第1讲 反应热 焓变-【暑假预学】2025-2026学年高二化学人教版（2019）预学教程

第1讲 反应热 焓变 学习任务 预学1：反应热、焓变 预学2：从微观角度探讨反应热的实质 预学3：中和反应与中和热 预学4：中和热的测定实验 ◆预学1 反应热、焓变 1．体系(系统)及环境 (1)体系(系统)试管中的溶液及发生的反应等。(包括反应物、生成物、发生的反应)。 (2)环境：与________相互影响的其它部分(如试管、空气等)。 2．反应热：在等温条件下，化学反应体系向环境________或从环境________的________，称为化学反应的热效应，简称反应热。 3．放热反应和吸热反应 放热反应：由于各物质所具有的能量不同，如果反应所具有的总能量________生成物所具有的总能量，那么在发生化学反应时，有一部分能量就会变成热能等形式________出来。 表示：ΔH为“-”或“ΔH________ 0”，单位：kJ/mol。 吸热反应：如果反应所具有的总能量________生成物所具有的总能量，那么在发生化学反应时，反应物就需要吸收________才能转化为生成物。 表示：ΔH为“+”或“ΔH________0”，单位：kJ/mol。 4．焓与焓变 “焓”是用于描述物质所具有能量的物理量。常用符号________表示。不同的物质所具有的能量不同，其焓也不同。“焓变”是用于描述反应热的物理量，常用符号________表示。 4．反应热与焓变的区别与联系 反应热 焓变 含义 化学反应中吸收或放出的能量 化学反应中生成物所具有的焓与反应物所具有的焓之差 符号 Q ΔH 单位 kJ/mol kJ/mol 与能量变 化的关系 Q>0，反应吸收热量 Q<0，反应吸放出热量 ΔH >0， 反应吸收热量 ΔH <0，反应放出热量 二者的相互联系 ΔH 是化学反应在恒定压强下(即敞口容器中进行的化学反应)且不与外界进行电能、光能等其他能量的转化时的反应热，即恒压条件下进行的反应热Q就是焓变△H。 【易错警示】 焓是物质固有的性质之一，不能进行测量，焓变是可测量。 【典例1】下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是( ) A．铝片与稀盐酸反应 B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 C．灼热的炭与CO2反应 D．甲烷在氧气中的燃烧反应 【对点练】已知羰基硫(COS)是硫循环的重要中间体，反应H2(g)+COS(g)H2S(g)+ CO(g) 的能量变化如图所示。下列说法错误的是( ) A．ΔH＜0 B．加入催化剂，的值不变 C．反应物的总能量大于生成物的总能量 D．反应物的键能总和大于生成物的键能总和 (1)焓(H)是与内能有关的物理量，内能描述的是物质所具有的能量，是物质固有的性质之一。不同的物质，其焓不同；相同的物质，如果温度或压强不同，物质的状态不同，其焓也会不同 (2)焓、焓变、反应热代表的意义不同；焓只有正值，而焓变有正值、负值之分 (3)化学反应的能量变化主要表现为热量变化，但并不完全是热量变化，还有光能、电能等 (4)物质发生化学反应一定伴随着能量变化，但伴随能量变化的物质变化不一定都是化学变化。如：水蒸气变成液态水的过程放热，但该变化为物理变化 (5)能量越低越稳定。同一物质能量由高到低：气体(g)>液体(l)>固体(s)；稳定性：气体(g)<液体(l)<固体(s) (6)任何化学反应在发生物质变化的同时都伴随着能量的变化，通常表现为热量变化，即放出热量或吸收热量。在化学反应中，一定条件下所释放或吸收的热量即为化学反应热。 ◆预学2 从微观角度探讨反应热的实质 1．从宏观角度认识反应热 (1) 一个确定的化学反应完成后的结果是吸收能量还是放出能量，决定于________________和________________相对大小。 ①放热反应：反应体系向环境释放能量，反应体系的焓________，ΔH为_______值，即ΔH_______0。 ②吸热反应：反应体系从环境中吸收能量，反应体系的焓________，ΔH为_______值，即ΔH______0。(2)化学反应中焓的变化示意图 (3)计算公式：ΔH= _____________________〔用H(生成物)和H(反成物)表示〕。 2．从微观角度认识反应热的实质 (1)化学反应的实质和特征 (2)化学键________和________时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因。 以25 ℃，101 kPa下，反应H2(g)＋Cl2(g)==2HCl(g)的能量变化为例，填写下表中的空白。 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的能量变化示意图 化学键 反应中能量变化 1 mol A—B化学键 反应中能量变化 H—H 吸收________kJ 共吸收________kJ Cl—Cl 吸收________ kJ H—Cl 放出________kJ 共放出________kJ 结论 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应热ΔH＝________kJ·mol－1 (3)从化学键角度认识反应过程中的能量变化 上述反应过程表示该反应为放热反应，其中： ①E1表示反应物________________吸收的总热量， ②E2表示生成物________________放出的总热量， ③E1与E2的差值表示________。 (3)计算公式：ΔH＝_____________________ (用E反应物的总键能和E生成物的总键能表示)。 【名师点评】 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。 【典例2】某反应由两步反应A→B→C构成，它的反应能量曲线如图(E1、E2、E3、E4表示活化能)。下列有关叙述正确的是( ) A．两步反应均为吸热反应 B．三种化合物中C最稳定 C．加入催化剂会改变反应的焓变 D．整个反应的ΔH＝E1－E2 【对点练】化学反应是反应热的必要源泉，可以提供人类生活和生产活动的必要能量。反应A+BC ΔH＜0分两步进行，①A+BX ΔH＞0，②XC ΔH＜0，下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是( ) A． B．C．D． 解答能量变化图像题的“4关键” (1)从反应物至最高点的能量数值表示正反应的活化能，即E1； (2)从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能，即E2； (3)ΔH＝E1－E2； (4)催化剂只能影响正、逆反应的活化能，而不能影响反应的ΔH。 ◆预学3 中和反应与中和热 1．中和反应 中和反应即酸和碱相互作用生成盐和水的反应，其实质是酸电离产生的________和碱电离产生的________结合生成难电离的水。强酸、强碱之间的中和反应一般都可用离子方程式________________表示。 2．中和热 (1)概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成________mol H2O时的反应热(即所放出的热量)。 (2)表示方法：__________________________________________。 【名师点评】【易错警示】【疑难点拨】 中和热与中和反应的反应热辨析 (1)中和热指中和反应每生成1 mol H2O时的反应热，与强酸、强碱的类别无关。任何中和反应的中和热都相同。但是不同的中和反应，其反应热可能不同。 (2)有弱酸或弱碱参加的中和反应，其中和热的数值都小于57.3，这是因为反应时弱酸或弱碱发生电离需要吸收热量。 【典例3】中和反应反应热是一个在热化学中的重要概念，中和反应反应热的定义为在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O时的反应热。以下关于中和反应反应热的叙述正确的是( ) A．在稀溶液中所有酸和碱反应的中和反应反应热数值都相等 B．在稀溶液中强酸与强碱反应的中和反应反应热都相等 C．在稀溶液中1 mol强酸和1 mol强碱反应放出的热量都相等 D．将浓硫酸滴入氢氧化钠溶液中刚好生成1 mol水时，产生的热量即为中和反应反应热 【对点练】已知强酸与强碱在稀溶液里反应的中和热可表示为H＋(aq)＋OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1。现有下列反应： NH3·H2O(aq)＋HCl(aq)=NH4Cl(aq)＋H2O(l) ΔH1 H2SO4(浓)＋NaOH(aq)=Na2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH2 HNO3(aq)＋NaOH(aq)=NaNO3(aq)＋H2O(l) ΔH3 上述反应均在溶液中进行，则下列ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系正确的是 A．