第1节 化学反应的热效应 第1课时（同步讲义）化学鲁科版2019选择性必修1

第1章 化学反应与能量转化 第1节化学反应的热效应 第1课时 化学反应的反应热 教学目标 1.能从宏观和微观的角度理解化学反应中能量变化的本质，正确认识和判断放热反应和吸热反应。 2.理解反应热测定的原理和方法，会分析产生误差的原因，不断完善和改进测定方法。 重点和难点 重点：中和反应热的测定。 难点：中和反应热误差分析。 ◆知识点一 化学反应的反应热 1．反应热的概念：当化学反应在一定的 下进行时，反应所 或 的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称 。 2．反应热的表示方法：用符号Q表示：Q＞0，反应 ；Q＜0，反应 。 3.单位： 或 。 【特别提醒】 1.物理变化中的能量变化不是反应热。如物质的三态变化，物质的溶解等。 2.反应放热或吸热与反应条件无关。 即学即练 1．下列说法正确的是(　　) A．焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化 B．当反应放热时ΔH>0，反应吸热时ΔH<0 C．在加热条件下发生的反应均为吸热反应 D．一个化学反应中，当反应物的总能量大于反应产物的总能量时，反应放热，ΔH为负值 ◆知识点二 反应热的测定 1．反应热测定的方法和装置 (1)测定反应热的仪器——量热计 (2)测定方法：将反应物溶液加入到量热计内筒并 混合，搅拌，测量反应前后溶液 的变化值。 (3)计算公式：Q＝ 。其中C表示溶液及量热计的 ；T1、T2分别表示反应前和反应后体系的 。 2．实验探究——中和反应的反应热的测定 (1)实验目的：测定 和 反应的反应热，体验化学反应的热效应。 (2)实验原理： 酸碱中和反应是放热反应，利用一定质量的酸和碱发生反应，测出反应前后溶液 差，再根据参加反应的酸溶液和碱溶液的体积求出混合溶液的 ，根据公式计算：Q＝－c·m·ΔT，其中：c为比热容，m为酸碱溶液的 ，ΔT＝T2－T1，T是酸溶液温度与碱溶液温度的 值。然后换算成生成1molH2O放出的能量即可。 (3)实验步骤： ①向量热计内筒中加入1.0mol·L－1的盐酸100mL，搅拌后测 温度T1。 ②向250mL烧杯中加入1.0mol·L－1NaOH溶液100mL，调节温度为T1。 ③快速将烧杯中的碱液倒入量热计中，盖好杯盖，匀速搅拌，记录体系的 温度T2。 ④重复实验操作，记录每次的实验数据，取其 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1g·cm－3，反应前后溶液的比热容为4.18kJ·K－1·kg－1。该实验中盐酸和NaOH溶液反应的反应热Q＝－0.836(T2－T1)kJ。 换算为强酸与强碱中和反应生成1 mol H2O的反应热：Q＝－8.36(T2－T1)或 kJ。 【特别提醒】 1.为了保证盐酸完全被中和，采用稍过量的NaOH溶液。 2.测量完盐酸的温度后，温度计应冲洗干净并擦干。 3.酸碱溶液需要迅速一次混合。 即学即练 1.某实验小组学生用50mL 0.50mol·L－1的盐酸与50mL 0.55mol·L－1的NaOH溶液，在下图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中放出的热量，计算中和反应的反应热。下列说法正确的是 A．烧杯间填满碎纸条的作用是为了固定小烧杯 B．若用浓硫酸代替盐酸(其他不变)，则测得的中和热不变 C．若烧杯上没有加盖硬纸板，则所测中和热△H偏大 D．若只将上述实验中的酸碱浓度相互调换，从理论上讲，所测得的中和热不相等 一、测定中和反应的反应热 在实验室用如图所示装置测定中和反应的反应热。 　 图1　　　　　　　　　 　图2 【问题探究】 （1）实验为何使用0.55 mol·L－1NaOH溶液与0.50 mol·L－1盐酸反应，而不是选用0.50 mol·L－1NaOH溶液？ （2）若用0.55 mol·L－1 KOH溶液代替0.55 mol·L－1 NaOH 溶液，对结果会产生影响吗？为什么？ （3）用浓硫酸代替盐酸对结果会产生什么影响？ （4）用醋酸代替盐酸对结果会产生什么影响？ （5）用50 mL 0.50 mol·L－1的盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1的NaOH溶液，在如图所示的装置中分别进行中和反应反应热的测定，测定的结果是否相同？哪个结果更接近于真实值？为什么？ （6）中和反应的反应热测定实验成功与否的关键是什么？ 【核心突破】 1．中和反应的实质是H＋和OH－反应生成H2O。若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质、难电离物质等)，这部分反应热不在中和反应反应热之内。 2．测定中和反应的反应热需注意的几个问题 (1)实验中要用强酸、强碱的稀溶液(0.1～0.55 mol·L－1)。 (2)操作时动作要快，尽量减少热量的损失，使用绝热装置，避免热量散发到反应体系外。 (3)测量盐酸的温度后，要将温度计上的酸冲洗干净后，再测量NaOH溶液的温度，避免酸、碱在温度计的表面反应放热而影响测量结果。 (4)读取的中和反应的温度(T2)是反应混合液的最高温度。 (5)不能用弱酸或弱碱，因弱酸、弱碱电离时吸收热量而使测量数值偏低。 (6)中和反应的反应热的数值是57.3 kJ·mol－1，测定时与强酸、强碱的用量无关。 【误差分析】 中和热测定结果往往偏低，其原因可能为： 1．中和热测定器盖子封口不严实，盖板孔偏大，仪器的保温性能差，这是使测定结果偏低的主要原因。 2．