第1章 第1节 第1课时 化学反应的反应热（Word教参）-【步步高】2024-2025学年高二化学选择性必修1学习笔记（鲁科版 京粤闽皖豫宁陕）

本讲义聚焦化学反应的反应热核心知识点，系统梳理体系与环境的概念，通过实例辨析放热与吸热反应，结合能量图像和化学键能分析反应热本质，以中和反应热测定实验为实践支架构建理论与实践联系。 资料以科学探究与实践为特色，设计中和反应热测定实验及误差分析（如浓硫酸、醋酸影响）培养科学思维，通过判断题和图像题强化证据推理，规范实验操作（如迅速混合溶液）渗透科学态度，课中辅助教师实验教学，课后习题助力学生查漏补缺巩固知识。

第1节　化学反应的热效应 第1课时　化学反应的反应热 [核心素养发展目标]　1.认识化学能可以转化为热能，正确认识和判断放热反应和吸热反应。2.根据探究中和反应的反应热的测定，完成实验操作，观察物质及其变化的现象，客观的记录，基于数据分析并得出结论，培养科学探究与创新意识的学科核心素养。 一、化学反应的反应热 1．体系与环境 人为划定的研究对象(物质系统)称为体系，体系以外的其他部分称为环境。 2．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 3．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)表示方法：用符号Q表示，反应吸热时Q取正值，即Q＞0；反应放热时Q取负值，即Q＜0。 (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(　　) (5)体系的温度升高一定是放热反应造成的，体系的温度降低一定是吸热反应造成的(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)× 1．下列四个选项中，表示吸热反应的是(　　) 答案　A 解析　从图像中提取反应物总能量与反应产物总能量的大小关系。E(反应物)<E(反应产物)的反应为吸热反应，A正确；每一个化学反应有新物质生成的同时，都伴随着能量变化，故E(反应物)与E(反应产物)不可能相等，C错误；根据断裂化学键时吸收能量，形成化学键时释放能量可知，D错误。 图像法判断吸热反应与放热反应 吸热反应：E(反应物)<E(反应产物)，Q>0 放热反应：E(反应物)>E(反应产物)，Q<0 2．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键、S—F键需吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。则常温下1 mol硫单质与 3 mol F2发生反应：S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的反应热Q＝________，该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。 答案　－1 220 kJ　放热 解析　反应物断裂化学键时吸收的总能量为280 kJ＋3×160 kJ＝760 kJ，1个SF6分子中有6个S—F键，形成化学键释放的总能量为330 kJ×6＝1 980 kJ，显然该反应为放热反应，Q＝－(1 980－760) kJ＝－1 220 kJ。 反应热与化学键的关系 Q＝ΔE1－ΔE2 二、测定中和反应的反应热 1．反应热数值的获得方法 (1)反应热的数值可以通过实验测得，也可以通过理论计算求得。 (2)热化学：用实验方法和理论方法研究反应热的化学分支。 2．反应热测定的方法和装置 (1)测定反应热的仪器——量热计 如图是一种简易量热计示意图： (2)测定方法：将反应物加入内筒并搅拌使之迅速反应，测量反应前后溶液温度的变化值。 (3)计算公式：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。 3．实验探究——中和反应的反应热的测定 (1)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＝－CΔT，其中：c为比热容，m为酸碱溶液的质量和，ΔT＝T2－T1。然后换算成生成1 mol H2O(l)放出的热量即可。 (2)实验步骤 ①向量热计内筒中加入1.0 mol·L－1的盐酸100 mL，盖上杯盖，插入温度计，匀速搅拌后记录初始温度T1。 ②向250 mL的烧杯中加入1.0 mol·L－1的NaOH溶液100 mL，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，记录体系达到的最高温度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。 问题 分析 实验装置仪器选择 (1)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 (2)测完酸后能否直接测量碱的温度？应该如何操作？ (3)为何将溶液迅速倒入内筒后，立即盖上杯盖？ (4)能否将NaOH溶液分多次倒入量热计中？ 