ΔH2>ΔH3>ΔH1 B．ΔH1>ΔH3>ΔH2 C．ΔH1=ΔH2=ΔH3 D．ΔH2=ΔH3>ΔH1 ◆预学3 中和热测定 1．实验方法解析 某些化学反应的反应热可以用实验方法测得，用来测量反应热的仪器称为“________”，测量操作是：将反应器置于充满水的绝热容器中，当反应放热时，其热量即传入水中，根据水的质量、比热和水温的变化求出反应所放出的热量。 2．实验过程体验 【实验用品】仪器：大烧杯(500 mL)、小烧杯(100 mL)、温度计、量筒(50 mL)两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒。 试剂：0.50 mol/L盐酸、0.55 mol/L NaOH溶液。 【实验方案】　 1．实验步骤 (1)设计装置如图。 (2)用一个量筒量取50 mL 0.50 mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。并将温度计上的酸用水冲洗干净。 (3)用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。 (4)把套有盖板的________和________________，放入小烧杯中的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯，盖好盖板，用________________轻轻搅动，测量混合溶液的______________，记入下表。 (5)重复步骤(2)～(4)三次。 2．数据记录及处理 (1)数据记录表 温度 实验次数 起始温度t1/℃ 终止温度 t2/℃ 温度差 (t2－t1)/℃ HCl NaOH 平均值 1 2 3 (2)实验数据处理 为了计算简便，盐酸、氢氧化钠稀溶液的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________________，生成1mol H2O时放出的热量为________________________。 【名师点评】【易错警示】【疑难点拨】 酸碱中和反应测定实验的注意事项 (1)为了保证0.50mol· L－1的盐酸完全被NaOH中和，采用0.55mol·L－1NaOH溶液，使碱稍稍过量，因为过量的碱并不参加中和反应。 (2)先后测量酸、碱及混合液的温度时，测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。温度计的水银球部分要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间再记下读数。 (3)实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温，才能使用。 (4)操作时动作要快，尽量减少热量的散失。 (5)实验时亦可选用浓度体积都不相同的酸碱溶液进行中和热的测定，但在计算时，应取二者中量少的一种，因为过量的酸/碱并不参加中和反应。 【典例4】利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下： ①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L-1盐酸倒入内筒中，测出盐酸温度； ②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度； ③将NaOH溶液倒入内筒中，设法使之混合均匀，测得混合液最高温度。回答下列问题： (1)倒入NaOH溶液的正确操作是_______(填字母)。 A．沿玻璃棒缓慢倒入 B．分三次少量倒入 C．一次迅速倒入 (2)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是_______(填字母。 A．用温度计小心搅拌 B．揭开杯盖用玻璃棒搅拌 C．轻轻地振荡烧杯 D．用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动 (3)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1L1mol·L-1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为_______。 (4)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm-3，又知中和反应后生成溶液的比热容4．18 kJ·kg-1·℃-1。为了计算中和热，某学生实验记录数据如下： 实验序号 起始温度t1/℃ 终止温度t2/℃ 盐酸 氢氧化钠溶液 混合溶液 1 20.0 20.1 23.2 2 20.2 20.4 23.4 3 20.5 20.6 23.6 依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH =_______(结果保留一位小数)。 (5)若计算生成1 mol H2O时的放出的热量小于57．3 kJ，产生偏差的原因可能是_______ (填字母)。 a．实验装置保温、隔热效果差 b．量取盐酸的体积时仰视读数 c．分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中 d．用温度计测定盐酸起始温度后直接测定NaOH溶液的温度 e．使用玻璃搅拌器搅拌不均匀 f．实验中用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器 【对点练】分别取40 mL 0.50 mol·L-1盐酸与40 mL 0.55 mol·L-1氢氧化钠溶液进行中和反应，通过测定反应过程中所放出的热量计算中和反应的反应热，请回答下列问题： (1)如图所示，杯盖上面有两个小孔，分别插入温度计和玻璃搅拌器，两个小孔不能开得过大，其原因是____________________________。 (2)反应需要测量温度，每次测量温度后都必须采取的操作是____________________________。 (3)不能用铜质搅拌器代替玻璃搅拌器的理由是____________________________。 (4)某同学记录的实验数据如下： 实验序号 起始温度T1/℃ 终止温度T2/℃ 盐酸 氢氧化钠 混合溶液 1 20.0 20.1 23．2 2 20.2 20.4 23．4 3 20.5 20.6 23．6 依据该同学的实验数据计算，该实验测得的中和反应反应热=______________。 (5)若将NaOH溶液改为相同体积、相同浓度的氨水(NH3·H2O是弱电解质，电离需要吸收热量)，测得中和反应反应热为ΔH1，则ΔH1_______ (填“<”“>”或“=”)ΔH，理由是_____________________________。 (1)中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时的热效应。 (2)酸碱溶液应当用稀溶液(0.1～0.5 mol·L－1)。若溶液浓度过大，溶液中阴、阳离子间的相互牵制作用就大，电离程度达不到100%，这样使酸碱中和时产生的热量会消耗一部分补偿电离时所需的热量，造成较大误差。 (3)使用两只量筒分别量取酸和碱。 (4)使用同一支温度计，分别先后测量酸、碱及混合液的最高温度，测完一种溶液后，必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。 (5)取多次实验t1、t2的平均值代入公式计算，而不是结果的平均值，计算时应注意单位的统一。 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)所有的化学反应都伴有能量的变化。( ) (2)在一个化学反应中，当反应物总焓大于生成物的总焓时，反应放热， ΔH为负值。( ) (3)浓硫酸溶于水，体系的温度升高，该过程属于放热反应。( ) (4)石墨转化为金刚石需要吸收能量，所以石墨更稳定。( ) (5)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。( ) (6)准确测量中和反应反应热的实验过程中，至少需测定温度4次。( ) (7)中和反应反应热的测定实验中的玻璃搅拌器换成铜制搅拌器效果更好。( ) (8)实验中测定反应前后温度变化的温度计可以更换。( ) (9)中和反应反应热的测定实验中，测定盐酸后的温度计没有冲洗干净，立即测NaOH溶液的温度。( )(10)中和反应反应热的测定实验中，应将50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液分多次倒入小烧杯。( ) 【基础训练】 1．