第1讲 反应热 焓变 ——2026年新高二暑假衔接讲义——人教版高中化学选择性必修1

新高二暑假衔接讲义 第1讲 反应热 焓变 模块一 反应热及其测定 ， 一、体系与环境 以盐酸与NaOH溶液的反应为例 体系 在热学中体系是与周围其他部分区分开来的根据需要所研究的对象。如我们可将盐酸、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）。 环境 与体系相互影响的其他部分，如盛有溶液的试管和溶液之外的空气等看作环境。 关联 体系与环境之间存在_______交换或_______交换。 ， 二、反应热的定义 1．定义：在等温条件下①，化学反应体系向环境_______或从环境_______的_______，称为化学反应的热效应，简称反应热。用ΔH表示。 ， ①注：等温条件下，指化学反应发生后，使反应后体系的温度恢复到反应前体系的温度，即反应前后体系的温度相等。 2．说明：许多反应热可以通过量热计直接测定。例如，盐酸与NaOH溶液反应的过程中会放出热量，导致体系与环境之间的温度产生差异。在反应前后，如果环境的温度没有变化，则反应放出的热量就会使体系的温度升高，这时可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。 ， 三、反应热的测定实验 中和热：大量实验测得，在25℃和101kPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol 液态H2O时，放出57.3 kJ的热量。ΔH =-57.3 kJ/mol。 ， 实验探究——中和反应反应热的测定 【实验操作】 （1）反应物温度的测量。 ①用量筒量取50mL 0.50mol/L盐酸， 打开杯盖， 倒入量热计的内筒，盖上杯盖，插入温度计，测量并记录盐酸的温度(数据填入下表)。用水把温度计上的酸冲洗干净，擦干备用。 ②用另一个量筒量取50mL 0.55mol/L NaOH溶液， 用温度计测量并记录NaOH溶液的温度（数据填入下表）。 （2）反应后体系温度的测量。 打开杯盖， 将量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计的内筒， 立即盖上杯盖， 插入温度计，用搅拌器匀速搅拌。密切关注温度变化，将________温度记为反应后体系的温度（t2）。 （3）重复上述步骤（1）至步骤（2）两次。 ， 【数据处理】 （1）取盐酸温度和NaOH溶液温度的__________记为反应前体系的温度（t1） 。计算温度差（t2 - t1），将数据填入下表。 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 （2）取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据。 （3）根据温度差和比热容等计算反应热。 ， （4）实验数据处理 为了计算简便，盐酸、氢氧化钠稀溶液的密度近似地认为都是1 g·cm-3，反应后生成的溶液的比热容c＝4.18 J/(g·℃)。该实验中盐酸和NaOH溶液反应放出的热量是 Q＝cmΔt＝c·[m(盐酸)＋m(NaOH溶液)]·(t2－t1)≈1.42 kJ 生成1mol H2O时放出的热量为＝＝56.8 kJ。 ， （5）误差分析 |ΔH|偏小：保温措施不好;搅拌不充分;分多次加入Na0H溶液;用金属搅拌器搅拌；用氨水代替NaOH溶液;用醋酸代替盐酸;温度计测完盐酸温度后,直接测量Na0H溶液的温度(NaOH初始温度高) |ΔH|偏大：酸碱浓度过大;NaOH固体代替NaOH溶液;浓H2S04代替盐酸; 用稀H2SO4和Ba(OH)2测定 酸碱中和反应测定实验的注意事项 （1）为了保证0.50mol· L－1的盐酸完全被NaOH中和，采用0.55mol·L－1NaOH溶液，使碱稍稍过量，因为过量的碱并不参加中和反应。此外空气也会消耗碱（酸稍微过量也可以） ， （2）先后测量酸、碱及混合液的温度时，测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。温度计的水银球部分要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间再记下读数。 （3）实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温，才能使用。 （4）操作时动作要快，尽量减少热量的散失。 ， （5）实验时亦可选用浓度体积都不相同的酸碱溶液进行中和热的测定，但在计算时，应取二者中量少的一种，因为过量的酸/碱并不参加中和反应。 （6）多次试验求平均值时，若有某一组的实验数据有明显偏差，应直接舍去。 （7）隔热层的作用是保温隔热，减少热量损失。 （8）环形玻璃棒作用是：揽拌，使酸碱反应；不能替换铜棒，因为铜棒导热，造成热损失 （9）实验不能用稀硫酸和氢氧化钡反应测定中和热，Ba2++SO42-==BaSO4放热,使中和热数值偏大 【对点训练1】 1．某同学通过实验测出稀盐酸和稀NaOH溶液(碱稍过量)反应生成1 mol水的反应热ΔH＝－52.3 kJ·mol－1，造成这一结果的原因不可能的是(　　) A．