第1章 第1节 第1课时 反应热 焓变-【金版教程】2025-2026学年高中化学选择性必修1创新导学案全书Word（人教版2019 不定项版）

化学 选择性必修1 RJ(不定项版) 第一节　反应热 第一课时　反应热　焓变 1.知道化学变化伴随着能量变化，能结合实例认识物质所具有的内能和化学反应中能量变化的实质，了解反应热的概念。2.能解释中和反应反应热的测定原理，能根据实验中测定并记录的数据计算反应热。3.能从宏观和微观建立模型，并解释反应热产生的原因。 1．反应热及其测定 (1)体系(系统)及环境——以研究盐酸与NaOH溶液的反应为例 (2)热量：指因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量。 (3)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。 (4)测定方法：许多反应热可以通过量热计直接测定。 以中和反应反应热的测定为例： ①实验装置及仪器 ②测定过程 ③结论：在25 ℃和101 kPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1__molH2O时，放出57.3 kJ的热量。 2．反应热与焓变 (1)化学反应会产生反应热的原因：反应前后体系的内能发生了变化。 (2)内能(符号为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(符号为H)是一个与内能有关的物理量。研究表明，在等压条件下进行的化学反应，其反应热等于反应的焓变，用符号ΔH表示，常用单位是kJ/mol(或kJ·mol－1)。 (4)反应热与焓变的关系：当反应体系放热时其焓减小，ΔH为负值，即ΔH<0。当反应体系吸热时，其焓增大，ΔH为正值，即ΔH>0。 (5)化学反应中能量变化的主要原因是化学键断裂和形成时的能量变化。 　判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)对于烧杯中锌和稀硫酸的反应，烧杯和稀硫酸可看作环境。(　　) (2)物质发生化学变化都伴随着能量变化。(　　) (3)放热反应不需要加热就能反应，吸热反应需要加热才能反应。(　　) (4)若反应物总能量大于生成物总能量，则反应为吸热反应。(　　) (5)中和反应的反应热的测定实验中，应将50 mL 0.55 mol·L－1NaOH溶液分多次倒入量热计的内筒。(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)× 金刚石(钻石)和石墨是碳元素的两种结构不同的单质。钻石曾经被认为是爱情的象征，象征着忠贞与纯洁。在100 kPa时，1 mol石墨转化为金刚石，要吸收1.895 kJ的热量。 [问题探究] 1．1 mol石墨与1 mol金刚石相比哪个总能量更高？你认为金刚石和石墨哪个更稳定？ 提示：在100 kPa时，1 mol石墨转化为金刚石，要吸收1.895 kJ的热量，说明1 mol石墨的能量低于1 mol金刚石的能量。石墨比金刚石更稳定。 2．请你用能量图表示金刚石转化为石墨的能量变化。 提示： 3．从化学键的角度分析，为什么化学反应中一定存在能量的变化？ 提示：旧键断裂时吸收的能量与新键形成时放出的能量均不相等，所以任何化学反应都有能量变化。 知识点一　反应热及其测定 1．测定中和反应反应热的注意事项 (1)实验中要用强酸、强碱的稀溶液(0.1～0.5 mol·L－1)，若用浓溶液则生成1 mol水时放出的热量大于57.3 kJ。 (2)为保证盐酸被完全中和，碱的浓度应稍大。 (3)操作时动作要快，尽量减少热量的损失，使用绝热装置以避免热量散发到反应体系外。 (4)测量盐酸的温度后，要将温度计上的酸冲洗干净并用滤纸擦干后，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。 (5)在测量反应混合液的温度时，温度计不要贴在容器壁上或接触容器底部，要随时读取温度，记录最高温度。 (6)不可将温度计当搅拌器使用；应使用玻璃搅拌器，不能用金属质搅拌器代替；玻璃搅拌器应上下移动。 2．中和反应反应热的理解 (1)对于反应H＋＋OH－===H2O来说，其反应热ΔH＝－57.3 kJ/mol，与所用酸、碱的用量无关。 (2)强酸、强碱稀溶液反应生成1 mol水时的反应热ΔH＝－57.3 kJ/mol，因为弱酸(弱碱)电离时吸热，弱酸、弱碱反应生成1 mol水时的反应热的数值小于57.3 kJ/mol，即ΔH>－57.3 kJ/mol。 (3)因为Ba2＋＋SO===BaSO4↓反应时放出热量，所以Ba(OH)2与稀H2SO4反应生成1 mol水时，放出的热量大于57.3 kJ，即ΔH<－57.3 kJ/mol。 (4)浓H2SO4稀释时放出热量，因此有浓H2SO4参加的中和反应，生成1 mol H2O时，放出的热量大于57.3 kJ，即ΔH<－57.3 kJ/mol。 1．关于中和反应的反应热的测定实验，下列说法正确的是(　　) A．为了使反应进行得更完全，可以使酸或碱适当过量 B．为了使反应均匀进行，可以向酸(碱)中分几次加入碱(酸) C．实验结果与所用酸(碱)的用量和种类均无关 D．测完酸溶液的温度后，未冲洗温度计就直接测碱溶液的温度，会使测得的中和反应的反应热偏小 答案：A 解析：分几次加入酸或碱，会导致部分热量散失，B错误；弱酸、弱碱电离吸热，因此测定的实验结果与所用酸(碱)的种类有关，C错误；测完酸溶液的温度计表面附着少量的酸，未冲洗就直接测定碱溶液的温度，碱会与附着的酸发生中和反应，导致测定的碱溶液温度偏高，从而使计算出的温度差值偏小，测得的中和反应的反应热偏大，D错误。 2．实验室用50 mL 0.50 mol/L盐酸、50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液和如图所示装置，进行测定中和反应的反应热的实验，得到表中的数据： 实验次数 起始温度t1/℃ 盐酸 NaOH溶液 终止温度t2/℃ 1 20.2 20.3 23.7 2 20.3 20.5 23.8 3 21.5 21.6 24.9 完成下列问题： (1)在操作正确的前提下，提高中和反应的反应热测定准确性的关键是____________________________。 (2)根据表中所测数据进行计算，则该实验测得的中和反应的反应热ΔH＝__________[盐酸和NaOH溶液的密度(ρ)按1 g/cm3计算，反应后混合溶液的比热容(c)按4.18 J/(g·℃)计算]。如果用0.50 mol/L的醋酸与0.55 mol/L NaOH溶液进行实验，则实验中测得的“中和反应的反应热”将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。 答案：(1)提高装置的保温效果 (2)－56.8 kJ/mol　偏大 解析：测定中和反应的反应热时，一定要注意做好保温工作，同时要让反应物充分反应，以减少误差。实验时选择的反应物应为稀的强酸与稀的强碱溶液。若用醋酸替代盐酸，会导致测得的中和反应的反应热偏大，因为醋酸为弱酸，电离需要吸热。由题表数据计算得三次实验反应前后温度差的平均值为3.4 ℃，所以生成0.025 mol(50×10－3×0.5 mol)H2O所放出的热量为100 g×4.18×10－3 kJ/(g·℃)×3.4 ℃≈1.42 kJ，则中和反应的反应热ΔH＝＝－56.8 kJ/mol。 知识点二　反应热与焓变 1．焓、焓变 (1)焓变的常用单位是kJ·mol－1，热量的单位是J或kJ。 (2)物质三态变化的焓变不能叫反应热，反应热是化学变化的焓变。 2．化学反应过程中能量变化 (1)宏观角度 从物质内能角度分析，若化学反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，反应物转化为生成物时放出热量，则为放热反应，规定放热反应的ΔH为负值；反之，则为吸热反应，规定吸热反应的ΔH为正值。如图所示为化学变化过程中的能量变化。 ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量。 [说明]　物质本身能量越低越稳定，如石墨转化成金刚石是吸热反应(ΔH>0)，则金刚石的能量更高，故石墨的稳定性大于金刚石的稳定性。 (2)微观角度 ΔH＝断裂反应物的化学键吸收的总能量－形成生成物的化学键释放的总能量。 3．