“焓”是指( ) A．物质所具有的内能 B．反应热的变化 C．化学键所具有的能量 D．物质的一种化学性质 2．下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是( ) A．燃烧属于放热反应 B．中和反应是吸热反应 C．断裂化学键放出能量 D．反应物总能量与生成物总能量可能相等 3．有关反应热效应的说法正确的是( ) A．大多数分解反应都是吸热反应 B．氧化还原反应都属于放热反应 C．有催化剂参与的反应是放热反应 D．有化学键断裂的反应是吸热反应 4．在中和热测定的实验中不需要用到的仪器是( ) A．量筒 B．温度计 C．玻璃搅拌器 D．天平 5．下列说法正确的是( ) A．需要加热才能进行的反应一定是吸热反应，放热反应不需要加热 B．化学反应只能将化学能转化成光能或热能 C．化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因 D．根据能量守恒定律，反应物的总能量等于生成物的总能量 6．已知化学反应X(g) + 2Y(g) =2Z(g)的能量变化如图所示，下列有关该反应的说法正确的是( ) A．该反应是放热反应 B．反应物的总键能大于生成物的总键能 C．Y的能量高于Z的能量 D．该反应的反应热ΔH>0 7．已知反应X＋Y===M＋N为吸热反应，下列说法中正确的是( ) A．X的能量一定低于M的能量，Y的能量一定低于N的能量 B．因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行 C．破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量 D．X和Y的总能量一定低于M和N的总能量 8．下列说法中正确的是(中和反应反应热简称中和热)(　　) A．中和热一定是强酸跟强碱反应放出的热量 B．1 mol酸与1 mol碱完全反应放出的热量是中和热 C．在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)时所放出的热量叫作中和热 D．测定中和热时可用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液 9．下列有关叙述正确的是(　　) A．测定中和反应的反应热时，需要用到天平 B．若用50 mL 0.55 mol·L-1的氢氧化钠溶液，分别与50 mL 0.50 mol·L-1的盐酸和50 mL 0.50 mol·L-1的硝酸充分反应，两中和反应的反应热不相等 C．用玻璃搅拌器是为了加快反应速率，减小实验误差 D．只需做一次实验，再根据公式即可得出中和反应的反应热 10．实验设计的科学性反映了实验者的科学素养。下列有关测定中和反应反应热的实验，说法正确的是( ) A．用温度计测量酸溶液的温度后立即测量碱溶液的温度 B．为了使反应充分，可以向酸(碱)中分次加入碱(酸) C．为了加快反应速率，减小实验误差，使用玻璃搅拌器搅拌 D．测定中和反应反应热时可用稀醋酸和Ba(OH)2稀溶液 11．用50 mL 0.50 mol•L−1盐酸与50 mL 0.55 mol•L−1 NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。下列说法不正确的是( ) A．隔热层的作用是减少热量散失 B．a仪器的名称为环形玻璃搅拌棒(或玻璃搅拌器) C．若盐酸的体积改为60 mL，与上述实验相比，所放出的热量不相等，所求中和热也不相等 D．若用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得中和热的数值会偏小 12．关于中和热测定的实验中，下列说法正确的是( ) A．用量热计测定中和热时，为了操作方便，可用温度计直接搅拌 B．在中和热的测定实验中，将NaOH溶液迅速倒入盛有盐酸的量热计中，立即读出并记录溶液的起始温度，充分反应后再读出并记录反应体系的最高温度 C．用简易量热计测定反应热，使用碎泡沫隔热保温，量取达到的最高温度，计算反应热，取2~3次的实验平均值 D．测定中和热时，可用盐酸和氢氧化钠固体混合后，根据记录的温度变化来计算 13．磷元素有多种性质不同的单质，红磷(结构复杂用“P”表示)和白磷(P4)是磷的两种同素异形体，充分燃烧之后的产物都是五氧化二磷。25 ℃，101 kPa下，31 g白磷完全转化为红磷，放出11 kJ的热量，根据以上事实回答下列问题： (1)红磷转化为白磷属于___________反应(填“放热”或“吸热”)。 (2)等质量的红磷和白磷分别完全燃烧，放出热量较多的是___________(填“白磷”或“红磷”，下同)。 (3)31 g白磷与31 g红磷的能量较高的是___________，二者更稳定的是___________。 14．用如图所示的装置测定中和反应反应热。实验药品：100 mL 0.50 mol·L－1盐酸、50 mL 0.50 mol·L－1NaOH溶液、50 mL 0.50 mol·L－1氨水。已知：弱碱电离时吸热。 回答下列问题： (1)从实验装置上看，还缺少玻璃搅拌器，其能否用铜制材料替代？________(填“能”或“不能”)，理由是________________________________________________。 (2)将浓度为0.50 mol·L－1的酸溶液和0.50 mol·L－1的碱溶液各50 mL混合(溶液密度均为1 g·mL－1)，生成的溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1，测得温度如下： 反应物 起始温度t1/℃ 最高温度t2/℃ 甲组(HCl＋NaOH) 15.0 18.3 乙组(HCl＋NH3·H2O) 15.0 18.1 ①两组实验结果存在差异的原因是________________________________________________。 ②HCl(aq)＋NH3·H2O(aq)===NH4Cl(aq)＋H2O(l)的ΔH＝________(结果保留一位小数)。 ③某同学利用上述装置重新做甲组实验，测得反应热ΔH偏大，则可能的原因是________(填字母)。 A．测完盐酸的温度直接测NaOH溶液温度 B．做该实验时室温较高 C．杯盖未盖严 D．NaOH溶液一次性迅速倒入 【能力提升】 15．已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，下列叙述正确的是( ) A．该反应有可能是放热反应 B．1 mol A2(g)和1 mol B2(g)反应生成2 mol AB(g)吸收的热量为(a－b) kJ C．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 D．断裂1 mol A—A和1 mol B—B，放出a kJ能量 16．已知 2O(g)=O2(g) ∆H = - 496 kJ ∙mol -1，结合能量变化示意图。下列说法正确的是( ) A．拆开 1 mol H2(g) 中的化学键需要吸收 932 kJ能量 B．拆开 1 mol H2O(g) 中所有化学键需要吸收 926 kJ能量 C．1 mol H2O(l) 转变为 1mol H2O(g)需要吸收 88 kJ能量 D．2 mol H2(g) 和 1mol O2(g) 反应生成 2 mol H2O(l)，共放热 1940 kJ 17．为了探究化学反应的热效应，某兴趣小组进行了如下实验： (1)如图a所示，室温下，观察到甲处液面上升，乙处液面下降，则该反应是_______(填“放热”或“吸热”)反应，写出该反应的化学方程式：_______。 (2)如图b所示，室温下，把装有固体A的试管放入盛有饱和澄清石灰水的烧杯中，向该试管中滴入一定量的液体B，观察到烧杯中的饱和澄清石灰水变浑浊，则该反应是_______(填“放热”或“吸热”)反应，写出一个符合该条件的化学方程式：_______。 (3)如图c所示，室温下，通过仪器丙向仪器丁中的一定浓度的盐酸中加入一定浓度的氢氧化钠溶液，仪器丙的名称为______________。仪器丁的底部有温热感，_______(填“能”或“不能”)说明该反应是放热反应，该反应的离子方程式为_______。 18．某化学兴趣小组要完成中和热的测定实验。 (1)实验桌上备有大、小两个烧杯、泡沫塑料、泡沫塑料板、胶头滴管、环形玻璃搅拌棒、0.5 mol·L-1盐酸、0.55 mol·L-1氢氧化钠溶液，实验尚缺少的玻璃用品是_____、_______。 (2)实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒___(填“能”或“否”)，其原因是___。 (3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是______(填序号)。 a．用温度计小心搅拌 b．揭开硬纸片用玻璃棒搅拌 c．轻轻地振荡烧杯 d．