中和热实验测定及误差分析

[错因分析]
易错选A或B。本题重点考查燃烧热的概念，
反应热与反应物和生成物的总能量之间的关系，反应热与物质 聚集状态之间的关系。CH3OH完全燃烧应生成 CO2(g)和H2O(l)， A错误；反应①是吸热反应，生成物能量应比反应物高，B错误； CH3OH 与 O2 反应转变成 H2 放出能量， C 错误； CH3OH(l) 变为
①反应热与反应物、生成物的物质的量成正比。
②热化学方程式进行加减时，反应热也随之相加减(包括数 值、符号)。 ③书写热化学方程式的逆反应时，ΔH的数值不变，符号相 反。 ④依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能 量变化计算时，一定要准确判断物质中所含化学键的数目。
[2010·广东理综]在298 K、100 kPa时，已知：
C. Q2<Q1<92.4 kJ
D. Q1＝Q2<92.4 kJ
[错因分析]
易错选D。解答此题时，要注意可逆反应不能
进行到底，放出热量的多少取决于生成的氨的多少。此题涉及
等效平衡及可逆反应的概念。题中热化学方程式表明： 1 mol N2(g)和3 mol H2 (g)完全反应的反应热为92.4 kJ·mol－1，而将1 mol N2与3 mol H2在一定条件下反应时，不可能反应完全(可逆 反应的特点)，故Q1<92.4 kJ·mol－1；题中两平衡为等效平衡，
2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)ΔH1
Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)ΔH2 2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)ΔH3 则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是( ) A A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2 C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2 D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2 [ 解析 ] 依次给三个热化学
1 ． 在整个实验过程中 应把好两关：
(1) 隔热关。如小烧杯
周围的泡沫塑料要填满，盖 板两孔只要正好使温度计和 环形玻璃棒通过即可；倒入 NaOH 溶液要迅速等。尽可 实验过程中热量的散失 能减少________________ 。
(2) 准确关。如配制溶液浓度要准；溶液要新制，因久置 NaOH 溶液可能变质导致浓度不准；量取液体体积读数要准； 最高点 。 对温度计读数要读到________
即平衡时物质的含量相等，故 n(NH3) 平 也相等，由于第二种情
况下已有0.1 mol NH3故反应再生成的NH3比第一种情况少，故 Q1>Q2。 [正确答案] C
甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种 反应原理是 ①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g) kJ· mol－1 1 ②CH3OH(g)＋ O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) 2 kJ· mol
2．导致“测定误差”的因素
根据计算关系：中和反应时放出的热量为(m1＋m2) · c· (t1 －t2)。其中溶液的比热容c是已知的。对于给定的反应m1和m2也 是定值，这样求算出的中和热是否接近57.3 kJ/mol，取决于溶 液的浓度、溶液的体积及温度的变化。引起中和热有较大误差
的因素有：①溶液浓度不准；②溶液取量不准；③隔热较差；
④室温太低；⑤温度未取到最高点等。
1.直接测量计算 利用仪器测出温度变化再进行计算，如中和热测定： 用0.50 mol· L 1盐酸与0.55 mol· L
－ －1
NaOH溶液各50 mL反
0.418[t终－t始] 应，测出t(终)、t(始)，利用ΔH＝－ kJ· mol－1 0.025 进行计算。
方程式编号为①、②、③，
则③＝ ①＋ 2×② ，故 Δ H3 ＝Δ H1 ＋2×Δ H2 。
【变式3】
[2009·全国理综Ⅱ]已知：2H2(g)＋
