第一章化學反應的熱效應第一節(jié)反應熱第1課時反應熱焓變1.了解反應熱的定義，知道化學反應、熱效應與反應焓變之間的關系。2.通過微觀探析，認識宏觀意義上的反應熱與化學鍵的關系，以及反應熱與反應物、生成物總能量的關系。3.通過實驗探究學會測定中和反應的反應熱，初步學會測定化學反應反應熱的實驗方法，會分析測定反應熱時誤差產(chǎn)生的原因，并能采取適當措施減小實驗誤差，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。知識點一、反應熱及其測定1.反應熱：在等溫條件下，化學反應體系向環(huán)境釋放或從環(huán)境吸收的熱量，稱為化學反應的熱效應，簡稱反應熱。2.反應熱測定（1）儀器：量熱計（2）原理：根據(jù)體系的溫度變化和有關物質(zhì)的比熱容來計算反應熱。3.中和反應反應熱的測定(1)實驗裝置(2)實驗測量數(shù)據(jù)①反應物溫度(t1)的測量：用一個量筒量取50mL0.50mol·L-1鹽酸，打開杯蓋，倒入量熱計的內(nèi)筒中，蓋上杯蓋，插入溫度計，測量并記錄鹽酸的溫度。用水把溫度計上的酸沖洗干凈，擦干備用；用另一個量筒量取50mL0.55mol·L-1NaOH溶液，用溫度計測量并記錄NaOH溶液的溫度，取兩溫度平均值為t1。②反應后體系溫度(t2)的測量打開杯蓋，將量筒中的NaOH溶液迅速倒入量熱計的內(nèi)筒中，立即蓋上杯蓋，插入溫度計，用攪拌器勻速攪拌。并準確讀取混合溶液的最高溫度，并記錄為t2。③重復實驗操作，記錄每次的實驗數(shù)據(jù)，取其平均值作為計算依據(jù)④實驗數(shù)據(jù)處理鹽酸、氫氧化鈉溶液為稀溶液，其密度近似地認為都是1g·cm-3，反應后生成的溶液的比熱容c=4.18J/(g·℃)。該實驗中鹽酸和NaOH溶液反應放出的熱量是0.418(t2-t1)kJ，中和熱為。4.25℃和101kPa下，強酸的稀溶液與強堿稀溶液發(fā)生中和反應生成1molH2O時，放出57.3kJ的熱量。知識點二、反應熱與焓變1.化學反應產(chǎn)生反應熱的原因：化學反應前后體系的內(nèi)能發(fā)生了變化。內(nèi)能受溫度、壓強和物質(zhì)的聚集狀態(tài)等影響。2.焓變：等壓條件下進行的化學反應，其反應熱等于焓變。符號為△H，單位是kJ/mol。3.ΔH的正、負規(guī)定(1)放熱反應焓值減小，ΔH為負值，即ΔH＜0。(2)吸熱反應焓值增大，ΔH為正值，即ΔH＞0。4.微觀角度認識反應熱實質(zhì)（1）實例(1)以H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)(25℃，101kPa下)的能量變化為例，填寫下表中的空白。化學鍵反應中能量變化1molA-B化學鍵反應中能量變化H-H吸收436kJ共吸收679kJCl-Cl吸收243kJH-Cl放出431kJ共放出862kJ結論H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的反應熱△H=-183kJ/mol（2）結論：化學鍵的斷裂與形成時的能量變化是化學反應中能量變化的主要原因。探究任務一從宏觀和微觀的角度理解反應熱產(chǎn)生的原因探究任務1.從反應物和生成物焓(H)的變化角度分析焓變與反應物、生成物能量的關系：ΔH=生成物的總能量-反應物的總能量。2.焓變與化學鍵的關系3.根據(jù)化學鍵斷裂和形成時的能量變化計算反應熱化學鍵的斷裂要吸收能量，形成新化學鍵要釋放能量，若反應物斷鍵所吸收的總能量大于生成物成鍵所釋放的總能量，則為吸熱反應，反之，則為放熱反應。即E總(斷鍵)>E總(成鍵)，為吸熱反應；E總(斷鍵)<E總(成鍵)，為放熱反應。ΔH=E總(斷鍵)-E總(成鍵)。利用化學鍵斷裂和形成時的能量變化計算反應熱，要準確判斷化學鍵斷裂或生成的數(shù)量?！镜淅?】已知斷裂1molH—H需吸收的能量為436kJ，形成1molN—H放出的能量為391kJ，根據(jù)化學方程式N2+3H2

