中和热的定义_中和热和燃烧热

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一. 教学内容:中和热和燃烧热
  
  二. 教学目标
  
  1. 理解中和反应反应热测定的实验原理
  
  2. 掌握中和反应反应热测定的操作步骤、注意事项和数据处理
  
  3. 使学生理解燃烧热并掌握有关燃烧热的计算。
  
  4. 常识性介绍使用化石燃料的利弊及新能源的开发,培养学生综合分析问题的能力,使学生具有经济效益的观念。
  
  三. 教学重点、难点
  
  重点:中和热的测定实验原理的理解和操作要点的把握燃烧热的概念,有关燃烧热计算
  
  难点:中和热的测定,中和热和燃烧热的有关计算
  
  [知识分析]
  
  一、中和热:
  
  强酸和强碱的稀溶液完全中和生成1mol水时所放出的热量称为中和热;常温常压下,酸和碱的稀溶液反应产生的中和热为△H=-57.4kJ/mol。
  
  中和热的测定:在50mL烧杯中加入20mL 2mol/L的盐酸,测其温度。另用量筒量取20mL 2mol/L NaOH溶液,测其温度,并缓缓地倾入烧杯中,边加边用玻璃棒搅拌。观察反应中溶液温度的变化过程,并作好记录。
  
  盐酸温度/℃         NaOH溶液温度/℃       中和反应后温度/℃
  
  t(HCl)               t(NaOH)                   t2
  
  数据处理:△H=-Q/n=-cm△t/n水
  
  其中:c=4.18J/(g?℃),m为酸碱溶液的质量和,△t=t2-t1,t1是盐酸温度与NaOH溶液温度的平均值,n水为生成水的物质的量。
  
  说明:
  
  1. 燃烧不一定要有氧气参与,如氢气在氯气中燃烧,钠在氯气中燃烧等。
  
  2. 物质在氧气中燃烧的条件是:要与空气(即氧气)接触;并且温度要达到物质的着火点;而燃料充分燃烧的条件则是:要有适当过量的氧气,可燃物与空气要有足够多的接触面积。以上两者既有相同的地方,也有不同的地方。
  
  3. 燃料不完全燃烧时主要存在以下问题:浪费能源的同时可能对环境产生污染。
  
  4. 理解燃烧热时,我们要从四个方面入手:①25℃、101kPa;②1mol纯物质;③完全燃烧;④稳定的化合物。
  
  5. 一般情况下,物质燃烧生成的稳定的化合物有:C→CO2;H→H2O(液态);S→SO2。
  
  6. 燃烧热表示的意义:C的燃烧热为393.5kJ/mol,表示在25℃、101kPa时,1molC完全燃烧生成CO2时放出393.5kJ的热量。
  
  7. 书写热化学方程式时,燃烧热是以1mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的,因此在书写它的热化学方程式时,应以1mol可燃物为标准来配平其余物质的化学计量数。
  
  8. 计算一定量物质完全燃烧时所放出的热量:Q=n(可燃物)×△Hc;式中Q为可燃物燃烧反应放出的热量,n(可燃物)为可燃物的物质的量,△Hc为可燃物的燃烧热。
  
  三、能源:
  
  能源是指提供能量的自然资源,它包括化石能源(煤、石油、天然气)、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。我国目前使用的能源主要是化石燃料。
  
  一级能源指在自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源,需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源。如化石能源、流水、潮汐等为一级能源,而氢气、电能等则为二级能源。
  
  解析:①题中指出,只有自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源,因此,煤、石油、天然气等化石燃料属于一级能源,水煤气、干馏煤气都是煤经一系列处理后,间接制取的,应属于二级能源,而水力则是利用水的动能和势能,一般应属于一级能源。
  