实验装置保温、隔热效果差 B．用量筒量取盐酸时仰视读数 C．分多次将NaOH溶液倒入量热计的内筒中 D．用测量盐酸的温度计直接测定NaOH溶液的温度 【答案】B 【解析】若装置保温、隔热效果差，会造成较多的热量损失，测得的反应热数值偏小，A项可能；仰视读数时，实际量取的溶液体积多于应该量取的溶液体积，会导致放出的热量变多，B项不可能；C项操作会导致较多的热量损失，C项可能；D项操作会导致测得的NaOH溶液的初始温度偏高，最后计算出的反应放出的热量比实际放出的热量少，D项可能。 2．为了测定酸碱反应的中和热，计算时至少需要的数据是(　　) ①酸溶液的浓度和体积　②碱溶液的浓度和体积　③比热容　④反应后溶液的质量(单位：kg)　⑤生成水的物质的量　⑥反应前后温度变化　⑦操作所需的时间 A．①②③⑥ B．①③④⑤ C．③④⑤⑥ D．全部 【答案】C 【解析】根据ΔH＝－ kJ·mol－1可知，C正确。 3．用50 mL 0.50 mol·L－1盐酸和50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液测定 H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)的反应热(ΔH)的实验时，下列说法不正确的是(　　) A．酸碱混合时，量筒中NaOH溶液应缓缓倒入量热计内筒中，不断用玻璃搅拌器搅拌 B．装置中的大小烧杯之间填满碎泡沫塑料的作用是保温隔热，减少热量损失 C．用量筒量取NaOH溶液时，仰视取液，测得的反应热ΔH不变 D．改用25 mL 0.50 mol·L－1盐酸跟25 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液进行测定，ΔH数值不变 【答案】A 【解析】酸碱混合时要迅速，并且不能搅拌，防止热量的散失，A错误；中和反应反应热测定实验成败的关键是做好保温工作，B正确；用量筒量取NaOH溶液时，仰视取液，氢氧化钠溶液体积高于所需量的体积，但生成水的量不变，放出的热量不变，测得的中和反应反应热ΔH不变，C正确；反应放出的热量与所用酸和碱的量有关，但生成1 mol水时中和反应反应热的大小与参加反应的酸碱用量无关，D正确。 4.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有所增加 C．实验(c)中将玻璃搅拌器改为铜质搅拌器，则测定结果数值偏低 D．若用NaOH固体测定中和反应反应热，则测定结果无影响 【答案】C 【解析】由实验可知，(a)、 (c)都是放热反应，(b)是吸热反应，故A错误；将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量不变，故B错误；铜易导热，实验(c)中将玻璃搅拌器改为铜质搅拌器，热量损失大，测定结果数值偏低，故C正确；氢氧化钠固体溶解放热，若用NaOH固体测定中和反应反应热，测定结果数值偏高，故D错误；故选C。 5．中和反应反应热是一个在热化学中的重要概念，中和反应反应热的定义为在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O时的反应热。以下关于中和反应反应热的叙述正确的是(　　) A．在稀溶液中所有酸和碱反应的中和反应反应热数值都相等 B．在稀溶液中强酸与强碱反应的中和反应反应热都相等 C．在稀溶液中1 mol强酸和1 mol强碱反应放出的热量都相等 D．将浓硫酸滴入氢氧化钠溶液中刚好生成1 mol水时，产生的热量即为中和反应反应热 答案　B 解析　在稀溶液中所有酸和碱反应的中和反应反应热数值不一定都相等，A错误；在稀溶液中强酸与强碱反应的中和反应反应热都相等，B正确；在稀溶液中1 mol强酸和1 mol强碱反应放出的热量不一定相等，如一元酸和一元碱放出的热量小于二元酸和二元碱放出的热量，C错误；浓硫酸稀释时放热，所以生成1 mol水时放出的热量大于中和反应反应热的数值，D错误。 6. 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；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；该实验不能证明有水生成的其他反应也是放热反应，D错。 7. 某实验小组用0.50mol/L NaOH溶液和0.50mol/L硫酸溶液进行中和热的测定。 测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热的实验装置如图所示。 （1）仪器a的名称为___，实验中还需要用到的玻璃仪器是___ （2）取50mL NaOH溶液和30mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表。 ①请填写表中的空白： 温度 实验次数 起始温度t1/℃ 终止温度t2/℃ 温度差平均值(t2-t1)/℃ H2SO4 NaOH 平均值 1 26.2 26.0 26.1 30.1 ___ 2 27.0 27.4 27.2 33.3 3 25.9 25.9 25.9 29.8 4 26.4 26.2 26.3 30.4 ②近似认为0.50mol/L NaOH溶液和0.50mol/L硫酸溶液的密度都是1g/cm3，中和后生成溶液的比热容c=4.18J/(g·℃)。