第一章 第一节 第1课时 反应热 焓变（Word教参）-【步步高】2024-2025学年高二化学选择性必修1学习笔记（人教版）

本高中化学讲义聚焦反应热与焓变核心知识点，从体系与环境、吸热放热反应概念切入，通过中和反应反应热测定实验（含装置、操作、数据处理及误差分析），逐步深化至焓变的宏观能量变化与微观化学键断裂/形成的定量关系，构建“概念-实验-理论”的学习支架。 资料以“问题链驱动探究”为特色，设计“碱过量原因”“搅拌器材质选择”等问题培养科学探究与实践能力，结合化学键键能计算焓变训练证据推理的科学思维，强化“能量转化与守恒”的化学观念。课中助力教师引导学生深度参与实验与理论分析，课后学生可通过误差分析案例及练习题巩固知识，弥补实验操作与理论理解的盲点。

第一节　反应热 第1课时　反应热　焓变 [核心素养发展目标]　1.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。2.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。3.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。 一、反应热及相关概念 1．体系与环境(以盐酸与NaOH溶液的反应为例) 2．热量 因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量。 3．吸热反应和放热反应 有下列常见的化学反应：①Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应　②大多数的分解反应　③大多数的化合反应　④铝热反应　⑤C和H2O(g)、C和CO2的反应　⑥中和反应　⑦可燃物的燃烧　⑧金属与酸的置换反应 其中属于放热反应的是______________(填序号，下同)，属于吸热反应的是__________。 答案　③④⑥⑦⑧　①②⑤ 4．反应热 反应热 (1)放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应(　　) (2)浓硫酸溶于水是放热反应(　　) (3)锌与稀硫酸反应导致体系温度升高，且向环境中释放热量(　　) (4)物质发生化学变化都伴有能量的变化(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√ 二、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 3．实验操作步骤 (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。 问题 分析 药品用量 (1)为什么采用碱稍过量的方法？ 实验装置仪器选择 (2)能否用金属搅拌器代替玻璃搅拌器？ (3)测量盐酸和NaOH溶液的温度时能否选用不同的温度计？ 实验操作 (4)测完酸后能否直接测量碱的温度？应该如何操作？ (5)将溶液迅速倒入内筒后，为什么要立即盖上杯盖？ (6)能否将NaOH溶液分多次倒入量热计中？ 提示　(1)为了保证盐酸完全被中和 (2)不能，金属搅拌器易导热，会造成实验过程中热量损失 (3)否，不同的温度计会存在仪器误差 (4)不能，残留的酸会与碱反应，造成酸碱消耗，热量损失。测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干后再测另一种溶液 (5)为了减少热量的损失 (6)不能，操作要迅速，尽量减少热量的散失 4．数据处理 某化学小组用50 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1 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 取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据(注意误差太大的数据要舍去)。 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，反应放出的热量Q＝cmΔt＝c·[m(盐酸)＋m(NaOH溶液)]·(t2－t1)≈1.42 kJ，生成1 mol H2O放出的热量为＝＝56.8_kJ。 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)本次实验测得数据小于57.3 kJ·mol－1，试分析产生误差可能的原因。 提示　①量取酸碱溶液时，操作或读数不当，量取体积小于50 mL；②量热计保温效果不好；③溶液混合时速度不够快，或没有及时盖上杯盖；④读取反应后温度时，过早或过晚，不是读取的最高温度。 (2)若改用100 mL 0.50 mol·L－1的盐酸与100 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液混合，所测中和反应反应热的数值是否为本实验结果的2倍？ 提示　否；中和反应反应热是指在稀溶液中强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O时的反应热，其数值与反应物的量的多少无关，故所测结果应与本次实验结果基本相同。 (3)用浓硫酸代替盐酸对结果会产生什么影响？用醋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，使所测反应热的数值偏大；弱酸、弱碱电离时吸热，使所测反应热的数值偏小。 (4)若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定中和反应反应热，测得的数值________(填“>”“<”或“＝”)57.3 kJ·mol－1。 