  ②题中选项A的方向是错误的。众所周知,原子与分子是两种不同层次的微观粒子,水中的氢元素完全不同于单质的氢气。氢气可以燃烧,氢分子可以与氧分子反应。但指出“在水不分解的情况下,使氢成为二级能源”不仅违背科学,也与常识不符。更何况A选项中还称氧是可燃烧的物质。选项B的方向是正确的。水分解成氢气和氧气的反应是吸热反应,在常温常压下几乎不能进行,利用太阳能产生高温,以分解水,是目前正在实际进行并且已经取得初步成果的一项研究。从能量的角度看,这是太阳能的间接利用。选项C是错误的。众所周知,催化剂只能改变反应的速率,而其本身在反应前后质量和性质均保持不变,因而不能改变化学反应的热效应。也就是说,利用催化剂改变水的分解这是一个需要供给能量的事实,是徒劳的,因此这个研究方向也不正确。选项D应是一个可以肯定的研究方向。水分解需要吸收能量。寻找可提供廉价能源的有效方法,当然可以解决由水制氢气的问题。
  
  解析:硫无论在空气中还是在纯氧中燃烧都是生成 SO2气体,而由于空气中氧气的浓度远不及在纯氧中,硫等可燃物在纯氧中的燃烧较在空气中的燃烧反应激烈,速率快,放热也集中。但是我们应该知道下述两个基本事实:第一是题设相同条件下(32g,同温同压),这样的反应物和生成物之间的能量差应为定值。化学反应中的能量变化主要是以热能的形式表现出来,但绝不是唯一的形式。化学反应发生时,常伴随有“发光、发热”等现象。硫在纯氧中燃烧发出“明亮的蓝紫色火焰”,在空气中燃烧“产生淡蓝色火焰”。显然,无论是在什么情况下燃烧,都有一部分化学能转化成为光能。而且转化成光能的越多,转变成热能的就越少。不言而喻,前者转化成光能的多。
  
  [例3]已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水,并放出热量bkJ,则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是
  
  A、C2H2(g)+2.5O2(g)=2CO2(g)+H2O(l);ΔH=-2bkJ/mol
  
  B、C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+ H2O(l);ΔH=2bkJ/mol
  
  C、2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(g);ΔH=-4bkJ/mol
  
  D、2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l);ΔH=bkJ/mol
  
  答案:A
  
  [例4]试回答下列中和热测定的有关问题。
  
  (1)实验桌上备有烧杯(大、小两个烧杯)、泡沫塑料、泡沫塑料板、环形玻璃搅拌棒、0.50mol?L-1盐酸、0.55mol?L-1 NaOH溶液,尚缺少的实验用品是__________。
  
  (2)实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒__________,其原因是______________________________________________。
  
  (3)实验时所用盐酸及NaOH溶液的体积均为50mL,各溶液密度为1g/cm3,生成溶液的比热容c=4.18J/(g?℃),实验起始温度为t1℃,终止温度为t2℃。试推断中和热的计算式:△H=___________________________________。
  
  答案:
  
  (1)温度计
  
  (2)不能,因为铜具有很好的导热性能,易使能量散发出去,使测定结果偏小。
  
  (3)△H=-1. 672(t2-t1)kJ/mol
  
  【模拟试题】
  
  1. 厄尔尼诺现象产生的原因之一是大气中CO2的含量剧增,要减缓这一现象发生,最理想的燃料是:                       (   )
  
  A、天然气   B、氢气   C、无烟煤   D、汽油
  
  2. 为了提高煤的热效率,并减少CO等有害物质的污染,可采取的措施是(   )
  
  A、通入大量的空气           B、将煤粉碎,使之充分燃烧
  
  C、将煤经过处理,使之转化为气体燃料  D控制煤的生产
  
  3. 已知天然气的主要成分甲烷是一种会产生温室效应的气体,相同分子数目的甲烷和CO2产生的温室效应,前者大。下面是有关天然气的几种叙述:①天然气与煤相比是比较清洁的能源;②等质量的甲烷和CO2产生的温室效应也是前者大;③燃烧天然气也是酸雨的成因之一。其中正确的是:          (   )
  
  A、①②③    B、只有①    C、只有③    D、①和②
  
  4. 能源可分为一级能源和二级能源。自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源;需要依靠其它能源的能量间接制取的能源称为二级能源。氢气是一种高效而没有污染的二级能源,它可以由自然界中大量的水来制取:2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH=+517. 6kJ/mol。根据上面的叙述回答,下列叙述正确的是 (   )
  
