第1章 第1节 第1课时 反应热 焓变(教用Word)-【金榜题名】2025-2026学年高二化学选择性必修1高中同步学案（人教版）

第一章　化学反应的热效应 第一节　反应热 第1课时　反应热　焓变 学习目标 课程标准 1．认识化学能可以与热能、电能等其他形式能量之间相互转化，能量的变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．明确恒温恒压下化学反应的反应热可以用焓变表示。 4．了解反应热测定的原理、实验、仪器、药品、实验过程与操作。 1．科学探究与创新意识：了解反应热的测定原理及方法。 2．变化观念与平衡思想：认识化学能可以与热能、电能等其他形式能量之间相互转化。 3．宏观辨识与微观探析：明确恒温恒压条件下化学反应的反应热可以用焓变表示。 知识点一　反应热及其测定 一、反应热及有关概念 1．体系和环境 以盐酸与NaOH溶液之间的反应为例。如图： 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__，简称体系(又称__系统__)；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。 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__。 二、实验探究——中和反应反应热的测定 1．测定原理 环境温度不变时，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。Q＝__cmΔt__。 2．实验装置 简易量热计示意图 3．实验步骤及注意事项 (1)反应前体系的温度：分别测量盐酸与NaOH溶液的温度。 (2)反应后体系的温度：__迅速__混合并__搅拌__，记录__最高__温度。 (3)重复操作两次，取温度差的__平均值__作为计算依据。 4．数据处理 某小组用50 mL 0.5 mol·L－1的盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1的NaOH溶液进行实验。 实验 次数 反应物的 温度/℃ 反应前体 系的温度 反应后体 系的温度 温度差 盐酸 NaOH溶液 t1/℃ t2/℃ (t2－t1)/℃ 1 25.0 25.2 __25.1__ 28.5 __3.4__ 2 24.9 25.1 __25.0__ 28.3 __3.3__ 3 25.6 25.4 __25.5__ 29.0 __3.5__ 设溶液的密度均为1 g·cm－3，反应后溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1，则反应放出的热量Q＝cmΔt＝c·[m(盐酸)＋m(NaOH溶液)]·(t2－t1)≈__1.42__ kJ，那么生成1 mol H2O放出的热量为×1 mol＝　＝56.8 kJ/mol　。 【特别提醒】　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。 1．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．托盘天平 【答案】　D 2．在做中和热实验测定中和热时，可能用到下列仪器，其中应使用的仪器是________(填编号)。 ①托盘天平　②量筒　③烧杯　④滴定管 ⑤温度计　⑥试管　⑦酒精灯 【答案】　②③⑤ 1．实验中为何使用0.55 mol·L－1 NaOH溶液与0.50 mol·L－1盐酸反应，而不是选用0.50 mol·L－1 NaOH溶液？ 提示　碱过量的目的是保证盐酸完全反应。 2．能否用浓硫酸代替盐酸？对结果会产生什么影响？ 提示　不能。浓硫酸溶解于水时放热，所以放出的热量偏多。 3．能否用醋酸代替盐酸或用氨水代替NaOH溶液？对结果会产生什么影响？ 提示　不能。弱酸、弱碱电离吸热，所以测得的反应热数值偏小。 4．能否用铜质搅拌器代替玻璃搅拌器？为什么？ 提示　不能，因为铜为热的良导体，散热，使测得结果不准确。 1．中和热测定实验的关键和注意事项 项目 内容 实验 关键 (1)迅速反应，防止热量散失； (2)在测量反应混合液的温度时要随时读取温度值，记录下最高温度值 注意 事项 (1)温度计不要靠在容器壁上或插入容器底部； (2)不可将温度计当搅拌棒使用，玻璃搅拌器应上下移动； (3)为保证酸被完全中和，碱的浓度稍大 2．测定原理方面应注意的问题 根据Q＝cmΔt计算出来的是所取盐酸和所取NaOH溶液反应时放出的热量，单位为kJ，而中和热应该是生成单位物质的量的水时的反应热，单位为kJ·mol－1。表示为： 中和热＝－，c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1；n为生成H2O的物质的量。 3．中和反应反应热测定实验过程 4．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)。 (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)读取中和反应后体系的温度(t2)，即读取反应混合液的最高温度。 (5)测定中和热不能用弱酸或弱碱，因弱酸、弱碱电离时吸收热量而使测量数值偏低。 (6)中和热的数值是57.3 kJ·mol－1，与测定时强酸、强碱的用量无关。 1．下列关于中和反应的反应热测定实验的说法正确的是(　　) A．小烧杯内残留水，会使测得的反应热数值偏小 B．酸、碱混合时，应把量筒中的溶液缓缓倒入烧杯的溶液中，以防液体外溅 C．