25.0 28.3 3.3
3 25.6 25.4 25.5 29.0 3.5
某小組用50 mL 0.50 mol·L－1鹽酸與50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液進行實驗。
設溶液的密度均為1 g·cm－3，反應后溶液的比熱容c＝4.18 J·g－1·℃－1
反應放出的熱量Q＝cmΔt＝c·[m(鹽酸)＋m(NaOH溶液)]·(t2－t1)≈1.42 kJ
生成1 mol H2O放出的熱量為
Q
n(H2O)
＝
1.42 kJ
0.025
＝
56.8 kJ
問題解決
大量實驗測得，在25 ℃和101 kPa下，強酸的稀溶液與強堿的稀溶液發生中和反應生成1 mol H2O時，放出57.3 kJ的熱量。
中和反應反應熱
中和反應反應熱是反應熱的一種！！！
1. 小組測定為56.8 kJ，分析產生誤差的可能原因？
2. 寫出鹽酸與氫氧化鈉溶液反應的熱化學方程式。
HCl(ag)＋NaOH(ag)＝NaCl(ag)＋H2O (l)
ΔH＝－57.3kJ·mol－1
3. 若為醋酸與氫氧化鈉溶液反應，則放出的熱量還是57.3 kJ 嗎？
燃料的燃燒
依據反應事實，寫出下列反應的熱化學方程式：
1. 8 g甲烷完全燃燒生成氣態水，放出445.0 kJ kJ熱量。
2008年北京奧運會火炬--“祥云”,使用的燃料是丙烷
天然氣水合物即可燃冰
水煤氣主要成分是一氧化碳，氫氣
練一練
2. 1 mol丙烷完全燃燒生成液態水，放出2 219.9 kJ 熱量。
3. 煤氣的主要成分為CO和H2， 14 gCO完全燃燒，放出141.5 kJ熱量。
練一練
1. 8 g甲烷完全燃燒生成氣態水，放出445.0 kJ kJ熱量。
CH4(g) + O2(g) ＝　 CO2(g) + H2O(l) H＝ 445.0 kJ/mol
1
2
1
2
CH4(g) + 2O2(g) ＝ CO2(g) + 2H2O(l) H＝ 890 kJ/mol
2. 1 mol丙烷完全燃燒生成液態水，放出2 219.9 kJ 熱量。
C3H8(g) + 5O2(g) ＝ 3CO2(g) + 4H2O(l) H＝ 2219.9 kJ/mol
3. 煤氣的主要成分為CO和H2， 14 g一氧化碳完全燃燒，放出141.5 kJ熱量。
1
2
CO(g) + O2(g) ＝ CO2(g) H＝ 283 kJ/mol
身邊的化學
家用燃料的變遷
柴草
煤炭
液化石油氣
天然氣
我們知道物質燃燒都會放出熱量，那么不同物質燃燒放出的熱量一樣嗎？如何比較不同物質的燃燒的熱效率呢？
木材燃燒
煤炭燃燒
燃氣燃燒
酒精燃燒
燃燒熱
燃料的選擇考慮的因素
燃料的種類很多，根據什么標準選擇？
選擇標準很多——貯量、開采、運輸、貯存條件、價格、對生態環境影響，還有 能的高低。
燃燒熱
燃燒熱
2
在101 kPa下，1 mol純物質完全燃燒生成指定產物時所放出的熱量
概念
碳元素變為CO2(g) 、氫元素變為H2O(l)、硫元素變為SO2(g)、氮元素變為N2(g)等
C
CO2(g)
CO(g)
×
H
H2O (l)
H2O(g)
×
S
SO2(g)
SO3(g)
×
N
N2(g)
NOx(g)
×
單位
kJ/mol
哪個反應表示H2、CO的燃燒熱？
H2(g) + O2(g) H2O(l) H2＝ 285.8 kJ/mol
1
2
H2(g) + O2(g) H2O(g) H1＝ 241.8 kJ/mol
1
2
2CO(g) + O2(g) 2CO2(g) H2＝ 566 kJ/mol
CO(g) + O2(g) CO2(g) H1＝ 283 kJ/mol
1
2
你學會了嗎？