答案　> 解析　稀硫酸和稀 Ba(OH)2 溶液反应除生成 H2O 外还生成 BaSO4 沉淀，还会放出一部分热量，使所测反应热的数值偏大。 三、反应热与焓变 1．焓和焓变　反应热与焓变的关系 2．反应热产生的原因分析 (1)从反应体系始末状态的能量视角分析 ΔH＝生成物总能量－反应物总能量。 (2)从微观化学反应过程化学键的变化视角分析 以H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反应的能量变化为例说明，如图所示： ΔH＝(436＋243)kJ·mol－1－(431＋431)kJ·mol－1＝－183_kJ·mol－1。 计算结果表明：1 mol H2与1 mol Cl2反应生成2 mol HCl时，放出183_kJ的能量。 (1)ΔH的单位采用kJ·mol－1时，表示1 mol反应的焓变(　　) (2)NaOH溶液与稀硫酸反应的ΔH>0(　　) (3)一个化学反应，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应放热，ΔH<0(　　) (4)化学反应中能量变化的多少与反应物的质量无关(　　) (5)吸热反应中，反应物化学键断裂吸收的总能量高于生成物化学键形成放出的总能量(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√ 1．某化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，下列有关叙述不正确的有__________(填字母)。 A．该反应为放热反应，无需加热就可以发生 B．断裂1 mol A—A和1 mol B—B要吸收x kJ的能量 C．根据图示可知生成1 mol AB (g)放出(y－x)kJ的能量 D．三种物质A2(g)、B2(g)、AB(g)中，最稳定的物质一定是AB(g) 答案　ACD 解析　由图可知该反应为反应物总能量高于生成物总能量的放热反应，但反应放热与反应是否需要加热无关，A错误；断裂1 mol A—A和1 mol B—B要吸收x kJ的能量，B正确；由图可知， mol A2(g)和 mol B2(g)反应生成1 mol AB (g)放出(y－x) kJ的能量，C错误；物质能量越低越稳定，由图可知1 mol A2(g)和1 mol B2(g)的总能量高于2 mol AB (g)的能量，但不知单独物质的能量大小，无法确定谁最稳定，D错误。 2．已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(g)，反应过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。 (1)a、b、c分别代表什么意义？ a：________________________________________________________________________； b：________________________________________________________________________； c：________________________________________________________________________。 (2)该反应是________(填“放热”或“吸热”)反应，ΔH________(填“>”或“<”)0。 答案　(1)旧键断裂吸收的能量　新键形成放出的能量　反应热　(2)放热　< (选择题1～11题，每小题7分，共77分) 题组一　中和反应反应热及其测定 1.(2023·张家界民族中学高二质检)利用如图所示装置测定盐酸与氢氧化钠溶液反应的反应热，下列说法正确的是(　　) A．向盐酸中加入氢氧化钠溶液时缓慢倒入 B．揭开杯盖，用玻璃搅拌器搅拌，让溶液混合均匀 C．不能用环形铜丝搅拌器代替环形玻璃搅拌器 D．改用等浓度的氨水代替氢氧化钠溶液对实验结果无影响 答案　C 解析　向盐酸中加入氢氧化钠溶液时缓慢倒入，会使热量散失，测定结果误差大，故A错误；揭开杯盖，使混合溶液的温度偏低，测定结果数值偏小，故B错误；铜丝搅拌器是热的良导体，热量损失大，不能用环形铜丝搅拌器代替环形玻璃搅拌器，故C正确；一水合氨是弱电解质，电离过程吸热，改用等浓度的氨水代替氢氧化钠溶液实验时，测得中和反应反应热数值偏小，故D错误。 2．下列关于中和反应反应热测定实验的说法正确的是(　　) A．温度计能代替玻璃搅拌器，用于搅拌反应物 B．强酸与强碱反应生成1 mol H2O(l)释放的热量都约为57.3 kJ C．测定中和反应反应热的实验中，读取混合溶液不再变化的温度为终止温度 D．某同学通过实验测得盐酸和NaOH溶液反应生成1 mol H2O(l)时，放出的热量为52.3 kJ，造成这一结果的原因不可能是所用酸、碱溶液浓度过大 答案　D 解析　温度计只能用于测量溶液的温度，A项错误；强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)时，放出的热量不一定等于57.3 kJ，如浓硫酸与NaOH溶液反应生成1 mol H2O(l)时，放出的热量大于57.3 kJ，B项错误，D项正确；应读取混合溶液的最高温度，C项错误。 题组二　反应热　焓变的概念 3．下列关于内能和焓变的说法正确的是(　　) A．化学反应过程中内能的变化等于焓变 B．气态水和液态水所具有内能一定不相同 C．焓的大小受体系的温度、压强等因素的影响 D．内能只与物质的种类、数量以及聚集状态有关 答案　C 解析　在恒压条件下反应物的内能与生成物的内能差等于焓变，A错误；等质量的气态水和液态水所具有的内能一定不相同，但题干未说明水的质量是否相同，因此不能比较二者内能的大小，B错误；内能除了与物质的种类、数量以及聚集状态有关外，还与体系的温度、压强有关，D错误。 