1.1 第1课时 反应热 焓变(Word教参)-【优化指导】2025-2026学年高中化学选择性必修第一册（人教版2019 单选）

第一节　反应热 第1课时　反应热　焓变 课程标准 核心素养目标 1．认识化学能可以与热能等其他形式能量之间相互转化，能量的转化遵循能量守恒定律。 2．知道内能是体系内物质的各种能量的总和，受温度、压强、物质的聚集状态的影响。 3．认识化学能与热能的相互转化，恒温恒压条件下化学反应的反应热可以用焓变表示。 1．宏观辨识与微观探析：能从宏观和微观相结合的视角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．变化观念与平衡思想：能辨识化学反应中的能量转化形式，形成能量可以相互转化的观念，正确理解反应热和焓变的概念。 [对应学生用书P1] 一、反应热及其测定 1．体系和环境 (1)在研究反应热时，需要明确体系和环境。以研究盐酸与NaOH溶液之间的反应为例。 被研究的物质系统称为体系，包括反应物、生成物及发生的反应，如将试管中的盐酸、NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系 与体系相互影响的其他部分，如盛溶液的试管和溶液之外的空气等看作环境 (2)热量 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．反应热 (1)概念 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 测定仪器 测定原理 量热计 在反应前后，如果环境的温度没有变化，则反应放出的热量会使体系的温度升高，这时可以根据测得的体系的温度变化和有关物质的比热容等来计算反应热。 3.中和反应反应热的测定(探究) (1)实验装置 (2)实验数据测定及处理 测定反应前体系的温度和反应后体系的温度，重复三次，代入公式Q＝，计算生成1 mol H2O时放出的热量。 (3)实验结论 大量实验测得，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 mol H2O时，放出57.3 kJ的热量。 二、反应热与焓变 1．内能(U) 内能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。 2．反应热和焓变 (1)定义 (2)反应热与焓变的关系 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。 (3)焓变与放热反应、吸热反应的关系 反应类型 放热反应 吸热反应 图像 焓变 (ΔH) 体系向环境释放能量，反应体系的焓减小，ΔH为负值，即ΔH<0 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 3.从微观角度认识反应热的实质 以反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)为例，能量变化如图所示，从微观角度来讨论反应热的实质。 结合图示分析： 化学键 反应中能量变化 断裂或形成1 mol化学键的能量变化 断裂或形成化学键的总能量变化 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 ◆易错警示 测定中和反应反应热的注意事项 (1)防止热量损失 ①用玻璃搅拌器搅拌，不能使用金属搅拌器。 ②实验过程中动作要迅速。 (2)用强酸和强碱的稀溶液 ①若用强酸和强碱的浓溶液，反应生成1 mol H2O(l)放出的热量大于57.3 kJ。 ②若用弱酸和弱碱，二者电离时吸热，生成1 mol H2O(l)放出的热量小于57.3 kJ。 ③若酸和碱反应生成1 mol H2O(l)的同时还生成沉淀，则反应放出的热量大于57.3 kJ，如稀硫酸和Ba(OH)2溶液反应生成H2O和BaSO4沉淀。 (3)用同一支温度计可减小实验误差，但测量完一种溶液的温度后，温度计必须用水冲洗干净并擦干。 ◆名师点拨 数据的近似处理 为了计算简便，可以近似地认为实验所用盐酸、NaOH溶液的密度、比热容与水的相同，并忽略量热计的比热容。 (1)50 mL 0.50 mol/L盐酸的质量m1＝50 g，50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液的质量m2＝50 g。 (2)反应后生成的溶液的比热容c＝4.18 J/(g·℃)。 (3)t1、t2分别为反应前后温度平均值，反应后测量温度应为最高值。 ◆名师点拨 化学反应中产生反应热是由于化学反应前后体系的内能发生了变化。 ◆概念辨析 反应热和焓变的比较 比较 项目 反应热 焓变 概念 在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的能量 化学反应中生成物的总焓与反应物的总焓之差 单位 kJ/mol(或kJ·mol－1) 联系 在等压条件下进行的化学反应，其反应热等于反应的焓变 ◆拓展延伸 化学反应的本质及特点 ◆名师点拨 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。 [对应学生用书P3] 探究一 从宏观和微观两个视角认识反应热 2025年五一假期各地旅游火爆，有一种适合外出旅行时食用的“即食即热型快餐”(即不须借助外来热源，本身可自热的包装食品)，内层是用铝箔包裹并已加工好的真空包装食品，隔层中盛放着两包化学物质，食用时只要拉动预留在外的拉线，即可使隔层中的两包化学物质混合发生反应，利用反应放出的热量对内层食品进行加热。 [问题设计] (1)“两包化学物质”可能是下列哪一组物质？ A．氯化钠和水 B．生石灰和水 C．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体 提示：B组　解析：即食即热型快餐，说明物质混合后要放出大量的热。氯化钠溶于水热量变化非常小，生石灰与水反应放热，Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体反应吸热。 (2)生石灰与水反应中，反应物具有的总能量高还是生成物具有的总能量高？用能量变化关系示意图来表示。 提示：反应物具有的总能量高，示意图如下图所示： (3)生石灰与水的反应属于化合反应，那么化合反应一定是放热反应吗？Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应属于复分解反应，那么复分解反应一定属于吸热反应吗？ 提示：不一定，如C和CO2的反应是化合反应，但其属于吸热反应；氢氧化钠与盐酸的反应是复分解反应，但其属于放热反应。 1．从焓值及变化角度(宏观视角)认识反应热 项目 放热反应 吸热反应 图示 表示 ΔH 正负 ΔH＜0 ΔH＞0 ΔH与 焓的 关系 ΔH＝H(生成物)－H(反应物) 2.从化学键变化角度(微观视角)认识反应热 (1)化学键的变化与能量变化的关系 (2)ΔH与键能的关系 ΔH＝∑E(反应物)－∑E(生成物)，其中ΔH表示反应焓变，∑E(反应物)和∑E(生成物)分别表示反应物中共价键的键能总和、生成物中共价键的键能总和。 [例1] 已知某化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．该反应是放热反应 B．该反应中反应物的键能总和大于生成物的键能总和 C．该反应的ΔH＝(E2－E1)kJ/mol D．由2 mol A(g)和2 mol B(g)形成2 mol A—B吸收的能量为E2 kJ B　解析：根据图示可知：反应物的总能量比生成物的总能量低，发生反应时会从外界环境中吸收能量，因此该反应为吸热反应，A错误；该反应为吸热反应，断裂反应物化学键吸收的总能量大于形成生成物化学键释放的总能量，即该反应中反应物的键能总和大于生成物的键能总和，B正确；该反应的反应热ΔH＝(E1－E2)kJ/mol，C错误；形成化学键会释放能量，则根据图示可知：由2 mol A(g)和2 mol B(g)形成2 mol A—B放出的能量为E2 kJ，D错误。 1．已知在100 ℃、1．01×105 Pa下，1 mol氢气在氧气中燃烧生成气态水的能量变化如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．1 mol H2O(g)分解为2 mol H与1 mol O时吸收930 kJ热量 B．反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)的ΔH＝－490 kJ/mol C．甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙>甲>丙 D．乙→丙的过程中若生成液态水，释放的能量将小于930 kJ D　解析：由能量变化图可知，1 mol H2O(g)分解为2 mol H与1 mol O时吸收930 kJ热量，A正确；反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)的ΔH＝∑E(反应物键能)－∑E(生成物键能)＝(2×436＋249×2－930×2)kJ/mol＝－490 kJ/mol，B正确； 甲吸收能量生成乙，乙释放能量生成丙，乙的能量最高，甲生成丙为放热反应，则甲的能量高于丙，则甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙＞甲＞丙，C正确； 乙→丙的过程中生成气态水时，释放930 kJ的能量，若生成液态水，气态水转变为液态水会继续释放能量，则释放的能量将大于930 kJ，D错误。 探究二 中和反应反应热的测定 某研究性学习小组的同学利用如图所示装置测定中和反应反应热的实验装置和步骤如下： (1)用量筒量取50 mL 0.50 mol/L盐酸倒入量热计的内筒，测量并记录盐酸温度，用水将温度计上的酸冲洗干净，擦干备用。 (2)用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，用温度计测量并记录其温度。 (3)将量筒中的NaOH溶液分次缓慢倒入量热计的内筒中，立即盖上杯盖，插入温度计，用搅拌器匀速搅拌使之混合均匀，测得混合液的平均温度。 (4)重复测量2～3次，准确记录数据。 [问题设计] (1)上述步骤中有两处错误，请指出存在的错误。 提示：①NaOH溶液分次缓慢倒入量热计的内筒中；②测量混合液的平均温度。 (2)能否用相同形状的细铁丝代替玻璃搅拌器？其原因是什么？ 提示：不能，铁与盐酸反应且铁丝导热，影响测量结果。 (3)该小组同学测得生成1 mol H2O(l)时放出热量小于57.3 kJ，其可能的原因有哪些？ 提示：①实验装置保温、隔热效果差；②分多次将NaOH溶液倒入内筒中；③测量稀盐酸的温度计未洗净直接测定NaOH溶液的温度(其他合理答案均可)。 提高中和反应反应热的测定实验准确性的方法 (1)原理方面：①为使测得数据更准确，实验中要用强酸、强碱的稀溶液； ②为保证盐酸被完全中和，采用稍过量的NaOH溶液。 (2)仪器方面：①不能将温度计当搅拌器使用，且玻璃搅拌器要上下移动； ②要使用玻璃搅拌器，不能用金属搅拌器代替。 (3)操作方面：①向盐酸中加入NaOH溶液要一次加入，且动作要迅速，且立即盖上杯盖，防止热量散失； ②温度计要插入溶液中，不能接触容器壁或底部； ③用同一支温度计测量酸、碱溶液，但温度计必须用水冲干净并擦干再使用。 (4)读数方面：搅拌时要密切关注温度计示数的变化，随时读取温度值，记录下最高温度值。 (5)数据处理：舍去存在偶然误差的测量值，然后求平均值。 [例2] 用如图所示的装置测定中和反应反应热，回答下列问题： 实验药品：50 mL 0.5 mol/L盐酸、50 mL 0.55 mol/L氢氧化钠溶液 已知：①理论上稀强酸、稀强碱反应生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量。 ②弱酸弱碱电离是一个吸热过程。 (1)从实验装置上看，还缺少 。 (2)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g/cm3，又知中和反应后生成溶液的比热容c＝4.18 J/(g·℃)。为了计算生成1 mol水时中和反应反应热，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 ①依据该实验数据计算，该实验测得生成1 mol水时的中和反应反应热ΔH＝ (结果保留一位小数)。 ②通过上述实验测得中和反应反应热数值与57.3 kJ/mol有偏差，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．配制0.55 mol/L NaOH溶液时俯视刻度线读数 c．分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的容器中 d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定盐酸溶液的温度 e．用量筒量取NaOH溶液的体积时仰视读数 (3)若实验中改用60 mL 0.5 mol/L的盐酸与60 mL 0.55 mol/L的氢氧化钠溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量 (填“相等”或“不相等”)，若实验操作均准确，则所求生成1 mol水时中和反应反应热 (填“相等”或“不相等”)。若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1 L 1 mol/L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 。 答案：(1)玻璃搅拌器 (2)①－51．8 kJ/mol　②acd (3)不相等　相等　ΔH1＝ΔH2＜ΔH3 解析：(1)由简易量热计的构造可知该装置缺少的仪器是玻璃搅拌器。 (2)①3次温度差分别为3.15 ℃，3.1 ℃，3.05 ℃，所以3次温度差平均值＝3.1 ℃；50 mL 0.5 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行中和反应生成水的物质的量为0.05 L×0.25 mol/L×2＝0.025 mol，溶液的质量为100 mL×1 g/mL＝100 g，温度变化的值为ΔT＝3.1 ℃，则生成0.025 mol水放出的热量为Q＝m·c·ΔT＝100 g×4.18 J/(g·℃)×3.1 ℃＝1 295.8 J＝1．295 8 kJ，所以实验测得生成1 mol水时的中和反应反应热ΔH＝－≈－51．8 kJ/mol。 ②保温、隔热效果差，造成热量的损失，所测中和反应反应热的数值偏低，a符合题意；配制氢氧化钠溶液俯视刻度线，体积偏小，浓度偏大，对结果没有影响，b不符合题意；分多次将NaOH溶液倒入容器中，造成热量的损失，所测中和反应反应热的数值减小，c符合题意；用测量NaOH溶液的温度计直接测定盐酸溶液的温度，起始平均温度偏高，温度变化偏低，所测中和反应反应热数值减小，d符合题意；用量筒量取氢氧化钠溶液时仰视读数，量取的氢氧化钠溶液体积增大，氢氧化钠溶液本身过量，对放出的热量不影响，e不符合题意。 (3)若实验中改用60 mL 0.50 mol/L的盐酸与60 mL 0.55 mol/L的氢氧化钠溶液进行反应，反应生成的水量会增多，与上述实验相比，所放出的热量也变多，若实验操作均正确，由ΔH＝－知，所求得生成1 mol水时的中和反应反应热仍相等；生成1 mol水时，一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液和1 L 1 mol/L的稀盐酸恰好完全反应放热57.3 kJ；一水合氨电离过程是吸热过程，稀氨水和1 L 1 mol/L的稀盐酸恰好完全反应放热小于57.3 kJ，反应焓变是负值，所以ΔH1＝ΔH2＜ΔH3。 