用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动 (4)他们记录的实验数据如下： 实验用品 溶液温度 中和热 t1 t2 ΔH a 50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液 50 mL 0.5 mol·L-1HCl溶液 20 ℃ 23.3 ℃ ______ b 50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液 50 mL 0.5 mol·L-1 HCl溶液 20 ℃ 23.5 ℃ 已知：Q＝cm(t2－t1)，反应后溶液的比热容c为4.18 kJ·kg-1·℃-1，各物质的密度均为1 g·cm-3。 ①计算完成上表。 ②根据实验结果写出氢氧化钠溶液与盐酸反应的热化学方程式：_______。 (5)若用氢氧化钾代替氢氧化钠，对测定结果________(填“有”或“无”，下同)影响；若用醋酸代替盐酸做实验，对测定结果________影响。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ ( 16 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第1讲 反应热 焓变 学习任务 预学1：反应热、焓变 预学2：从微观角度探讨反应热的实质 预学3：中和反应与中和热 预学4：中和热的测定实验 ◆预学1 反应热、焓变 1．体系(系统)及环境 (1)体系(系统)试管中的溶液及发生的反应等。(包括反应物、生成物、发生的反应)。 (2)环境：与 体系 相互影响的其它部分(如试管、空气等)。 2．反应热：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。 3．放热反应和吸热反应 放热反应：由于各物质所具有的能量不同，如果反应所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，那么在发生化学反应时，有一部分能量就会变成热能等形式释放出来。 表示：ΔH为“-”或“ΔH < 0”，单位：kJ/mol。 吸热反应：如果反应所具有的总能量小于生成物所具有的总能量，那么在发生化学反应时，反应物就需要吸收能量才能转化为生成物。 表示：ΔH为“+”或“ΔH > 0”，单位：kJ/mol。 4．焓与焓变 “焓”是用于描述物质所具有能量的物理量。常用符号H表示。不同的物质所具有的能量不同，其焓也不同。“焓变”是用于描述反应热的物理量，常用符号ΔH表示。 4．反应热与焓变的区别与联系 反应热 焓变 含义 化学反应中吸收或放出的能量 化学反应中生成物所具有的焓与反应物所具有的焓之差 符号 Q ΔH 单位 kJ/mol kJ/mol 与能量变 化的关系 Q>0，反应吸收热量 Q<0，反应吸放出热量 ΔH >0， 反应吸收热量 ΔH <0，反应放出热量 二者的相互联系 ΔH 是化学反应在恒定压强下(即敞口容器中进行的化学反应)且不与外界进行电能、光能等其他能量的转化时的反应热，即恒压条件下进行的反应热Q就是焓变△H。 【易错警示】 焓是物质固有的性质之一，不能进行测量，焓变是可测量。 【典例1】下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是( ) A．铝片与稀盐酸反应 B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 C．灼热的炭与CO2反应 D．甲烷在氧气中的燃烧反应 【答案】C 【解析】Al与盐酸的反应是放热反应，A项错误；该反应是吸热反应，但不是氧化还原反应，B项错误；灼热的C和CO2反应生成CO，该反应既是氧化还原反应，又是吸热反应，C项正确；甲烷的燃烧是放热反应，D项错误。 【对点练】已知羰基硫(COS)是硫循环的重要中间体，反应H2(g)+COS(g)H2S(g)+ CO(g) 的能量变化如图所示。下列说法错误的是( ) A．ΔH＜0 B．加入催化剂，的值不变 C．反应物的总能量大于生成物的总能量 D．反应物的键能总和大于生成物的键能总和 【答案】D 【解析】A项，由图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应，反应ΔH＜0，故A正确；B项，加入催化剂，能降低反应的活化能，但不能改变反应ΔH的值，故B正确；C项，由图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，故C正确；D项，由图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，则反应物的键能总和小于生成物的键能总和，故D错误；故选D。 (1)焓(H)是与内能有关的物理量，内能描述的是物质所具有的能量，是物质固有的性质之一。不同的物质，其焓不同；相同的物质，如果温度或压强不同，物质的状态不同，其焓也会不同 (2)焓、焓变、反应热代表的意义不同；焓只有正值，而焓变有正值、负值之分 (3)化学反应的能量变化主要表现为热量变化，但并不完全是热量变化，还有光能、电能等 (4)物质发生化学反应一定伴随着能量变化，但伴随能量变化的物质变化不一定都是化学变化。如：水蒸气变成液态水的过程放热，但该变化为物理变化 (5)能量越低越稳定。同一物质能量由高到低：气体(g)>液体(l)>固体(s)；稳定性：气体(g)<液体(l)<固体(s) (6)任何化学反应在发生物质变化的同时都伴随着能量的变化，通常表现为热量变化，即放出热量或吸收热量。在化学反应中，一定条件下所释放或吸收的热量即为化学反应热。 ◆预学2 从微观角度探讨反应热的实质 1．从宏观角度认识反应热 (1) 一个确定的化学反应完成后的结果是吸收能量还是放出能量，决定于反应物总能量和生成物总能量相对大小。 ①放热反应：反应体系向环境释放能量，反应体系的焓减小，ΔH为负值，即ΔH<0。 ②吸热反应：反应体系从环境中吸收能量，反应体系的焓增大，ΔH为正值，即ΔH>0。 (2)化学反应中焓的变化示意图 (3)计算公式：ΔH= H(生成物) －H(反成物) 〔用H(生成物)和H(反成物)表示〕。 2．从微观角度认识反应热的实质 (1)化学反应的实质和特征 (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。 以25 ℃，101 kPa下，反应H2(g)＋Cl2(g)==2HCl(g)的能量变化为例，填写下表中的空白。 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的能量变化示意图 化学键 反应中能量变化 1 mol A—B化学键 反应中能量变化 H—H 吸收436kJ 共吸收679kJ Cl—Cl 吸收243 kJ H—Cl 放出431kJ 共放出862kJ 结论 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应热ΔH＝－183_kJ·mol－1 (3)从化学键角度认识反应过程中的能量变化 上述反应过程表示该反应为放热反应，其中： ①E1表示反应物断裂化学键吸收的总热量， ②E2表示生成物形成化学键放出的总热量， ③E1与E2的差值表示反应热。 (3)计算公式：ΔH＝E反应物的总键能－E生成物的总键能(用E反应物的总键能和E生成物的总键能表示)。 【名师点评】 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。 【典例2】某反应由两步反应A→B→C构成，它的反应能量曲线如图(E1、E2、E3、E4表示活化能)。下列有关叙述正确的是( ) A．两步反应均为吸热反应 B．三种化合物中C最稳定 C．加入催化剂会改变反应的焓变 D．整个反应的ΔH＝E1－E2 【答案】B 【解析】根据图示可知第一步反应的反应物的能量比生成物的能量低，所以该步反应是吸热反应；而第二步反应中生成物的能量比反应物的能量低，该步反应是放热反应，A错误；根据图示可知三种化合物中C含有的能量最低，故其最稳定，B正确；加入催化剂会改变反应的活化能，但是不能改变反应物、生成物的能量，所以不能改变反应的焓变，C错误；整个反应的ΔH＝E1＋E3－E2－E4，D错误。 【对点练】化学反应是反应热的必要源泉，可以提供人类生活和生产活动的必要能量。反应A+BC ΔH＜0分两步进行，①A+BX ΔH＞0，②XC ΔH＜0，下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是( ) A． B．C．D． 【答案】D 【解析】总反应焓变小于0，为放热反应，所以A+B的能量高于C，第一步反应焓变大于0为吸热反应，所以A+B的能量低于X，第二步反应焓变小于0为放热反应，所以X的能量高于C，综上所述图像D符合，故选D。 