内容正文:
考点01 反应热 焓变
【核心考点梳理】
一、反应热及其测定
1.认识体系与环境(以研究盐酸与NaOH溶液的反应为例)
2.反应热
(1)含义:在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量,称为化学反应的热效应,简称反应热。
(2)测定方法:通过量热计直接测定。
注意:反应热概念中的“等温条件下”是指化学反应发生后,使反应后体系的温度恢复到反应前体系的温度,即反应前后体系的温度相等。
3.中和反应反应热的测定
(1)实验装置
(2)实验测量数据
①反应物温度(t1)的测量
用一个量筒量取50 mL 0.50 mol·L-1盐酸,打开杯盖,倒入量热计的内筒,盖上杯盖,插入温度计,测量并记录盐酸的温度。用水把温度计上的酸冲洗干净,擦干备用;用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液,用温度计测量并记录NaOH溶液的温度,取两温度平均值为t1。
②反应后体系温度(t2)的测量
打开杯盖,将量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计的内筒,立即盖上杯盖,插入温度计,用搅拌器匀速搅拌。并准确读取混合溶液的最高温度,并记录为t2。
③重复上述步骤①至步骤②两次,记录每次的实验数据,取其平均值作为计算依据。
④实验数据处理
盐酸、氢氧化钠溶液为稀溶液,其密度近似地认为都是1 g·cm-3,反应后生成的溶液的比热容c=4.18 J/(g·℃)。该实验中盐酸和NaOH溶液反应放出的热量是0.418(t2-t1) kJ,中和热为- kJ·mol-1。
二、反应热与焓变
1.内能、焓、焓变
(1)内能(符号为U):体系内物质的各种能量的总和,受温度、压强和物质的聚集状态等影响。
(2)焓(符号为H):与内能有关的物理量。
(3)焓变:在等压条件下进行的化学反应(严格地说,对反应体系做功还有限定,中学阶段一般不考虑),其反应热等于反应的焓变,符号:ΔH,单位:kJ/mol(或kJ·mol-1)。
(4)反应热与焓变的关系
2.从微观角度认识反应热的实质
(1)以H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)(25 ℃,101 kPa下)的能量变化为例,填写下表中的空白。
化学键
反应中能量变化
1 molA—B化学键
反应中能量变化
H—H
吸收436 kJ
共吸收679 kJ
Cl—Cl
吸收243 kJ
H—Cl
放出431 kJ
共放出862 kJ
结论
H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)的反应热ΔH=-183 kJ·mol-1
(2)化学键断裂和形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因。
【核心归纳】
1.中和反应热的测定实验步骤
2.为了提高测定的准确度,可以采取的措施
(1)上述实验中硫酸和氢氧化钠溶液的体积相同,为了保证硫酸充分反应,所以NaOH溶液的浓度略大于硫酸浓度。
(2)硫酸和氢氧化钠溶液的浓度要小,若使用浓溶液,混合时会放出热量,放热增多。
(3)测定液体体积应准确无误,否则后面计算会引入误差,反应前和反应后温度计读数要准确,实验速度要快,减少热量的损失。
(4)实验测定温度时应该用同一支温度计,以减少实验系统误差;测定酸溶液温度后温度计要用水清洗干净,擦干后再测定碱溶液温度,否则温度计上附着的酸会中和碱而放热,导致测得的碱溶液起始温度偏高。
【必备知识基础练】
1.(2023秋·广东深圳·高二统考期末)下列设备工作时,主要是将化学能转化为热能的是
A.家用电视机
B.燃气灶
C.煤气灯
D.锂离子电池
2.(2023秋·浙江宁波·高二统考期末)用如图装置测定盐酸与NaOH溶液反应的中和热。下列说法不正确的是
A.将盐酸、NaOH溶液及发生的反应看成体系
B.盐酸与NaOH溶液反应放热使体系温度升高
C.碎泡沫塑料的作用是保温、隔热
D.反应时将NaOH溶液分多次倒入量热计中
3.(2023秋·云南大理·高二统考期末)物质的变化伴随能量的变化,下列属于吸热反应的是
A.甲烷燃烧 B.铝片与稀盐酸反应
C.木炭与水反应生成和 D.氢原子和氯原子形成键
4.(2023秋·广西玉林·高二统考期末)下列有关测定中和反应反应热实验的说法正确的是
A.用铜丝代替环形玻璃搅拌棒,测得的偏小
B.测定中和反应反应热的实验中,混合溶液的温度不再变化时,该温度为终止温度
C.为了使酸碱充分反应,应当缓慢分次倒入溶液并搅拌
D.为了使反应进行得更完全,可以使碱适当过量
5.(2023秋·广东深圳·高二统考期末)随着社会的进步,人类对能源的需求越来越迫切。化学反应的“吸热”或“放热”过程,可以看成是能量的“贮存”或“释放”的过程。下列无法说明反应是能量的“贮存”还是“释放”的是
A.需要加热才能发生的反应 B.正反应的活化能高于逆反应的活化能
C