倒入氢氧化钠溶液动作慢，搅拌不均匀，未能及时观察温度上升情况，造成热量损失。 3．计算中假定溶液比热容为4.18J/（g·℃)，密度为1g/cm3，实际上是水的比热容和密度，酸碱溶液的比热容、密度均较此数大，所以使结果偏低。此外，计算中忽略了仪器所吸收的热量，也使结果偏低。 4.实验中若以环形金属丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒会使测定值比理论值偏低，这是因为金属比玻璃易导热。 实践应用 1．中和反应的反应热测定实验中下列说法错误的是(　　) A．一组完整实验数据需要测温度三次 B．烧杯间填满碎纸屑是为了减少实验过程中热量散失 C．可用铜做的环形搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒，因铜和盐酸不反应 D．在量取NaOH溶液和HCl溶液体积时均仰视，测得中和热数值将偏大 考点一 吸热反应和放热反应 【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．灼热的炭与二氧化碳反应 D．甲烷在氧气中的燃烧反应 【解题要点】常见的吸热反应与放热反应 1．吸热反应：大多数分解反应、Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应、C和CO2的反应、C和H2O(g)的反应等。 2．放热反应：中和反应、金属与酸(或水)的反应、燃烧反应及缓慢氧化、大多数化合反应、铝热反应等。 【变式1-1】下列反应中反应产物总能量高于反应物总能量的是(　　) A．碳酸钙受热分解 B．乙醇燃烧 C．Al与Fe2O3反应 D．CaO溶于水 考点二 中和反应热测定的操作 【例2】在测定中和反应的反应热的实验中，下列叙述错误的是(　　) A．向量热计中加入盐酸，盖上杯盖，搅拌后的温度即为初始温度 B．实验中可使酸液或碱液稍微过量 C．向量热计中加入碱液时，碱液的温度应与酸液的温度相同 D．可以用KOH溶液代替NaOH溶液，浓硫酸代替盐酸 【变式2-1】下列有关叙述正确的是 A．测定中和反应的反应热时，不可以用稀硫酸与稀NaOH溶液反应 B．若用50mL 0.50mol·L－1NaOH溶液分别与50mL 0.50mol·L－1盐酸和50mL 0.50mol·L－1H2SO4溶液充分反应，两反应测得的中和反应反应热不相等 C．测定中和反应的反应热时，可以用保温杯代替简易量热计 D．为了简化装置，中和反应的反应热测定实验中的搅拌器可以用温度计代替 考点三 中和反应热测定的误差分析 【例3】用如图所示装置进行测定中和热实验中，用50mL0.5mol·L－1盐酸和50mL0.55mol·L－1NaOH溶液进行实验，下列说法正确的是 A．将NaOH溶液缓慢倒入稀盐酸中，确保反应完全 B．用量筒量取盐酸时，若俯视读数，则测得的中和热数值偏小 C．改用25mL0.5mol·L-1盐酸和25mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行反应，求出的中和热和原来的不同 D．用50mL0.5mol·L-1的醋酸溶液代替原来的盐酸，求出的中和热和原来的相同 【解题要点】 强酸和弱碱或弱酸和强碱的稀溶液发生中和反应，反应热的数值一般小于57.3 kJ·mol－1，因为弱电解质的电离是吸热的。 【变式3-1】某同学通过实验测出稀盐酸和稀NaOH溶液(碱稍过量)反应生成1 mol水的反应热ΔH＝－52.3 kJ·mol－1，造成这一结果的原因不可能的是(　　) A．实验装置保温、隔热效果差 B．用量筒量取盐酸时仰视读数 C．分多次将NaOH溶液倒入量热计的内筒中 D．用测量盐酸的温度计直接测定NaOH溶液的温度 基础达标 1.下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是( ) A．放热反应的发生无需任何条件 B．化学键的断裂和形成与反应放热和吸热无关 C．化学反应过程都伴随着能量的变化 D．硫酸与氢氧化钠的反应是吸热反应 2．在用简易量热计测定盐酸与氢氧化钠溶液反应的反应热的实验中，将NaOH溶液倒入盐酸溶液中的正确操作是 A．沿玻璃棒缓慢倒入 B．分三次倒入 C．一次迅速倒入 D．一边搅拌一边滴入 3．下列物质间的反应是吸热反应的是(　　) A．乙醇在空气中燃烧 B．稀盐酸与金属镁反应 C．稀硫酸与氨水反应 D．氯化铵晶体与氢氧化钡晶体混合研磨 4．下列反应中热量变化与图示一致的是(　　) A．CO和O2反应 B．Na和H2O反应 C．NaOH溶液和HNO3溶液反应 D．碳和水蒸气制备水煤气的反应 5．在中和反应反应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 6．关于中和反应反应热的测定实验，下列说法错误的是(　　) A．一组完整实验数据需要测三次温度 B．量热计中的隔热层可以减少实验过程中的热量散失 C．为了确保测量结果准确，所用酸、碱稀溶液中溶质的物质的量必须相等 D．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应处于溶液中央位置 7．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，使用环形玻璃搅拌棒搅拌 D．测定中和反应反应热时可用稀醋酸和Ba(OH)2稀溶液 8．下列说法不正确的是 A．需要加热才能发生的反应可能是放热反应 B．任何吸热反应在常温条件下都不能发生 C．反应物和生成物所具有的总能量的相对大小决定了反应是放热还是吸热 D．在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1mol H2O(l)时的反应热叫做中和热 综合应用 9.