2NH3，1molN2完全反應放出92.4kJ能量。則斷裂1molN≡N所需吸收的能量為()A.431kJ B.945.6kJC.649kJ D.896kJ【答案】B【解析】根據(jù)ΔH=E總(斷鍵)-E總(成鍵)，設斷裂1molN≡N所需吸收的能量為E，則有E+3×436kJ-6×391kJ=-92.4kJ，E=945.6kJ。【變式訓練】某些化學鍵的鍵能(kJ·mol-1)如下表：化學鍵H—HBr—BrI—ICl—ClH—ClH—IH—Br鍵能436193151243431299366(1)1molH2在2molCl2中燃燒，放出的熱量為kJ。

(2)在一定條件下，1molH2分別與足量的Cl2、Br2、I2反應，放出熱量由多到少的順序是(填字母)。

A.Cl2>Br2>I2 B.I2>Br2>Cl2【答案】(1)183(2)A【解析】(1)1molH2在2molCl2中燃燒，參加反應的H2和Cl2的物質(zhì)的量都是1mol，生成2molHCl，則放出的熱量為431kJ·mol-1×2mol-436kJ·mol-1×1mol+243kJ·mol-1×1mol=183kJ。(2)反應H2+X2=2HX中，若1molH2和1molX2反應生成2molHX，就有1molH—H和1molX—X斷裂，有2molH—X形成。放出的熱量Q(HX)=2E(H—X)-E(H—H)-E(X—X)，將題中數(shù)據(jù)代入計算可得：Q(HCl)>Q(HBr)>Q(HI)。故A正確。探究任務二中和反應反應熱的測定1．中和反應反應熱測定原理的理解(1)中和反應的對象為酸、堿的稀溶液。這是因為濃酸和濃堿相互混合時因稀釋會放出熱量。(2)強酸與強堿發(fā)生中和反應生成可溶性鹽的熱化學方程式為H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1；中和熱與參加反應的強酸、強堿的種類、用量無關。(3)弱酸或弱堿在溶液中不能完全電離，隨著反應的進行，繼續(xù)電離并吸收熱量，所以它們的中和熱數(shù)值小于57.3kJ·mol－1。例如：利用同樣的方法測定氨水與鹽酸、NaOH溶液與醋酸的反應熱，則所測ΔH>－57.3kJ·mol－1，即中和熱數(shù)值小于57.3kJ·mol－1。(4)若測定硫酸與Ba(OH)2溶液的反應熱，則所測ΔH偏小，即中和熱數(shù)值大于57.3kJ·mol－1，這主要是因為Ba2＋和SOeq\o\al(2－,4)生成難溶物BaSO4也會放出熱量。2.測定中和反應反應熱的實驗中需要注意的問題(1)所用裝置要盡可能做到保溫、隔熱；實驗操作時動作要快，盡量減少熱量的損失。(2)所用溶液的配制必須準確，且濃度要小；為保證鹽酸完全被氫氧化鈉中和，要使氫氧化鈉稍過量。(3)實驗中所用的鹽酸和氫氧化鈉溶液配好后要充分冷卻至室溫，才能使用。(4)要使用同一支溫度計，溫度計讀數(shù)要盡可能準確；水銀球部位一定要完全浸沒在溶液中，且要穩(wěn)定一段時間后再讀數(shù)，以提高測量的精度；兩次讀數(shù)的時間間隔要短，這樣才能讀到最高溫度，即最終溫度。(5)實驗中若用弱酸代替強酸，或用弱堿代替強堿，因中和過程中弱酸或弱堿的電離吸熱，會使測得的反應熱數(shù)值的絕對值偏小。(6)可采用多次測量取平均值的方法，減小實驗誤差?！镜淅?】50mL0.50mol·L-1鹽酸與50mL0.55mol·L-1NaOH溶液在如圖所示的裝置中進行中和反應。通過測定反應過程中所放出的熱量可計算中和熱(101kPa下，強酸稀溶液與強堿稀溶液反應生成1molH2O時放出的熱量叫中和熱)?；卮鹣铝袉栴}：(1)燒杯間填滿碎泡沫塑料的作用是