解答能量变化图像题的“4关键” (1)从反应物至最高点的能量数值表示正反应的活化能，即E1； (2)从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能，即E2； (3)ΔH＝E1－E2； (4)催化剂只能影响正、逆反应的活化能，而不能影响反应的ΔH。 ◆预学3 中和反应与中和热 1．中和反应 中和反应即酸和碱相互作用生成盐和水的反应，其实质是酸电离产生的 H+ 和碱电离产生的 OH- 结合生成难电离的水。强酸、强碱之间的中和反应一般都可用离子方程式H＋＋OH－===H2O表示。 2．中和热 (1)概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成 1 mol H2O时的反应热(即所放出的热量)。 (2)表示方法：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ/mol。 【名师点评】【易错警示】【疑难点拨】 中和热与中和反应的反应热辨析 (1)中和热指中和反应每生成1 mol H2O时的反应热，与强酸、强碱的类别无关。任何中和反应的中和热都相同。但是不同的中和反应，其反应热可能不同。 (2)有弱酸或弱碱参加的中和反应，其中和热的数值都小于57.3，这是因为反应时弱酸或弱碱发生电离需要吸收热量。 【典例3】中和反应反应热是一个在热化学中的重要概念，中和反应反应热的定义为在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O时的反应热。以下关于中和反应反应热的叙述正确的是( ) A．在稀溶液中所有酸和碱反应的中和反应反应热数值都相等 B．在稀溶液中强酸与强碱反应的中和反应反应热都相等 C．在稀溶液中1 mol强酸和1 mol强碱反应放出的热量都相等 D．将浓硫酸滴入氢氧化钠溶液中刚好生成1 mol水时，产生的热量即为中和反应反应热 【答案】B 【解析】在稀溶液中所有酸和碱反应的中和反应反应热数值不一定都相等，A错误；在稀溶液中强酸与强碱反应的中和反应反应热都相等，B正确；在稀溶液中1 mol强酸和1 mol强碱反应放出的热量不一定相等，如一元酸和一元碱放出的热量小于二元酸和二元碱放出的热量，C错误；浓硫酸稀释时放热，所以生成1 mol水时放出的热量大于中和反应反应热的数值，D错误。 【对点练】已知强酸与强碱在稀溶液里反应的中和热可表示为H＋(aq)＋OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1。现有下列反应： NH3·H2O(aq)＋HCl(aq)=NH4Cl(aq)＋H2O(l) ΔH1 H2SO4(浓)＋NaOH(aq)=Na2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH2 HNO3(aq)＋NaOH(aq)=NaNO3(aq)＋H2O(l) ΔH3 上述反应均在溶液中进行，则下列ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系正确的是 A．ΔH2>ΔH3>ΔH1 B．ΔH1>ΔH3>ΔH2 C．ΔH1=ΔH2=ΔH3 D．ΔH2=ΔH3>ΔH1 【答案】B 【解析】由于CH3OOH为弱电解质，与NaOH反应过程中CH3OOH继续电离要吸收一部分热量，故最终生成1 mol H2O时放出热量小于57.3 kJ，浓硫酸遇水放出大量热量，故浓硫酸与NaOH反应生成1 mol H2O时放出热量大于57.3 kJ，HNO3与NaOH反应生成1 mol H2O时放出热量等于57.3 kJ，由于中和反应为放热反应，故放热越多，反应热数值越小，故ΔH1>ΔH3>ΔH2，所以答案选B。 ◆预学3 中和热测定 1．实验方法解析 某些化学反应的反应热可以用实验方法测得，用来测量反应热的仪器称为“量热器”，测量操作是：将反应器置于充满水的绝热容器中，当反应放热时，其热量即传入水中，根据水的质量、比热和水温的变化求出反应所放出的热量。 2．实验过程体验 【实验用品】仪器：大烧杯(500 mL)、小烧杯(100 mL)、温度计、量筒(50 mL)两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒。 试剂：0.50 mol/L盐酸、0.55 mol/L NaOH溶液。 【实验方案】　 1．实验步骤 (1)设计装置如图。 (2)用一个量筒量取50 mL 0.50 mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。并将温度计上的酸用水冲洗干净。 (3)用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。 (4)把套有盖板的温度计和玻璃搅拌器，放入小烧杯中的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯，盖好盖板，用玻璃搅拌器轻轻搅动，测量混合溶液的最高温度，记入下表。 (5)重复步骤(2)～(4)三次。 2．数据记录及处理 (1)数据记录表 温度 实验次数 起始温度t1/℃ 终止温度 t2/℃ 温度差 (t2－t1)/℃ HCl NaOH 平均值 1 2 3 (2)实验数据处理 为了计算简便，盐酸、氢氧化钠稀溶液的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，生成1mol H2O时放出的热量为0.418(t2 - t1)/ 0.25 kJ。 【名师点评】【易错警示】【疑难点拨】 酸碱中和反应测定实验的注意事项 (1)为了保证0.50mol· L－1的盐酸完全被NaOH中和，采用0.55mol·L－1NaOH溶液，使碱稍稍过量，因为过量的碱并不参加中和反应。 (2)先后测量酸、碱及混合液的温度时，测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。温度计的水银球部分要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间再记下读数。 (3)实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温，才能使用。 (4)操作时动作要快，尽量减少热量的散失。 (5)实验时亦可选用浓度体积都不相同的酸碱溶液进行中和热的测定，但在计算时，应取二者中量少的一种，因为过量的酸/碱并不参加中和反应。 【典例4】利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下： ①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L-1盐酸倒入内筒中，测出盐酸温度； ②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度； ③将NaOH溶液倒入内筒中，设法使之混合均匀，测得混合液最高温度。回答下列问题： (1)倒入NaOH溶液的正确操作是_______(填字母)。 A．沿玻璃棒缓慢倒入 B．分三次少量倒入 C．一次迅速倒入 (2)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是_______(填字母。 A．用温度计小心搅拌 B．揭开杯盖用玻璃棒搅拌 C．轻轻地振荡烧杯 D．用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动 (3)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1L1mol·L-1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为_______。 (4)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm-3，又知中和反应后生成溶液的比热容4．18 kJ·kg-1·℃-1。为了计算中和热，某学生实验记录数据如下： 实验序号 起始温度t1/℃ 终止温度t2/℃ 盐酸 氢氧化钠溶液 混合溶液 1 20.0 20.1 23.2 2 20.2 20.4 23.4 3 20.5 20.6 23.6 依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH =_______(结果保留一位小数)。 (5)若计算生成1 mol H2O时的放出的热量小于57．3 kJ，产生偏差的原因可能是_______ (填字母)。 a．实验装置保温、隔热效果差 b．量取盐酸的体积时仰视读数 c．分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中 d．用温度计测定盐酸起始温度后直接测定NaOH溶液的温度 e．使用玻璃搅拌器搅拌不均匀 f．