烧杯间填满碎纸条的作用是固定小烧杯 D．可用相同浓度和体积的氨水代替稀氢氧化钠溶液进行实验 【解析】　A．小烧杯内残留有水，会导致混合液的体积变大，混合液温度降低，温度差减小，测得的反应热数值偏小，A项正确；B．在中和热的测定过程中，酸碱混合时要迅速，保证放出的热量都体现在温度计温度的升高上，B项错误；C．烧杯间填满碎纸条的作用是隔热保温，减少热量的散失，C项错误；D．中和热的含义是稀的强酸和强碱溶液反应生成1 mol水的过程中所放出的热量，氨水是弱碱的溶液，电离过程需要吸热，不可用相同浓度和体积的氨水代替氢氧化钠溶液进行实验，D项错误；故选A。 【答案】　A 2．实验室利用如图装置进行中和热的测定。回答下列问题： (1)为准确测定实验数据，起始时盐酸与烧碱溶液温度相同，而终止温度与起始温度之差(t2－t1)分别为①2.3 ℃、②2.4 ℃、③2.9 ℃，则最终代入计算式的温度差的平均值为________ ℃。 (2)在操作正确的前提下提高中和热测定的准确性的关键是________________________________________________________________________。 (3)如果用0.50 mol·L－1的盐酸和氢氧化钠固体进行实验，则实验中所测出的“中和热”的数值将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。 【解析】　(1)所测温度2.9 ℃与其他温度相差太大，应舍去，代入计算式的温度差应取①和②的平均值。(2)该实验的关键是温度的测定，在操作正确的前提下提高中和热测定的准确性的关键是提高装置的保温效果。(3)因为固体NaOH溶于水放热，所以如果用0.50 mol·L－1的盐酸和氢氧化钠固体进行实验，则实验中所测出的“中和热”的数值将偏大。 【答案】　(1)2.35　(2)提高装置的保温效果　(3)偏大 【名师点睛】　中和反应反应热测定的误差分析 (1)分析误差原理： 根据中和热ΔH(即生成1 mol水时的反应热)计算公式：ΔH＝＝，若实验过程导致放热(Q)变小，则中和热(ΔH)偏大；反之，若实验过程导致放热(Q)变大，则中和热(ΔH)偏小。 (2)产生误差原因： ①量取溶液的体积不准确。 ②温度计的读数有误。 ③实验过程中有液体溅在外面。 ④混合酸、碱溶液时，动作缓慢。 ⑤隔热装置不到位，致使实验过程中热量损失。 ⑥测过盐酸后的温度计未用水清洗便立即去测碱液的温度。 知识点二　反应热与焓变 一、内能、焓、焓变 1．内能：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．焓：焓是物质所具有的__能量__，是与__内能__有关的物理量。符号是__H__，单位是__kJ·mol－1__。 3．焓变 (1)焓变的符号是__ΔH__，单位是__kJ/mol__或__kJ·mol－1__。 (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__等于__反应的焓变。 4．焓变的符号与放热吸热的关系 (1)放热反应：ΔH为__负值__，即ΔH__＜__0，体系能量__降低__。 (2)吸热反应：ΔH为__正值__，即ΔH__＞__0，体系能量升高。 (3)图像 　 二、吸热反应与放热反应 1．吸热反应、放热反应的判断 ΔH为“－”或ΔH＜0是__放热反应__，ΔH为“＋”或ΔH＞0是__吸热反应__；若生成物的焓大于反应物的焓，则为__吸热反应__；由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为__吸热反应__；加热引发的反应，停止加热后反应能继续进行的，则为__放热反应__，停止加热后反应随之停止，则为__吸热反应__。 2．常见的吸热反应与放热反应 (1)常见的吸热反应： 大多数盐的分解反应，Ba(OH)2·8H2O与铵盐的反应，C和CO2、C和H2O的反应等。 (2)常见的放热反应： 中和反应、金属与酸(或水)的反应、燃烧反应及缓慢氧化、化合反应(大多数)、铝热反应等。 1．下列反应属于氧化还原反应，而且ΔH>0的是(　　) A．铝片与稀H2SO4的反应 B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 C．灼热的木炭与CO2的反应 D．甲烷在O2中的燃烧反应 【解析】　有元素化合价变化的反应为氧化还原反应；ΔH>0的反应为吸热反应。铝片与稀H2SO4的反应、甲烷在O2中的燃烧反应，是氧化还原反应，但属于放热反应；Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应为吸热反应，但不属于氧化还原反应；灼热的木炭与CO2的反应，属于氧化还原反应，且属于吸热反应。 【答案】　C 2．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 B．对于吸热反应，反应物所具有的总能量一定低于生成物所具有的总能量 C．等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧生成气态二氧化硫，两者放出的热量相同 D．对于放热反应，形成生成物化学键吸收的能量大于破坏反应物化学键所放出的能量 【解析】　A．需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，可能是放热反应，如八水氢氧化钡与氯化铵的反应是不需要加热的吸热反应，而铁与硫共热的反应是需要加热的放热反应，故A错误；B．