第一節(jié)反應(yīng)熱第1課時反應(yīng)熱焓變1．認識化學(xué)能可以與熱能相互轉(zhuǎn)化，能量的轉(zhuǎn)化遵循能量守恒定律。認識恒溫、恒壓條件下化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱可以用焓變表示。2．知道內(nèi)能是體系內(nèi)物質(zhì)的各種能量的總和，受溫度、壓強、物質(zhì)的聚集狀態(tài)的影響。3．能辨識化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化形式，能解釋化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)。4．了解反應(yīng)熱測定的原理和方法，會分析產(chǎn)生誤差的原因，不斷完善和改進測定方法。一、反應(yīng)熱及其測定1．反應(yīng)熱在等溫條件下，化學(xué)反應(yīng)體系向環(huán)境釋放或從環(huán)境吸收的熱量。2．測定中和反應(yīng)反應(yīng)熱(1)實驗儀器：簡易量熱計。(2)中和反應(yīng)反應(yīng)熱的含義：25℃、101kPa下，在稀溶液中，強酸與強堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2(3)實驗步驟：①用量筒量取50mL0.50mol·L－1鹽酸，打開杯蓋，倒入量熱計的內(nèi)筒中，蓋上杯蓋，測量鹽酸的溫度，將溫度計洗凈待用。②用另一個量筒量取50mL0.55mol·L－1NaOH溶液，并測量其溫度。③將NaOH溶液迅速倒入量熱計的內(nèi)筒中，立即蓋上杯蓋，混合均勻攪拌，記錄混合液的最高溫度。④重復(fù)上述步驟①至步驟③兩次，記錄每次的實驗數(shù)據(jù)，取其平均值作為計算依據(jù)。⑤實驗數(shù)據(jù)處理：放出熱量＝(m酸＋m堿)·c·(t終－t始)c＝4.18J/(g·℃)。二、反應(yīng)熱與焓變1．內(nèi)能、焓、焓變(1)內(nèi)能：體系內(nèi)物質(zhì)的各種能量的總和，受溫度、壓強和物質(zhì)的聚集狀態(tài)等影響，符號為U。(2)焓：與物質(zhì)內(nèi)能有關(guān)的物理量，符號為H。(3)焓變：在等壓條件下進行的化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)熱等于反應(yīng)的焓變，符號為ΔH，常用單位為kJ/mol(或kJ·mol－1)。(4)反應(yīng)熱與焓變的關(guān)系。2．從微觀角度認識反應(yīng)熱的實質(zhì)(1)以H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)(25℃化學(xué)鍵反應(yīng)中能量變化1molA—B化學(xué)鍵總能量變化H—H吸收436kJ共吸收679kJCl—Cl吸收243kJH—Cl放出431kJ共放出862kJ結(jié)論H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)的反應(yīng)熱ΔH＝－183kJ·mol－1(2)化學(xué)鍵斷裂和形成時的能量變化是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。探究中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定某化學(xué)興趣小組的同學(xué)利用如圖所示的裝置測定中和反應(yīng)反應(yīng)熱。實驗步驟如下：①用量筒量取50mL0.25mol·L－1硫酸倒入小燒杯中，測量硫酸的溫度。②用另一個量筒量取50mL0.55mol·L－1NaOH溶液，測量其溫度。③將NaOH溶液迅速倒入小燒杯中，并使之混合均勻，測量混合液的最高溫度?；顒?實驗中選用的NaOH溶液的濃度為什么是0.55mol·L－1，而不是0.50mol·L－1？實驗步驟③中能否分次將NaOH溶液倒入小燒杯中？提示：本實驗中硫酸和NaOH溶液的體積相同，為了保證硫酸充分反應(yīng)，氫氧根的濃度應(yīng)略大于氫離子的濃度。