。

(2)大燒杯上如不蓋硬紙板，求得中和熱的絕對值(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。

(3)實驗中改用60mL0.50mol·L-1鹽酸與50mL0.55mol·L-1NaOH溶液進行反應，與上述實驗相比，所放出的熱量(填“相等”或“不相等”)，所求中和熱(填“相等”或“不相等”)，簡述理由：

?！敬鸢浮?1)減少實驗過程中的熱量損失(2)偏小(3)不相等相等因為中和熱是指在稀溶液中強酸與強堿發(fā)生中和反應生成1molH2O時的反應熱，與酸和堿的用量無關【解析】(1)碎泡沫塑料的作用是減少實驗過程中的熱量損失。(2)不蓋硬紙板會損失部分熱量，故所測結果偏小。(3)由中和熱的定義可知，中和熱是以生成1mol水為標準的，與酸和堿的用量無關。【變式訓練2】在做中和反應反應熱的測定實驗時，關鍵是要比較準確地配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液，量熱計要盡量做到絕熱；在量熱的過程中要盡量避免熱量的散失，要求比較準確地測量出反應前后溶液溫度的變化。回答下列問題：(1)該實驗常用0.50mol·L-1鹽酸和0.55mol·L-1的NaOH溶液各50mL。NaOH溶液的濃度大于鹽酸的濃度的目的是。當室溫低于10℃時進行，對實驗結果會造成較大誤差的原因是