则中和热△H=___________(取小数点后一位)。 ③上述实验数值结果与57.3kJ/mol有偏差，产生偏差偏低的原因可能是_____(填字母)。 a．实验装置保温、隔热效果差 b．配制0.50mol/LNaOH溶液时俯视刻度线读数 化学，侵权必究 c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中 d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定硫酸溶液的温度 e．用量筒量取NaOH溶液的体积时仰视读数 （3）实验中改用30mL0.50mol/L的硫酸跟50mL 0.55mol/L的NaOH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”)，所求中和热的数值会_____________(填“相等”或“不相等”)。 【答案】 玻璃搅拌器 量筒 4.0 -53.5kJ/mol acd 不相等 相等 【详解】 (1)第一次测定温度差为：(30.1-26.1)℃＝4.0℃，第二次测定的温度差为：(33.3-27.2)℃＝6.1℃，第三次测定的温度差为：(29.8-25.9)℃＝3.9℃，第四次测定的温度差为：(30.4-26.3)℃＝4.1℃，实验2的误差太大要舍去，三次温度差的平均值为4.0℃；50mL 0.50mol/L氢氧化钠与30mL 0.50mol/L硫酸溶液进行中和反应，硫酸是过量的，生成水的物质的量和氢氧化钠的物质的量相等。所以生成水的物质的量为0.05L×0.50mol/L＝0.025mol，溶液的质量为：80mL×1g/mL＝100g，温度变化的值为△T＝4.0℃，则生成0.025mol水放出的热量为：Q＝m•c•△T＝80g×4.18J/(g•℃)×4.0℃＝1337.6J，即1.3376kJ，所以实验测得的中和热△H＝-1.3376kJ÷0.025mol＝-53.5kJ/mol，此数值比57.3kJ/mol小。 ③a．装置保温、隔热效果差，测得的热量偏小，中和热的数值偏小，故a选； b．配制0.50mol/LNaOH溶液时俯视刻度线读数，加入的水不够，溶液体积偏小，使NaOH溶液浓度偏大，和硫酸中和时放热多，使中和热数值偏大，故b不选； c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中，热量散失较多，测得温度偏低，中和热的数值偏小，故c选； d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度，导致温度计上残留的碱液与稀硫酸反应，起始温度偏高，测量值偏小，故d选； e．量取NaOH溶液的体积时仰视读数，会导致所量的氢氧化钠体积偏大，放出的热量偏高，中和热的数值偏大，故e不选； 故答案选acd。 (3)实验中改用30mL0.5mol/L硫酸跟50mL0.55mol/L氢氧化钠进行反应，与上述实验相比，生成的水不同，所放出的热量不相等；由于中和热是在一定条件下，稀溶液中，强酸和强碱反应生成1mol水时所放出的热量，与酸碱用量无关，因此所求的中和热数值不变。 模块二 反应热与焓变 一、内能、焓、焓变 1．内能（符号为U）：体系内物质的各种能量的总和，受________、________和________等的影响。 2．焓（符号为H）：与内能有关的物理量。 3．焓变：在_______条件下进行的化学反应（严格地说，对反应体系做功有限定，中学阶段一般不考虑），其反应热等于反应的焓变，符号：________，单位：________ （或________）。 ， 二、焓变的意义 1．当反应体系放热时其焓减小，ΔH为________，即ΔH_______。 2．当反应体系吸热时其焓减小，ΔH为________，即ΔH_______。 三、常见的放热反应与吸热反应 放热反应 吸热反应 ①所有燃烧反应； ②大多数化合反应； ③酸碱中和反应； ④金属与酸或水的置换反应； ⑤物质的缓慢氧化； ⑥铝热反应。 ①大多数分解反应； ②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应； ③高温条件下C、H2、CO作还原剂的反应。 特别：碳酸氢钠与盐酸反应 记忆口诀：铝热燃化金水中，分解三还铵碱臭。 思考： ①所有分解反应都是吸热反应吗？②需要加热才能发生的反应一定是吸热反应吗？ 四、从反应物与生成物总能量相对大小分析焓变 1．放热反应（ΔH＜0）：反应物的总焓（能量）大于生成物的总焓（能量）。 2．吸热反应（ΔH＞0）：反应物的总焓（能量）小于生成物的总焓（能量）。 ， 3．计算公式：ΔH = ___________________________ 五、从反应物与生成物总键能相对大小分析焓变 1．化学反应的本质是 。 2．断键需要 能量，成键需要 能量。 3．键能：断开（形成）1 mol某键所吸收（放出）的能量叫键能。单位：kJ/mol。 