4．在化学反应中常伴随能量的释放或吸收。下列说法错误的是(　　) A．焓是指物质所具有的内能 B．等压条件下进行的化学反应的反应热等于反应的焓变 C．一个化学反应中，生成物的总能量大于反应物的总能量，表示该反应为吸热反应 D．放热反应的ΔH<0，吸热反应的ΔH>0 答案　A 解析　内能是体系内物质的各种能量的总和，焓是一个与内能有关的物理量，A项错误。 题组三　反应热产生的原因 5．下列说法正确的是(　　) A．图1为放热反应，放热反应不需要加热就能反应 B．图2为吸热反应，分解反应均为吸热反应 C．反应热描述的是化学反应前后热量的变化，任何化学反应都有反应热 D．浓硫酸溶于水时，体系的温度升高，该过程属于放热反应，能量变化可用图1表示 答案　C 解析　图1中反应物的总能量高于生成物的总能量，为放热反应，有些放热反应不加热不能发生，如铝热反应，故A错误；图2中反应物的总能量低于生成物的总能量，为吸热反应，但少数分解反应为放热反应，如NH4NO3炸药分解，释放能量，故B错误；化学反应的实质是反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成，过程中一定伴随能量变化，所以任何化学反应都有反应热，故C正确；浓硫酸溶于水，是物理变化，不是放热反应，故D错误。 6．已知在25 ℃、101 kPa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，下列有关说法正确的是(　　) A．H2O(g)分解为H2(g)与O2(g)时放出热量 B．甲、乙、丙中物质所具有的总能量：乙>甲>丙 C．H2(g)具有的能量高于H2O(g)具有的能量 D．乙→丙的过程中若生成液态水，释放的能量将小于930 kJ 答案　B 解析　H2(g)和O2(g)反应生成H2O(g)放出热量，则H2O(g)分解为H2(g)和O2(g)时吸收热量，A错误；由图可知，甲中物质变成乙中物质吸收685 kJ能量，乙中物质生成丙中物质释放930 kJ能量，故物质具有的总能量：乙>甲>丙，B正确；H2(g)与O2(g)生成H2O(g)放出热量，则反应物具有的总能量比生成物具有的总能量高，但不能比较H2(g)和H2O(g)具有的能量高低，C错误；等量的H2O(g)具有的能量高于H2O(l)，故乙→丙的过程中若生成液态水，放出的能量大于930 kJ，D错误。 7．已知H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－183 kJ·mol－1，其他相关数据如下表： 物质 H2 Cl2 HCl 1 mol分子中的化学键断裂时吸收的能量/kJ 436 a 431 下列说法正确的是(　　) A．a＝243 B．1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)的总能量小于2 mol HCl(g) C．1 L H2(g)和1 L Cl2(g)完全反应放出183 kJ热量 D．生成2 mol HCl(l)的能量变化小于183 kJ 答案　A 解析　断键时吸热、成键时放热，则(436＋a)－2×431＝－183，解得a＝243，A正确；该反应为放热反应，则1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)的总能量大于2 mol HCl(g)，B错误；1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)完全反应生成2 mol HCl(g)时放出183 kJ热量，C错误；2 mol HCl(g)的能量比2 mol HCl(l)的能量高，则生成2 mol HCl(l)的能量变化大于183 kJ，D错误。 8．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，其主要过程如图所示。 已知：几种物质中化学键的键能如表所示： 化学键 H2O中H—O O2中O==O H2中H—H H2O2中O—O H2O2中O—H 键能/ (kJ·mol－1) 463 496 436 138 463 若反应过程中分解了2 mol水，则下列说法不正确的是(　　) A．总反应为2H2O2H2↑＋O2↑ B．过程Ⅰ吸收了926 kJ能量 C．过程Ⅱ放出了574 kJ能量 D．过程Ⅲ属于放热反应 答案　D 解析　由图可知，总反应为水分解生成氢气和氧气，实现了光能向化学能的转化，反应的化学方程式为2H2O2H2↑＋O2↑，故A正确；过程Ⅰ为2 mol H2O变成2 mol氢原子和2 mol羟基的过程，吸收的能量为463 kJ×2＝926 kJ，故B正确；过程Ⅱ为2 mol氢原子和2 mol羟基生成1 mol氢气和1 mol过氧化氢，放出的能量为436 kJ＋138 kJ＝574 kJ，故C正确；过程Ⅲ为1 mol过氧化氢变成1 mol氧气和1 mol氢气，吸收的能量为463 kJ×2＋138 kJ＝1 064 kJ，放出的能量为496 kJ＋436 kJ＝932 kJ，吸收的能量大于放出的能量，该过程属于吸热反应，故D错误。 9.将V1 mL 1.00 mol·L－1 HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示(实验中始终保持V1＋V2＝50)。下列叙述正确的是(　　) A．做该实验时环境温度为22 ℃ B．该实验表明化学能可以转化为热能 C．