反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量的反应为吸热反应，故B正确；C．硫蒸气的能量高于硫固体，所以等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧生成气态二氧化硫时，硫蒸气燃烧放出的热量多，故C错误；D．反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量的反应为放热反应，所以形成生成物化学键放出的能量大于破坏反应物化学键所吸收的能量，故D错误；故选B。 【答案】　B 1．反应开始需要加热或点燃的化学反应都是吸热反应，试分析这种说法是否正确？ 提示　反应开始需要加热或点燃的反应不一定是吸热反应。有的放热反应需要在一定温度下才能发生，反应发生后，产生的热量能支持反应继续进行而不需要再加热或点燃，因此这种说法不正确。 2．有热量放出的过程一定是放热反应吗？ 提示　物质的三态变化都伴有热量变化，故有热量变化的过程不一定是化学反应。要熟记浓硫酸溶于水放热，硝酸铵溶于水吸收热量。 3．物质的内能与稳定性有什么关系？ 提示　物质的内能越大，则该物质越不稳定。 吸热反应和放热反应的理解和应用 (1)放热反应(或吸热反应)是指放出热量(或吸收热量)的化学反应过程，浓硫酸稀释、固体氢氧化钠溶于水放热，不是放热反应，硝酸铵溶于水吸热也不是吸热反应。 判断是放热反应(或吸热反应)还是放热过程(或吸热过程)，关键要看是否有新物质生成，只有生成新物质的反应才能是放热反应(或吸热反应)，否则为放热过程(或吸热过程)。 (2)吸热反应、放热反应判断的“两大误区”： 误区一：与反应条件有关。 误区二：只要吸热就是吸热反应，只要放热就是放热反应。实际上吸热反应和放热反应都是指化学反应中的能量变化。 1．下列说法正确的是(　　) A．焓是指反应热的变化 B．当反应放热时ΔH＞0，反应吸热时ΔH＜0 C．化学反应中，当反应物的焓大于生成物的焓时，反应体系放热，ΔH为“－” D．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 【解析】　焓是与内能有关的物理量，是物体所具有的能量，A错误；放热反应的ΔH＜0，吸热反应的ΔH＞0，B项错误；C项说法正确；有的放热反应需要加热或点燃在一定温度下才能发生，反应发生后，产生的热量能支持反应，故需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，D项错误。 【答案】　C 2．下列说法正确的是(　　) A．浓硫酸溶于水放出大量的热，是放热反应 B．碳酸钙受热分解的反应中生成物的焓高于反应物的焓 C．反应C(石墨)→C(金刚石)的ΔH＞0，则金刚石比石墨稳定 D．气态水比液态水稳定 【解析】　浓硫酸溶于水是物理变化，未发生化学反应，是放热过程，A项错误；碳酸钙受热分解在高温条件下进行，反应物吸热转化为生成物，因此生成物的焓高于反应物的焓，B项正确；金刚石和石墨互为同素异形体，其中能量越低的物质越稳定，即石墨比金刚石稳定，C项错误；液态水转化为气态水时要吸收能量，能量低的液态水稳定，D项错误。 【答案】　B 知识点三　反应热的本质 1．微观角度分析反应热的实质 以H2和Cl2生成HCl为例，在25 ℃和101 kPa下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的能量变化如图： 由图可知，反应物1 mol H2和1 mol Cl2分子中化学键断裂时所吸收的总能量是__679_kJ__，生成物2 mol HCl分子中化学键形成时所释放的总能量是__862_kJ__，则反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)__放出__(填“吸收”或“放出”)的能量为__183_kJ__。 2．化学反应中能量变化的原因 化学反应的本质是反应物分子中__旧化学键断裂__和生成物生成时__新化学键形成__的过程。当反应物分子的化学键断裂时，需要克服原子间的相互作用，这需要__吸收__能量；当原子重新结合成生成物分子，即新化学键形成时，又要__释放__能量。__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。 1．反应X＋Y===M＋N的能量变化关系如图所示。下列关于该反应的说法中，正确的是(　　) A．断裂X、Y的化学键所吸收的能量小于形成M、N的化学键所放出的能量 B．X、Y的总能量一定低于M、N的总能量 C．因为该反应为吸热反应，故一定要加热才可发生 D．X的能量一定低于M的，Y的能量一定低于N的 【解析】　图示反应物的总能量比生成物的总能量低，为吸热反应，吸热反应的焓变为正值，则断裂X、Y的化学键所吸收的能量高于形成M、N的化学键所放出的能量，A错误；X、Y的总能量低于M、N的总能量，B正确；吸热反应不一定需要加热，如氢氧化钡与氯化铵晶体的反应，为常温下发生的吸热反应，C错误；无法判断X的能量是否低于M的，Y的能量是否低于N的，D错误。 【答案】　B 2．根据键能数据计算CH4(g)＋4F2(g)===CF4(g)＋4HF(g)的反应热ΔH为(　　) 化学键 C—H C—F H—F F—F 键能(kJ·mol－1) 414 489 565 155 A．－1 940 kJ·mol－1 B．＋1 940 kJ·mol－1 C．－485 kJ·mol－1 D．＋485 kJ·mol－1 【解析】　由“ΔH＝反应物键能之和－生成物键能之和”可知：ΔH＝(414×4＋155×4－489×4－565×4) kJ·mol－1＝－1 940 kJ·mol－1。 