例如，H-H键的键能是436.0 kJ/mol，那么断开（形成）1 mol H-H键吸收（放出）的能量为436.0 kJ。 4．实例分析 由图可知，1 mol H2与1 mol Cl2反应生成2 mol HCl分子的过程中， 了 kJ的能量。 ， 5.计算公式：ΔH = ___________________________ 拓展： 白磷 P4O6 S8 金刚石/硅单质 二氧化硅 石墨 六、物质的稳定性 能量越低越稳定，键能越大越稳定。 【对点训练2】 1．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 解析　大多数化合反应是放热反应，大多数分解反应是吸热反应，A正确；氧化还原反应不一定是放热反应，如碳与二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳为氧化还原反应，但属于吸热反应，B错误；化学反应的吸、放热与是否有催化剂参与无关，C错误；所有的化学反应均有化学键的断裂和形成，反应物断键吸收的热量比生成物成键放出的热量多，该反应为吸热反应，反之为放热反应，D错误。 2．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 反应装置或图像 实验现象或图像信息 A 温度计的水银柱不断上升 B 反应物总能量高于生成物总能量 C 反应开始后，甲处液面低于乙处液面 D 反应开始后，针筒活塞向右移动 答案　D 解析　温度计的水银柱不断上升说明反应过程中温度不断升高，能充分说明该反应为放热反应，故A不符合题意；该反应的反应物总能量高于生成物总能量，充分说明该反应为放热反应，故B不符合题意；反应开始后甲处液面低于乙处液面，说明锥形瓶内气体受热膨胀，能充分说明该反应为放热反应，故C不符合题意；稀硫酸与锌粒反应放出氢气，无论反应是否放热针筒活塞都会向右移动，无法证明该反应为放热反应，故D符合题意。 3．根据下图所示的过程中的能量变化情况，判断下列说法正确的是(　　) A．H2(g)转化为氢原子是一个放热过程 B．1 mol H2和1 mol Cl2的总能量比2 mol HCl的总能量高 C．1个HCl(g)分子中的化学键断裂时需要吸收431 kJ能量 D．2HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)的反应热ΔH＝－183 kJ·mol－1 【答案】B 【解析】H2(g)转化为氢原子，吸收热量，故A错误；该反应为放热反应，1 mol H2和1 mol Cl2的总能量比2 mol HCl的总能量高，故B正确；由图可知1 mol HCl(g)分子中的化学键断裂时需要吸收431 kJ能量，故C错误；D项与图示反应互为逆反应，焓变的数值相同、符号相反，则2HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)的反应热ΔH＝＋183 kJ·mol－1，故D错误。 4．根据下图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中能量变化情况，判断下列说法错误的是(　　) A．直观看，该反应中反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量 B．2 mol气态氧原子结合生成O2(g)时，能放出498 kJ能量 C．断裂1 mol NO分子中的化学键，需要吸收632 kJ能量 D．1 mol N2(g)和1 mol O2(g)生成2 mol NO(g)的反应热ΔH＝－180 kJ·mol－1 【答案】D 【解析】直观看，该反应中反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量，A正确；互逆过程的热量变化，ΔH数值相等，符号相反，故B、C正确；ΔH＝(946＋498－2×632) kJ·mol－1＝＋180 kJ·mol－1，D错误。 5．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)　ΔH＝－534 kJ·mol－1，可设断裂1 mol N—H所需的能量为x,154 kJ＋4x＋500 kJ－2 752 kJ＝－534 kJ，可求得x＝391 kJ。 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 解析　由图可知，该反应过程CO中C与O之间化学键没有发生完全断裂，故A错误；由图可知从催化剂上脱离生成的过程，能量降低，放出热量，故B正确；CO2的结构式为O==C==O，CO2分子中存在碳氧极性共价键，故C正确；CO和O原子反应生成CO2的过程是放热反应，则ΔH<0，故D正确。 【课时跟踪训练】 1.最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如图： 下列说法正确的是 A．该能量图也可以表示碳酸氢钠与盐酸的反应过程 B．CO2所具有的能量比CO和O要高 C．状态Ⅰ→Ⅱ的过程可以说明，形成化学键会向环境放出能量 D．