选择性必修1 化学 燃烧热与中和热 逐字稿-3,672字
师:同学们好,今天我们一起来学习反应热第二课时——燃烧热和中和热。这节课的学习目标是:一、理解燃烧热、中和热的概念及本质;二、学会中和热的测定方法。
通过上节课的学习,我们知道常见的放热反应有燃烧、酸碱中和、活泼金属与酸的反应等等。关于燃烧,木材、无烟煤、液化气,不同的物质燃烧放出的热量一样吗?我们来看一组数据。通过这张表格会发现,不同物质的燃烧热是不一样的。同学们可能有这样的疑问:同种物质不同状态燃烧放出的热量不同,同种物质完全燃烧与不完全燃烧放出的热量也不同,那表格中给出的数据具体指的是哪种情况呢?我们一起来认识。
燃烧热,在 25 度、101 千帕时,1 摩尔纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。在这个定义里,需要注意以下几点:25 度、101 千帕指的是研究条件;“1 摩尔纯物质”强调的是燃烧物的量;“完全燃烧”说的是反应程度;最后是“指定产物”,碳元素最终转化为二氧化碳气体,氢元素最终转化为液态水,硫元素最终转化为二氧化硫气体,氮元素最终转化为氮气。
对照燃烧热的概念,下列哪些热化学方程式中的反应热(下划线处)表示燃烧热呢?反应一中指定产物应该是液态水;反应 3 中燃料的量应该是 1 摩尔;反应 4 中指定产物应该是二氧化碳气体。所以,反应 2 对应的反应热能表示燃烧热,你答对了吗?
接下来我们继续观察以下四个热化学方程式,思考:一、为什么都是放热反应?二、为什么反应 1 和 2 的热效应相同?三、为什么反应 1 的反应热是反应 3 的两倍?
仔细观察后发现,因为都是酸碱中和反应,所以都是放热反应。反应 1 和 2 的反应本质均是 2 摩尔氢离子与 2 摩尔氢氧根生成 2 摩尔水,所以它们的热效应相同。反应 1 和反应 3 的本质也是氢离子与氢氧根生成水,但反应 1 生成 2 摩尔水,反应 3 生成 1 摩尔水,所以反应 1 的反应热是反应 3 的两倍。看来酸碱中和反应放出的热量与生成水的量之间也存在某种关系。让我们继续认识中和热。
中和热指的是稀溶液中,强酸与强碱发生中和反应生成 1 摩尔水时放出的热量。这里需要注意以下几点:稀溶液、强酸与强碱、1 摩尔水。
同学们,现在我给大家准备了一组试剂:0.50 摩尔每升稀盐酸,0.55 摩尔每升稀氢氧化钠溶液。如果我们想完成中和热的测定实验,还需要用到哪些实验用品?在实验过程中我们应该测量哪些数据?如何根据测得的数据计算反应热?为了提高测定反应热的准确度,采取了哪些措施?带着这些问题,我们一起来观看相关视频。
(播放中和反应热测定实验视频)
师:今天为大家示范的是中和反应热测定实验。首先大家要了解本次实验所需要的实验用品,实验仪器有中和热测定器、温度计、量筒;实验药品有 0.50 摩尔每升盐酸、0.55 摩尔每升氢氧化钠溶液。
用量筒量取 50 毫升 0.50 摩尔每升盐酸;用另一个量筒量取 50 毫升 0.55 摩尔每升氢氧化钠溶液。使用温度计测量盐酸的温度并记录。温度计使用后需用蒸馏水冲洗干净,再测量量筒中氢氧化钠溶液的温度并记录。将量筒中的盐酸一次性倒入中和热测定器中,再将另一个量筒中的氢氧化钠溶液也一次性倒入中和热测定器中。盖好盖板,用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动。然后将温度计插入中和热测定器中的混合物中,观察温度计变化,准确读取混合溶液的最高温度作为终止温度并记录。重复以上步骤三次,取测量所得数据的平均值作为计算依据,根据实验数据计算中和热。
可以看到,使用温度计测量酸碱中和反应中溶液的温度,测量 3 次后,取数据的平均值作为实验计算的依据,进而测定中和热。
首先,我们先计算中和反应放出的热量,m 为酸(M1)和碱(M2)的质量之和,Δt 为中和反应后与反应前的温度差。为了便于计算,可近似地认为 0.50 摩尔每升的盐酸和 0.55 摩尔每升氢氧化钠溶液的密度都是 1 克每立方厘米。所以,50 毫升 0.50 摩尔每升盐酸(M1)和 50 毫升 0.55 摩尔每升氢氧化钠溶液的质量(M2)都为 50 克。中和后生成的溶液的比热容 c = 4.18 焦耳每克摄氏度,由此可计算出 50 毫升 0.50 摩尔每升盐酸和 50 毫升 0.55 摩尔每升氢氧化钠溶液发生中和反应时放出的热量为 0.418×(T? - T?)千焦。因为 50 毫升 0.50 摩尔每升盐酸中含有 0.025 摩尔的氢离子跟 0.025 摩尔的氢氧根离子发生中和反应,生成 0.025 摩尔的水,放出热量 q,所以生成 1 摩尔水时的反应热为 50.16 千焦。