。(2)若上述鹽酸、NaOH溶液的密度都近似為1g·cm-3，中和后生成的溶液的比熱容c=4.18J·g-1·℃-1，實驗前后的溫度差為(t2-t1)℃。則該中和反應放出熱量為kJ(填表達式)?！敬鸢浮?1)保證鹽酸完全被中和散熱太快(2)0.418(t2-t1)1.右圖是一個一次性加熱杯的示意圖。當水袋破裂時，水與固體碎塊混合，杯內(nèi)食物溫度逐漸上升。制造此加熱杯可選用的固體碎塊是()A.硝酸銨B.生石灰C.氯化鎂D.食鹽【答案】B【解析】生石灰與水反應放出大量的熱。2.下列說法正確的是()A.反應熱是1mol物質(zhì)參加反應時的能量變化B.ΔH越大，說明反應放出的熱量越多C.任何條件下，化學反應的焓變都等于化學反應的反應熱D.在一定條件下，某一化學反應是吸熱反應還是放熱反應，由生成物與反應物的焓的差值來決定【答案】D【解析】一定量的物質(zhì)在恒壓條件下反應所釋放或吸收的熱量稱為反應熱，A項錯誤。對于反應放熱，ΔH越大，說明反應放出的熱量越少，B項錯誤。只有在恒壓條件下，化學反應的焓變才等于化學反應的反應熱，C項錯誤。一個化學反應是吸熱反應還是放熱反應，取決于生成物和反應物的焓的差值，D項正確。3.下列各組變化中，前者是放熱反應，后者是吸熱反應的是()A.生石灰溶于水；鋅粒和稀硫酸反應B.干冰升華；金屬或金屬氧化物熔化C.氨水與醋酸反應；二氧化碳與碳反應D.工業(yè)煅燒石灰石；化石燃料燃燒【答案】C【解析】A項中，CaO與H2O的反應、Zn與H2SO4的反應均為放熱反應。B項中，干冰升華不屬于化學反應，金屬或金屬氧化物熔化為吸熱過程，也不是化學反應。C項中，氨水與醋酸的反應為放熱反應，CO2與C的反應為吸熱反應。D項中，煅燒石灰石是吸熱反應，化石燃料燃燒為放熱反應。4.在進行中和熱的測定中，下列操作錯誤的是()A．反應前酸、堿溶液的溫度要相同B．測量溶液的溫度計要一直插在溶液中C．為了使反應均勻進行，可以向酸(堿)中分次加入堿(酸)D．為了使反應更完全，可以使酸或堿適當過量【答案】C【解析】分次加入混合時，容易造成熱量損失，使測試結果不準確。5.已知某反應A(g)+B(g)C(g)+D(g)過程中的能量變化如圖所示，回答問題。該反應是(填“吸熱”或“放熱”)反應，該反應的ΔH=kJ·mol-1(用含E1、E2的代數(shù)式表示)。1mol氣體A和1mol氣體B具有的總能量(填“>”“<”或“=”)1mol氣體C和1mol氣體D具有的總能量?！敬鸢浮课鼰酔1-E2<【解析】從圖像中看出反應物的能量低，產(chǎn)物的能量高，題給反應一定為吸熱反應。6.已知斷裂1molN≡N、H—H需吸收的熱量分別為945.6kJ、436kJ，形成1molN—H放出的熱量為391kJ。計算可知1molN2完全反應生成NH3的反應熱為，1molH2完全反應生成NH3的反應熱為?！敬鸢浮喀=-92.4kJ·mol-1ΔH=-30.8kJ·mol-1【解析】1molN2完全反應生成NH3的反應熱為ΔH=945.6kJ·mol-1+3×436kJ·mol-1-6×391kJ·mol-1=-92.4kJ·mol-1，而1molH2只與molN2反應，所以1molH2完全反應生成NH3的反應熱為ΔH=-92.4kJ·mol-1×QUOTE13=-30.8kJ·mol-1。1.(2023·山東棗莊八中月考)下列說法正確的是()A.物質(zhì)發(fā)生化學反應都伴隨著能量變化B.伴有能量變化的物質(zhì)變化都是化學變化C.在一個確定的化學反應關系中，反應物的總能量與生成物的總能量一定相同D.在一個確定的化學反應關系中，反應物的總能量總是高于生成物的總能量【答案】A【解析】化學反應發(fā)生物質(zhì)變化的同時一定伴隨能量的變化，A正確；伴有能量變化的物質(zhì)變化既有物理變化又有化學變化，如水從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程是吸熱過程，屬于物理變化，B錯誤；化學反應發(fā)生物質(zhì)變化的同時一定發(fā)生能量變化，反應物的總能量與生成物的總能量不同導致化學反應都伴隨能量變化，所以在一個確定的化學反應關系中，反應物的總能量與生成物的總能量一定不同，C錯誤；化學反應有吸熱反應也有放熱反應，反應物的總能量高于生成物的總能量，反應是放熱反應，在一個確定的化學反應關系中，反應物的總能量不一定高于生成物的總能量，D錯誤。