【答案】　A 1．根据下图你能表示出Ⅰ、Ⅱ的反应热吗？ 　 提示　图ⅠΔH＝E1－E2，图ⅡΔH＝E2－E1。 2．试说明物质能量与键能大小的关系。 提示　(1)破坏反应物中的化学键吸收的能量越小，说明反应物越不稳定，本身的能量越高。 (2)形成生成物的化学键放出的能量越多，说明生成物越稳定，本身的能量越低。 1．化学反应的本质 2．焓变的两种计算方法 (1)根据物质具有的能量来计算。 ΔH＝E(总生成物)－E(总反应物) (2)根据化学键来计算。 ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和 ＝反应物断键吸收的总能量－生成物成键放出的总能量 3．有关键能及计算中的注意事项 (1)键能：键能是指在标准状况下，将1 mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)、B(g)所需的能量，用符号E表示，单位为kJ·mol－1。键能是表征化学键强度的物理量，可以用键断裂时所需的能量大小来衡量。 (2)熟记常见1 mol物质中含有的共价键的类别及物质的量：如1 mol H2O中含有2 mol H—O键，1 mol H2O2中含有2 mol H—O键和1 mol O—O键；1 mol P4含有6 mol P—P键；1 mol SiO2中含有4 mol Si—O键。 (3)注意事项：计算时要注意化学计量数与共价键总数的关系，不能按1 mol计算，要根据实际配平的化学方程式计算反应物或生成物的总键能。 理解与辨析 作为一种适用范围广泛的环保化学试剂，碳酸二甲酯在绿色反应中的应用日益广泛。通过二氧化碳和甲醇直接合成碳酸二甲酯(简称DMC)的反应因其原子经济性以及在二氧化碳减排上的重要意义受到广泛关注。其化学方程式如下： 2CH3OH＋CO2===(CH3O)2C===O＋H2O 该反应变化过程中的能量变化如图所示。回答以下问题。 图中E1、E2分别表示什么含义？该反应是“吸热”还是“放热”反应？能否用E1、E2表示ΔH? 提示　E1、E2分别表示破坏旧化学键吸收的能量和形成新化学键放出的热量。该反应过程中，反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应；反应热等于破坏旧化学键吸收的能量－形成新化学键放出的热量，即ΔH＝E1－E2。 【思维建模】 正确理解活化能与反应热的关系 (1)E1为正反应活化能，E2为逆反应活化能，ΔH＝E1－E2。 (2)催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。 1．如图所示，ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1，ΔH2＝－395.0 kJ·mol－1，下列说法或表示正确的是(　　) A．金刚石与氧气反应生成二氧化碳是吸热反应 B．石墨和金刚石的转化是物理变化 C．石墨的稳定性强于金刚石 D．1 mol石墨的总键能比1 mol金刚石的总键能小1.5 kJ 【解析】　由图知，金刚石与氧气反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，故反应为放热反应，A错误；石墨和金刚石是不同的物质，二者之间的转化是化学变化，B错误；等物质的量的石墨的总能量低于金刚石，则石墨的稳定性强于金刚石，C正确；物质越稳定，所具有的总键能越大，1 mol石墨的总键能比1 mol金刚石的总键能大1.5 kJ，D错误。 【答案】　C 2．某反应的反应机理、能量与反应进程的关系如图所示，已知S2O中硫的化合价为＋6价，下列说法正确的是(　　) A．Fe2＋是该反应的催化剂 B．第一步反应的反应物断裂化学键吸收的能量比第二步反应的小 C．S2O在第一步反应中作还原剂 D．两步反应都是放热反应 【解析】　由图可知，亚铁离子参加反应，最后又生成亚铁离子，且Fe2＋的物质的量不变，则Fe2＋是该反应的催化剂，故A正确；图中第一步反应的反应物断裂化学键吸收的能量比第二步反应的大，故B错误；第一步中铁元素的化合价升高，则S2O中氧元素的化合价降低，则S2O在第一步反应中作氧化剂，故C错误；第一步为吸热反应，第二步与总反应为放热反应，故D错误。 【答案】　A 3．化学反应中能量变化的实质(微观探析) (1)以H2＋Cl2===2HCl反应为例探究化学反应中能量变化 ①该反应过程中共吸收__________ kJ能量，共放出__________ kJ能量。 ②该反应____________(填“放出”或“吸收”)____________kJ热量，为_____________反应。 (2)化学反应中能量变化的本质原因： 【答案】　(1)679　862　放出　183　放热 (2) 4．化学键的键能是形成(或断裂)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。以下是部分共价键键能的数据：H—S键：364 kJ·mol－1；S—S键：266 kJ·mol－1；S===O键：522 kJ·mol－1；H—O键：463 kJ·mol－1。试根据这些数据计算下面这个反应的反应热：2H2S(g)＋SO2(g)===3S(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－Q kJ·mol－1，反应产物中的S实为S8，实际分子是一个八元环状分子(即)，则Q＝________。 【解析】　反应可以改成：2H2S(g)＋SO2(g)===S8(s)＋2H2O(l)。