常见的放热反应和吸热反应 (1)常见的放热反应 ①绝大多数化合反应，如CaO＋H2O===Ca(OH)2。 ②所有的燃烧反应，如CH4＋2O2CO2＋2H2O。 ③酸碱中和反应，如NaOH＋HCl===NaCl＋H2O。 ④活泼金属与酸或水的反应，如2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。 ⑤部分特殊反应，如铝热反应、过氧化钠与水或CO2的反应、氨的催化氧化等。 (2)常见的吸热反应 ①绝大多数分解反应，如CaCO3CaO＋CO2↑。 ②部分铵盐与碱的反应，如2NH4Cl＋Ba(OH)2· 8H2O===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O。 ③部分以C、CO和H2为还原剂的氧化还原反应，如C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。 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 4．反应2H2O2(l)2H2O(l)＋O2(g)的能量变化如图所示，下列说法正确的是(　　) A．因为是分解反应，所以该反应吸热 B．由途径a变成途径b改变了反应的热效应 C．1 mol H2O2(l)的能量高于1 mol H2O(l)的能量 D．该反应说明H2O2(l)比H2O(l)稳定 答案：C 本课总结 自我反思：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 随堂提升 1．如图是H2与Cl2发生反应生成HCl的途径和三个状态的能量，有关说法错误的是(　　) A．步骤2是放热过程 B．三个状态的能量E2最大 C．要实现步骤1的转化，必须加热 D．该反应ΔH<0 答案：C 2．反应A＋B―→C(ΔH<0)分两步进行：①A＋B―→X(ΔH>0)，②X―→C(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(　　) 答案：D 3.用如图简易装置测定盐酸与NaOH溶液反应的中和反应的反应热。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溶液分多次倒入小烧杯中 答案：D 4．中和反应的反应热测定实验中，下列操作一定会降低实验准确性的是(　　) A．用滴定管取所用药品 B．NaOH溶液在倒入量热计内筒时，有少量溅出 C．反应后读取温度计的最高温度而不是不再变化的温度 D．测量盐酸的温度计用水洗净、擦干后才用来测NaOH溶液的温度 答案：B 5．(1)氢气燃烧生成水时的能量变化如图所示。 ①生成1 mol H2O时放出热量________ kJ。 ②甲、乙、丙三组物质所具有的总能量的大小顺序是________。 (2)表中的数据是破坏1 mol物质中的化学键所消耗的最小能量： 物质 Cl2 Br2 I2 HCl HBr HI H2 键能(kJ/mol) 243 193 151 432 366 298 436 根据上述数据回答下列问题： ①下列物质本身具有的能量最低的是(　　) A．H2 B．Cl2 C．Br2 D．I2 ②下列氢化物中最稳定的是(　　) A．HCl B．HBr C．HI ③X2＋H2===2HX(X代表Cl、Br、I)的反应是吸热反应还是放热反应？________。 ④相同条件下，X2(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收的热量最多的是________(填写化学式)。 答案：(1)①245　②乙>甲>丙 (2)①A　②A　③放热反应　④Cl2 解析：(1)①题图表示了1 mol H2和0.5 mol O2反应生成1 mol H2O的过程中的能量变化，断键吸收能量，成键释放能量，ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和＝(436＋249－930)kJ/mol＝－245 kJ/mol，所以生成1 mol H2O时放出热量245 kJ。 (2)①②键能越大，物质越稳定，本身具有的能量越低。 ③X2＋H2===2HX(X代表Cl、Br、I)，以氯气为例，消耗1 mol氯气和氢气时，旧键断裂吸收的总能量＝(243＋436) kJ＝679 kJ；新键形成释放的总能量＝(432×2) kJ＝864 kJ，反应为放热反应。 ④相同条件下，X2(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应，当消耗1 mol氢气时，释放的热量分别为185 kJ、103 kJ、9 kJ。 课时作业 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．下列有关焓变和反应热的说法不正确的是(　　) A．反应热和焓变的单位都是kJ/mol B．在中学阶段，恒压条件下的化学反应，其反应热等于反应的焓变 C．当反应体系放热时其焓减小，ΔH为负值，即ΔH<0 D．任何化学反应的反应热均可通过实验直接测定 答案：D 2．下列变化过程，属于放热反应的是(　　) ①水蒸气变成液态水　②酸碱中和反应　③浓H2SO4稀释　④固体NaOH溶于水　 ⑤H2在Cl2中燃烧　⑥食物腐败 A．②⑤⑥ B．②③④ C．①③⑤ D．全部 答案：A 3.根据能量变化示意图，分析下列说法中正确的是(　　) A．A(g)＋B(g)―→C(g)＋D(l)是放热反应 B．A(g)＋B(g)―→C(g)＋D(l)是吸热反应 C．C(g)＋D(l)―→A(g)＋B(g)是放热反应 D．C(g)＋D(l)具有的能量大于A(g)＋B(g)具有的能量 答案：A 4．现有反应：①A===B　ΔH1；②B===C　ΔH2，反应的能量变化曲线如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．物质A、B、C中，C最稳定 B．反应①是放热反应 C．ΔH1>ΔH2 D．A===C　ΔH＝－(E1－E4) kJ·mol－1 答案：B 解析：能量越低越稳定，物质A、B、C中，B最稳定，A错误；反应①是放热反应，反应②是吸热反应，ΔH1<ΔH2，B正确，C错误；A===C　ΔH＝(E1－E2＋E3－E4) kJ·mol－1，D错误。 5．已知：4 mol HCl和1 mol O2反应，生成2 mol Cl2和2 mol H2O(g)时，ΔH＝－123 kJ·mol－1。其中相关的化学键键能数据如下： 化学键 H—Cl O===O Cl—Cl H—O 键能/(kJ·mol－1) 431 497 a 465 其中a值为(　　) A．242 B．303.5 C．180.5 D．365 答案：A 6．CO与O在催化剂表面形成化学键时的能量变化如图所示，下列说法错误的是(　　) A．该反应过程CO中C与O之间化学键发生完全断裂 B.从催化剂上脱离生成的过程放热 C．CO和O生成了具有极性共价键的CO2 D．CO与O反应生成CO2的过程ΔH<0 答案：A 7．在测定中和反应反应热的实验中，下列有关叙述错误的是(　　) A．为了准确测定混合溶液的温度，实验中温度计的玻璃泡不应与内筒底部接触 B．测量终止温度时，应当记录混合溶液的最高温度 C．为了使酸碱充分反应，应将NaOH溶液缓慢倒入装有盐酸的内筒中 D．可用耐酸碱的塑料材质的搅拌器代替玻璃搅拌器 答案：C 解析：在测定中和反应反应热的实验中，应将NaOH溶液迅速倒入装有盐酸的内筒中，防止热量散失，C错误。 二、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意) 8．下列说法不正确的是(　　) A．化学反应中能量变化多少与反应物的质量有关 B．化学变化中的能量变化都是以热能形式表现出来的 C．在一个确定的化学反应中，反应物的总焓与生成物的总焓一定不同 D．在一个确定的放热反应中，反应物的总焓总是高于生成物的总焓 答案：B 解析：化学变化中的能量变化不一定都是以热能形式表现出来的，还可以是光能、电能等，B错误。 9．已知某化学反应2B2A(g)===A2(g)＋2B2(g)的能量变化如图所示，下列有关叙述错误的是(　　) A．该反应的进行一定需要加热 B．该反应的ΔH＝(E2－E1) kJ·mol－1 C．由2 mol A(g)和4 mol B(g)形成1 mol A2(g)和2 mol B2(g)，放出E2 kJ能量 D．该反应中，反应物的总键能大于生成物的总键能 答案：AB 解析：由题图可知，该反应为吸热反应，ΔH＝(E1－E2) kJ·mol－1，某些吸热反应在常温下也可发生，A、B错误。 