以下反應中，哪一個可表示C的燃燒熱。
C(s)＋O2(g)＝CO2(g) ΔH＝－393.5kJ·mol-1
C(s)＋1/2O2(g)＝CO(g) ΔH＝－110.5kJ·mol-1
不完全燃燒！
你學會了嗎？
在101 kPa下，1 mol物質完全燃燒的反應熱
2C(s)＋2O2(g)＝2CO2(g) ΔH＝－787.0kJ·mol-1
可燃物的化學計量數為“1”
A．H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g) ΔH＝－184.6 kJ·mol－1
B．CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－802.3 kJ·mol－1
C．2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
D．CO(g)＋1/2O2(g)＝CO2(g) ΔH＝－283 kJ·mol－1
E．CH4(g)＋3/2O2(g)＝CO(g) ＋2H2O(l) ΔH＝－519.3 kJ·mol－1
看我七十二變
1. 測得101kPa時1mol C完全燃燒放出393.5 kJ的熱量，請寫出反應的熱化學方程式。
C(s)＋O2(g)＝CO2(g) ΔH＝－393.5kJ·mol-1
考考你自己
2. 辛烷（C8H18）的燃燒熱為5 518 kJ/mol，請寫出反應的熱化學方程式。
C8H18(l)＋25/2O2(g)→8CO2(g)＋9H2O(l) Δ H＝5 518 kJ/mol
1 mol H2和2 mol C3H8組成的混合氣體完全燃燒釋放的熱量為_______。
已知H2和C3H8的燃燒熱分別為：－285.8 kJ·mol－1、－2 220 kJ·mol－1 。
看誰做得既準又快
問題解決
如何通過實驗測定燃料的燃燒熱？
燃燒熱的測量
氧彈
彈式量熱計
攪拌器
溫度計
引燃線
絕熱外套
水
將待測物質放在一個充滿氧氣的密封金屬容器(稱為氧彈)內，再將此容器置于盛有一定量水的量熱計內筒中，通過點火裝置使氧彈中物質燃燒，反應放出的熱量會使氧彈外面的水溫升高。用溫度計測量水溫的變化，即可計算出此反應放出的熱量。
燃燒熱
2
在101 kPa下，1 mol純物質完全燃燒生成指定產物時所放出的熱量
概念
單位
kJ/mol
測定
量熱計
某些物質的燃燒熱(25 ℃，101 kPa) 名稱 化學式 ΔH/kJ/mol 名稱 化學式 ΔH/kJ/mol
石墨 C(s) -393.5 乙烷 C2H6(g) -1 559.8
金剛石 C(s) -395.0 乙烯 C2H4(g) -1 411.0
氫氣 H2(g) -285.8 乙炔 C2H2(g) -1 299.6
一氧化碳 CO(g) -283.0 乙醇 C2H5OH(l) -1 366.8
甲烷 CH4(g) -890.31 丙烷 C3H8(g) -2 219.9
甲醇 CH3OH(l) -726.51 苯 C6H6(l) -3 267.5
長征五號B運載火箭是專門為中國載人航天工程空間站建設而研制的一型新型運載火箭，以液態氧和液態氫作為火箭推進劑燃料，結合下表解釋原因并寫出熱化學方程式。
思考﹒ 運用
某些物質的燃燒熱(25 ℃，101 kPa) 名稱 化學式 ΔH/kJ/mol 名稱 化學式 ΔH/kJ/mol
石墨 C(s) -393.5 乙烷 C2H6(g) -1 559.8
金剛石 C(s) -395.0 乙烯 C2H4(g) -1 411.0
氫氣 H2(g) -285.8 乙炔 C2H2(g) -1 299.6
一氧化碳 CO(g) -283.0 乙醇 C2H5OH(l) -1 366.8
