第一单元 化学反应中的热效应教学设计与反思

反应热的测量

测定中和反应的反应热是苏教版高中课程标准教科书化学选修4第一专题中的一个实验，本专题内容从化学反应与能量变化的关系出发，介绍了在化学反应过程中发生物质变化的同时还伴随着能量的变化，当能量变化以热的形式表现时，我们把反应分为放热反应和吸热反应。酸碱中和反应就是我们所熟悉的放热反应。本专题教材安排的惟一一个学生实验就是中和反应反应热的测定实验。这是一个传统的保留实验，在人教版、苏教版、鲁科版三套教材中均安排了类似的实验，可见该实验的重要性。

一、实验目的

1.知道中和反应是放热反应，体验化学反应的热效应。

2.知道强酸强碱中和反应反应热的测定原理。

3.知道对量热器的保温、隔热及快速测量温度是提高中和反应反应热测定准确性的关键。

4.能根据实验测定的有关数据进行反应热的计算。

5.了解中和反应反应热在生产、生活等社会实践中的应用。

二

教学重点、难点

重点：反应热的测量实验、

三

教法与学法

启发式、讨论法

四

教学准备

多媒体

五

教学过程设计

[引入]前面我们已经学习了热化学方程式的有关知识，在热化学方程式中提供了反应热的数据，那么，这些数据是通过什么途径获得的呢？

[板书]一、反应热的测定

[师]在最初，一些基本的、容易控制的反应的焓变确实是通过实验测定的，而一些难以控制的反应的焓变是在此基础上通过间接计算获得的。下面我们先来学习实验测定反应热效应的简单原理。

[活动与探究]书p6，介绍反应热测定实验。

[板书]1、实验目的：

中和热的测定：H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)；△H=? 测定强酸、强碱反应的中和热。

中和热：在稀溶液中，酸和碱发生中和反应而生成1mol水时放出的热量。

2、实验原理：Q=mcΔt

Q：中和反应放出的热量。

m：反应混合液的质量。

Δt：反应前后溶液温度的差值。

c：反应混合液的比热容。

（比热容：单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量或降低1℃释放的热量）

（参考：Q=（V酸ρ酸＋V碱ρ碱）·c·（t2－t1）②

V酸=V碱=50 mL。

c酸=0.50 mol/L

c碱=0.5 mol/L

ρ酸=ρ碱=1 g/cm3

稀溶液的密度近似为水的密度，所以实验不能用浓溶液进行反应

c= 4.18 J/（g·℃）

Q= 418（t2－t1）J ＝0.418（t2－t1）kJ ③

①

）

[师]简易测定方法：大烧杯（500 mL）、小烧杯（100 mL）、温度计、量筒（50 mL）两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）、环形玻璃搅拌棒。0.50 mol/L 盐酸、0.5 mol/L NaOH溶液

[讨论]我们取一定量的盐酸和氢氧化钠溶液发生中和反应，哪些数据可以帮助我们测出它们的反应热呢？请大家讨论回答。

[师]Q =m cΔt，我们如何得到上述数据呢？

m的质量为所用酸、碱的质量和，测出参加反应的酸、碱质量相加即可；c 需要查阅，Δt可用温度计测出反应前后的温度相减得到。

[提问]酸、碱反应时，我们用的是它的稀溶液，它们的质量应怎样得到？

[生]量出它们的体积，再乘以它们的密度即可。

[师]Q =（V酸ρ酸＋V碱ρ碱）·c·（t2－t1）

本实验中，我们所用一元酸、一元碱的体积均为50 mL，它们的浓度分别为0.50 mol/L和0.5 mol/L。由于是稀溶液，且为了计算简便，我们近似地认为，所用酸、碱溶液的密度均为1 g/cm3，且中和后所得溶液的比热容为

4.18 J/（g·℃) 已知

V酸=V碱=50 mL。

c酸=0.50 mol/L

c碱=0.55 mol/L。

ρ酸=ρ碱=1 g/cm3

c=4.18 J/（g·℃）

请把以上数据代入，得出Q的表示式。其中热量的单位用kJ。

得出结果：Q

=

0.418（t2－t1）kJ

[思考]Q表示的是不是该反应的反应热？是中和热吗？为什么？

[生]Q不是该反应的反应热，因为反应热是有正负的，中和反应放热，故其ΔH为“－”。中和热是稀的酸、碱中和生成

1 mol水的反应热，而50 mL 0.50 mol/L的盐酸与50 mL 0.5 mol/L 氢氧化钠反应后生成的水只有0.025 mol，故Q表示的也不是中和热。

[提问]该反应的中和热应怎样表示呢？

[生]

3、实验步骤：①在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，如下图所示。

[提问]大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎纸条的作用是什么？对此装置，你有何更好的建议？

[生]两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减少热量损失；填碎

纸条的作用是为了达到保温隔热、减少实验过程中热量损失的目的。

若换用隔热、密封性能更好的装置（如保温杯）会使实验结果更准确。

[师]测量反应前的温度，需分别测量出盐酸和氢氧化钠的温度

②用一个量筒最取50 mL 0.50 mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。

[提问]温度计上的酸为何要用水冲洗干净？冲洗后的溶液能否倒入小烧杯？为什么？

[生]因为该温度计还要用来测碱液的温度，若不冲洗，温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失，故要冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒入小烧杯，若倒入，会使总溶液的质量增加，而导致实验结果误差。

[师]③用另一个量筒量取50 mL 0.5 mol/L NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度。

[师]④把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒到外面）。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度。

[提问]酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？

[生]因为本实验的关键是测反应的反应热，若动作迟缓，将会使热量损失而使误差增大。

[师]⑤重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。

[议一议]你所测得的数据是否为57.3 kJ/mol，若不是，分析产生误差的原因。

[讨论归纳]4、误差分析

可能的原因有：

1）量取溶液的体积有误差（测量结果是按50 mL的酸、碱进行计算，若实际量取时，多于50 mL或小于50 mL都会造成误差）

2）温度计的读数有误。

3）实验过程中有液体洒在外面。

4）混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。

5）隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。

6）测了酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。

[讨论]1、本实验中若把50 mL 0.50 mol/L的盐酸改为50 mL 0.50 mol/L醋酸，所测结果是否会有所变化？为什么？

2、若改用100 mL 0.50 mol/L的盐酸和100 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液，所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍（假定各步操作没有失误）？

3、如果用同样的方法测定氢氧化钾溶液与盐酸反应、氢氧化钠溶液与硝酸反应的反应热，请预测其反应热是否相同。

[讨论]1、会有所变化。因为醋酸为弱电解质，其电离时要吸热，故将使测得结果偏小。

2、否。因中和热是指酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时放出的热量，其数值与反应物的量的多少无关，故所测结果应基本和本次实验结果相同（若所有操作都准确无误，且无热量损失，则二者结果相同）。

3、反应实质相同，反应热也相同