根据公式：ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝4×346 kJ·mol－1＋2×522 kJ·mol－1－3×266 kJ·mol－1－4×463 kJ·mol－1＝－150 kJ·mol－1。 【答案】　150 1．下列说法正确的是 (　　) A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 B．放热反应在常温下一定很容易发生 C．反应是放热还是吸热，可根据反应物和生成物所具有的总能量的相对大小判断 D．吸热反应在常温下一定不能发生 【解析】　有些放热反应也需要加热才能发生，如铝热反应，A错误；放热反应在常温下不一定容易发生，如C(s)与O2(g)的反应在点燃条件下才能发生，B错误；吸热反应在常温下也能发生，如NH4Cl和Ba(OH)2晶体的反应，D错误。 【答案】　C 2．中和热测定实验中，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溶液在倒入小烧杯时，有少量溅出 C．大、小烧杯体积相差较大，夹层间放的碎泡沫塑料较多 D．测量HCl溶液的温度计用水洗净后再用来测NaOH溶液的温度 【解析】　NaOH溶液在倒入小烧杯时，有少量溅出，实验中生成水的量减少，放出的热量减小，测得中和热的数值不准。 【答案】　B 3．化学反应A2＋B2===2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．该反应是吸热反应 B．形成2 mol A—B键需要放出y kJ的能量 C．断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键可放出x kJ的能量 D．2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量 【解析】　根据图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此是放热反应，A、D不正确；因新键的形成释放能量，由图可知形成2 mol A—B键需要释放y kJ能量，故B正确；因旧键的断裂吸收能量，而不是释放能量，故C错误。 【答案】　B 4．由下列键能数据大小，不能得出的事实是(　　) 化学键 O－H H－H O－O 键能kJ·mol－1 463 436 498.3 A．1 mol H2和 mol O2总能量大于1 mol H2O总能量 B．断开1 mol H2中的化学键所吸收的能量是436 kJ C．H2(g)＋ O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－240.85 kJ·mol－1 D．生成1 mol H2O的化学键所放出热量是463 kJ 【解析】　反应焓变等于反应物键能和减去生成物键能和，则H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝(436 kJ·mol－1)＋ ×(498.3 kJ·mol－1)－2×(463 kJ·mol－1)＝－240.85kJ·mol－1；A．由分析可知，反应放热，则反应物能量和大于生成物能量和，A正确；B．1分子氢气中含有1个H－H键，断开1 mol H2中的化学键所吸收的能量是436 kJ，B正确；C．由分析可知，H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－240.85 kJ·mol－1，C正确；D．1分子水中含有2个O－H键，生成1 mol H2O的化学键所放出热量是2×463 kJ，D错误；故选D。 【答案】　D 5．为了研究化学反应A＋B===C＋D的能量变化情况，某同学设计了如图所示装置。当向盛有A的试管中滴加试剂B时，看到U形管中甲处液面下降，乙处液面上升。试回答下列问题： (1)该反应为__________反应(填“放热”或“吸热”)。 (2)A和B的总能量比C和D的总能量________(填“高”或“低”)。 (3)物质中的化学能通过化学反应转化成________释放出来。 (4)反应物化学键断裂吸收的能量________(填“高”或“低”)于生成物化学键形成放出的能量。 【解析】　(1)由于发生反应A＋B===C＋D，U形管中甲处液面下降乙处液面上升，根据气体具有热胀冷缩的性质可以判断该反应为放热反应。(2)由于A＋B===C＋D的反应为放热反应，所以A和B的总能量比C和D的总能量高。(3)化学变化伴随着物质和能量变化，物质中的化学能通过化学反应转化成热能释放出来。(4)化学反应中旧键断裂吸收能量，新键生成放出能量，该反应为放热反应，则反应物化学键断裂吸收的能量低于生成物化学键形成放出的能量。 【答案】　(1)放热　(2)高　(3)热能　(4)低 课时作业(一) 1．如图是“即热饭盒”的结构示意图，撤去隔板，水与下层物质接触，一段时间后食物就变热了。以下物质中适合作下层物质的是(　　) A．食盐　　　　　　 B．生石灰 C．熟石灰 D．浓硫酸 【解析】　撤去隔板，水与下层物质接触，一段时间后食物就变热了，说明有大量的热量释放出来，食盐溶于水热量变化不明显，生石灰溶于水生成氢氧化钙，放出大量的热量，熟石灰溶于水放热不如生石灰，浓硫酸是液体，且具有腐蚀性，因此适合作下层物质的是生石灰。 答案选B。 【答案】　B 2．下列图示变化为吸热反应的是(　　) 【解析】　反应物的总能量小于生成物的总能量，反应为吸热反应，符合题意，A正确；反应物的总能量大于生成物的总能量，反应为放热反应，与题意不符，B错误；浓硫酸稀释放出热量，与题意不符，C错误；锌与稀盐酸的反应为放热反应，与题意不符，D错误。 