提示　(1)否，不同的温度计会存在仪器误差 (2)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 (3)减少热量的损失 (4)否，操作要迅速，尽量减少热量的散失 4．数据处理 (1)盐酸、氢氧化钠溶液为稀溶液，其密度近似地认为都是1 g·cm－3，反应前后溶液的比热容为4.18 kJ·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(l)的反应热： Q＝－8.36(T2－T1) kJ或 kJ。 (2)该小组用上述同浓度的硝酸和KOH做同样的测定实验，初步处理后的数据见下表： 三次实验平均值 反应前后温差(T2－T1)/K 换算生成1 mol H2O放出的热量/kJ KOH溶液、盐酸各50 mL 3.41 57.0 NaOH溶液、硝酸各100 mL 3.42 57.2 (1)大量精确实验测得，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(l)时，放出57.3 kJ的热量。 该小组三次不同的实验测得数据小于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；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)指导老师总结时说“若用1.1 mol·L－1NaOH或KOH代替原来的碱溶液实验，可能实验结果更准确”，请你帮老师解释原因。 提示　碱稍过量，盐酸能全部参加反应，最后用盐酸的物量的量换算生成1 mol水的反应热，所得数据更精确。 (3)上述测定实验中所用酸、碱溶液体积差别很大，测得生成1 mol H2O(l)时，反应热却很接近，原因是什么？ 提示　在中和反应反应热测定实验数据处理时，要用参加反应的n(H＋)或n(OH－)换算生成1 mol液态水放出的热量，其数值与反应物的量的多少无关。 (4)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；弱酸电离时吸热，使所测反应热的数值偏小。 (选择题1～12题，每小题7分，共84分) 题组一　常见的吸热反应和放热反应 1．下列说法不正确的是(　　) A．需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应 B．任何放热反应在常温条件下一定能够发生 C．反应物和反应产物具有的总能量决定了反应是吸热还是放热 D．吸热反应在一定条件下(如加热等)也能够发生 答案　B 解析　有的放热反应需要在加热条件下发生，如铝热反应是放热反应，但需要加热，故A项正确、B项错误；反应物所具有的总能量高于反应产物的总能量，则反应为放热反应；反应物所具有的总能量低于反应产物的总能量，则反应为吸热反应，故C项正确；吸热反应在一定条件下(如加热等)也能发生，如碳与二氧化碳在加热条件下反应，属于吸热反应，故D项正确。 2．下列变化中，属于吸热反应的是(　　) ①液态水汽化　②将胆矾加热变为白色粉末　③浓H2SO4稀释　④NH4Cl分解　⑤生石灰跟水反应生成熟石灰　⑥CaCO3高温分解　⑦CO2＋C===2CO　⑧Ba(OH)2·8H2O与固体NH4Cl混合　⑨C＋H2O(g)===CO＋H2　⑩Al与盐酸反应 A．①②④⑥⑦⑧⑨ B．②④⑥⑦⑧⑨ C．①④⑥⑧ D．①②④⑧⑨ 答案　B 解析　①液态水汽化属于吸热过程，为物理变化，故不选；②将胆矾加热变为白色粉末为分解反应，属于吸热反应，故选；③浓H2SO4稀释放出大量的热为物理变化，故不选；④NH4Cl分解为分解反应，属于吸热反应，故选；⑤生石灰跟水反应生成熟石灰为放热反应，故不选；⑥CaCO3高温分解为分解反应，属于吸热反应，故选；⑦CO2＋C===2CO为吸热反应，故选；⑧Ba(OH)2·8H2O与固体NH4Cl混合发生的反应为吸热反应，故选；⑨C＋H2O(g)===CO＋H2为吸热反应，故选；⑩Al与盐酸反应为放热反应，故不选。 题组二　从体系能量的变化理解吸热反应和放热反应 3．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反应产物的总能量，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反应产物的总能量，为吸热反应，但少数分解反应为放热反应，如NH4NO3的分解，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反应产物中化学键的形成，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。 4．(2023·济南高二检测)已知EA、EB、EC、ED分别表示A(g)、B(g)、C(g)、D(g)所具有的能量，则对于吸热反应：A(g)＋B(g)===C(g)＋D(g)，下列说法正确的是(　　) A．EA＞EC B．EA＞EC＋ED C．EA＋EB＞EC＋ED D．EA＋EB＜EC＋ED 答案　D 解析　反应物的总能量低于反应产物的总能量的反应为吸热反应，故吸热反应A(g)＋B(g)===C(g)＋D(g)中，EA＋EB＜EC＋ED。 题组三　从化学键的变化理解反应热 5．