用50 mL 0.50 mol·L－1盐酸和50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液测定H＋(aq)＋OH－(aq)==H2O(l)的反应热(ΔH)的实验时，下列说法不正确的是(　　) A．酸碱混合时，量筒中NaOH溶液应缓缓倒入量热计内筒中，不断用玻璃搅拌器搅拌 B．装置中的大小烧杯之间填满碎泡沫塑料的作用是保温隔热，减少热量损失 C．用量筒量取NaOH溶液时，仰视取液，测得的反应热ΔH不变 D．改用25 mL 0.50 mol·L－1盐酸跟25 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液进行测定，ΔH数值不变 10．某同学设计如图所示实验，探究反应中的能量变化。下列判断正确的是 A．由实验可知，(a)、(b)、(c)所涉及的反应都是放热反应 B．若用NaOH固体测定中和热，则测定中和热数值偏低 C．实验(c)设计存在缺陷 D．将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量有所增加 11．探究小组在25℃和101kPa下进行中和热测定，取用的盐酸和的NaOH溶液(密度均为)。实验数据如下：已知：中和后生成的溶液的比热容为，该实验条件下，中和热的理论值为。下列说法不正确的是 实验序号 起始温度 终止温度 温度差 HCl NaOH 平均值 1 25.4 25.0 25.2 28.5 3.3 2 24.5 24.5 24.5 27.5 3.0 3 25.0 24.5 24.75 26.5 1.75 A．该实验计算出中和热的平均值低于理论值 B．造成实验误差的原因可能是溶液混合后未及时盖好量热计杯盖 C．实验时，可用0.25mol·L-1的稀硫酸代替盐酸 D．实验中，NaOH溶液用量越大，所测中和热数值越大 12．下列有关中和热的说法正确的是 ①表示中和热的热化学方程式为   ②准确测量中和热的整个实验过程中，至少测定3次温度 ③测量中和热的实验过程中，玻璃搅拌器材料若用铜代替，则测量出的中和热数值偏小 ④的稀溶液和含的稀溶液反应的反应热 ⑤中和热测定：用盐酸和溶液进行实验，用量筒量取NaOH溶液时，仰视取液，测得的中和热数值偏小 ⑥中和热测定实验中为减少热量散失，NaOH溶液应分多次倒入量热计中 ⑦用温度计测定盐酸溶液起始温度后未洗涤，直接测定氢氧化钠的温度会导致测得中和热的数值偏小 A．①③④⑥ B．③④⑤⑦ C．①③⑤⑦ D．②③④⑤⑦ 13.某教师设计了如图所示装置测定中和反应的反应热，通电后，搅拌磁子能高速转动，三次实验数据如表所示，溶液密度近似为1g·ml-1，溶液比热容为4.18kJ·kg-1·℃-1，下列说法中，错误的是    盐酸与NaOH溶液反应时体系的温度变化情况 实验组号 反应前体系的温度T1/℃ 反应后体系的温度T2/℃ 温度差(T2-T1)/℃ 1 20.8 24.1 3.3 2 20.8 24.2 3.4 3 20.9 24.3 3.4 A．隔一段时间需打开止水夹放出气体，防止容器内压强过大，但此操作会造成一定的热量损失 B．50mL0.55mol·L-1的NaOH溶液用注射器多次缓慢注入，以保证盐酸完全反应 C．相同情况下，用醋酸代替盐酸会使测得的△H偏大 D．该实验测得生成1molH2O时放出的热量约为56.4kJ 拓展培优 14．实验室用50 mL 0.50 mol·L－1盐酸、50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液和如图所示装置进行测定中和热的实验得到下表中的数据。 实验 次数 起始温度t1/℃ 终止温度t2/℃ 盐酸 NaOH溶液 1 20.2 20.3 23.7 2 20.3 20.5 23.8 3 21.5 21.6 24.9 请完成下列问题： (1)实验时用搅拌器搅拌溶液的方法是______________，不能用铜丝搅拌棒代替搅拌器的理由是________________________________________________________________________。 (2)经数据处理，t2－t1＝3.4 ℃。则该实验测得的反应热Q＝ ______________ 。[盐酸和NaOH溶液的密度按1 g·cm－3计算，反应后混合溶液的比热容按4.18 J·(g·℃)－1计算] 15．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)的反应热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，回答下列有关中和反应的问题： (1)用0.1 mol Ba(OH)2配成稀溶液与足量稀硝酸反应，能放出________kJ的能量。 (2)如图所示装置中，仪器A的名称是__________，作用是__________；仪器B的名称是__________，作用是__________；碎泡沫塑料的作用是______________________。 (3)通过实验测定的中和反应反应热的数值常常小于57.3 kJ·mol－1，其原因可能是_____________________。 (4)用相同浓度和体积的氨水代替Ba(OH)2溶液进行上述实验，测得的反应热的数值__________(填“偏大”“偏小”或“无影响”，下同)。 (5)用足量稀硫酸代替稀硝酸溶液进行上述实验，测得的中和反应反应热的数值__________。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第1章 化学反应与能量转化 第1节化学反应的热效应 第1课时 化学反应的反应热 教学目标 1.