状态Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ的过程中，反应体系经历了向环境吸收和放出能量的过程 化学，侵权必究 【答案】D 【详解】 A．如图可知，此反应为放热反应，碳酸氢钠与盐酸反应为吸热反应，A错误； B．由能量图状态Ⅰ和状态Ⅲ可知，CO2所具有的能量比CO和O要低，B错误； C．由图可知，状态Ⅰ→Ⅱ的过程中能量升高可以说明，形成化学键会从环境吸收能量，C错误； D．由图可知，状态Ⅰ→Ⅱ能量升高，吸收热量，Ⅱ→Ⅲ的过程中能量降低放出热量，反应体系经历了向环境吸收和放出能量的过程，D正确； 答案选D。 2.氢能的低成本、低温、高速率制取一直是亟待解决的关键难题。实验计算机模拟在催化剂表面水煤气变换低温产氢反应(CO+H2O=CO2+H2)过程中能量的变化如图所示，下列说法正确的是 A．水煤气变换产氢反应是吸热反应 B．过程I和过程II均为放热过程 C．过程I发生了极性键的断裂 D．过程II只生成了具有极性键的CO2和H2O 【答案】C A.图像分析可知水煤气气的变换产氢反应最后生成产物的能量低于反应物，反应的焓变小于0，故是放热反应，故A错误; B.过程!和过程I都是物质能量增加的过程，均为吸热过程，故B错误; C.由图知，过程I为分子被吸附在催化剂表面、还有水分子被破坏、则极性键断裂，故C正确: D.过程I并没有生成C氧化碳和水、过程川生成了具有极性键的CO,和H,O、还生成了具有非极性键的氢气，故D错误:故选:C 3. 已知： 反应完1moLN2吸收的能量为 。某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行NO的分解。若用和分别表示、NO、和固体催化剂，在固体催化剂表面分解NO的过程如图所示。从吸附到解吸的过程中，能量状态最低的是 化学，侵权必究 A．① B．② C．③ D．无法确定 【答案】C 【详解】 从机理图可以看出，表示的反应为：2NO(g)N2(g)+O2(g)，首先状态①中，NO被吸附到催化剂表面，状态②为NO变成N原子和O原子，这个过程需要吸收能量，③状态为N原子和N原子结合变成N2，O原子和O原子结合变成O2，这个过程为成键过程，需要放出能量，则从整个反应过程来看，已知反应为吸热反应，则逆反应2NO(g)N2(g)+O2(g)是放热反应，反应焓变△H＜0，可见生成物状态时，体系能量最低，能量状态最低的是③；答案选C。 4. 50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.50 mol·L-1NaOH溶液在简易量热计中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热ΔH。回答下列问题： (1)该实验中往往用0.50 mol·L-1HCl和0.55 mol·L-1的NaOH溶液各50 mL。NaOH的浓度大于HCl的浓度的作用是_______，当室温低于10 ℃时进行，对实验结果会造成较大的误差，原因是_______。 (2)实验中若改用60 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所求中和热_______(填“相等”或“不相等”)，理由是_______。 (3)若50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.50 mol·L-1NaOH溶液的密度都约为1 g·mL-1，起始温度都为T1，反应后最高温度为T2，计算中和热ΔH_______。 【答案】保证盐酸完全被中和，使生成水的量更精确 散热太快 相等 中和热是强酸和强碱在稀溶液中反应生成1mol 液态水时放出的热，与酸碱的用量无关 ΔH=- 【详解】 (1)NaOH的浓度大于HCl的浓度可以保证盐酸完全被中和，使生成水的量更精确；当室温低于10 ℃时进行，反应放出的热量散失过快，造成结果不准确； (2)中和热是强酸和强碱在稀溶液中反应生成1mol 液态水时放出的热，与酸碱的用量无关，所以所求中和热相等； (3)混合溶液总体积为100mL，则总质量为100g，所以放出的总热量为4.18 J/(g•℃)×100g×(T2-T1)=0.418(T2-T1)kJ，盐酸的物质的量为0.05L×0.50mol/L=0.025mol，则生成的水为0.025mol，所以ΔH=-。 5. 依据化学能与热能的相关知识回答下列问题： I．已知化学反应N2+3H22NH3的能量变化如图所示，回答下列问题： 化学，侵权必究 (1)0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)生成1 mol NH3(g)的过程___(填“吸收”或“放出”)____kJ能量(用a、b、c字母表示，下同)，NH3(g)到NH3(l)过程能量变化为____kJ。 II．化学键的键能是形成(或断开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示:现提供以下化学键的键能(kJ·mol－1)：P-P：198；P-O：360；O=O：498。 (2)则发生P4(白磷)＋3O2(g)=P4O6(s)的反应是________(填“吸热”或“放热”)反应；其中，生成1 mol P4O6需要_____(“吸收或放出”)能量为_____kJ 【答案】放出 (b-a) c 放热 放出 1638 【详解】 (1)反应热等于反应物总能量与生成物总能量的差。根据图示可知：反应物的能量比生成物的高，因此该反应发生时会放出热量。0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)生成1 mol NH3(g)的过程放出能量为(b-a)kJ； 物质由气态转化为液态时放出热量，根据图示可知：1 mol NH3(g)转化为NH3(l)过程会放出热量c kJ； (2)反应热等于断裂反应物化学键吸收的总能量与形成生成物化学键释放的总能量的差。已知化学键的键能：P-P：198 kJ/mol、P-O：360 kJ/mol、 O=O：498 kJ/mol，则反应P4(白磷)+3O2(g)=P4O6(s)的反应热△H=6×198 kJ/mol + 3×498 kJ/mol - 12×360 kJ/mol=-1638 kJ/mol，说明该反应发生时会放出热量1638 kJ，因此该反应是放热反应。 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 新高二暑假衔接讲义 第1讲 反应热 焓变 模块一 反应热及其测定 ， 一、体系与环境 以盐酸与NaOH溶液的反应为例 体系 在热学中体系是与周围其他部分区分开来的根据需要所研究的对象。如我们可将盐酸、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）。 环境 与体系相互影响的其他部分，如盛有溶液的试管和溶液之外的空气等看作环境。 关联 体系与环境之间存在_______交换或_______交换。 ， 二、反应热的定义 1．定义：在等温条件下①，化学反应体系向环境_______或从环境_______的_______，称为化学反应的热效应，简称反应热。用ΔH表示。 ， ①注：等温条件下，指化学反应发生后，使反应后体系的温度恢复到反应前体系的温度，即反应前后体系的温度相等。 2．说明：许多反应热可以通过量热计直接测定。例如，盐酸与NaOH溶液反应的过程中会放出热量，导致体系与环境之间的温度产生差异。在反应前后，如果环境的温度没有变化，则反应放出的热量就会使体系的温度升高，这时可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。 ， 三、反应热的测定实验 中和热：大量实验测得，在25℃和101kPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol 液态H2O时，放出57.3 kJ的热量。ΔH =-57.3 kJ/mol。 ， 实验探究——中和反应反应热的测定 【实验操作】 （1）反应物温度的测量。 ①用量筒量取50mL 0.50mol/L盐酸， 打开杯盖， 倒入量热计的内筒，盖上杯盖，插入温度计，测量并记录盐酸的温度(数据填入下表)。用水把温度计上的酸冲洗干净，擦干备用。 ②用另一个量筒量取50mL 0.55mol/L NaOH溶液， 用温度计测量并记录NaOH溶液的温度（数据填入下表）。 （2）反应后体系温度的测量。 打开杯盖， 将量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计的内筒， 立即盖上杯盖， 插入温度计，用搅拌器匀速搅拌。密切关注温度变化，将________温度记为反应后体系的温度（t2）。 （3）重复上述步骤（1）至步骤（2）两次。 ， 【数据处理】 （1）取盐酸温度和NaOH溶液温度的__________记为反应前体系的温度（t1） 。计算温度差（t2 - t1），将数据填入下表。 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 （2）取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据。 （3）根据温度差和比热容等计算反应热。 ， （4）实验数据处理 为了计算简便，盐酸、氢氧化钠稀溶液的密度近似地认为都是1 g·cm-3，反应后生成的溶液的比热容c＝4.18 J/(g·℃)。该实验中盐酸和NaOH溶液反应放出的热量是 Q＝cmΔt＝c·[m(盐酸)＋m(NaOH溶液)]·(t2－t1)≈1.42 kJ 生成1mol H2O时放出的热量为＝＝56.8 kJ。 ， （5）误差分析 |ΔH|偏小：保温措施不好;搅拌不充分;分多次加入Na0H溶液;用金属搅拌器搅拌；用氨水代替NaOH溶液;用醋酸代替盐酸;温度计测完盐酸温度后,直接测量Na0H溶液的温度(NaOH初始温度高) |ΔH|偏大：酸碱浓度过大;NaOH固体代替NaOH溶液;浓H2S04代替盐酸; 用稀H2SO4和Ba(OH)2测定 酸碱中和反应测定实验的注意事项 （1）为了保证0.50mol· L－1的盐酸完全被NaOH中和，采用0.55mol·L－1NaOH溶液，使碱稍稍过量，因为过量的碱并不参加中和反应。