2.如圖是化學反應中物質(zhì)變化和能量變化的示意圖。若E1>E2，則下列反應符合該示意圖的是()A.NaOH溶液與稀鹽酸的反應B.鋅與稀鹽酸的反應C.氫氧化鋇與氯化銨固體的反應D.一氧化碳在空氣中的燃燒反應【答案】C【解析】吸收的能量E1大于釋放的能量E2，故該反應為吸熱反應。NaOH溶液與稀鹽酸的反應屬于放熱反應，故A錯誤；鋅與稀鹽酸的反應屬于放熱反應，故B錯誤；氫氧化鋇與氯化銨固體的反應屬于吸熱反應，故C正確；一氧化碳在空氣中的燃燒反應屬于放熱反應，故D錯誤。3.已知：①能量越低的物質(zhì)就越穩(wěn)定；②白磷轉(zhuǎn)化成紅磷是放熱反應。據(jù)此分析下列判斷或說法中正確的是()A.在相同的條件下，紅磷比白磷能量高B.在相同的條件下，白磷比紅磷穩(wěn)定C.紅磷和白磷的結構不同D.紅磷容易發(fā)生自燃而白磷則不會自燃【答案】C【解析】白磷轉(zhuǎn)化成紅磷是放熱反應，故白磷的能量比紅磷的高。能量越高，物質(zhì)越不穩(wěn)定，則A、B、D三項都不正確。4.已知化學反應2C(s)+O2(g)2CO(g)和2CO(g)+O2(g)2CO2(g)都是放熱反應。據(jù)此推斷在相同條件下的下列說法不正確的是()A.56gCO(g)和32gO2(g)所具有的總能量大于88gCO2(g)所具有的總能量B.12gC所具有的能量一定大于28gCO所具有的能量C.12gC(s)和32gO2(g)所具有的總能量大于44gCO2(g)所具有的總能量D.將兩份質(zhì)量相等的碳全部燃燒，生成CO2的反應比生成CO的反應放出的熱量多【答案】B【解析】放熱反應中反應物的總能量大于生成物的總能量，故由2C(s)+O2(g)2CO(g)為放熱反應，可知12gC(s)與16gO2(g)的總能量大于28gCO(g)的總能量，B項錯誤；由于2CO(g)+O2(g)2CO2(g)為放熱反應，則56gCO(g)與32gO2(g)的總能量大于88gCO2(g)的總能量，故A項正確；由常識知C燃燒生成CO2也是放熱反應，且充分燃燒時放出的熱量比不充分燃燒時放出熱量多，故C、D兩項正確。5.由圖分析，有關敘述正確的是()A.相同條件下，A==B+C和B+C==A兩個反應吸收或放出的能量不等B.A==B+C是放熱反應C.1molA具有的能量高于1molB和1molC具有的能量總和D.A==B+C是吸熱反應，則B+C==A必然是放熱反應【答案】D【解析】由圖可知，1molB+1molC的能量高于1molA的能量，則反應B+C==A一定是放熱反應；反之，A==B+C則是吸熱反應。根據(jù)能量守恒定律，兩反應反應熱的絕對值相等，符號相反。6.用50mL0.50mol·L-1鹽酸和50mL0.55mol·L-1NaOH溶液反應，實驗中測得起始溫度為20.1℃，終止溫度為23.4℃，反應后溶液的比熱容為4.18J·g-1·℃-1，鹽酸和NaOH溶液的密度都近似認為是1g·cm-3，則中和反應生成1mol水時放熱()A.55.2kJ B.391kJC.336kJ D.1.38kJ【答案】A【解析】代入公式ΔH=-0.418(t27.根據(jù)圖中的能量關系，可求得C—H鍵的鍵能為()A.414kJ·mol-1B.377kJ·mol-1C.235kJ·mol-1D.197kJ·mol-1【答案】A【解析】設C—H鍵鍵能為xkJ·mol-1，由圖可得717+864-4x=-75，計算得x=414，A項正確。8.下圖所示是一個測量化學反應是吸熱還是放熱的簡易實驗裝置，利用此裝置可以很方便地測得某反應是放熱反應還是吸熱反應。將鋁片加入小試管內(nèi)，然后注入足量的鹽酸，請根據(jù)要求完成下列問題：(1)有關反應的離子方程式是