NaOH溶液的浓度约为1.00 mol·L－1 D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应 答案　B 解析　从图中曲线可以看出，温度为22 ℃时，V1＝5，则V2＝45，此时已经开始发生中和反应，所以22 ℃一定不是做该实验时的环境温度，A错误；由曲线可知，随着V1的增大，溶液温度先升高后降低，温度升高说明反应放热，表明化学能可以转化为热能，B正确；当V1＝30时温度最高，说明此时两者恰好完全反应，则c(NaOH)＝＝1.50 mol·L－1，C错误；该实验不能证明有水生成的其他反应也是放热反应，D错误。 10．下列关于化学反应中能量变化的说法正确的是(　　) A．铝热反应常被用于冶炼高熔点金属，该类反应中化学能全部转化为热能 B．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓总是高于生成物的总焓 C．形成1 mol H—Cl放出的能量为反应热 D．由CaCO3(s)分解生成CaO(s)和CO2(g)的反应是吸热反应 答案　D 解析　铝热反应发光发热，故化学能部分转化为热能，部分转化为光能，A错误；分解反应通常属于吸热反应，故CaCO3分解属于吸热反应，D正确。 11．肼(H2NNH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示。已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ)：N≡N为942、O==O为500、N—N为154，则断裂1 mol N—H所需的能量(kJ)是(　　) A．194 B．391 C．516 D．658 答案　B 解析　由图知N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)的反应热ΔH1＝－534 kJ·mol－1，设断裂1 mol N—H所需的能量为x，则154 kJ＋4x＋500 kJ－2 752 kJ＝－534 kJ，解得x＝391 kJ。 12．(9分)二氧化碳是一种常见的气体，它不仅是绿色植物光合作用不可缺少的原料，而且在生产、生活中都有重要的用途。近年来，由于人类活动(如化石燃料燃烧)影响，二氧化碳含量逐渐增长，出现温室效应、全球气候变暖、冰川融化等恶劣现象，对二氧化碳的回收利用显得尤为重要。 Ⅰ.(1)已知工业上采用高温煅烧石灰石的方法来制备CO2，其反应的化学方程式为________________________________；该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。 Ⅱ.已知CO2经催化加氢可合成低碳烯烃：2CO2(g)＋6H2(g)=== CH2===CH2(g)＋4H2O(g) (2)几种物质的能量如表所示(在25 ℃、101 kPa条件下，规定单质的能量为0，测得其他物质生成时的反应热为其具有的能量)： 物质 CO2(g) H2(g) CH2==CH2(g) H2O(g) 能量/ (kJ·mol－1) －394 0 52 －242 则该反应的ΔH＝________ kJ·mol－1。 (3)几种化学键的键能如表所示： 化学键 C==O H—H C==C C—H H—O 键能/ (kJ·mol－1) 803 436 615 a 463 则a＝________。 答案　(1)CaCO3CaO＋CO2↑　吸热 (2)－128　(3)409.25 解析　(1)根据信息高温煅烧石灰石制备CO2，可写出反应的化学方程式：CaCO3CaO＋CO2↑，该反应为分解反应，反应吸热。 (2)ΔH＝E(生成物能量总和)－E(反应物能量总和)＝(52－242×4－0＋394×2)kJ·mol－1＝－128 kJ·mol－1。 (3)ΔH＝E(反应物键能总和)－E(生成物键能总和)＝(803×4＋436×6－615－4a－463×8)kJ·mol－1＝－128 kJ·mol－1，解得a＝409.25。 13．(14分)用如图所示的装置测定中和反应反应热。 实验试剂：100 mL 0.50 mol·L－1盐酸、50 mL 0.50 mol·L－1 NaOH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______________，其能否用铜质材料替代？________________(填“能”或“不能”)，理由是__________________________。 (2)装置中隔热层的作用是______________________________________________________。 (3)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溶液的温度 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)玻璃搅拌器　不能　金属材料易导热，会使实验误差增大　(2)减少实验过程中的热量损失　(3)①NH3·H2O为弱碱，电离时吸热，导致放热较少　②－51.8 kJ·mol－1　③AC 解析　(3)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，所以生成1 mol水放出的热量为 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溶液的温度，导致NaOH溶液的初始温度偏高，从而使温度差偏小，使测得的ΔH偏大，A项符合题意；做该实验时室温较高，不会影响实验结果，B项不符合题意；杯盖未盖严会导致热量损失，使测得的ΔH偏大，C项符合题意；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项不符合题意。 学科网（北京）股份有限公司 $