能从宏观和微观的角度理解化学反应中能量变化的本质，正确认识和判断放热反应和吸热反应。 2.理解反应热测定的原理和方法，会分析产生误差的原因，不断完善和改进测定方法。 重点和难点 重点：中和反应热的测定。 难点：中和反应热误差分析。 ◆知识点一 化学反应的反应热 1．反应热的概念：当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称反应热。 2．反应热的表示方法：用符号Q表示：Q＞0，反应吸热；Q＜0，反应放热。 3.单位：kJ·mol－1或 J·mol－1。 【特别提醒】 1.物理变化中的能量变化不是反应热。如物质的三态变化，物质的溶解等。 2.反应放热或吸热与反应条件无关。 即学即练 1．下列说法正确的是(　　) A．焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化 B．当反应放热时ΔH>0，反应吸热时ΔH<0 C．在加热条件下发生的反应均为吸热反应 D．一个化学反应中，当反应物的总能量大于反应产物的总能量时，反应放热，ΔH为负值 【答案】D 【解析】反应物的物质的量越多，则焓变的绝对值越大，A项错误；反应是否需要加热，只是引发反应的条件，与反应放热还是吸热无关，C项错误；在反应中物质所具有的总能量减少，反应就放热，此时ΔH<0，因此B项错误、D项正确。 ◆知识点二 反应热的测定 1．反应热测定的方法和装置 (1)测定反应热的仪器——量热计 (2)测定方法：将反应物溶液加入到量热计内筒并迅速混合，搅拌，测量反应前后溶液温度的变化值。 (3)计算公式：Q＝ Q＝－C(T2－T1)。其中C表示溶液及量热计的热容；T1、T2分别表示反应前和反应后体系的温度。 2．实验探究——中和反应的反应热的测定 (1)实验目的：测定强酸和强碱反应的反应热，体验化学反应的热效应。 (2)实验原理： 酸碱中和反应是放热反应，利用一定质量的酸和碱发生反应，测出反应前后溶液温度差，再根据参加反应的酸溶液和碱溶液的体积求出混合溶液的质量，根据公式计算：Q＝－c·m·ΔT，其中：c为比热容，m为酸碱溶液的质量和，ΔT＝T2－T1，T是酸溶液温度与碱溶液温度的平均值值。然后换算成生成1molH2O放出的能量即可。 (3)实验步骤： ①向量热计内筒中加入1.0mol·L－1的盐酸100mL，搅拌后测初始温度T1。 ②向250mL烧杯中加入1.0mol·L－1NaOH溶液100mL，调节温度为T1。 ③快速将烧杯中的碱液倒入量热计中，盖好杯盖，匀速搅拌，记录体系的最高温度T2。 ④重复实验操作，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1g·cm－3，反应前后溶液的比热容为4.18kJ·K－1·kg－1。该实验中盐酸和NaOH溶液反应的反应热Q＝－0.836(T2－T1)kJ。 换算为强酸与强碱中和反应生成1 mol H2O的反应热：Q＝－8.36(T2－T1)或 kJ。 【特别提醒】 1.为了保证盐酸完全被中和，采用稍过量的NaOH溶液。 2.测量完盐酸的温度后，温度计应冲洗干净并擦干。 3.酸碱溶液需要迅速一次混合。 即学即练 1.某实验小组学生用50mL 0.50mol·L－1的盐酸与50mL 0.55mol·L－1的NaOH溶液，在下图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中放出的热量，计算中和反应的反应热。下列说法正确的是 A．烧杯间填满碎纸条的作用是为了固定小烧杯 B．若用浓硫酸代替盐酸(其他不变)，则测得的中和热不变 C．若烧杯上没有加盖硬纸板，则所测中和热△H偏大 D．若只将上述实验中的酸碱浓度相互调换，从理论上讲，所测得的中和热不相等 【答案】C 【解析】中和热测定实验成败的关键是保温工作，大小烧杯之间填满碎纸条的作用是减少实验过程中的热量损失，A错误；浓硫酸稀释过程中放热，故测得放出的热量增多，△H偏小，B错误；若烧杯上没有加盖硬纸板，装置存在热量的散失，测得的热量偏小，但△H为负值，△H偏大，C正确；中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1molH2O所放出的热量，与酸碱的用量无关，中和热数值相等，D错误；故选C。 一、测定中和反应的反应热 在实验室用如图所示装置测定中和反应的反应热。 　 图1　　　　　　　　　 　图2 【问题探究】 （1）实验为何使用0.55 mol·L－1NaOH溶液与0.50 mol·L－1盐酸反应，而不是选用0.50 mol·L－1NaOH溶液？ 【提示】碱过量的目的是保证盐酸完全反应。 （2）若用0.55 mol·L－1 KOH溶液代替0.55 mol·L－1 NaOH 溶液，对结果会产生影响吗？为什么？ 【提示】无影响。因为强酸、强碱的稀溶液反应生成1 mol H2O(l)时放出的热量是相同的，与用KOH溶液还是NaOH 溶液以及酸碱的用量无关。 （3）用浓硫酸代替盐酸对结果会产生什么影响？ 【提示】浓硫酸溶于水时放热，所测反应热的数值偏大； （4）用醋酸代替盐酸对结果会产生什么影响？ 【答案】弱酸、弱碱电离吸热，所测反应热的数值偏小。 （5）用50 mL 0.50 mol·L－1的盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1的NaOH溶液，在如图所示的装置中分别进行中和反应反应热的测定，测定的结果是否相同？哪个结果更接近于真实值？为什么？ 【提示】两种装置测定的结果不同。用图2装置测定中和反应的反应热更接近于真实值。因为图2装置热量损失少。 （6）中和反应的反应热测定实验成功与否的关键是什么？ 【提示】中和反应的反应热测定实验成功的关键是比较准确地配制一定物质的量浓度的溶液，量热器要尽量做到保温、绝热且可使体系温度尽快达到一致；在量热的过程中要尽量避免热量的散失。 【核心突破】 1．中和反应的实质是H＋和OH－反应生成H2O。若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质、难电离物质等)，这部分反应热不在中和反应反应热之内。 2．测定中和反应的反应热需注意的几个问题 (1)实验中要用强酸、强碱的稀溶液(0.1～0.55 mol·L－1)。 (2)操作时动作要快，尽量减少热量的损失，使用绝热装置，避免热量散发到反应体系外。 (3)测量盐酸的温度后，要将温度计上的酸冲洗干净后，再测量NaOH溶液的温度，避免酸、碱在温度计的表面反应放热而影响测量结果。 (4)读取的中和反应的温度(T2)是反应混合液的最高温度。 (5)不能用弱酸或弱碱，因弱酸、弱碱电离时吸收热量而使测量数值偏低。 (6)中和反应的反应热的数值是57.3 kJ·mol－1，测定时与强酸、强碱的用量无关。 【误差分析】 中和热测定结果往往偏低，其原因可能为： 1．中和热测定器盖子封口不严实，盖板孔偏大，仪器的保温性能差，这是使测定结果偏低的主要原因。 2．倒入氢氧化钠溶液动作慢，搅拌不均匀，未能及时观察温度上升情况，造成热量损失。 3．计算中假定溶液比热容为4.18J/（g·℃)，密度为1g/cm3，实际上是水的比热容和密度，酸碱溶液的比热容、密度均较此数大，所以使结果偏低。此外，计算中忽略了仪器所吸收的热量，也使结果偏低。 4.实验中若以环形金属丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒会使测定值比理论值偏低，这是因为金属比玻璃易导热。 实践应用 1．中和反应的反应热测定实验中下列说法错误的是(　　) A．一组完整实验数据需要测温度三次 B．烧杯间填满碎纸屑是为了减少实验过程中热量散失 C．可用铜做的环形搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒，因铜和盐酸不反应 D．在量取NaOH溶液和HCl溶液体积时均仰视，测得中和热数值将偏大 【答案】C 【解析】一组完整实验数据需要测实验前酸的温度、碱的温度和反应过程中的最高温度，故A正确；实验的关键是保温工作，烧杯间填满碎纸屑是为了保温，减少实验过程中热量散失，故B正确；金属的导热性很好，用铜做的环形搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒，会导致热量的散失，使测得中和热数值偏小，故C错误；在量取溶液体积时仰视，则实际量取体积偏高，测得中和热数值将偏大，故D正确。 考点一 吸热反应和放热反应 【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．灼热的炭与二氧化碳反应 D．甲烷在氧气中的燃烧反应 【答案】C 【解析】Al与盐酸反应是放热反应，A错误；Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应是吸热反应，但不是氧化还原反应，B错误；灼热的C和CO2反应是氧化还原反应，同时又是吸热反应，C正确；甲烷的燃烧是放热反应，D错误。 【解题要点】常见的吸热反应与放热反应 1．吸热反应：大多数分解反应、Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应、C和CO2的反应、C和H2O(g)的反应等。 2．放热反应：中和反应、金属与酸(或水)的反应、燃烧反应及缓慢氧化、大多数化合反应、铝热反应等。 【变式1-1】下列反应中反应产物总能量高于反应物总能量的是(　　) A．碳酸钙受热分解 B．乙醇燃烧 C．Al与Fe2O3反应 D．CaO溶于水 【答案】A　 【解析】反应产物总能量高于反应物总能量的反应为吸热反应，B、C、D三项反应均为放热反应。 考点二 中和反应热测定的操作 【例2】在测定中和反应的反应热的实验中，下列叙述错误的是(　　) A．向量热计中加入盐酸，盖上杯盖，搅拌后的温度即为初始温度 B．实验中可使酸液或碱液稍微过量 C．向量热计中加入碱液时，碱液的温度应与酸液的温度相同 D．可以用KOH溶液代替NaOH溶液，浓硫酸代替盐酸 【答案】D　 【解析】可以用KOH溶液代替NaOH溶液，但不能用浓硫酸代替盐酸，因为浓硫酸溶于水时会放出热量，影响测定结果。 【变式2-1】下列有关叙述正确的是 A．测定中和反应的反应热时，不可以用稀硫酸与稀NaOH溶液反应 B．若用50mL 0.50mol·L－1NaOH溶液分别与50mL 0.50mol·L－1盐酸和50mL 0.50mol·L－1H2SO4溶液充分反应，两反应测得的中和反应反应热不相等 C．测定中和反应的反应热时，可以用保温杯代替简易量热计 D．为了简化装置，中和反应的反应热测定实验中的搅拌器可以用温度计代替 【答案】C 【解析】测定中和反应的反应热时，用稀的强酸和强碱溶液，可以用稀硫酸与稀NaOH溶液反应，A错误；可用稀硫酸与稀NaOH溶液、盐酸和稀NaOH溶液反应测定中和热，且两反应测得的中和反应反应热相等，B错误；测定中和反应的反应热时，需要做好保温措施，防止热量散失，可以用保温杯代替简易量热计，C正确；温度计不能用于搅拌，D错误；故选C。 考点三 中和反应热测定的误差分析 【例3】用如图所示装置进行测定中和热实验中，用50mL0.5mol·L－1盐酸和50mL0.55mol·L－1NaOH溶液进行实验，下列说法正确的是 A．将NaOH溶液缓慢倒入稀盐酸中，确保反应完全 B．