甲烷 CH4(g) -890.31 丙烷 C3H8(g) -2 219.9
甲醇 CH3OH(l) -726.51 苯 C6H6(l) -3 267.5
火箭推進劑燃料的選擇
思考﹒ 運用
氫氣、一氧化碳的燃燒熱相近，能否都作為火箭推進劑？
火箭推進劑燃料的選擇
思考﹒ 運用
H2(g) + O2(g)＝H2O(l) H＝ 285.8 kJ/mol
1
2
H2(g) + O2(g)＝H2O(g) H＝ 241.8 kJ/mol
1
2
CO(g) + O2(g)＝CO2(g) H1＝ 283 kJ/mol
1
2
單位質量產生熱量： ≈ 13.4 kJ/g
241.8 kJ
2 g＋16 g
單位質量產生熱量： ≈ 6.4 kJ/g
283 kJ
28 g＋16 g
單位質量H2產生熱量比CO多！
CO有毒，H2綠色環保！
火箭推進劑燃料的選擇
思考﹒ 運用
火箭推進劑的發展主要著眼于能量高、排煙少、污染輕三個方面。
高能推進劑是將來推進劑研究的首選；
無煙推進劑的開發、 應用更是勢在必行；
污染少的推進劑將大有發展前途。
優點：綠色、高能、推力大
缺點：低溫貯存技術難度大；液氫密度小，燃料箱體積大
世界第一型首飛的液氧甲烷火箭！“朱雀二號”
液氫—液氧 四氧化二氮 煤油—液氧 甲烷—液氧
優點 環境友好 高能無毒 來源廣泛 常溫燃料 運輸簡單 耐沖擊、耐摩擦 成本低廉 無毒無害 無毒無害
不易結焦積碳
缺點 價格較高 低溫貯存較難 燃料占空間大 有毒性 有腐蝕性 污染環境 液氧需低溫貯存 燃燒易結焦積碳 脫硫成本高
低溫貯存
燃料占空間大
常見火箭推進劑
資料在線
回顧歷史
這節課我學到了什么？
（用一句話表示）
還有什么疑問？
課堂小結
課堂小結
中和熱測定
原理
ΔH＝
－
Q
n(H2O)
kJ·mol－1
裝置
注意點
① 量筒中的溶液須一次且快速倒入燒杯中(否則熱量會損失則增大誤差)
② 環形玻璃攪拌棒不能用環形銅絲
(銅絲易導熱，使熱量損失大)
課堂小結
燃燒熱
燃燒熱熱化學方程式正誤判斷方法
熱化學方程式正誤判斷三看
一看
1
二看
2
三看
3
可燃物的化學計量數是否為1
元素完全燃燒生成的物質是否為指定產物
ΔH的數值和單位是否正確
規律方法點撥
課堂小結
項目 中和熱 燃燒熱
反應特點 中和反應 燃燒反應
反應條件 在稀溶液中 壓強為101 kPa
量的要求 以___________為準 以____________為準
反應物、產物特點 酸和堿反應生成H2O和_________鹽 完全燃燒生成_____的氧化物，如：C→CO2；H→H2O(l)
能量變化 強酸與強堿稀溶液反應：ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 不同反應的ΔH不相同，ΔH都為“－”
中和熱與燃燒熱
已知在一定條件下，CO的燃燒熱為283 kJ·mol－1，CH4的燃燒熱為890 kJ·mol－1，由1 mol CO和3 mol CH4組成的混合氣體在上述條件下充分燃燒，釋放的熱量為
A．2 912 kJ
B．2 953 kJ
C．3 236 kJ
D．3 867 kJ
看誰做得既準又快
看誰做得既準又快
為了測定酸堿反應的中和熱，計算時至少需要的數據是
①酸溶液的濃度和體積　
②堿溶液的濃度和體積　
③比熱容　
④反應后溶液的質量(單位：kg)　
⑤生成水的物質的量　
⑥反應前后溫度變化　
⑦操作所需的時間
A．①②③⑥ B．①③④⑤
C．③④⑤⑥ D．全部
認識中和熱與燃燒熱
學會中和熱測定及誤差判斷

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