实验中用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器 【答案】(1)C (2)D (3)ΔH1=ΔH2＜ΔH3 (4)－51.8 kJ·mol-1 (5)acdef 【解析】(1)倒入氢氧化钠溶液时，必须一次迅速的倒入，目的是减少热量的散失，不能分几次倒入氢氧化钠溶液，否则会导致热量散失，影响测定结果。故答案为C。(2)使硫酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作方法是：用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动；温度计是测量温度的，不能使用温度计搅拌；也不能轻轻地振荡内筒，否则可能导致液体溅出或热量散失，影响测定结果；更不能打开杯盖用玻璃棒搅拌，否则会有热量散失。故答案为D。(3)中和热是强酸强碱稀溶液完全反应生成1mol水放出的热量，一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液和1L 1mol·L-1的稀盐酸恰好完全反应放热57．3kJ；一水合氨是弱电解质，存在电离平衡，电离过程是吸热程，稀氨水和1L 1mol·L-1的稀盐酸恰好完全反应放热小于57．3kJ，反应焓变是负值，所以ΔH1=ΔH2＜ΔH3。(4)根据表格数据分析可知，温度差平均值=3．1℃；50 mL 0.55 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液进行中和反应生成水的物质的量为，溶液的质量为：，温度变化的值为℃，则生成水放出的热量为，即，所以实验测得的中和热；(5)b．仰视读数时，实际量取的溶液体积多于应该量取的溶液体积，会导致放出的热量变多；d．实验中用温度计先后测量酸溶液、碱溶液及混合溶液的温度时，使用同一支温度计可减小实验误差，且测量完一种溶液后 ，温度计必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。测完酸溶液的温度计表面附着酸，未冲洗就直接测定碱溶液的温度，导致测定的碱溶液温度偏高，从而使测定的温度差值偏小，测得的中和热数值偏小；f．铜容易导热，使热量损失，所以测量的中和反应反应热数值偏小；故选acdef。 【对点练】分别取40 mL 0.50 mol·L-1盐酸与40 mL 0.55 mol·L-1氢氧化钠溶液进行中和反应，通过测定反应过程中所放出的热量计算中和反应的反应热，请回答下列问题： (1)如图所示，杯盖上面有两个小孔，分别插入温度计和玻璃搅拌器，两个小孔不能开得过大，其原因是____________________________。 (2)反应需要测量温度，每次测量温度后都必须采取的操作是____________________________。 (3)不能用铜质搅拌器代替玻璃搅拌器的理由是____________________________。 (4)某同学记录的实验数据如下： 实验序号 起始温度T1/℃ 终止温度T2/℃ 盐酸 氢氧化钠 混合溶液 1 20.0 20.1 23．2 2 20.2 20.4 23．4 3 20.5 20.6 23．6 依据该同学的实验数据计算，该实验测得的中和反应反应热=______________。 (5)若将NaOH溶液改为相同体积、相同浓度的氨水(NH3·H2O是弱电解质，电离需要吸收热量)，测得中和反应反应热为ΔH1，则ΔH1_______ (填“<”“>”或“=”)ΔH，理由是_____________________________。 【答案】(1)减少热量损失 (2)用水将温度计上的液体冲洗干净并擦干 (3)铜质搅拌器传热快，热量损失大 (4)-51.8 kJ·mol-1 (5)> NH3·H2O电离吸热，放出的热量减少，所以ΔH1>ΔH 【解析】(1)该实验的关键是要防止热量的散失，小孔开得过大，使用铜质搅拌器都会加大热量的散失。(4)ΔH=-[80 g×4.18×10-3 kJ·(g·℃)-1×3.1 ℃]÷0.02 mol=-51.8 kJ·mol-1。(5)因弱电解质的电离过程吸热，将NaOH溶液改为同体积、同浓度的氨水，反应后放出的热量减少，所以ΔH1>ΔH。 (1)中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时的热效应。 (2)酸碱溶液应当用稀溶液(0.1～0.5 mol·L－1)。若溶液浓度过大，溶液中阴、阳离子间的相互牵制作用就大，电离程度达不到100%，这样使酸碱中和时产生的热量会消耗一部分补偿电离时所需的热量，造成较大误差。 (3)使用两只量筒分别量取酸和碱。 (4)使用同一支温度计，分别先后测量酸、碱及混合液的最高温度，测完一种溶液后，必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。 (5)取多次实验t1、t2的平均值代入公式计算，而不是结果的平均值，计算时应注意单位的统一。 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)所有的化学反应都伴有能量的变化。( ) (2)在一个化学反应中，当反应物总焓大于生成物的总焓时，反应放热， ΔH为负值。( ) (3)浓硫酸溶于水，体系的温度升高，该过程属于放热反应。( ) (4)石墨转化为金刚石需要吸收能量，所以石墨更稳定。( ) (5)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。( ) (6)准确测量中和反应反应热的实验过程中，至少需测定温度4次。( ) (7)中和反应反应热的测定实验中的玻璃搅拌器换成铜制搅拌器效果更好。( ) (8)实验中测定反应前后温度变化的温度计可以更换。( ) (9)中和反应反应热的测定实验中，测定盐酸后的温度计没有冲洗干净，立即测NaOH溶液的温度。( )(10)中和反应反应热的测定实验中，应将50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液分多次倒入小烧杯。( ) 【答案】(1) √ (2)√ (3)× (4) √ (5)× (6)× (7)× (8)× (9)× (10)× 【基础训练】 1．“焓”是指( ) A．物质所具有的内能 B．反应热的变化 C．化学键所具有的能量 D．物质的一种化学性质 【答案】A 【解析】焓是与内能有关的物理量，是物质所具有的能量。 2．下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是( ) A．燃烧属于放热反应 B．中和反应是吸热反应 C．断裂化学键放出能量 D．反应物总能量与生成物总能量可能相等 【答案】A 【解析】物质燃烧时向外界释放能量，属于放热反应，A项正确；中和反应都是放热反应，B项错误；化学键断裂吸收能量，化学键形成放出能量，C项错误；化学反应中的物质变化一定伴随着能量变化，反应物总能量与生成物总能量一定不相等，D项错误。 3．有关反应热效应的说法正确的是( ) A．大多数分解反应都是吸热反应 B．氧化还原反应都属于放热反应 C．有催化剂参与的反应是放热反应 D．有化学键断裂的反应是吸热反应 【答案】A 【解析】大多数化合反应是放热反应，大多数分解反应是吸热反应，A正确；氧化还原反应不一定是放热反应，如碳与二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳为氧化还原反应，但属于吸热反应，B错误；化学反应的吸、放热与是否有催化剂参与无关，C错误；所有的化学反应均有化学键的断裂和形成，反应物断键吸收的热量比生成物成键放出的热量多，该反应为吸热反应，反之为放热反应，D错误。 4．在中和热测定的实验中不需要用到的仪器是( ) A．量筒 B．温度计 C．玻璃搅拌器 D．天平 【答案】D 【解析】在中和热测定的实验中需要用量筒分别量取一定体积的稀酸和一定体积的稀碱溶液，需要用温度计分别测量反应前酸溶液、碱溶液的温度以及反应后的最高温度，反应过程中为了加快反应速率，减少热量散失，需用环形玻璃搅拌棒进行搅拌，故不需要用到的仪器是天平，故选D。 5．下列说法正确的是( ) A．需要加热才能进行的反应一定是吸热反应，放热反应不需要加热 B．化学反应只能将化学能转化成光能或热能 C．化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因 D．根据能量守恒定律，反应物的总能量等于生成物的总能量 【答案】C 【解析】A项，化学反应的热效应与反应条件无关，有的吸热反应在常温下也可进行，如NH4Cl和Ba(OH)2·8H2O的反应；有的放热反应却需要加热，如铝热反应，故A不选；B项，化学能转化的能量形式是多样的，可以是光能、电能、热能等，故B不选；C项，化学反应中总是有化学键的断裂和形成，在断键时吸收能量，成键时释放能盘，导致在化学反应中放热或吸热，故选C；D项，由于任何化学反应都会伴随能量的变化，根据能量守恒定律可知反应物的总能量一定不等于生成物的总能量，故D不选。故选C。 6．