實驗中為了減少熱量的散失，應(yīng)將NaOH溶液一次性迅速倒入。活動2裝置中的玻璃攪拌器能否用金屬(不與酸、堿反應(yīng))攪拌器代替？為什么？提示：不能。原因是金屬攪拌器易導(dǎo)熱，會造成實驗過程中熱量損失?；顒?若將NaOH溶液改為等體積、等濃度的氨水，對所測中和反應(yīng)反應(yīng)熱有何影響？原因是什么？提示：偏大。NH3·H2O電離吸熱，使放出的熱量減少，中和反應(yīng)反應(yīng)熱ΔH偏大。1．在測定中和反應(yīng)反應(yīng)熱的實驗中，下列說法正確的是()A．使用玻璃攪拌器是為了加快反應(yīng)速率，減小實驗誤差B．為了準確測定反應(yīng)混合溶液的溫度，實驗中溫度計的水銀球應(yīng)與小燒杯底部接觸C．用0.5mol·L－1NaOH溶液分別與0.5mol·L－1的鹽酸、醋酸溶液反應(yīng)，如所取的溶液體積相等，則測得的中和反應(yīng)反應(yīng)熱的數(shù)值相同D．在測定中和反應(yīng)反應(yīng)熱的實驗中，需要使用的儀器有量筒、燒杯、錐形瓶、溫度計等A解析：實驗中溫度計的水銀球不能接觸小燒杯底部，B不正確；醋酸是弱酸，電離時吸收熱量，C不正確；在測定中和反應(yīng)反應(yīng)熱的實驗中，不需要使用錐形瓶，D不正確。2．用一定濃度的NaOH溶液與稀鹽酸進行中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定實驗時，測得生成1mol液態(tài)水時的ΔH>－57.3kJ·mol－1，產(chǎn)生這種偏差的原因不可能是()A．NaOH溶液的濃度過大B．實驗時攪拌速度慢C．分2～3次把NaOH溶液倒入盛有稀鹽酸的內(nèi)筒中D．用量取完稀鹽酸的量筒直接量取NaOH溶液A解析：NaOH溶液稀釋過程釋放熱量，導(dǎo)致ΔH<－57.3kJ·mol－1；實驗時攪拌速度慢，導(dǎo)致熱量散失，測得ΔH>－57.3kJ·mol－1；分2～3次把NaOH溶液倒入盛有稀鹽酸的內(nèi)筒中，導(dǎo)致熱量散失，測得ΔH>－57.3kJ·mol－1；用量取過稀鹽酸的量筒直接量取NaOH溶液，NaOH被部分反應(yīng)，導(dǎo)致測得的ΔH>－57.3kJ·mol－1。3．在進行中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定實驗中，下列有關(guān)敘述錯誤的是()A．簡易量熱計中間有隔熱層，目的是減少熱量損失B．測量終止溫度時，應(yīng)當記錄混合溶液的最高溫度C．為了使酸堿充分反應(yīng)，應(yīng)當緩慢分次倒入NaOH溶液并攪拌D．可用塑料材質(zhì)的攪拌器代替玻璃攪拌器C解析：簡易量熱計中間有隔熱層，目的是減少熱量損失，減小測量誤差，故A正確；充分反應(yīng)，放出熱量最多時，溫度最高，測量終止溫度時，應(yīng)當記錄混合溶液的最高溫度，故B正確；為了使酸堿充分反應(yīng)，應(yīng)當快速一次性倒入NaOH溶液并攪拌，防止熱量散失，故C錯誤；塑料材質(zhì)的環(huán)形攪拌器導(dǎo)熱能力差，可用塑料材質(zhì)的環(huán)形攪拌器代替環(huán)形玻璃攪拌器，故D正確。4．將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(yīng)，通過測定反應(yīng)過程中所放出的熱量可計算中和反應(yīng)反應(yīng)熱。請回答下列問題：(1)從實驗裝置上看，圖中缺少的一種玻璃儀器是________。(2)如果不蓋杯蓋，所求得的中和反應(yīng)反應(yīng)熱的絕對值將會________(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(yīng)，調(diào)整反應(yīng)物用量后所放出的熱量與原實驗________(填“相等”或“不相等”，下同)；所求中和反應(yīng)反應(yīng)熱與原實驗________，簡述理由：_____________

