第一单元 化学反应的热效应【知识清单】-2024-2025学年高二化学单元速记·巧练（沪科版2020选择性必修1）

第一单元 化学反应的热效应 ( 01 思维导图 ) ( 02 考点速记 ) 课题1 化学反应与能量变化 1． 反应的分类及能量的变化原因 1.反应热 化学反应过程中发生物质变化的同时，常常伴有能量的变化。这种能量的变化常以热能的形式表现出来，叫做反应热。 类型比较 放热反应 吸热反应 定义 有热量放出的化学反应 吸收热量的化学反应 形成原因 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量 与化学键强弱关系 生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断裂旧键时吸收的总能量 生成物分子成键时释放出的总能量小于反应物分子断裂旧键时吸收的总能量 表示方法 Q>0 Q<0 2.常见的放热反应和吸热反应 （1）常见的放热反应：能自发进行的氧化还原反应（较活泼的金属与酸反应、燃烧反应、中和反应、金属的氧化反应）、铝热反应、由不稳定物质变为稳定物质的反应、多数化合反应、氯酸钾的分解、高压下石墨转化为金刚石。 （2）常见的吸热反应：多数的分解反应，氯化铵和氢氧化钡晶体的反应，碳、一氧化碳和氢气作还原剂的反应，电离和水解，常压下石墨转化为金刚石。 二、反应热与焓变 1、化学反应前后反应热产生的原因：化学反应前后体系的内能发生了变化 2、内能：∆U，是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 3、焓变: （1）焓的由来：为了描述等压条件下的反应热，科学上引入了一个与内能有关的物理量——焓（符号为H） （2）焓变与反应热的关系：在等压条件下进行的化学反应，其反应热就等于反应的焓变 （3）焓变的符号和单位：ΔH，kJ/mol或kJ·mol-1 （4）焓变与焓的关系：ΔH=H生成物─H反应物 4、焓变产生的原因： （1）微观：化学键的断裂与形成 反应物→断键→吸收能量 > 生成物→成键→释放能量 吸收能量→吸热反应→焓变为正值 反应物→断键→吸收能量 < 生成物→成键→释放能量 释放能量→放热反应→焓变为负值 （2）宏观：反应物与生成物的总能量 反应物的总能量>生成物的总能量→放热反应→焓变为负值 反应物的总能量<生成物的总能量→吸热反应→焓变为正值 5、焓变（或反应热）与吸、放热反应的关系 （1）关系：放热反应：ΔH为“-”，即ΔH<0（放热→体系能量降低） 吸热反应：ΔH为“+”，即ΔH>0（吸热→体系能量升高） （2） 比较大小：比较ΔH大小时，要带上“+”、“-”号，即所有放热反应的焓变小于所有吸热反应的焓变 注：常见的吸放热反应： 放热反应：燃烧反应、酸碱中和反应、大多数化合反应、铝热反应、活泼金属与水或酸的反应、少数分解反应（例如过氧化氢分解制备氧气） 吸热反应：大多数的分解反应、C+CO22CO、C+H2O(g)CO+H2、NaHCO3+HCl=H2O+CO2↑+NaCl Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3·H2O+8H2O （3）计算方法：宏观：ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量 微观：ΔH=断键吸收的能量-成键释放的能量 ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和 注：①在描述ΔH时，符号、数值、单位三者缺一不可，是个整体 ②键能：拆开化学键所需要的能量 ③键能与能量的关系：物质的键能越大，物质本身所具有的能量越低，物质越稳定 ④常见物质化学键的键数 1mol物质 CO2(C=O) CH4(C-H) P4(P-P) SiO2(Si-O) 石墨(C-C) 金刚石(C-C) Si(Si-Si) 键数 2 4 6 4 1.5 2 2 三、焓变示意图 图示 课题2 反应热的测量和计算 1、 反应热的测量计算 （一）反应热及其测定 1、定义：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。 说明：热量是指因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量 2、测定——中和反应反应热的测定 (1)实验用品：简易量热计（温度计、玻璃搅拌棒、内筒、外壳、隔热层）、量筒（50mL）两个 、50mL 0.50mol/L盐酸、50mL 0.55mol/LNaOH溶液 (2)实验原理：通过实验测量一定量的酸、碱稀溶液在反应前后的温度变化，依据Q=cmΔt计算放出的热量，再依据，计算反应热。 (3)实验步骤： (4)数据处理：Q=cmΔt c：比热容，近似认为4.18J/(g·℃)； m：盐酸和氢氧化钠的总质量（密度近似为1g/cm3) Δt：前后两次的温度差Δt=t2-t1 Q=4.18J/(g·℃)×(50mL×1g/mL+50mL×1g/mL)×(t2-t1)=0.418(t2-t1) kJ HCl+NaOH=======NaCl+H2O 1 1 0.05L×0.50mol/L=0.025mol 0.025mol (5)注意事项： ①要使用同一支温度计：测量酸碱及混合液的温度时，测定一种溶液温度后温度计必须用水冲洗干净并用滤纸擦干 ②减少热量损失：在量热的过程中，操作时动作要快，尽量减少热量的散失。要一次性、迅速地将NaOH溶液倒进装有盐酸的容器里（注意不要洒到外面），并立即用杯盖盖好，及时观察温度上升情况 ③操作规范、读数准确 a、所配溶液的浓度要准确，所用NaOH溶液最好是新配制的，久置的NaOH溶液往往由于吸收空气中的CO2导致浓度不准，影响实验结果。 b、要比较准确地测量出反应中溶液温度的变化，所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温后，才能使用，且中和后的温度一定要记混合溶液的最高温度 c、温度计的水银球要完全浸没在溶液中，且不能靠在容器的底部或壁上。测混合液最高温度时，要随时读取温度值，以提高所测温度的精确度 d、量取液体体积时读数要准确 e、要用玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，使酸碱充分反应 (6)导致测定误差的因素 ①量取溶液的体积不准确 ②温度计读数有误（如未读取混合溶液的最高温度，就记为终止温度） ③实验过程中有液体溅出 ④混合酸、碱溶液时，动作缓慢，从而引起实验误差 ⑤隔热层隔热效果不好，实验过程中热量损失太大，从而引起误差 ⑥测过盐酸的温度计未用水清洗，便立即去测碱的温度，因热量损失而引起误差 ⑦溶液浓度不准确 ⑧没有进行重复实验 3、中和热： （1）定义：在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1molH2O(l)时放出的热量，叫做中和热 （2）表示方法：H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ/mol （3）说明：①条件：稀溶液，因浓酸或浓碱在稀释时会放出热量，使最终的中和热数值变大 ②反应物：必须是强酸与强碱，因弱酸、弱碱电离吸热，使最终的中和热数值变小 ③生成物及其物质的量：必须是1molH2O(l)； 不能有沉淀生成，因生成沉淀放热，使最终的中和热数值变大 ④表述：用文字表述中和热时，不带“-”号；用ΔH表示时，带上“-”。 例如：强酸与强碱反应的中和热为57.3kJ/mol或ΔH=-57.3kJ/mol ⑤对于任意一个中和热的热化学方程式，它的ΔH准确值一定等于-57.3kJ/mol 2、 热化学方程式的书写 定义：表示反应所释放或吸收的热量的化学方程式，叫做热化学方程式 意义：表明了化学反应中的物质变化和能量变化 书写： 1、 步骤：写——写出配平的化学方程式 标——标出各物质的聚集状态：气体（g）、固体（s）、液体（l）、溶液（aq）；化学式相同的同素异形体还应注明名称，例如：金刚石表示为“C(金刚石，s）”。 注——注明ΔH的正负号，数值和单位（ΔH与最后一种生成物之间留一空格） 2、 注意事项：⑴需注明物质的聚集状态 ⑵各物质前的计量数只表示物质的物质的量，所以可以写整数也可以写分数 ⑶ΔH的数值随整个方程式发生变化，方程式加倍或减少，ΔH也随之加倍或减少； 方程式反应物和生成物调换，ΔH的正负号也随之调换 ⑷不写反应条件；由于已经注明了物质的聚集状态，所以热化学方程式不写↓、↑ ⑸不论化学反应是否可逆，热化学方程式中的ΔH都表示反应进行到底（即完全转化）时的能量变化 ⑹需注明反应的温度和压强，但因中学化学所用的ΔH的数值一般都是在101kpa和25℃时测定的，因此可以不注明。 判断热化学方程式的正误要注意“四看” 1、看各物质的聚集状态是否正确 2、看ΔH的正负号是否正确 3、看反应热的单位是否为kJ/mol 4、看反应热数值与化学计量数是否相对应 三．盖斯定律 内容：一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是相同的。这就是盖斯定律。 内涵：在一定条件下，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。 对盖斯定律的理解 1、从反应途径的角度：反应热指的是反应物和生成物的总的“能量差”。它是一个由状态决定的量，与反应的具体过程无关。就像从同一起点登山至山顶，不管选哪一条路走，历经不同的途径和不同的方式，但山的高度是不变的。 2、从能量守恒的角度：对于任意一个反应，无论该反应从什么途径发生，从反应开始到反应结束，能量既不增加，也不减少，只是从一种形式转化成另一种形式。 