已知化学反应X(g) + 2Y(g) =2Z(g)的能量变化如图所示，下列有关该反应的说法正确的是( ) A．该反应是放热反应 B．反应物的总键能大于生成物的总键能 C．Y的能量高于Z的能量 D．该反应的反应热ΔH>0 【答案】A 【解析】该反应中反应物X、Y的总能量高于生成物Z的能量，故该反应是放热反应，ΔH<0，无法比较Y、Z能量的高低，A项正确，C、D两项错误；该反应中反应物的总键能小于生成物的总键能，B项错误。 7．已知反应X＋Y===M＋N为吸热反应，下列说法中正确的是( ) A．X的能量一定低于M的能量，Y的能量一定低于N的能量 B．因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行 C．破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量 D．X和Y的总能量一定低于M和N的总能量 【答案】D 【解析】已知X＋Y===M＋N ΔH>0，说明X与Y的总能量低于M与N的总能量，A错误，D正确；破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量，C错误；吸热反应有的不需要加热也可反应，如氢氧化钡晶体与氯化铵混合搅拌即可发生反应，B错误。故选D。 8．下列说法中正确的是(中和反应反应热简称中和热)(　　) A．中和热一定是强酸跟强碱反应放出的热量 B．1 mol酸与1 mol碱完全反应放出的热量是中和热 C．在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)时所放出的热量叫作中和热 D．测定中和热时可用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液 【答案】C 【解析】中和热是指稀酸与稀碱发生中和反应生成 1 mol H2O(l)时所放出的热量，可以是强酸、强碱，也可以是弱酸、弱碱，故A、B两项错误，C项正确；H2SO4 和Ba(OH)2反应时，除生成水外，还有BaSO4沉淀生成，所以其反应热不是中和热，D项错误。 9．下列有关叙述正确的是(　　) A．测定中和反应的反应热时，需要用到天平 B．若用50 mL 0.55 mol·L-1的氢氧化钠溶液，分别与50 mL 0.50 mol·L-1的盐酸和50 mL 0.50 mol·L-1的硝酸充分反应，两中和反应的反应热不相等 C．用玻璃搅拌器是为了加快反应速率，减小实验误差 D．只需做一次实验，再根据公式即可得出中和反应的反应热 【答案】C 【解析】氢氧化钠溶液稍过量，能使反应进行完全，由于参加反应的n(H+)和n(OH-)相等，测得的反应热也相等，B项错误；为了减小误差，需做2~3次实验求平均值，D项错误。 10．实验设计的科学性反映了实验者的科学素养。下列有关测定中和反应反应热的实验，说法正确的是( ) A．用温度计测量酸溶液的温度后立即测量碱溶液的温度 B．为了使反应充分，可以向酸(碱)中分次加入碱(酸) C．为了加快反应速率，减小实验误差，使用玻璃搅拌器搅拌 D．测定中和反应反应热时可用稀醋酸和Ba(OH)2稀溶液 【答案】C 【解析】测量酸溶液的温度后，温度计表面的酸要用水冲洗干净、擦干后再去测量碱溶液的温度，A项错误；酸、碱要一次性迅速加入，否则会造成热量损失，B项错误；醋酸是弱酸，使测量的中和反应反应热不准确，D项错误。 11．用50 mL 0.50 mol•L−1盐酸与50 mL 0.55 mol•L−1 NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。下列说法不正确的是( ) A．隔热层的作用是减少热量散失 B．a仪器的名称为环形玻璃搅拌棒(或玻璃搅拌器) C．若盐酸的体积改为60 mL，与上述实验相比，所放出的热量不相等，所求中和热也不相等 D．若用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得中和热的数值会偏小 【答案】C 【解析】A项，隔热层能隔热，减少热量散失，故A正确；B项，a仪器的名称为环形玻璃搅拌棒，故B正确；C项，实验中改用60mL 0.50mol•L-1盐酸与50mL 0.55mol•L-1 NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，参加反应的酸、碱的用量增加，放出的热量增多，但所求中和热相等，因为中和热是生成1mol水时放出的热量，与酸、碱的用量无关，故C错误；D项，一水合氨是弱电解质、电离需要吸热，用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会偏小，故D正确；故选C。 12．关于中和热测定的实验中，下列说法正确的是( ) A．用量热计测定中和热时，为了操作方便，可用温度计直接搅拌 B．在中和热的测定实验中，将NaOH溶液迅速倒入盛有盐酸的量热计中，立即读出并记录溶液的起始温度，充分反应后再读出并记录反应体系的最高温度 C．用简易量热计测定反应热，使用碎泡沫隔热保温，量取达到的最高温度，计算反应热，取2~3次的实验平均值 D．测定中和热时，可用盐酸和氢氧化钠固体混合后，根据记录的温度变化来计算 【答案】C 【解析】A项，温度计只能用于测量温度，不能用于搅拌溶液，A不正确；B项，起始温度应为混合前酸、碱的温度，测定混合后溶液的最高温度，B不正确；C项，测定反应热时，用碎泡沫隔热保温、环形玻璃搅拌棒搅拌、量取达到的最高温度，取2~3次实验的平均温度，计算反应热，C正确；D项，测定中和热时，应使用盐酸和氢氧化钠的稀溶液，若使用氢氧化钠固体，则热量损失多，引起的误差大，D不正确；故选C。 13．磷元素有多种性质不同的单质，红磷(结构复杂用“P”表示)和白磷(P4)是磷的两种同素异形体，充分燃烧之后的产物都是五氧化二磷。25 ℃，101 kPa下，31 g白磷完全转化为红磷，放出11 kJ的热量，根据以上事实回答下列问题： (1)红磷转化为白磷属于___________反应(填“放热”或“吸热”)。 (2)等质量的红磷和白磷分别完全燃烧，放出热量较多的是___________(填“白磷”或“红磷”，下同)。 (3)31 g白磷与31 g红磷的能量较高的是___________，二者更稳定的是___________。 【答案】(1)吸热 (2)白磷 (3) 白磷 红磷 【解析】(1)已知白磷转化为红磷放出热量，则红磷转化为白磷吸收热量，属于吸热反应；(2) 白磷转化为红磷放出热量，则等质量的红磷和白磷分别完全燃烧，白磷先转化为红磷放出热量，则放出热量较多的是白磷；(3) 31 g白磷完全转化为红磷，放出11 kJ的热量，则31 g白磷与31 g红磷的能量较高的是白磷，能量越低物质越稳定，则更稳定的是红磷。 14．用如图所示的装置测定中和反应反应热。实验药品：100 mL 0.50 mol·L－1盐酸、50 mL 0.50 mol·L－1NaOH溶液、50 mL 0.50 mol·L－1氨水。已知：弱碱电离时吸热。 回答下列问题： (1)从实验装置上看，还缺少玻璃搅拌器，其能否用铜制材料替代？________(填“能”或“不能”)，理由是________________________________________________。 (2)将浓度为0.50 mol·L－1的酸溶液和0.50 mol·L－1的碱溶液各50 mL混合(溶液密度均为1 g·mL－1)，生成的溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1，测得温度如下： 反应物 起始温度t1/℃ 最高温度t2/℃ 甲组(HCl＋NaOH) 15.0 18.3 乙组(HCl＋NH3·H2O) 15.0 18.1 ①两组实验结果存在差异的原因是________________________________________________。 ②HCl(aq)＋NH3·H2O(aq)===NH4Cl(aq)＋H2O(l)的ΔH＝________(结果保留一位小数)。 ③某同学利用上述装置重新做甲组实验，测得反应热ΔH偏大，则可能的原因是________(填字母)。 A．测完盐酸的温度直接测NaOH溶液温度 B．做该实验时室温较高 C．杯盖未盖严 D．NaOH溶液一次性迅速倒入 【答案】(1)不能 金属材料易散热，会使实验误差增大 (2)①NH3·H2O为弱碱，电离时要吸热，导致放热较少 ②－51.8 kJ·mol－1 ③AC 【解析】(1)金属材料易散热，会使实验误差增大，所以玻璃搅拌器不可以用铜制材料替代。 (2)①两组实验一个是强酸和强碱的反应，一个是强酸和弱碱的反应，NH3·H2O为弱碱，电离时要吸热，导致放热较少。