10．氯气、溴蒸气分别与氢气反应的热量变化如下： H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)，生成2 mol HCl放热Q1 kJ H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g)，生成2 mol HBr放热Q2 kJ 下列说法不正确的是(　　) A．上述两个反应中反应物的总能量均大于生成物的总能量 B．上述两个反应中反应物的总键能均小于生成物的总键能 C．H2(g)和Cl2(g)反应生成1 mol HCl(g)时放出Q1 kJ的热量 D．1 mol HBr(g)具有的能量大于1 mol HBr(l)具有的能量 答案：C 解析：H2(g)和Cl2(g)反应生成1 mol HCl(g)时放出0.5Q1 kJ的热量，C错误。 11．根据如图所示的反应，判断下列说法中错误的是(　　) A．1 mol CO2(g)和1 mol CaO(s)的总能量大于1 mol CaCO3(s)的能量 B．该反应的焓变小于零 C．该反应中既有离子键断裂也有共价键断裂，化学键断裂吸收能量，化学键形成放出能量 D．由该反应可推出凡是需要加热才能发生的反应均为吸热反应 答案：BD 解析：碳酸钙分解吸热，该反应的焓变大于零，B错误；反应的反应热与反应条件无关，D错误。 三、非选择题 12．(广东卷节选)化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化，其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化，用公式Q＝cρV总·ΔT计算获得。 (1)盐酸浓度的测定：移取20.00 mL待测液，加入指示剂，用0.5000 mol·L－1 NaOH溶液滴定至终点，消耗NaOH溶液22.00 mL。 该盐酸浓度为________mol·L－1。 (2)热量的测定：取上述NaOH溶液和盐酸各50 mL进行反应，测得反应前后体系的温度值(℃)分别为T0、T1，则该过程放出的热量为__________J(c和ρ分别取4.18 J·g－1·℃－1和1.0 g·mL－1，忽略水以外各物质吸收的热量，下同)。 (3)借鉴(2)的方法，甲同学测量放热反应Fe(s)＋CuSO4(aq)===FeSO4(aq)＋Cu(s)的焓变ΔH(忽略温度对焓变的影响，下同)。实验结果见下表。 序号 反应试剂 体系温度/℃ 反应前 反应后 ⅰ 0.20 mol·L－1 CuSO4溶液100 mL 1．20 g Fe粉 a b ⅱ 0．56 g Fe粉 a c ①温度：b________c(填“>”“<”或“＝”)。 ②ΔH＝________________(选择表中一组数据计算)。结果表明，该方法可行。 (4)化学能可转化为热能，写出其在生产或生活中的一种应用________________。 答案：(1)0.5500　(2)418(T1－T0)　 (3)①>　②－20.9(b－a) kJ·mol－1或－41.8(c－a) kJ·mol－1 (4)燃料燃烧(或铝热反应焊接铁轨等) 解析：(1)滴定时发生的反应为HCl＋NaOH===NaCl＋H2O，故c(HCl)＝ ＝＝0.5500 mol·L－1。 (2)由Q＝cρV总·ΔT可得Q＝4.18 J·g－1·℃－1×1.0 g·mL－1×(50 mL＋50 mL)×ΔT＝418(T1－T0) J。 (3)①100 mL 0.20 mol·L－1 CuSO4溶液含有溶质的物质的量为0.02 mol，1.20 g Fe粉和0.56 g Fe粉的物质的量分别为0.021 mol、0.01 mol，实验ⅰ中有0.02 mol CuSO4发生反应，实验ⅱ中有0.01 mol CuSO4发生反应，实验ⅰ放出的热量多，则b>c；②若按实验ⅰ进行计算，ΔH＝－ kJ·mol－1＝－20.9(b－a) kJ·mol－1；若按实验ⅱ进行计算，ΔH＝－ kJ·mol－1＝－41.8(c－a) kJ·mol－1。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$