【答案】　A 3．用10 mL 0.2 mol·L－1NaOH溶液与10 mL 0.2 mol·L－1盐酸反应测得以下反应的中和热(kJ·mol－1): NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＝a kJ·mol－1。用10 mL 0.2 mol·L－1NaOH溶液与分别以下酸溶液反应测得的中和热与a kJ·mol－1基本相同的是(　　) A．20 mL 0.5 mol·L－1硝酸溶液 B．10 mL 0.2 mol·L－1醋酸溶液 C．10 mL 0.2 mol·L－1氢氟酸 D．2 mL 18.4 mol·L－1浓硫酸 【解析】　A．强酸的稀溶液，符合中和热实验的要求，基本相同，选项A正确；B．醋酸是弱酸，电离会吸热，中和反应时放热会减少，选项B错误；C．氢氟酸是弱酸，电离会吸热，中和反应时放热会减少，选项C错误；D．在溶解时会放热，与碱反应时放出的热量将大于中和热，选项D错误；答案选A。 【答案】　A 4．某反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是(　　) A．反应过程a有催化剂参与 B．该反应为放热反应，热效应等于ΔH C．改变催化剂，可改变该反应的ΔH D．有催化剂条件下，反应的活化能等于E1＋E2 【解析】　由图可知，反应过程a需要的活化能比b要高，所以a没有催化剂参与，A错误；由图可知，该反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量，所以该反应属于放热反应，反应的热效应等于生成物与反应物能量之差，即ΔH，B正确；使用催化剂，改变了反应进行的途径，降低了反应的活化能，但不会改变该反应的焓变，C错误；E1、E2分别代表反应过程中各步反应的活化能，整个反应的活化能为E1，D错误。 【答案】　B 5．中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，主要过程如下图所示。 下列说法不正确的是(　　) A．整个过程实现了光能向化学能的转化 B．过程Ⅱ放出能量并形成了O—O键 C．总反应2H2O2H2↑＋O2↑ D．过程Ⅲ属于分解反应也是吸热反应 【解析】　由题图可知，利用太阳光在催化剂表面实现水分解为氢气和氧气，光能转化为化学能，故A正确；过程Ⅱ生成了O—O键，释放能量，B正确；该过程的总反应是水分解为氢气和氧气，C正确；由题图可知，过程Ⅲ为H2O2的分解反应，放出能量，D错误。 【答案】　D 6．单斜硫和正交硫是硫的两种同素异形体，下列说法正确的是(　　) A．S(s，单斜)===S(s，正交)　ΔH3＝－0.33 kJ/mol B．单斜硫比正交硫稳定 C．相同物质的量的正交硫比单斜硫所含的能量高 D．由①可知断裂1 mol O2和1 mol单斜硫中的共价键所吸收的能量比形成1 mol SO2中的共价键所放出的能量多297.16 kJ 【解析】　由题图可知，单斜硫能量大于正交硫，所以单斜硫转化为正交硫放出热量，焓变＝(296.83－297.16)kJ/mol＝－0.33 kJ/mol，所以S(s，单斜)===S(s，正交) 　ΔH3＝－0.33 kJ/mol，A正确；物质所含能量越低越稳定，相同物质的量的单斜硫所含能量大于正交硫所含能量，所以正交硫较稳定，B、C错误；由①可知断裂1 mol O2和1 mol单斜硫中的共价键所吸收的能量总和比形成1 mol SO2中的共价键所放出的能量少297.16 kJ，D错误。 【答案】　A 7．SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F键。已知：1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ，断裂1 mol F—F、S—F键需吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。则反应S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的反应热ΔH为(　　) A．－1780 kJ·mol－1 B．－1220 kJ·mol－1 C．－450 kJ·mol－1 D．＋430 kJ·mol－1 【解析】　利用ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和进行计算。ΔH＝280 kJ·mol－1＋3×160 kJ·mol－1－6×330 kJ·mol－1＝－1 220 kJ·mol－1，B项正确。 【答案】　B 8．(双选)反应2H2O2(l)2H2O(l)＋O2(g)能量变化如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．由于该反应是分解反应，所以该反应为放热反应 B．途径b改变了反应的热量变化 C．1 mol H2O2(l)的能量高于1 mol H2O(l)的能量 D．途径a、b放出的热量一样多 【解析】　A项，由图可知，2H2O2(l)2H2O(l)＋O2(g)为放热反应，正确；B项，反应的焓变只与反应的始态和终态有关，与变化路径无关，途径b、a放出的热量相同，正确；C项，2H2O2(l)2H2O(l)＋O2(g)为放热反应，则1 mol H2O2(l)的能量高于1 mol H2O(l)的能量，错误；D项，途径a、b放出的热量相同，错误。 【答案】　CD 9．