②50 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.50 mol·L－1氨水的总质量为100 mL×1 g·mL－1＝100 g，c＝4.18 J·g－1·℃－1，则生成0.025 mol水放出的热量为4.18 J·g－1·℃－1×100 g×3.1 ℃＝1 295.8 J＝1.295 8 kJ，所以生成1 mol水放出的热量为0.025 (1.295 8) kJ≈51.8 kJ，则反应HCl(aq)＋NH3·H2O(aq)===NH4Cl(aq)＋H2O(l)的ΔH＝－51.8 kJ·mol－1。③测完盐酸的温度直接测NaOH溶液温度，温度计上残留的酸液未用水冲洗干净，导致一部分反应物损失，使测得的ΔH偏大，A项可能；做该实验时室温较高，不会影响实验结果，B项不可能；杯盖未盖严会导致热量散失，使测得的ΔH偏大，C项可能；NaOH溶液一次性迅速倒入可以减少实验误差，减少热量损失，D项不可能。 【能力提升】 15．已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，下列叙述正确的是( ) A．该反应有可能是放热反应 B．1 mol A2(g)和1 mol B2(g)反应生成2 mol AB(g)吸收的热量为(a－b) kJ C．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 D．断裂1 mol A—A和1 mol B—B，放出a kJ能量 【答案】B 【解析】由图可知，生成物的总能量大于反应物的总能量，该反应为吸热反应，A、C项错误；该反应为吸热反应，1 mol A2(g)和1 mol B2(g)反应生成2 mol AB(g)吸收的热量为(a－b) kJ，B项正确；断裂化学键吸收能量，根据图示可知断裂1 mol A—A和1 mol B—B，吸收a kJ能量，D项错误。 16．已知 2O(g)=O2(g) ∆H = - 496 kJ ∙mol -1，结合能量变化示意图。下列说法正确的是( ) A．拆开 1 mol H2(g) 中的化学键需要吸收 932 kJ能量 B．拆开 1 mol H2O(g) 中所有化学键需要吸收 926 kJ能量 C．1 mol H2O(l) 转变为 1mol H2O(g)需要吸收 88 kJ能量 D．2 mol H2(g) 和 1mol O2(g) 反应生成 2 mol H2O(l)，共放热 1940 kJ 【答案】B 【解析】A项，已知 2O(g)=O2(g) ∆H = - 496 kJ ∙mol -1，故断开1molO2需要吸收496kJ能量，由图所示，断开2molH2和1molO2共吸收1368kJ能量，故断开1molH2化学键吸收的能量为： =436kJ，A错误；B项，由图所示，形成2molH2O(g)释放的能量为1852kJ，故拆开1mol H2O(g) 中所有化学键需要吸收1852kJ/2=926kJ，B正确；C项，由图所示，2mol H2O(g)转化为2mol H2O(l)需要释放88kJ能量，故1 mol H2O(l) 转变为 1mol H2O(g)需要吸收88kJ/2=44kJ，C错误；D项，由图所示，2 mol H2(g) 和 1mol O2(g) 反应，化学键断开需要吸收1368kJ能量，形成稳定的生成物2 mol H2O(l)释放1852kJ+88kJ=1940kJ，故共放热1940kJ-1368kJ=572kJ，D错误；故选B。 17．为了探究化学反应的热效应，某兴趣小组进行了如下实验： (1)如图a所示，室温下，观察到甲处液面上升，乙处液面下降，则该反应是_______(填“放热”或“吸热”)反应，写出该反应的化学方程式：_______。 (2)如图b所示，室温下，把装有固体A的试管放入盛有饱和澄清石灰水的烧杯中，向该试管中滴入一定量的液体B，观察到烧杯中的饱和澄清石灰水变浑浊，则该反应是_______(填“放热”或“吸热”)反应，写出一个符合该条件的化学方程式：_______。 (3)如图c所示，室温下，通过仪器丙向仪器丁中的一定浓度的盐酸中加入一定浓度的氢氧化钠溶液，仪器丙的名称为______________。仪器丁的底部有温热感，_______(填“能”或“不能”)说明该反应是放热反应，该反应的离子方程式为_______。 【答案】(1)吸热 Ba(OH)2∙8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O (2)放热 CaO+H2O=Ca(OH)2 (3)长颈漏斗 能 H++OH-=H2O 【解析】(1)根据气体具有热胀冷缩的性质可以判断：甲处液面上升，乙处液面下降，则锥形瓶内气体发生了冷缩，该反应是吸热反应，室温下Ba(OH)2∙8H2O与NH4Cl发生复分解反应生成BaCl2、NH3和H2O，反应的化学方程式：Ba(OH)2∙8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O。(2) 氢氧化钙溶解度随温度升高而降低，烧杯中的饱和澄清石灰水变浑浊，则室温下，试管中固体A和一定量的液体B的的反应为放热反应，一个符合该条件的化学方程式：CaO+H2O=Ca(OH)2。(3)由构造知仪器丙的名称为长颈漏斗。仪器丁的底部有温热感，能说明该反应是放热反应，盐酸与氢氧化钠溶液发生中和反应生成氯化钠和水，该反应的离子方程式为H++OH-=H2O。 18．某化学兴趣小组要完成中和热的测定实验。 (1)实验桌上备有大、小两个烧杯、泡沫塑料、泡沫塑料板、胶头滴管、环形玻璃搅拌棒、0.5 mol·L-1盐酸、0.55 mol·L-1氢氧化钠溶液，实验尚缺少的玻璃用品是_____、_______。 (2)实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒___(填“能”或“否”)，其原因是___。 (3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是______(填序号)。 a．用温度计小心搅拌 b．揭开硬纸片用玻璃棒搅拌 c．轻轻地振荡烧杯 d．用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动 (4)他们记录的实验数据如下： 实验用品 溶液温度 中和热 t1 t2 ΔH a 50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液 50 mL 0.5 mol·L-1HCl溶液 20 ℃ 23.3 ℃ ______ b 50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液 50 mL 0.5 mol·L-1 HCl溶液 20 ℃ 23.5 ℃ 已知：Q＝cm(t2－t1)，反应后溶液的比热容c为4.18 kJ·kg-1·℃-1，各物质的密度均为1 g·cm-3。 ①计算完成上表。 ②根据实验结果写出氢氧化钠溶液与盐酸反应的热化学方程式：_______。 (5)若用氢氧化钾代替氢氧化钠，对测定结果________(填“有”或“无”，下同)影响；若用醋酸代替盐酸做实验，对测定结果________影响。 【答案】(1)量筒 温度计 (2)否 金属铜丝易导热，热量散失多，导致误差偏大 (3)d (4)－56.8 kJ·mol-1 NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)　ΔH＝－56.8 kJ·mol-1 无 有 【解析】(1)测定中和热时需要用量筒量取酸碱溶液的体积、用温度计测量温度，则实验尚缺少的玻璃用品是量筒、温度计；(2)金属的导热系数大于玻璃，热量散失多，导致误差偏大，所以不能用金属搅拌器；(3)为防止热量散失，不能揭开硬纸片，同时温度计不能用来搅拌，该实验中使用了环形玻璃搅拌棒，所以使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动，故选d；(4)①多次测量，温度取平均值23.4℃，混合液体总质量为(50mL+50mL)×1 g·cm-3=100g，该反应过程中放出的热量为：Q = cm(t2-t1)= 4.18 kJ·℃-1· kg-1 × 0.1kg ×(23.4-20)℃ = 1.42kJ，所用盐酸少量，则该反应中生成的水为0.5mol/L×0.05L=0.025mol，所以生成1mol水时的反应热为：ΔH== －56.8 kJ·mol-1；②NaOH溶液与HCl溶液反应的热化学方程式：NaOH(aq)＋ HCl(aq)= NaCl(aq)＋ H2O(l) ΔH =-56.8 kJ·mol-1；(4)中和热是指在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1 mol液态水时所释放的热量，KOH与NaOH同为强碱，故对测定结果无影响；醋酸为弱电解质，反应过程中会不断电离，而电离会吸热，所以对测定结果有影响。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ ( 18 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$