，小試管中看到的現(xiàn)象是

。

(2)S形導管中液面A(填“上升”或“下降”)，原因是；

說明此反應是(填“放熱”或“吸熱”)反應。

【答案】(1)2Al+6H+==2Al3++3H2↑鋁片溶解，有氣泡產(chǎn)生(2)下降反應放出的熱量使錐形瓶內(nèi)氣體溫度升高，壓強增大放熱【解析】Al與鹽酸反應放出的熱量使錐形瓶中氣體溫度升高，壓強增大，導致S形導管左端液面下降，右端液面上升。9.(2023·山東兗州高二上學期期中)某反應由兩步反應ABC構成，它的反應能量曲線如圖，下列敘述正確的是()A.三種化合物中C最穩(wěn)定B.兩步反應均為吸熱反應C.A與C的能量差為E4D.AB反應，反應條件一定要加熱【答案】A【解析】根據(jù)能量越低越穩(wěn)定的原則，三種化合物中C的能量最低，所以C最穩(wěn)定，A正確；由圖像可知，第一步反應為吸熱反應，第二步反應為放熱反應，B錯誤；A與C的能量差為ΔH=(E1-E2)+(E3-E4)=E1+E3-E2-E4，C錯誤；AB的反應是吸熱反應，與反應發(fā)生的條件無關，即吸熱反應不一定要加熱，D錯誤。10.肼(H2NNH2)是一種高能燃料，有關化學反應的能量變化如圖所示。已知斷裂1mol化學鍵所需的能量(kJ)：N≡N為942、O==O為500、N—N為154，則斷裂1molN—H所需的能量(kJ)是()A.194 B.391C.516 D.658【答案】B【解析】由圖知，反應N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(g)的ΔH=-534kJ·mol-1，可設斷裂1molN—H所需的能量為x，154kJ+4x+500kJ-2752kJ=-534kJ，可求得x=391kJ。11.(雙選)將V1mL1.00mol·L-1HCl溶液和V2mL未知濃度的NaOH溶液混合均勻后測量并記錄溶液溫度，實驗結果如圖所示(實驗中始終保持V1+V2=50)。下列敘述正確的是()A.做該實驗時環(huán)境溫度為22℃B.該實驗表明化學能可以轉(zhuǎn)化為熱能C.NaOH溶液的濃度約為1.50mol·L-1D.該實驗表明有水生成的反應都是放熱反應【答案】BC【解析】從圖中曲線可以看出，溫度為22℃時，V1=5，則V2=45，此時已經(jīng)發(fā)生中和反應，所以22℃不是做該實驗時的環(huán)境溫度，A錯；由曲線可知，隨V1的增大，溶液溫度升高，說明反應放熱，化學能轉(zhuǎn)化為熱能，B正確；當V1=30時對應溫度最高，說明此時兩者恰好完全反應，則c(NaOH)=QUOTE30mL×1.00mol·L-112.某化學興趣小組對生石灰與水反應是顯著放熱反應進行了實驗探究，在除了用手觸摸試管壁感覺發(fā)熱外，還設計了下列幾個可行性方案。(1)甲方案：將溫度計與盛有生石灰的小試管用橡皮筋捆綁在一起，放入盛有水的小燒杯中，用膠頭滴管向小試管中緩緩滴加水，看到的現(xiàn)象是，說明反應放熱。(下列裝置中支撐及捆綁等儀器已略去)

(2)乙方案：將盛有生石灰的小試管插入帶支管的試管中，支管接①或②，用膠頭滴管向小試管中緩緩滴加水，看到的現(xiàn)象是(接①)，(接②)，說明反應放熱。

(3)丙方案：用膠頭滴管向盛有生石灰且?guī)еЧ艿脑嚬苤械渭铀?，支管接的導管中放有適量無水硫酸銅粉末，看到的現(xiàn)象是，說明反應放熱，其原因是

。

【答案】(1)小試管中固體變成乳狀，同時有大量水蒸氣產(chǎn)生，溫度計溫度上升(2)導管口有氣泡產(chǎn)生U形管左側水柱下降，右側水柱上升(3)無水硫酸銅粉末變藍水與生石灰反應放出熱量，使水蒸發(fā)，無水硫酸銅遇水變藍【解析】(1)CaO與H2O反應生成Ca(OH)2，反應放出大量的熱，小試管內(nèi)有水蒸氣產(chǎn)生，溫度計溫度上升。(2)由于CaO與H2O反應放熱，使小試管內(nèi)溫度升高，壓強增大，故接①時，導