O2(g)===2H2O(l);ΔH＝－571.6 kJ·mol－1CH4(g)＋
2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ·mol－1 现有 H2 与 CH4 的混合气体 112L( 标准状况 ) ，使其完全燃烧 生成 CO2 和 H2O(l) ，若实验测得反应放热 3695kJ ，则原混合气 体中H2与CH4的物质的量之比是( )
【变式 4】
已知：
3 3 Fe2O3(s)＋ C(s)=== CO2(g)＋2Fe(s) 2 2 ΔH＝＋234.14 kJ· mol－1 C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ· mol－1 3 则 2Fe(s)＋ O2(g)===Fe2O3(s)的 ΔH 是( 2 )
(4)混合物燃烧放热求比例问题
可用常规的列方程组法，也可采用十字交叉法。 (5)依据反应物与生成物的总能量的差值计算 ΔH＝E生成物－E反应物 (6)依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能 量变化计算 ΔH ＝反应物的化学键断裂吸收的能量－生成物的化学键
形成释放的能量
特别提示：计算反应热时要注意以下几点：
[解析]
先研究所给的热化学方程式(目标热化学方程式)，
再观察所给的几个原热化学方程式，对这几个热化学方程式进 行合理的 “ 变形 ” ，分别将② ×3 ，③ ×18 ，然后再将①＋② ×3＋③×18，即得目标热化学方程式，从而找到目标热化学方
程式和几个原热化学方程式ΔH之间的换算关系。
[答案] ΔH＝ΔH1＋3ΔH2＋18ΔH3
示，该反应的热化学方程式是(
)
A. N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l) B. N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) 1 3 C. N2(g)＋ H2(g)===NH3(l) 2 2 1 3 D. N2(g)＋ H2(g)===NH3(g) 2 2
ΔH＝2(a－b－c)kJ· mol－1 ΔH＝2(b－a)kJ· mol－1 ΔH＝(b＋c－a)kJ· mol－1 ΔH＝(a＋b)kJ· mol
－1
[错因分析] 易错选C。本题可以从化学键的角度考虑， 一个反应的完成需要断裂旧的化学键(吸收一定的能量)，形成 新的化学键(释放一定的能量)，吸热还是放热取决于二者的相 1 3 对大小。由图可以看出， N2(g)＋ H2(g)===NH3(g) 2 2
－
ΔH＝(a
－b)kJ· mol 1，而1 mol的NH3(g)转化为1 mol的NH3(l)放出的热 1 3 量为c kJ，所以有： N2(g)＋ H2(g)===NH3(l) 2 2 c)kJ· mol 1，即N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l)
A．－824.4 kJ·mol－1
B．－627.6kJ·mol－1
C．－744.7kJ·mol－1
答案：A
D．－169.4kJ·mol－1
解析：把已知两个热化学方程式变为： 3 3 2Fe(s)＋ CO2(g)===Fe2O3(s)＋ C(s)ΔH＝－234.14kJ· mol－ 2 2
1
① 3 3 3 － C(s)＋ O2(g)=== CO2(g)ΔH＝－590.25 kJ· mol 1② 2 2 2 3 ①＋②得：2Fe(s)＋ O2(g)===Fe2O3(s) 2 ΔH＝－234.14 kJ· mol 1＋(－590.25 kJ· mol 1)＝－824.39
－
ΔH＝(a－b－
ΔH＝2(a－b－
c)kJ· mol－1。 [正确答案]
A
A．1∶1
C．1∶4 答案：B
B．1∶3
D．2∶3
解析： 设H2和CH4的物质的量分别是 x、 y，依据题意列出
方程组：
应用盖斯定律进行简单计算时，关键在于设计热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热 化学方程式 ( 一般 2 至 3 个 ) 进行合理“变形”，如热化学方程式 颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化 学方程式，求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间