_______________。解析：(1)測定中和反應(yīng)反應(yīng)熱時，為了使反應(yīng)完全，還需要用玻璃攪拌器攪拌，所以該裝置缺少的玻璃儀器是玻璃攪拌器。(2)如果不蓋杯蓋，會使一部分熱量散失，所求得的中和反應(yīng)反應(yīng)熱的絕對值將會偏小。(3)反應(yīng)放出的熱量和所用酸以及堿的量的多少有關(guān)，若用60mL0.50mol·L－1鹽酸與50mL0.55mol·L－1NaOH溶液進行反應(yīng)，與原實驗相比，生成水的量增多，所放出的熱量增多；但是中和反應(yīng)反應(yīng)熱指的是強酸與強堿的稀溶液反應(yīng)生成1mol水時的反應(yīng)熱，與酸堿的用量無關(guān)，所以中和反應(yīng)反應(yīng)熱相等。答案：(1)玻璃攪拌器(2)偏小(3)不相等相等中和反應(yīng)反應(yīng)熱是指強酸與強堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水時的反應(yīng)熱，與酸堿的用量無關(guān)中和反應(yīng)反應(yīng)熱測定實驗產(chǎn)生誤差的原因(1)量取溶液的體積不準確。(2)溫度計讀數(shù)有誤(如未讀取到混合溶液的最高溫度，就記為終止溫度)。(3)實驗過程中有液體濺出。(4)混合酸、堿溶液時，動作緩慢。(5)隔熱層隔熱效果不好，實驗過程中有熱量損失。(6)測過酸溶液的溫度計未用水清洗便立即去測堿溶液的溫度。(7)酸堿濃度過大。(8)沒有進行重復(fù)實驗。從微觀角度認識反應(yīng)熱產(chǎn)生的原因我國研究人員研制出一種新型復(fù)合光催化劑，可利用太陽光在催化劑表面實現(xiàn)高效分解水，其主要過程如圖所示。(已知幾種物質(zhì)中化學(xué)鍵的鍵能：H2O中H—O463kJ·mol－1，O2中O=O498kJ·mol－1，H2中H—H436kJ·mol－1，H2O2中O—O138kJ·mol－1，H2O2中O—H463kJ·mol－1)活動1根據(jù)圖示寫出此過程的總反應(yīng)。提示：總反應(yīng)為水分解生成氫氣和氧氣，實現(xiàn)了光能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化，反應(yīng)的方程式為2H2Oeq\o(=,\s\up7(光照))2H2↑＋O2↑?；顒?過程Ⅰ是吸熱過程還是放熱過程？提示：過程Ⅰ為2molH2O分子變成2mol氫原子和2mol羥基(—OH)的過程，舊鍵斷裂吸收能量，過程Ⅰ是吸熱過程?；顒?通過計算判斷過程Ⅲ屬于放熱過程還是吸熱過程？提示：過程Ⅲ為1mol過氧化氫變成1mol氧氣和1mol氫氣，斷開1molH2O2中2molH—O和1molO—O，形成1molO2中O=O和1molH2中H—H，吸收的能量＝463kJ×2＋138kJ＝1064kJ，放出的能量＝498kJ＋436kJ＝934kJ，吸收的能量大于放出的能量，該過程為吸熱過程。1．標準狀態(tài)下，下列物質(zhì)氣態(tài)時的相對能量如下表：物質(zhì)(g)OHHOHOOH2O2H2O2H2O能量/(kJ·mol－1)249218391000－136－242可根據(jù)HO(g)＋HO(g)=H2O2(g)計算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214kJ·mol－1。下列說法不正確的是()A．H2的鍵能為436kJ·mol－1B．O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍C．解離氧氧單鍵所需能量：HOO<H2O2D．H2O(g)＋O(g)=H2O2(g)ΔH＝－143kJ·mol－1C解析：根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知，H2的鍵能為218kJ·mol－1×2＝436kJ·mol－1，A正確；由表格中的數(shù)據(jù)可知O2的鍵能為249kJ·mol－1×2＝498kJ·mol－1，由題中信息可知H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214kJ·mol－1，則O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍，B正確；由表格中的數(shù)據(jù)可知HOO=HO＋O，解離其中氧氧單鍵需要的能量為(249＋39－10)kJ·mol－1＝278kJ·mol－1，H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214kJ·mol－1，C錯誤；由表中的數(shù)據(jù)可知H2O(g)＋O(g)=H2O2(g)的ΔH＝[－136－249－(－242)]kJ·mol－1＝－143kJ·mol－1，D正確。