用量筒量取盐酸时，若俯视读数，则测得的中和热数值偏小 C．改用25mL0.5mol·L-1盐酸和25mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行反应，求出的中和热和原来的不同 D．用50mL0.5mol·L-1的醋酸溶液代替原来的盐酸，求出的中和热和原来的相同 【答案】B 【解析】将NaOH溶液迅速倒入稀盐酸中，避免热量损失，A错误；用量筒量取盐酸时，若俯视读数，导致盐酸体积偏小，生成水的量偏少，则测得的中和热数值偏小，B正确；改用25mL0.5mol·L-1盐酸和25mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行实验，放出的热量会改变，但中和热是不变的，C错误；醋酸为弱电解质，电离吸热，用50mL0.5mol·L-1的醋酸溶液代替原来的盐酸，求出的中和热和原来的不相同，D错误；故选B。 【解题要点】 强酸和弱碱或弱酸和强碱的稀溶液发生中和反应，反应热的数值一般小于57.3 kJ·mol－1，因为弱电解质的电离是吸热的。 【变式3-1】某同学通过实验测出稀盐酸和稀NaOH溶液(碱稍过量)反应生成1 mol水的反应热ΔH＝－52.3 kJ·mol－1，造成这一结果的原因不可能的是(　　) A．实验装置保温、隔热效果差 B．用量筒量取盐酸时仰视读数 C．分多次将NaOH溶液倒入量热计的内筒中 D．用测量盐酸的温度计直接测定NaOH溶液的温度 【答案】B 【解析】若装置保温、隔热效果差，会造成较多的热量损失，测得的反应热数值偏小，A项可能；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，B项不可能；C项操作会导致较多的热量损失，C项可能；D项操作会导致测得的NaOH溶液的初始温度偏高，最后计算出的反应放出的热量比实际放出的热量少，D项可能。 基础达标 1.下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是( ) A．放热反应的发生无需任何条件 B．化学键的断裂和形成与反应放热和吸热无关 C．化学反应过程都伴随着能量的变化 D．硫酸与氢氧化钠的反应是吸热反应 【答案】C 【解析】放热反应的发生可能需要条件，如加热等，A错误；化学键的断裂和形成与反应放热和吸热有关，B错误；化学反应过程都伴随着能量的变化，C正确；H2SO4与NaOH的反应是放热反应，D错误。 2．在用简易量热计测定盐酸与氢氧化钠溶液反应的反应热的实验中，将NaOH溶液倒入盐酸溶液中的正确操作是 A．沿玻璃棒缓慢倒入 B．分三次倒入 C．一次迅速倒入 D．一边搅拌一边滴入 【答案】C 【解析】在用简易量热计测定盐酸与氢氧化钠溶液反应的反应热的实验中，为减少实验过程中的热量散失，应将氢氧化钠溶液一次迅速倒入盐酸溶液中，故选C。 3．下列物质间的反应是吸热反应的是(　　) A．乙醇在空气中燃烧 B．稀盐酸与金属镁反应 C．稀硫酸与氨水反应 D．氯化铵晶体与氢氧化钡晶体混合研磨 【答案】D 【解析】乙醇在空气中燃烧属于放热反应，A项不符合题意；稀盐酸与金属镁反应属于放热反应，B项不符合题意；稀硫酸与氨水反应属于放热反应，C项不符合题意；氯化铵晶体与氢氧化钡晶体混合研磨属于吸热反应，D项符合题意。 4．下列反应中热量变化与图示一致的是(　　) A．CO和O2反应 B．Na和H2O反应 C．NaOH溶液和HNO3溶液反应 D．碳和水蒸气制备水煤气的反应 【答案】D 【解析】题图中反应物的总焓小于生成物的总焓，则此反应是吸热反应。碳和水蒸气制备水煤气的反应属于吸热反应，故选项D正确。 5．在中和反应反应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】在中和反应反应热测定的实验中需要用量筒量取一定体积的酸溶液和碱溶液，需要用温度计测定温度，需用玻璃搅拌器进行搅拌使溶液混合均匀，故不需要用到的仪器是天平，故答案为D。 6．关于中和反应反应热的测定实验，下列说法错误的是(　　) A．一组完整实验数据需要测三次温度 B．量热计中的隔热层可以减少实验过程中的热量散失 C．为了确保测量结果准确，所用酸、碱稀溶液中溶质的物质的量必须相等 D．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应处于溶液中央位置 【答案】C 【解析】一组完整实验数据需要测实验前盐酸的温度、NaOH溶液的温度和反应过程中的最高温度，故A正确；实验的关键是保温工作，隔热层可以保温，减少实验过程中的热量散失，故B正确；为了确保测量结果准确，应使所用酸或碱稀溶液一方稍过量，以保证另一方完全中和，故C错误；测量溶液温度时，将温度计插在液体中央，使水银球处于溶液中央位置，故D正确。 7．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，使用环形玻璃搅拌棒搅拌 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错误；酸、碱要一次加入，否则会造成热量损失，B错误；实验中使用环形玻璃搅拌棒搅拌，能加快反应速率、减小实验误差， C正确；醋酸是弱电解质、醋酸电离会吸收部分热量，使测量的中和反应反应热不准确， D项错误；故选C。 8．下列说法不正确的是 A．需要加热才能发生的反应可能是放热反应 B．任何吸热反应在常温条件下都不能发生 C．反应物和生成物所具有的总能量的相对大小决定了反应是放热还是吸热 D．