化學(xué)反應(yīng)能量變化

.熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫

⑴△H只能寫在標(biāo)有反應(yīng)物和生成物狀態(tài)的化學(xué)方程式的右邊，用";"隔開。若為放熱反應(yīng)，△H為"-";若為吸熱反應(yīng)，△H為"+"。△H的單位為kJ/mol。

⑵反應(yīng)熱△H與測(cè)定條件(如溫度、壓強(qiáng)等)有關(guān)。所以書寫熱化學(xué)反應(yīng)方程式的時(shí)候，應(yīng)該注意標(biāo)明△H的測(cè)定條件。

⑶必須標(biāo)注物質(zhì)的聚集狀態(tài)(s(固體)、l(液體)、g(氣體)才能完整的書寫出熱化學(xué)反應(yīng)方程式的意義。方程式中不用"↑"、"↓"、"→"這些符號(hào)，而用"="來表示。

2.蓋斯定律

化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的初始狀態(tài)有關(guān)和終極狀態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。

⒈常見吸熱反應(yīng):

①鹽類的水解

②弱電解質(zhì)的電離

③大多數(shù)分解反應(yīng)

④2個(gè)特殊的化合反應(yīng)

N2+O2=放電=2NO CO2+C=高溫=2CO

⑤兩個(gè)特殊的置換反應(yīng)

C(s)+H2O(g)=高溫=CO↑(g)+H2↑(g) CuO(s)+H2(g)=高溫=Cu(s)+H2O(g)

⑥Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl晶體的反應(yīng)

⑦硝酸銨的溶解(物理變化，吸熱現(xiàn)象)

⒉常見放熱反應(yīng)

①燃燒

②中和反應(yīng)

③金屬與酸或水的反應(yīng)

④一般的化合反應(yīng)(除上述2個(gè)特例)

重點(diǎn)討論的三個(gè)平衡:N2、H2合成NH3、SO2催化氧化生成SO3、NO2二聚為N2O4均為放熱反應(yīng)

⑤一般的置換反應(yīng)(除上述兩個(gè)特例)

⑥堿性氧化物(如Na2O、K2O)、強(qiáng)堿溶于水

⑦濃硫酸的稀釋(物理變化，放熱現(xiàn)象)

⑧大多數(shù)氧化

熱變

1.燃燒熱和中和熱

⑴燃燒熱:在101kPa時(shí)，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量。

⑵中和熱:在稀溶液中，酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水時(shí)的反應(yīng)熱。

2.物質(zhì)的氣、液、固三態(tài)的變化與反應(yīng)熱的關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.掌握中和熱的測(cè)定方法;

2.通過中和熱的測(cè)定，計(jì)算弱酸的離解熱。

二、實(shí)驗(yàn)原理

一摩爾的一元強(qiáng)酸溶液與一摩爾的一元強(qiáng)堿溶液混合時(shí)，所產(chǎn)生的熱效應(yīng)是不隨著酸或堿的種類而改變的，因?yàn)檫@里所研究的體系中各組分是全部電離的。因此，熱化學(xué)方程式可用離子方程式表示:

H+OH=H20 ΔH中和=一57.36kJ·mol

上式可作為強(qiáng)酸與強(qiáng)堿中和反應(yīng)的通式的的的。由此還可以看出，這一類中和反應(yīng)與酸的陰離子或堿的陽(yáng)離子并無關(guān)系。

若以強(qiáng)堿(NaOH)中和弱酸(CH3COOH)時(shí)，則與上述強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的中和反應(yīng)不同。因?yàn)樵谥泻头磻?yīng)之前，首先是弱酸進(jìn)行解離，其反應(yīng)為:

CH3COOH =H+CH3COOΔH解離

H+OH=H20 ΔH中和

總反應(yīng):CH3COOH+OH=H20+CH3COO ΔH

由此可見，ΔH是弱酸與強(qiáng)堿中和反應(yīng)總的熱效應(yīng)，它包括中和熱和解離熱兩部分。根據(jù)蓋斯定律可知，如果測(cè)得這一反應(yīng)中的熱效應(yīng)ΔH以及ΔH中和，就可以通過計(jì)算求出弱酸的解離熱ΔH解離。

數(shù)字式貝克曼溫度計(jì); 杜瓦瓶; 量筒; 秒表; 雙路可跟蹤直流穩(wěn)定電源; 濃度各為1.0mol的NaOH、HCI和CH3COOH溶液。

1、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

清洗儀器。打開數(shù)字式貝克曼溫度計(jì)，預(yù)熱5分鐘。調(diào)節(jié)基溫選擇按鈕至20~C，按下溫度/溫差按鍵，使表盤顯示溫差讀數(shù)(精確至0.001℃)。打開直流穩(wěn)壓電源，調(diào)節(jié)電壓10.0V。連接穩(wěn)壓直流電源與量熱計(jì)。