  A、电能是二级能源    B、水力是二级能源
  
  C、天然气是一级能源   D、焦炉气是一级能源
  
  5. 新的替代能源主要包括:①核能;②柴草;③焦炭;④太阳能;⑤氢能;⑥液化石油气;⑦水煤气;⑧天然气                 (   )
  
  A、②③⑥⑦    B、①④⑤    C、③⑥⑦⑧    D、①③④
  
  6. 关于用水制取二级能源氢气,以下研究方向正确的是        (   )
  
  A、构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质,因此,可研究在水不分解的情况下,使氢成为二级能源
  
  B、设法将太阳光聚集,产生高温,使水分解产生氢气
  
  C、寻找高效催化剂,使水分解产生氢气,同时释放能量
  
  D、寻找特殊化学物质,并用于开发廉价能源,以分解水制取氢气
  
  7. 含NaOH40克的稀溶液与足量稀H2SO4反应放出57.4kJ热量,则下列表示该反应中和热的热化学方程式中正确的是   (   )
  
  A、NaOH(aq)+1/2 H2SO4(aq)=1/2Na2SO4(aq)+H2O(l);△H =+57.4kJ/mol
  
  B、NaOH(aq) +1/2H2SO4(aq)=1/2Na2SO4(aq)+H2O(l);△H =-57.4kJ/mol
  
  C、2NaOH(aq) +H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l);△H =+114.8kJ/mol
  
  D、2NaOH(aq) +H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l);△H =-114.8kJ/mol
  
  8. 已知盐酸和NaOH的稀溶液的中和热为△H =-57.4kJ/mol,则稀醋酸和NaOH的稀溶液的中和热一般情况下约为                 (   )
  
  A、等于-57.4kJ/mol      B、大于-57.4kJ/mol
  
  C、小于-57.4kJ/mol      D、无法比较
  
  9. 对热化学反应方程式2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H =-571.6 kJ/mol,下列说法错误的是                        (   )
  
  A、2 molH2完全燃烧生成液态水放出571.6 KJ的热量
  
  B、1 molH2完全燃烧生成液态水放出285.8 KJ的热量
  
  C、二个氢分子完全燃烧生成液态水放出571.6 KJ的热量
  
  D、上述热化学反应方程式也可表示为:
  
  H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l); △H =-285.8 kJ/mol
  
  10. 1g炭与适量水蒸气反应生成一氧化碳和氢气,需吸收10.94kJ的热量,相应的热化学反应方程式为                      (   )
  
  A、C+H2O=CO+H2;△H =+10.94 kJ/mol
  
  B、C(S)+H2O(g)=CO(g)+H2(g);△H =+10.94 kJ/mol
  
  C、C(S)+H2O(g)=CO(g)+H2(g);△H=+131.3kJ/mol
  
  D、1/2C(S)+1/2H2O(g)=1/2CO(g)+1/2H2(g);△H =+65.65kJ/mol
  
  11. 含11.2gKOH的稀溶液与1L 0.1mol?L-1的H2SO4溶液反应放出11.46kJ的热量,该反应的热化学方程式正确的是( )
  
  A、KOH(aq)+1/2 H2SO4(aq)=1/2 K2SO4(aq)+H2O(l) △H=-11.46kJ/mol
  
  B、2KOH(aq)+H2SO4(aq)=K2SO4(aq)+2H2O(l) △H=-114.6kJ
  
  C、2KOH+H2SO4=K2SO4+2H2O △H=-114.6kJ
  
  D、KOH(aq)+1/2 H2SO4(aq)=1/2 K2SO4(aq)+H2O(l) △H=-57.3kJ/mol
  
  12. 下列反应既属于氧化还原反应,又是吸热反应的是       ( )
  
  A、铝片与稀盐酸的反应 B、Ba(OH)2?8H2O与NH4Cl的反应
  
  C、灼热的碳与CO2的反应 D、甲烷在氧气中的燃烧反应
  
  【试题答案】
  
  1. B 2. BC 3. D 4. AC 5. B 6. BD 7. B 8. B
  
  9. C 10. CD 11. D 12. C

本文来源:https://www.oubohk.cn/yuwen/98653/

中和热的测定 中和热的测定实验报告
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