在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1mol H2O(l)时的反应热叫做中和热 【答案】B 【解析】有些放热反应，加热才能发生反应，如铝热反应，需要“高温”条件，A正确；吸热反应在一定条件下（如常温、加热等）也能发生，如醋酸钠的水解反应是吸热反应，常温下可以进行，B错误；生成物与反应物所具有的总能量的差值为反应的△H，△H＜0放热，△H＞0吸热，C正确；在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1mol H2O(l)时的反应热叫做中和热，D正确；故选B。 综合应用 9.用50 mL 0.50 mol·L－1盐酸和50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液测定H＋(aq)＋OH－(aq)==H2O(l)的反应热(ΔH)的实验时，下列说法不正确的是(　　) A．酸碱混合时，量筒中NaOH溶液应缓缓倒入量热计内筒中，不断用玻璃搅拌器搅拌 B．装置中的大小烧杯之间填满碎泡沫塑料的作用是保温隔热，减少热量损失 C．用量筒量取NaOH溶液时，仰视取液，测得的反应热ΔH不变 D．改用25 mL 0.50 mol·L－1盐酸跟25 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液进行测定，ΔH数值不变 【答案】A 【解析】酸碱混合时要迅速，并且不能搅拌，防止热量的散失，A错误；中和反应反应热测定实验成败的关键是做好保温工作，B正确；用量筒量取NaOH溶液时，仰视取液，氢氧化钠溶液体积高于所需量的体积，但生成水的量不变，放出的热量不变，测得的中和反应反应热ΔH不变，C正确；反应放出的热量与所用酸和碱的量有关，但生成1 mol水时中和反应反应热的大小与参加反应的酸碱用量无关，D正确。 10．某同学设计如图所示实验，探究反应中的能量变化。下列判断正确的是 A．由实验可知，(a)、(b)、(c)所涉及的反应都是放热反应 B．若用NaOH固体测定中和热，则测定中和热数值偏低 C．实验(c)设计存在缺陷 D．将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量有所增加 【答案】C 【解析】实验(b)中NH4Cl和Ba(OH)2⋅8H2O反应是吸热反应，故A错误；NaOH固体溶于水放热，所以用NaOH固体测定中和热，测定中和热的数值偏高，故B错误；实验(c)中缺少环形玻璃搅拌器，故C正确；铝片、铝粉都是固体，将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量不变，故D错误；故选C。 11．探究小组在25℃和101kPa下进行中和热测定，取用的盐酸和的NaOH溶液(密度均为)。实验数据如下：已知：中和后生成的溶液的比热容为，该实验条件下，中和热的理论值为。下列说法不正确的是 实验序号 起始温度 终止温度 温度差 HCl NaOH 平均值 1 25.4 25.0 25.2 28.5 3.3 2 24.5 24.5 24.5 27.5 3.0 3 25.0 24.5 24.75 26.5 1.75 A．该实验计算出中和热的平均值低于理论值 B．造成实验误差的原因可能是溶液混合后未及时盖好量热计杯盖 C．实验时，可用0.25mol·L-1的稀硫酸代替盐酸 D．实验中，NaOH溶液用量越大，所测中和热数值越大 【答案】D 【解析】该实验中存在热量的散失，故实验计算出的中和热平均值低于理论值，A正确；溶液混合后未及时盖好量热计杯盖，则会导致热量的散失，造成实验误差，B正确；0.25mol·L-1的稀硫酸中氢离子浓度与0.50mol·L-1的盐酸相同，不会影响实验，C正确；中和热的数值为定值，与反应物的用量没有关系，D错误；故选D。 12．下列有关中和热的说法正确的是 ①表示中和热的热化学方程式为   ②准确测量中和热的整个实验过程中，至少测定3次温度 ③测量中和热的实验过程中，玻璃搅拌器材料若用铜代替，则测量出的中和热数值偏小 ④的稀溶液和含的稀溶液反应的反应热 ⑤中和热测定：用盐酸和溶液进行实验，用量筒量取NaOH溶液时，仰视取液，测得的中和热数值偏小 ⑥中和热测定实验中为减少热量散失，NaOH溶液应分多次倒入量热计中 ⑦用温度计测定盐酸溶液起始温度后未洗涤，直接测定氢氧化钠的温度会导致测得中和热的数值偏小 A．①③④⑥ B．③④⑤⑦ C．①③⑤⑦ D．②③④⑤⑦ 【答案】B 【解析】①在25℃和101kPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1molH2O(l)放出57.3kJ的热量为中和热，则表示中和热的热化学方程式为H+(aq)+OH−(aq)=H2O(l)ΔH=—57.3kJ/mol，故错误； ②准确测量中和热的整个实验过程中至少需要做3次平行实验，每次需要测定3次温度，即酸溶液的初始温度、碱溶液的初始温度、反应后的最高温度，故至少需要测定9次温度，故错误； ③金属铜是热的良导体，易传热，环形玻璃搅拌棒材料若用铜代替，会使热量损失大，测量出的中和热数值偏小，故正确； ④含1mol硫酸的稀溶液和含1mol氢氧化钡的稀溶液反应生成硫酸钡和水时除发生中和反应放出热量外，生成硫酸钡沉淀还会放出热量，则反应热ΔH<−114.6kJ/mol，故正确； ⑤用50mL0.50mol/L盐酸和50mL0.55mol/L氢氧化钠溶液进行实验时，用量筒量取氢氧化钠溶液时，仰视取液会使氢氧化钠体积偏大，由题中数据可知，反应中盐酸不足量会完全反应，反应生成水的物质的量不变，放出的热量不变，但混合溶液体积偏大，使溶液升高的温度减小，导致测得的中和热数值偏小，故正确； ⑥中和热测定实验中为减少热量散失，应一次将氢氧化钠溶液快速加入量热计中，故错误； ⑦用温度计测定盐酸溶液起始温度后未洗涤，直接测定氢氧化钠的温度，测得氢氧化钠的温度偏高，导致测得中和热的数值偏小，故正确； ③④⑤⑦正确，故选B。 