“中国芯”的主要原料是单晶硅，“精炼硅”反应历程中的能量变化如下图所示。 下列有关描述正确的是(　　) A．历程Ⅰ、Ⅲ是吸热反应 B．历程Ⅱ的热化学方程式是：SiHCl3(g)＋H2(g)===SiHCl3(l)＋H2(g)　ΔH＝＋28 kJ/mol C．历程Ⅲ的热化学方程式是：SiHCl3(l)＋H2(g)===Si(s)＋3HCl(g)　ΔH＝＋238 kJ/mol D．实际工业生产中，粗硅变为精硅的过程中能量不损耗 【解析】　A．从图中可知，历程Ⅰ反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，A错误；B．从图中可知，历程Ⅱ反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，ΔH＝－28 kJ/mol，B错误；C．历程Ⅲ反应物总能量低于生成物总能量，为吸热反应，ΔH＝＋238 kJ/mol，热化学方程式正确，C正确；D．实际工业生产中，粗硅变为精硅的过程中，伴随着能量的损耗，D错误；故答案选C。 【答案】　C 10．生产液晶显示器的过程中使用的化学清洗剂NF3是一种温室气体，其存储能量的能力是CO2的12 000～20 000倍，在大气中的寿命可长达740年之久，以下是几种化学键的键能： 化学键 N≡N F—F N—F 键能/(kJ·mol－1) 941.7 154.8 283.0 下列说法中正确的是(　　) A．过程N2(g)―→2N(g)放出能量 B．过程N(g)＋3F(g)―→NF3(g)放出能量 C．反应N2(g)＋3F2(g)===2NF3(g)的ΔH＝291.9 kJ/mol D．NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成，仍可能发生化学反应 【解析】　断键的过程吸收能量，A错误；成键的过程，放出能量，B正确；选项C中反应的ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝(941.7＋3×154.8－6×283.0)kJ·mol－1＝－291.9 kJ·mol－1，C错误；若NF3吸收能量后没有化学键的断裂与生成，则是物理变化，D错误。 【答案】　B 11．(1)从能量的变化和反应的快慢等角度研究反应：2H2＋O2===2H2O。已知该反应为放热反应，下图能正确表示该反应中能量变化的是________(填“A”或“B”)。 从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化。化学键的键能如下表： 化学键 H—H OO H—O 键能kJ·mol－1 436 496 463 则生成1 mol水可以放出热量______kJ。 (2)以下反应：①木炭与水制备水煤气　②氯酸钾分解　③炸药爆炸　④酸与碱的中和反应　⑤CaO与H2O作用生成Ca(OH)2　⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应，属于放热反应的有______(填序号)。 【解析】　(1)2H2＋O2===2H2O是放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，能正确表示该反应中能量变化的是A；根据2H2＋O2===2H2O，反应ΔH＝2×436＋496－4×463＝－484 kJ·mol－1，生成1 mol水可以放出热量242 kJ。(2)放热反应主要有化合反应、中和反应、燃烧反应；吸热反应主要有分解反应、以C为还原剂的氧化还原反应、铵盐与碱的反应；属于放热反应的有③炸药爆炸；④酸与碱的中和反应；⑤CaO与H2O作用生成Ca(OH)2。 【答案】　(1)A　242　(2)③④⑤ 12．回答下列问题： (1)实验室用50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL某浓度的NaOH溶液在如图所示装置中反应，通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和热。该装置缺少一种仪器，该仪器的名称为________；实验室提供了0.50 mol/L和0.55 mol/L两种浓度的NaOH溶液，应选择_______mol/L的溶液进行实验。 (2)用50 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL上述所选浓度的NaOH溶液进行中和热的测定。实验数据如表： 　　温度 实验次数　　 起始温度t1/℃ 终止温度t/℃ HCl溶液 NaOH溶液 平均值 1 26.0 26.2 26.1 29.4 2 26.0 26.4 26.2 30.5 3 25.9 25.9 25.9 29.3 4 26.2 26.4 26.3 29.5 回答下列问题： ①若近似认为稀盐酸与NaOH溶液的密度均为1g·cm－3(忽略溶液混合后体积变化)，反应所得溶液的比热容c＝4.18 J·(g·℃)－1，则中和热ΔH＝_________kJ·mol－1(保留1位小数)。 ②上述实验数值结果与理论值57.3 kJ·mol－1有偏差，产生偏差的原因不可能是_______(填字母序号)。 A．实验装置保温、隔热效果差 B．分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中 C．用温度计测定盐酸起始温度后直接测定NaOH溶液的温度 D．