下列过程伴随的能量变化中，属于反应热的是(　　) A．形成1 mol H—Cl键放出的能量 B．石墨转化为金刚石吸收的能量 C．1 mol O2形成2 mol O吸收的能量 D．水蒸气变成液态水放出的能量 答案　B 解析　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反应热，化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成。形成1 mol H—Cl键，只有化学键的形成，故其能量的变化不属于反应热，A错误；石墨转化为金刚石既有旧键的断裂，又有新键的形成，故其能量的变化属于反应热，B正确；1 mol O2形成2 mol O，只有化学键的断裂，没有化学键的形成，故其能量的变化不属于反应热，C错误；水蒸气变成液态水是物理变化，故其能量的变化不属于反应热，D错误。 6．H2和I2在一定条件下能发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)　Q＝－a kJ·mol－1 已知：(a、b、c均大于零) 下列说法不正确的是(　　) A．反应物的总能量高于反应产物的总能量 B．断开1 mol H—H键和1 mol I—I键所需能量大于断开2 mol H—I键所需能量 C．断开2 mol H—I键所需能量为(c＋b＋a) kJ D．断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量 答案　B 解析　H2和I2在一定条件下能发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)　Q＝－a kJ·mol－1，反应是放热反应，反应物总能量高于反应产物总能量，故A正确；断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量，反应是放热反应，所以形成化学键放出的能量大于断裂化学键吸收的能量，即断开1 mol H—H键和1 mol I—I键所需能量小于断开2 mol H—I键所需能量，故B错误、D正确；Q＝反应物断裂化学键吸收的能量－反应产物形成化学键放出的能量，得到断开2 mol H—I键所需能量为(a＋b＋c) kJ，故C正确。 题组四　中和反应反应热测定实验 7．在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．实验时，用玻璃搅拌器不断搅拌 B．将NaOH溶液分多次加入装有稀盐酸的烧杯中 C．大、小烧杯体积相差较大，夹层间放的碎泡沫塑料较多 D．测量盐酸温度的温度计用水洗净后才用来测量NaOH溶液的温度 答案　B 解析　实验时，用玻璃搅拌器不断搅拌，可以使酸碱充分混合并迅速反应，结果更精确，故A不选；将NaOH溶液一次性加入装有稀盐酸的烧杯中可以减少热量散失，分多次加入装有稀盐酸的烧杯中一定会降低实验准确性，故B选；大、小烧杯夹层间放的碎泡沫塑料较多，保温效果更好，会提高实验准确性，故C不选；测量盐酸的温度计用水洗净后才用来测NaOH溶液的温度，会减少酸碱之间因为中和反应而导致的热量损失，提高实验的准确性，故D不选。 8.在测定中和反应的反应热的实验中，下列说法正确的是(　　) A．使用搅拌器是为了加快反应速率，减小实验误差 B．为了准确测量反应后溶液的最高温度，实验中温度计水银球应与内筒接触 C．测量和记录反应前后溶液的温度时，只记录一组数据即可 D．利用如图所示的简易量热计测定中和反应的反应热时，杯盖可以用铜铝合金材料制作 答案　A 解析　B项水银球不可接触内筒；D项铜铝合金易导热。 9．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；测定中和反应反应热时，应读取混合溶液的最高温度，C项错误；浓酸或浓碱溶于水时会放热，则生成1 mol H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ，D项正确。 10.已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．该反应有可能是放热反应 B．1 mol A2(g)和1 mol B2(g)反应生成2 mol AB(g)吸收的热量为(a－b)kJ C．该反应中反应物的总能量高于反应产物的总能量 D．断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键放出a kJ能量 答案　B 解析　由图可知，反应产物的总能量大于反应物的总能量，该反应为吸热反应，A、C项错误；断裂化学键吸收能量，根据图示可知断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键吸收a kJ能量，D项错误。 11．