mol，两者反应生成0.1mol CO2,0.2 mol CO。设1 mol C和O2反
应生成CO的反应热ΔH＝－A kJ·mol－1，则X＝0.2 A＋0.1 Y， 得A＝5X－0.5Y，所以ΔH＝－(5X－0.5Y)kJ·mol。 [正确答案] C
化学反应 N2 ＋ 3H2===2NH3 的能量变化如下图所
气)的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放
热。
磷单质及其化合物有广泛应用。由磷灰石[主要 成分Ca5(PO4)3F]在高温下制备黄磷(P4)的热化学方程式为： 4Ca5(PO4)3F(s) ＋ 21SiO2(s) ＋ 30C(s)===3P4(g) ＋ 20CaSiO3(s) ＋30CO(g)＋SiF4(g) ΔH
－1
ΔH＝＋49.0
ΔH＝－192.9
下列说法正确的是 (
)
A．CH3OH的燃烧热为192.9 kJ·mol－1
B．反应①中的能量变化如图所示
C．CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量
1 D．根据②推知反应：CH3OH(l)＋ O2(g)===CO2(g)＋ 2 2H2(g)的ΔH>－192.9 kJ· mol－1
ΔH的换算关系。
(2) 当热化学方程式乘、除以某一个数时， ΔH 也应乘、除
以某一个数；方程式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运
算，且要带“＋”“－”符号，即把ΔH看作一个整体进行运算。 (3) 将一个热化学方程式颠倒书写时， ΔH 的符号也随之改 变，但数值不变。 (4) 在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态 ( 固、液、
已知相同条件下：
4Ca5(PO4)3F(s) ＋ 3SiO2(s)===6Ca3(PO4)2(s) ＋ 2CaSiO3(s) ＋ SiF4(g) ② SiO2(s)＋CaO(s)===CaSiO3(s) ΔH3③ 用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示ΔH，ΔH＝________。 ΔH1① ΔH2 2Ca3(PO4)2(s) ＋ 10C(s)===P4(g) ＋ 6CaO(s) ＋ 10CO(g)
CH3OH(g)需要吸热，因此 CH3OH(l)与O2(g)反应放出的热量少，
D正确。 [正确答案] D
已知3.6 g碳在6.4 g氧气中燃烧，至反应物耗尽， 并放出X kJ热量。已知单质碳的燃烧热为Y kJ·mol－1，则1 mol
C与O2反应生成CO的反应热ΔH为(
A．－Y kJ·mol－1 B．－(10X－Y)kJ·mol－1 C．－(5X－0.5Y)kJ·mol－1 D．＋(10X－Y)kJ·mol－1
－ －
kJ· mol－1。答案为A。
已 知 298 K 时 ， N2(g) ＋ 3H2(g) 2NH3(g)
ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，在相同条件下向密闭容器中加入1 mol
N2和3 mol H2，达到平衡时放出的热量为 Q1；向另一容积相同 的密闭容器中通入0.95 mol N2、2.85 mol H2和0.1 mol NH3，达 到平衡时放出的热量为Q2。则下列关系正确的是( A. Q1＝Q2＝92.4 kJ B. Q2<Q1＝92.4 kJ )
)
[错因分析]
易错选B。本题首先应确定3.6 g碳在
6．4 g氧气中燃烧生成的CO、CO2的量；热量Y kJ为1mol
碳单质完全燃烧生成CO2的热量、热量X kJ为3.6 g碳单质燃烧 生成 CO 、 CO2 混合物的热量。不能认为生成的 CO 、 CO2 各为 0.1 mol。 根据题干知：碳的物质的量为0.3 mol，O2的物质的量为0.2
2.间接计算
(1)利用热化学方程式进行相关量的求解 先写出热化学方程式，再根据热化学方程式所体现的物质 之间、物质与反应热之间量的关系直接求算物质的量或反应热。 (2)依据燃烧热数据，利用公式直接求算反应热 Q＝燃烧热×n(可燃物的物质的量)
(3)利用盖斯定律求反应热
①设计合理的反应途径。 ②适当加减已知的热化学方程式，得出待求的热化学方程 式，反应热也要进行相应的加减运算，从而得出待求热化学方 程式的反应热。 ③在进行反应热的计算时，要注意反应热的符号以及反应 热与方程式中化学计量数间的比例关系。