用量筒量取盐酸的体积时仰视 (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1 L 1 mol·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)将V1 mL 1.0 mol·L－1盐酸和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录温度，实验结果如图所示(实验中始终保持V1＋V2＝50)，通过分析图像可知，做该实验时环境温度_______(填“高于”“低于”或“等于”)22 ℃，该NaOH溶液的浓度约为_______mol·L－1。 【解析】　测定中和热时，要确保热量不散失、一定量的稀盐酸反应完全，故要在保温性能好、绝热的体系中反应、一次性迅速把NaOH溶液倒入小烧杯中，并用环形玻璃搅拌棒、量取最高温度；测出放出的热量、并计算出中和热，据此回答； (1)该装置缺少一种玻璃仪器，该仪器的名称为环形玻璃搅拌棒(玻璃搅拌器)；为保证盐酸完全中和，应选择0.55 mol·L－1的NaOH溶液进行实验； (2)①4次实验所测温差分别为3.3 ℃、4.3 ℃、3.4 ℃、3.2 ℃，第2次数据偏差大，舍去，其余几次实验温度差平均为3.3 ℃，50 mL 0.50 mol·L－1盐酸和50 mL 0.55 mol·L－1氢氧化钠溶液反应，盐酸和氢氧化钠溶液的密度都≈1 g·cm－3，则溶液的质量为100 g，生成0.025 mol的水，又知中和反应后生成溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1。放出热量Q＝cmΔt＝4.18 J·g－1·℃－1×100 g×3.3 ℃＝13.794 J＝1.3794 kJ，该实验测得的中和热ΔH＝－≈－55.2 kJ/mol ； ②A．实验装置保温、隔热效果差，导致热量散失，所测中和热数值偏低，不选； B．分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中，导致热量散失，所测中和热数值偏低，不选； C．用温度计测定盐酸起始温度后直接测定NaOH溶液的温度，导致反应提前反应部分，则氢氧化钠溶液的起始温度偏高，所测中和热数值偏低，不选； D．用量筒量取盐酸的体积时仰视，则盐酸体积偏大，生成水的物质的量偏大，放出热量偏大，所测中和热数值偏高，选； 选D； (3)稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，反应的中和热相同，稀氨水中的一水合氨是弱电解质，与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量，反应热大于中和热，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为：ΔH1＝ΔH2＜ΔH3； (4)中和反应放热，由图知，V1＝5 mL对应的温度为22 ℃，则实验小组做该实验时的环境温度低于22 ℃。V1＝30 mL对应的温度为28 ℃，为最高点，说明酸碱恰好中和，则30 mL×1.0 mol·L－1＝(50－30)mL×c(NaOH)，则该NaOH溶液的浓度为1.5 mol·L－1。 【答案】　(1)玻璃搅拌器　0.55 (2)－55.2　D (3)ΔH1＝ΔH2＜ΔH3 (4)低于　1.5 13．(1)已知单质硫在通常条件下以S8(斜方硫)的形式存在，而在蒸气状态时，含有S2、S4、S6及S8等多种同素异形体，其中S4、S6和S8具有相似的结构特点，其结构如图所示： 若已知硫氧键的键能为d kJ·mol－1，氧氧键的键能为e kJ·mol－1，S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1，则S8分子硫硫键的键能为________。 (2)下表是部分化学键的键能数据： 化学键 P—P P—O O===O P===O 键能/kJ·mol－1 198 360 498 x ①已知1 mol白磷完全燃烧生成P4O10放出2 982 kJ的热量，白磷(P4)、P4O6、P4O10结构如下图所示，则上表中x＝________。 ②0.5 mol白磷(P4)与O2完全反应生成固态P4O6，放出的热量为________kJ。 【解析】　(1)设硫硫键的键能为x kJ·mol－1，则： －a kJ·mol－1＝×8×x kJ·mol－1＋e kJ·mol－1－2d kJ·mol－1，x＝(2d－a－e)kJ·mol－1。 (2)①由题意可知P4(s)＋5O2(g)===P4O10(s)　ΔH＝－2 982 kJ·mol－1。根据图示知，1 mol P4含有6 mol P—P键，1 mol P4O10含12 mol P—O键和4 mol P===O键，根据键能与反应热关系，反应热等于反应物总键能与生成物总键能之差，断裂1 mol共价键吸收的能量与生成1 mol该共价键放出的能量数值相等。有198 kJ·mol－1×6＋498 kJ·mol－1×5－360 kJ·mol－1×12－4x＝－2 982 kJ·mol－1，x＝585 kJ·mol－1。 ②P4＋3O2===P4O6,1 mol P4O6含有12 mol P—O键，反应热为ΔH＝198 kJ·mol－1×6＋498 kJ·mol－1×3－360 kJ·mol－1×12＝－1 638 kJ·mol－1,0.5 mol白磷(P4)与O2完全反应生成固态P4O6放出的热量为1638 kJ·mol－1×0.5 mol＝819 kJ。 【答案】　(1)(2d－a－e)kJ·mol－1 (2)①585　②819 学科网（北京）股份有限公司 $$