下列实验现象或图像信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是(　　) 选项 A B 反应装置或图像 实验现象或图像信息 温度计的水银柱上升 反应物总能量大于反应产物总能量 选项 C D 反应装置或图像 实验现象或图像信息 反应开始后，针筒活塞向右移动 反应开始后，甲处液面低于乙处液面 答案　C 解析　盐酸和氢氧化钠溶液发生中和反应，温度计的水银柱不断上升，说明该反应为放热反应，故A不符合题意；由图可知，反应物总能量大于反应产物总能量，为放热反应，故B不符合题意；稀硫酸和锌反应生成氢气，因此针筒活塞向右移动不只是受温度的影响，实验现象不能充分说明反应放热，故C符合题意；反应开始后，甲处液面低于乙处液面，说明装置内温度升高，压强增大，实验现象可说明反应为放热反应，故D不符合题意。 12.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为5 mL，则V2为45 mL，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 mL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。 13.某实验小组用0.50 mol·L－1 NaOH溶液和0.50 mol·L－1稀硫酸进行中和反应的反应热的测定。 实验装置如图所示： (1)(1分)装置中碎泡沫塑料的作用是___________________________________________。 (2)取50 mL NaOH溶液和30 mL稀硫酸进行实验，实验数据如下表： 实验次数 起始温度T1/℃ 终止温度T2/℃ 温度差 (T2－T1)/℃ H2SO4 NaOH 平均值 1 26.6 26.6 26.6 29.1 2 27.0 27.4 27.2 31.2 3 25.9 25.9 25.9 29.8 4 26.4 26.2 26.3 30.4 ①(1分)温度差的平均值为________ ℃。 ②近似认为0.50 mol·L－1 NaOH溶液和0.50 mol·L－1稀硫酸的密度都是1 g·cm－3，中和后生成的溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1。则中和反应的反应热Q＝________________(结果保留1位小数)。 ③上述结果与－57.3 kJ·mol－1有偏差，产生此偏差的原因可能是________(填字母)。 a．实验装置保温、隔热效果差 b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数 c．一次性把NaOH溶液倒入盛有稀硫酸的小烧杯中 d．用温度计测定NaOH溶液的起始温度后直接测定稀硫酸的温度 答案　(1)保温、隔热，减少热量损失　(2)①4.0　②－53.5 kJ·mol－1　③ad 解析　(2)②生成水的物质的量为0.05 L×0.50 mol·L－1＝0.025 mol，溶液的质量为80 mL×1 g·cm－3＝80 g，温度差为4.0 ℃，则生成0.025 mol水放出的热量为m·c·ΔT＝80 g×4.18 J·g－1·℃－1×4.0 ℃＝1 337.6 J＝1.337 6 kJ，所以实验测得的中和反应的反应热Q＝－≈－53.5 kJ·mol－1。③装置保温、隔热效果差，求得放出的热量偏小，中和反应的反应热的绝对值偏小，故a符合题意；量取NaOH溶液的体积时仰视读数，会导致量取的NaOH溶液的体积偏大，求得放出的热量偏高，中和反应的反应热的绝对值偏大，故b不符合题意；用温度计测定NaOH溶液的起始温度后直接插入稀硫酸中测温度，导致稀硫酸的起始温度偏高，求得放出的热量偏小，中和反应的反应热的绝对值偏小，故d符合题意。 14．(10分)某化学兴趣小组对生石灰与水反应是放热反应进行了实验探究，在除了用手触摸试管壁感觉发热外，还设计了下列几个可行性方案(实验装置中支撑及捆绑仪器已略去)。 (1)甲方案：将温度计与盛有生石灰的小试管用橡皮筋捆绑在一起，放入盛有水的小烧杯中，用胶头滴管向小试管中缓缓滴加水，看到的现象是________________，说明反应放热。 (2)乙方案：将盛有生石灰的小试管插入带支管的试管中，支管接①或②，用胶头滴管向小试管中缓缓滴加水，看到的现象是(接①)____________，(接②)_______________，说明反应放热。 (3)丙方案：用胶头滴管向盛有生石灰且带支管的试管中滴加水，支管接的导管中放有适量无水硫酸铜粉末，看到的现象是____________________________________________， 说明反应放热，其原因是__________________________________________________。 答案　(1)小试管中固体变成乳状，同时有大量水蒸气产生，温度计温度上升　(2)导管口有气泡产生　U形管左边水柱下降，右边水柱上升　(3)无水硫酸铜粉末变蓝　水与生石灰反应放出热量，使水蒸发，无水硫酸铜遇水变蓝 解析　(1)CaO与H2O反应生成Ca(OH)2，反应放出大量的热，小试管内有水蒸气产生，温度计温度上升。(2)由于CaO与H2O反应放热，使小试管内温度升高，接①时，导管口有气泡冒出；接②时，U形管左侧水柱下降，右侧水柱上升。(3)CaO与H2O反应放热，使小试管内水分蒸发，无水CuSO4吸水后生成蓝色的CuSO4·5H2O。 学科网（北京）股份有限公司 $