13.某教师设计了如图所示装置测定中和反应的反应热，通电后，搅拌磁子能高速转动，三次实验数据如表所示，溶液密度近似为1g·ml-1，溶液比热容为4.18kJ·kg-1·℃-1，下列说法中，错误的是    盐酸与NaOH溶液反应时体系的温度变化情况 实验组号 反应前体系的温度T1/℃ 反应后体系的温度T2/℃ 温度差(T2-T1)/℃ 1 20.8 24.1 3.3 2 20.8 24.2 3.4 3 20.9 24.3 3.4 A．隔一段时间需打开止水夹放出气体，防止容器内压强过大，但此操作会造成一定的热量损失 B．50mL0.55mol·L-1的NaOH溶液用注射器多次缓慢注入，以保证盐酸完全反应 C．相同情况下，用醋酸代替盐酸会使测得的△H偏大 D．该实验测得生成1molH2O时放出的热量约为56.4kJ 【答案】B 【解析】搅拌磁子能高速转动可能会产生一定量的水蒸气，为防止水蒸气的产生使得容器内压强过大导致发生意外事故，实验时，应隔一段时间需打开止水夹放出气体，但放出气体时会造成一定的热量损失，A正确；实验时，氢氧化钠溶液应一次性快速注入防止热量散失，减少实验误差，B错误；醋酸是一元弱酸，在溶液中的电离是吸热过程，则相同情况下，用醋酸代替盐酸会使测得的热量偏小，导致测得的中和热△H偏大，C正确；50mL0.05mol/L盐酸与55mL0.05mol/L氢氧化钠溶液反应时，盐酸不足量，反应生成0.025mol水，由表格数据可知，三次实验测得温度差的平均值约为3.37℃，反应放出的热量为0.1kg×4.18kJ/(kg.℃)× 3.37℃≈1.409kJ，则生成1mol水放出的热量为1.409kJ×40≈56.4kJ，D正确；故选B。 拓展培优 14．实验室用50 mL 0.50 mol·L－1盐酸、50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液和如图所示装置进行测定中和热的实验得到下表中的数据。 实验 次数 起始温度t1/℃ 终止温度t2/℃ 盐酸 NaOH溶液 1 20.2 20.3 23.7 2 20.3 20.5 23.8 3 21.5 21.6 24.9 请完成下列问题： (1)实验时用搅拌器搅拌溶液的方法是______________，不能用铜丝搅拌棒代替搅拌器的理由是________________________________________________________________________。 (2)经数据处理，t2－t1＝3.4 ℃。则该实验测得的反应热Q＝ ______________ 。[盐酸和NaOH溶液的密度按1 g·cm－3计算，反应后混合溶液的比热容按4.18 J·(g·℃)－1计算] 【解析】(1)对于本实验，让氢氧化钠和盐酸尽可能地完全反应是减小误差的一个方面，所以实验时用的反应搅拌器旋转上下搅动，同时可防止损坏温度计，做好保温工作是减小误差的另一个重要方面，所以用搅拌器而不用铜丝搅拌棒。 (2)Q＝－[100 g×4.18 J·(g·℃)－1×3.4 ℃]＝－1 421.2 J。 【答案】(1)旋转上下搅动　铜导热快，热量损失大　(2)－1 421.2 J 15．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)的反应热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，回答下列有关中和反应的问题： (1)用0.1 mol Ba(OH)2配成稀溶液与足量稀硝酸反应，能放出________kJ的能量。 (2)如图所示装置中，仪器A的名称是__________，作用是__________；仪器B的名称是__________，作用是__________；碎泡沫塑料的作用是______________________。 (3)通过实验测定的中和反应反应热的数值常常小于57.3 kJ·mol－1，其原因可能是_____________________。 (4)用相同浓度和体积的氨水代替Ba(OH)2溶液进行上述实验，测得的反应热的数值__________(填“偏大”“偏小”或“无影响”，下同)。 (5)用足量稀硫酸代替稀硝酸溶液进行上述实验，测得的中和反应反应热的数值__________。 【解析】(1)根据H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)的反应热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1知含0.1 mol Ba(OH)2的稀溶液与足量稀硝酸反应生成0.2 mol H2O(l)，故放出的能量为11.46 kJ。(2)由实验装置知，A为玻璃搅拌器，作用是搅拌，使溶液充分混合；B为温度计，作用是测量溶液的温度；碎泡沫塑料的作用是保温、隔热、减少实验过程中的热量损失。(3)在测量中和反应反应热的实验中，减少热量损失是实验的关键，即在实验中会不可避免有热量损失，导致测得的反应热的数值常常小于正常值。(4)用氨水代替Ba(OH)2溶液，会使测得的数值偏小，因为NH3·H2O是弱电解质，电离时需吸收热量。(5)从离子反应的角度上看，用稀硫酸代替稀硝酸多了SO与Ba2＋生成BaSO4的成键过程，故放出的热量偏大。 【答案】(1)11.46　(2)玻璃搅拌器　搅拌，使溶液充分混合　温度计　测量溶液的温度　保温、隔热、减少实验过程中的热量损失　(3)实验中不可避免有热量损失　(4)偏小　(5)偏大 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$