此外空气也会消耗碱（酸稍微过量也可以） ， （2）先后测量酸、碱及混合液的温度时，测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。温度计的水银球部分要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间再记下读数。 （3）实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温，才能使用。 （4）操作时动作要快，尽量减少热量的散失。 ， （5）实验时亦可选用浓度体积都不相同的酸碱溶液进行中和热的测定，但在计算时，应取二者中量少的一种，因为过量的酸/碱并不参加中和反应。 （6）多次试验求平均值时，若有某一组的实验数据有明显偏差，应直接舍去。 （7）隔热层的作用是保温隔热，减少热量损失。 （8）环形玻璃棒作用是：揽拌，使酸碱反应；不能替换铜棒，因为铜棒导热，造成热损失 （9）实验不能用稀硫酸和氢氧化钡反应测定中和热，Ba2++SO42-==BaSO4放热,使中和热数值偏大 【对点训练1】 1．某同学通过实验测出稀盐酸和稀NaOH溶液(碱稍过量)反应生成1 mol水的反应热ΔH＝－52.3 kJ·mol－1，造成这一结果的原因不可能的是(　　) A．实验装置保温、隔热效果差 B．用量筒量取盐酸时仰视读数 C．分多次将NaOH溶液倒入量热计的内筒中 D．用测量盐酸的温度计直接测定NaOH溶液的温度 2．为了测定酸碱反应的中和热，计算时至少需要的数据是(　　) ①酸溶液的浓度和体积　②碱溶液的浓度和体积　③比热容　④反应后溶液的质量(单位：kg)　⑤生成水的物质的量　⑥反应前后温度变化　⑦操作所需的时间 A．①②③⑥ B．①③④⑤ C．③④⑤⑥ D．全部 3．用50 mL 0.50 mol·L－1盐酸和50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液测定 H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)的反应热(ΔH)的实验时，下列说法不正确的是(　　) A．酸碱混合时，量筒中NaOH溶液应缓缓倒入量热计内筒中，不断用玻璃搅拌器搅拌 B．装置中的大小烧杯之间填满碎泡沫塑料的作用是保温隔热，减少热量损失 C．用量筒量取NaOH溶液时，仰视取液，测得的反应热ΔH不变 D．改用25 mL 0.50 mol·L－1盐酸跟25 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液进行测定，ΔH数值不变 4.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有所增加 C．实验(c)中将玻璃搅拌器改为铜质搅拌器，则测定结果数值偏低 D．若用NaOH固体测定中和反应反应热，则测定结果无影响 5．中和反应反应热是一个在热化学中的重要概念，中和反应反应热的定义为在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O时的反应热。以下关于中和反应反应热的叙述正确的是(　　) A．在稀溶液中所有酸和碱反应的中和反应反应热数值都相等 B．在稀溶液中强酸与强碱反应的中和反应反应热都相等 C．在稀溶液中1 mol强酸和1 mol强碱反应放出的热量都相等 D．将浓硫酸滴入氢氧化钠溶液中刚好生成1 mol水时，产生的热量即为中和反应反应热 6. 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 7. 某实验小组用0.50mol/L NaOH溶液和0.50mol/L硫酸溶液进行中和热的测定。 测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热的实验装置如图所示。 （1）仪器a的名称为___，实验中还需要用到的玻璃仪器是___ （2）取50mL NaOH溶液和30mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表。 ①请填写表中的空白： 温度 实验次数 起始温度t1/℃ 终止温度t2/℃ 温度差平均值(t2-t1)/℃ H2SO4 NaOH 平均值 1 26.2 26.0 26.1 30.1 ___ 2 27.0 27.4 27.2 33.3 3 25.9 25.9 25.9 29.8 4 26.4 26.2 26.3 30.4 ②近似认为0.50mol/L NaOH溶液和0.50mol/L硫酸溶液的密度都是1g/cm3，中和后生成溶液的比热容c=4.18J/(g·℃)。则中和热△H=___________(取小数点后一位)。 ③上述实验数值结果与57.3kJ/mol有偏差，产生偏差偏低的原因可能是_____(填字母)。 a．实验装置保温、隔热效果差 b．配制0.50mol/LNaOH溶液时俯视刻度线读数 化学，侵权必究 c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中 d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定硫酸溶液的温度 e．