2．NO是近年來發(fā)現(xiàn)的一種新的細胞信使，其結(jié)構(gòu)簡單、化學(xué)性質(zhì)活潑、廣泛存在于生物體內(nèi)各組織器官。根據(jù)如圖所示的N2(g)和O2(g)反應(yīng)生成NO(g)過程中能量變化情況，判斷下列說法錯誤的是()A．直觀看，該反應(yīng)中反應(yīng)物所具有的總能量低于生成物所具有的總能量B．2mol氣態(tài)氧原子結(jié)合生成O2(g)時，能放出498kJ能量C．斷裂1molNO分子中的化學(xué)鍵，需要吸收632kJ能量D．1molN2(g)和1molO2(g)生成2molNO(g)的反應(yīng)熱ΔH＝－180kJ·mol－1D解析：根據(jù)焓變＝反應(yīng)物鍵能之和－生成物鍵能之和，則N2(g)＋O2(g)=2NO(g)的ΔH＝946kJ·mol－1＋498kJ·mol－1－2×632kJ·mol－1＝＋180kJ·mol－1，故化學(xué)反應(yīng)吸熱，說明反應(yīng)物具有的總能量低于生成物具有的總能量，A正確；圖中1molO2(g)斷裂為O原子，吸收498kJ能量，則2mol氣態(tài)氧原子結(jié)合生成O2(g)時，能放出498kJ能量，B正確；圖中形成1molNO(g)放出632kJ熱量，則斷裂1molNO分子中的化學(xué)鍵，需要吸收632kJ能量，C正確；根據(jù)計算可知ΔH＝＋180kJ·mol－1，D錯誤。利用鍵能計算焓變(ΔH)的方法知識點1反應(yīng)熱焓變1．下列民俗、詩句、諺語等包含吸熱反應(yīng)的是()A．千錘萬鑿出深山，烈火焚燒若等閑B．民間焰火之最——確山打鐵花C．只要功夫深，鐵杵磨成針D．春蠶到死絲方盡，蠟炬成灰淚始干A解析：千錘萬鑿出深山，烈火焚燒若等閑，是CaCO3的分解反應(yīng)，是吸熱反應(yīng)，A正確；打鐵花是一種焰火，鐵水燃燒是放熱反應(yīng)，B錯誤；鐵杵磨成針是物理變化，C錯誤；蠟炬燃燒是放熱反應(yīng)，D錯誤。2．《天工開物》中提到“明年田有糞肥，土脈發(fā)燒，東南風(fēng)助暖，則盡發(fā)炎火，大壞苗穗，此一災(zāi)也。”下列化學(xué)反應(yīng)的能量變化與上述不一致的是()A．鋁熱反應(yīng)B．干冰升華C．食物氧化腐敗D．Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)D解析：田有糞肥，土脈發(fā)燒，東南風(fēng)助暖，則盡發(fā)炎火，有機物發(fā)生緩慢氧化，放出熱量，為放熱反應(yīng)。鋁熱反應(yīng)是放熱反應(yīng)，A不符合題意；干冰升華為物理變化，B不符合題意；食物氧化腐敗為放熱反應(yīng)，C不符合題意；Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，D符合題意。3．化學(xué)家格哈德·埃特爾證實了氫氣與氮氣在固體催化劑表面合成氨的反應(yīng)過程，示意圖如下：下列關(guān)于合成氨反應(yīng)的敘述，不正確的是()A．該過程表明在化學(xué)反應(yīng)中存在化學(xué)鍵的斷裂與形成B．在催化劑的作用下，反應(yīng)物的化學(xué)鍵變得容易斷裂C．過程②需吸收能量，過程③則放出能量D．常溫下該反應(yīng)難以進行是因為常溫下生成物的化學(xué)鍵難以形成D解析：由圖可知，過程②存在化學(xué)鍵的斷裂，要吸收能量，過程③存在化學(xué)鍵的形成，則釋放能量，故該過程表明在化學(xué)反應(yīng)中存在化學(xué)鍵的斷裂與形成，A、C均正確；合成氨時N2和H2中共價鍵較難斷裂，使用催化劑有利于合成氨，說明在催化劑作用下，反應(yīng)物的化學(xué)鍵變得容易斷裂，B正確；化學(xué)鍵的斷裂知識點2中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定4．