2.量熱計(jì)常數(shù)的測(cè)定

用量筒量取500ml蒸餾水注入用凈布或?yàn)V紙擦凈的杜瓦瓶中，輕輕塞緊瓶塞。接通電源，調(diào)節(jié)旋鈕記下10.0V時(shí)電流讀數(shù)。均勻攪拌4分鐘。然后，切斷電源，每分鐘記錄一次貝克曼溫度計(jì)的讀數(shù)，記錄10分鐘。讀第10個(gè)數(shù)的同時(shí)，接通電源，并連續(xù)記錄溫度。在通電過程中，電流、電壓必須保持恒定(隨時(shí)觀察電流表與電壓表，若有變化必須馬上調(diào)節(jié)到原來指定值)。記錄電流、電壓值。通電4分鐘后，停止通電。繼續(xù)攪拌及每隔一分鐘記錄一次水溫，測(cè)量10分鐘為止。用作圖法確定由通電而引起的溫度變化ΔT1。按上述操作方法重復(fù)兩次，取其平均值。

3、中和熱的測(cè)定

取50ml 1mol.lNaOH溶液注入堿貯存器中。用量筒量取400ml蒸餾水注入用凈布或?yàn)V紙擦掙的杜瓦瓶中，然后加入50ml 1mol.lHCl溶液。輕輕塞緊瓶塞，用攪拌器均勻攪拌，并記錄溫度(每分鐘一次)。計(jì)10個(gè)數(shù)后，將堿貯存器稍稍提起，用玻璃棒將膠塞捅掉(不要用力過猛，以免玻璃棒碰破杜瓦瓶之內(nèi)壁而損害儀器)。捅掉膠塞后，即將堿貯存器上下移動(dòng)兩次，使堿液全部流出。此后不斷攪拌，并繼續(xù)每隔一分鐘記錄一次溫度。待溫度變化緩慢后，再記錄10分鐘就停止測(cè)定。用作圖法確定ΔT2。按上述方法重復(fù)兩次，取其平均值。

4.表觀中和熱的測(cè)定

用CH3COOH代替HCI，重復(fù)上述操作，求ΔT3。

5.實(shí)驗(yàn)結(jié)束

斷水、斷電，清洗儀器，清理實(shí)驗(yàn)桌。

五、數(shù)據(jù)記錄和處理

1.溫度變化的校正一雷諾曲線法

圖中凸點(diǎn)相當(dāng)于開始通電加熱或開始反

應(yīng)之點(diǎn)，c點(diǎn)為觀察到的最高溫度讀數(shù)

點(diǎn)，由于杜瓦瓶和外界的熱量交換，曲

線ab及cd經(jīng)常發(fā)生傾斜。EE'表示環(huán)境

輻射進(jìn)來的熱量所造成量熱計(jì)溫度的升

高，必須扣除。FF'表示量熱計(jì)向環(huán)境輻

射出熱量而造成量熱計(jì)溫度的降低，必

須加入。因此作圖確定出ΔT1、ΔT2、ΔT3

注意:此法校正時(shí)，體系溫度與外界溫度最好不超過2~3℃，否則會(huì)引進(jìn)誤差。

2.量熱計(jì)常數(shù)的計(jì)算

由實(shí)驗(yàn)可知，通電所產(chǎn)生的熱量使量熱計(jì)溫度上升ΔT1，由焦耳一楞次定律可得:

Q=UIt=KΔT1。

式中:Q為通電所產(chǎn)生的熱量(J):I為電流強(qiáng)度(A):U為電壓(V):t為通電時(shí)間(s);ΔT1為通電使溫度升高的數(shù)值(℃);K為量熱計(jì)常數(shù)其物理意義是量熱計(jì)每升高1℃所需之熱量。它是由杜瓦瓶以及其中儀器和試劑的質(zhì)量和比熱所決定的。當(dāng)使用某一固定量熱計(jì)時(shí)，K為常數(shù)。由上式可得: K=UIt/ΔT1(平均值)代入上式，求出量熱計(jì)常數(shù)K。

3.中和熱的計(jì)算

反應(yīng)的摩爾熱效應(yīng)可表示為:ΔH =-KΔT×1000/cV

式中:c為溶液的濃度:V為溶液的體積(mL): ΔT為體系的溫度升高值。

利用上式，將K及ΔT2及ΔT3(平均值)代入，分別求出強(qiáng)酸、弱酸與強(qiáng)堿中和反應(yīng)的摩爾熱效應(yīng)ΔH中和和ΔH。利用蓋斯定律求出弱酸分子的摩爾離解熱ΔH解離，即:

ΔH解離=ΔH-ΔH中和