2．(2024·安徽名校高二联考)关于中和反应反应热的测定实验，下列说法错误的是(　　) A．使用玻璃搅拌器是为了增大反应速率，减小实验误差 B． 为了使反应进行得更完全，可以使酸或碱适当过量 C．若简易量热计不盖杯盖，生成1 mol H2O时所测得中和反应反应热ΔH将偏大 D．用温度计测量盐酸的起始温度后直接测量NaOH溶液的温度，其他过程无误，则测得反应热ΔH偏小 D　解析：使用玻璃搅拌器是为了增大反应速率，缩短反应时间，减少热量的散失，即可减小实验误差，A正确；为了使反应进行得更完全，可以使酸或碱适当过量，以减小实验误差，B正确；若简易量热计不盖杯盖，则增大热量的散失，测量到的热量减少，但反应放热ΔH＜0，故生成1 mol H2O时所测得中和反应反应热ΔH将偏大，C正确；用温度计测量盐酸的起始温度后直接测量NaOH溶液的温度，将使反应前溶液的平均温度增大，反应中测量的最终温度减小，其他过程无误，测量到的热量减少，但反应放热ΔH＜0，则测得反应热ΔH偏大，D错误。 [对应学生用书P6] 1．下列说法正确的是(　　) A．任何放热反应在常温条件下一定能发生 B．生石灰溶于水的过程中有物质变化，也伴随着能量变化 C．炎热夏季，洒在道路上的水吸热蒸发，该过程是吸热反应 D．烛光晚餐时，蜡烛燃烧仅产生热能一种能量 B　解析：放热反应在常温条件下不一定能发生，如铝热反应为放热反应，但常温下不能发生反应，A错误；生石灰溶于水的过程中CaO与H2O化合成Ca(OH)2，有物质变化，该反应为放热反应，反应过程中伴随着能量变化，B正确；炎热夏季，洒在道路上的水吸热蒸发，该过程是吸热过程，由于没有新物质生成，不是吸热反应，C错误；烛光晚餐时，蜡烛燃烧产生了热能、光能，D错误。 2．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．将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量增加 C．若用冰醋酸测定中和反应反应热，则测定中和反应反应热的绝对值偏低 D．实验(c)中将玻璃搅拌器改为铜质搅拌棒对实验结果没有影响 C　解析：氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应，属于吸热反应，A错误；铝粉和铝片是同一种物质，等质量时放出的热量相同，只是铝粉参与反应时，速率加快，B错误；冰醋酸电离过程需要吸收热量，最终使测定中和反应反应热的绝对值偏低，C正确；相较于玻璃搅拌器，铜质搅拌棒导热快，会造成热量损失，对实验结果有影响，D错误。 3．亚硝酰氯(结构式为Cl—N===O)是有机物合成中的重要试剂，可由NO(结构式为N≡O)与Cl2在通常条件下反应得到。已知几种化学键的键能数据如表所示。 化学键 N≡O Cl—Cl Cl—N N===O 键能/(kJ/mol) 630 a 201 607 则反应2NO(g)＋Cl2(g)⇌2ClNO(g)的反应热ΔH(单位为kJ/mol)是(　　) A．a－356　B．289－2a　C．a－452　D．356－a A　解析：根据ΔH＝反应物的总键能一生成物的总键能，可知ΔH＝2×630 kJ/mol＋a kJ/mol－2×(201 kJ/mol＋607 kJ/mol)＝(a－356)kJ/mol。 4．在量热计中(如图所示)将100 mL 0.50 mol/L的CH3COOH溶液与100 mL 0.55 mol/L NaOH溶液混合，温度从298.0 K升高到300.7 K，已知量热计的热容常数(量热计各部件温度每升高1 K所需要的热量)是150.5 J/K，溶液密度均为1 g/mL，充分混合后溶液的比热容c＝4.184 J/(g·K)。 (1)该反应生成1 mol水时的中和反应反应热ΔH＝ 。 (2)该反应生成1 mol水时的中和反应反应热的文献值为ΔH＝－56.1 kJ/mol，你认为(1)中测得的实验值出现偏差可能的原因是 。 (3)实验中NaOH过量的目的是 。 (4)你认为相同条件下生成1 mol水时，CH3COOH与NaOH溶液反应的中和反应反应热和HCl与NaOH溶液反应的中和反应反应热(ΔH)相比， 的中和反应反应热数值较大，其原因是 。 答案：(1)－53.3 kJ/mol (2)量热计的保温瓶绝热效果不好；酸、碱溶液混合不迅速；温度计不够精确等(合理即可) (3)保证CH3COOH完全被中和，从而提高实验准确度 (4)CH3COOH　CH3COOH是弱酸，只有少部分电离，发生电离时要吸热，中和时放热较少 解析：(1)根据题中所给信息可推算出酸和碱的物质的量，酸为0.050 mol，碱为0.055 mol，可知碱是过量的，应以酸的量计算，算出生成0.050 mol水时放出的热量，进而算出生成1 mol水时放出的热量，即可得出ΔH＝－×(300.7 K－298.0 K)≈－5.33×104 J/mol＝－53.3 kJ/mol。 学科网（北京）股份有限公司 $$