下列關(guān)于“中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定”實驗的說法，正確的是()A．用溫度計測量鹽酸的溫度后，要把溫度計上的酸用水沖洗干凈，并把沖洗液倒入裝有鹽酸的小燒杯中B．兩溶液混合后，輕輕攪動溶液，準確讀取混合溶液的最高溫度C．需要的玻璃儀器：溫度計、量筒(50mL)兩個、玻璃棒D．所用的氫氧化鈉溶液和鹽酸的濃度不宜太大，且體積和濃度均相等B解析：用溫度計測量鹽酸的溫度后要把溫度計上的酸用水沖洗干凈，但沖洗液不能倒入裝有鹽酸的小燒杯中，A錯誤；兩溶液混合后，輕輕攪動溶液，準確讀取混合溶液的最高溫度，B正確；需要的玻璃儀器有溫度計、量筒(50mL)兩個、玻璃攪拌器，C錯誤；所用NaOH溶液和鹽酸的濃度不宜太大，體積應(yīng)相等，但NaOH溶液的濃度應(yīng)略大于鹽酸的濃度，使堿稍稍過量以確保鹽酸被完全中和，D錯誤。5．某實驗小組用50mL0.50mol·L－1的鹽酸與50mL0.55mol·L－1的NaOH溶液在如圖所示的裝置中進行中和反應(yīng)。通過測定反應(yīng)過程中所放出的熱量計算中和反應(yīng)反應(yīng)熱。下列說法正確的是()A．該實驗過程中沒有熱量損失B．圖中實驗裝置缺少玻璃攪拌器C．燒杯間填上碎紙條的作用是固定小燒杯D．若改用60mL0.50mol·L－1鹽酸與50mL0.55mol·L－1NaOH溶液進行反應(yīng)，從理論上講所求中和反應(yīng)反應(yīng)熱不相等B解析：該裝置的大小燒杯之間沒有填滿碎紙條，裝置存在熱量的散失，A錯誤；根據(jù)量熱計的構(gòu)造可知，該裝置缺少的儀器是玻璃攪拌器，B正確；中和反應(yīng)反應(yīng)熱測定實驗成敗的關(guān)鍵是保溫工作，大小燒杯之間填滿碎紙條的作用是減少實驗過程中的熱量損失，C錯誤；中和反應(yīng)反應(yīng)熱是指強酸的稀溶液跟強堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O所放出的熱量，與酸堿的用量無關(guān)，D錯誤。6．已知2A(g)B(g)是放熱反應(yīng)。下列關(guān)于2A(g)B(g)和2A(g)B(l)的能量變化示意圖正確的是()ABCDB解析：2A(g)B(g)為放熱反應(yīng)，則反應(yīng)物的能量大于生成物的能量，排除C和D；同種物質(zhì)，氣體的能量比液體的能量高，B正確。7．我國科學(xué)家使用雙功能催化劑(能吸附不同粒子)催化水煤氣變換反應(yīng)：CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH<0，在低溫下獲得高轉(zhuǎn)化率與高反應(yīng)速率，預(yù)計在工業(yè)化生產(chǎn)中發(fā)揮巨大作用。反應(yīng)過程示意圖如下：下列說法不正確的是()A．圖示顯示：起始時的2個H2O最終都參與了反應(yīng)B．過程Ⅰ、過程Ⅱ均為吸熱過程C．過程Ⅲ生成了極性共價鍵和非極性共價鍵D．使用催化劑降低了水煤氣變換反應(yīng)的ΔHD解析：根據(jù)反應(yīng)過程示意圖，過程Ⅰ中1個水分子中的化學(xué)鍵斷裂，過程Ⅱ中另一個水分子中的化學(xué)鍵斷裂，過程Ⅲ中形成了新的水分子，因此起始時的2個H2O最終都參與了反應(yīng)，A正確；根據(jù)反應(yīng)過程示意圖，過程Ⅰ、Ⅱ是水分子中的化學(xué)鍵斷裂的過程，為吸熱過程，B正確；過程Ⅲ中CO、氫氧原子團和氫原子形成了二氧化碳、水和氫氣，H2中的化學(xué)鍵為非極性鍵，C正確；催化劑不能改變反應(yīng)的ΔH，D錯誤。8．(挑戰(zhàn)創(chuàng)新題)某同學(xué)設(shè)計如下三個實驗方案以探究某反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)。方案一：如圖1，在燒杯里放一些除去氧化鋁保護膜的鋁片，然后向燒杯里加入10mL2mol·L－1稀硫酸，再插入一支溫度計，溫度計的溫度由20℃逐漸升到75℃，隨后，溫度逐漸下降到30℃方案二：如圖2，在燒杯底部用熔融的蠟燭粘一塊小木片