应用：对于有些反应进行得很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产物不纯（有副反应发生）这些类。 反应，可应用盖斯定律间接的把它们的反应热计算出来 根据盖斯定律计算反应热: 课题3 燃料的合理利用 一、燃烧热 1．燃烧热 燃烧热：在101kPa时，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。 注意：①书写燃烧热的热化学方程式时，一般以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。 ②燃烧产物必须是稳定的氧化物。 2．正确理解“燃烧热” （1）物质的燃烧热用焓变表示时都为负值，通常可以通过实验测得。（2）反应条件：100 kPa（书中给出的燃烧热数据均在此条件下测得）。（3）可燃物的用量：1mol纯物质。（4）反应程度及产物：完全燃烧时，不同元素对应的指定产物：C → CO2(g)；H →H2O(l)；S → SO2(g)；N → N2(g)。（5）燃烧环境：没有特别说明，一般是在氧气中进行，因此并非所有的燃烧放出的热量都叫燃烧热，如H2在Cl2中燃烧放出的热量不是燃烧热 3．热值 100 kPa时，单位质量或单位体积的燃料完全燃烧所放出的热量叫做该燃料的热值。热值是燃料质量优劣的重要参数. 4． 燃料的充分利用 燃料充分利用的意义： 世界各国所需的燃料几乎全部来自化石燃料，而在自然界经历几百万年才形成的化石燃料，极有可能在几百年内全部被耗尽。故充分利用燃料，节约能源具有非常重要的意义。 另外，大量使用化石燃料：(1)能引起温室效应；(2)煤燃烧排放二氧化硫，导致酸雨；(3)煤燃烧会产生大量的烟尘；(4)会造成化石燃料蕴藏量的枯竭。所以，如何节约能源，提高能源的利用率和减少污染是世界各国能源研究的主要目标之一。 燃烧充分利用的方法：(1)燃料充分燃烧。(2)热能充分利用。 使燃料充分燃烧的方法： (1)鼓入适量的空气。 空气不足，燃料燃烧得不充分，放出的热量少，且还会造成空气污染。空气太多，冷空气会带走一部分热量，造成热量损失。 (2)将燃料与空气充分接触。 增加接触面积有利于燃料充分燃烧。大块的固体燃料和液体燃料与空气接触面有限，燃烧不充分。将固体燃料粉碎，把液体燃料雾化，均可增加与空气的接触面，提高燃料的利用率。 (3)进行燃料加工。 煤直接燃烧不仅燃烧不充分，热值不高，且会产生大量的粉尘和二氧化硫，造成环境污染。将煤液化或汽化，可提高煤的利用率，并能改善生活环境。 5．使热能充分利用的方法： (1)利用余热。如在灶具上增加一个利用余热加热水的装置。 (2)防止热量损失。如在燃料燃烧时加一个挡风罩。 (3)进行热交换。工厂里常用热交换器将化学反应放出的热量加热反应物或加热生活用水等。 6．新能源的开发措施主要有两个方面： (1)调整和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比例，节约煤气资源； (2)加快开发水电、热电和新能源。其中最有希望的是太阳能、燃料电池、风能和氢能。 ( 03 素养提升 ) 易错点辨析 中和反应反应热的测定 (1)中和反应反应热可以用实验的方法测得。先将反应器置于绝热容器中,然后在反应器内将酸、碱稀溶液混合,发生中和反应,放出的热传入水(稀溶液)中,测量出水(稀溶液)的温度变化,根据水的质量、比热容等可求出反应放出的热量。 (2)实验仪器装置——量热计 3.实验测量数据 (1)初始温度(t1 ℃) 用一量筒量取50 mL 0.50 mol ·L-1盐酸,倒入简易量热计中,测量并记录其温度;用另一量筒量取50 mL 0.50 mol ·L-1 NaOH溶液,测量并记录其温度,取两温度平均值为t1 ℃。 (2)终止温度(t2 ℃) 把量筒中的NaOH溶液迅速倒入盛有盐酸的简易量热计中,立即盖上盖板,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,记录终止温度为 t2 ℃。 (3)重复实验操作三次,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,反应后溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1,忽略量热计的比热容。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ΔH= 。 [学有所思] 如何利用盖斯定律计算反应热? 提示:(1)首先要明确所求反应的始态和终态,各物质化学计量数;判断该反应是吸热还是放热。 (2)不同途径对应的最终结果应一样。 (3)叠加各反应式时,有的反应要逆向写,ΔH>0或ΔH<0也要作相应改变,有的反应式要扩大或减小倍数,ΔH也要相应扩大或减小相同倍数。 (4)不要忽视弱电解质的电离、水解反应吸热,浓硫酸的稀释、氢氧化钠固体的溶解放热,都对反应热有影响 2 学科网（北京）股份有限公司 $$