用量筒量取NaOH溶液的体积时仰视读数 （3）实验中改用30mL0.50mol/L的硫酸跟50mL 0.55mol/L的NaOH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”)，所求中和热的数值会_____________(填“相等”或“不相等”)。 模块二 反应热与焓变 一、内能、焓、焓变 1．内能（符号为U）：体系内物质的各种能量的总和，受________、________和________等的影响。 2．焓（符号为H）：与内能有关的物理量。 3．焓变：在_______条件下进行的化学反应（严格地说，对反应体系做功有限定，中学阶段一般不考虑），其反应热等于反应的焓变，符号：________，单位：________ （或________）。 ， 二、焓变的意义 1．当反应体系放热时其焓减小，ΔH为________，即ΔH_______。 2．当反应体系吸热时其焓减小，ΔH为________，即ΔH_______。 三、常见的放热反应与吸热反应 放热反应 吸热反应 ①所有燃烧反应； ②大多数化合反应； ③酸碱中和反应； ④金属与酸或水的置换反应； ⑤物质的缓慢氧化； ⑥铝热反应。 ①大多数分解反应； ②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应； ③高温条件下C、H2、CO作还原剂的反应。 特别：碳酸氢钠与盐酸反应 记忆口诀：铝热燃化金水中，分解三还铵碱臭。 思考： ①所有分解反应都是吸热反应吗？②需要加热才能发生的反应一定是吸热反应吗？ 四、从反应物与生成物总能量相对大小分析焓变 1．放热反应（ΔH＜0）：反应物的总焓（能量）大于生成物的总焓（能量）。 2．吸热反应（ΔH＞0）：反应物的总焓（能量）小于生成物的总焓（能量）。 ， 3．计算公式：ΔH = ___________________________ 五、从反应物与生成物总键能相对大小分析焓变 1．化学反应的本质是 。 2．断键需要 能量，成键需要 能量。 3．键能：断开（形成）1 mol某键所吸收（放出）的能量叫键能。单位：kJ/mol。 例如，H-H键的键能是436.0 kJ/mol，那么断开（形成）1 mol H-H键吸收（放出）的能量为436.0 kJ。 4．实例分析 由图可知，1 mol H2与1 mol Cl2反应生成2 mol HCl分子的过程中， 了 kJ的能量。 ， 5.计算公式：ΔH = ___________________________ 拓展： 白磷 P4O6 S8 金刚石/硅单质 二氧化硅 石墨 六、物质的稳定性 能量越低越稳定，键能越大越稳定。 【对点训练2】 1．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 2．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 反应装置或图像 实验现象或图像信息 A 温度计的水银柱不断上升 B 反应物总能量高于生成物总能量 C 反应开始后，甲处液面低于乙处液面 D 反应开始后，针筒活塞向右移动 3．根据下图所示的过程中的能量变化情况，判断下列说法正确的是(　　) A．H2(g)转化为氢原子是一个放热过程 B．1 mol H2和1 mol Cl2的总能量比2 mol HCl的总能量高 C．1个HCl(g)分子中的化学键断裂时需要吸收431 kJ能量 D．2HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)的反应热ΔH＝－183 kJ·mol－1 4．根据下图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中能量变化情况，判断下列说法错误的是(　　) A．直观看，该反应中反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量 B．2 mol气态氧原子结合生成O2(g)时，能放出498 kJ能量 C．断裂1 mol NO分子中的化学键，需要吸收632 kJ能量 D．1 mol N2(g)和1 mol O2(g)生成2 mol NO(g)的反应热ΔH＝－180 kJ·mol－1 5．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 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 【课时跟踪训练】 1.最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如图： 下列说法正确的是 A．该能量图也可以表示碳酸氢钠与盐酸的反应过程 B．CO2所具有的能量比CO和O要高 C．状态Ⅰ→Ⅱ的过程可以说明，形成化学键会向环境放出能量 D．状态Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ的过程中，反应体系经历了向环境吸收和放出能量的过程 化学，侵权必究 2.氢能的低成本、低温、高速率制取一直是亟待解决的关键难题。实验计算机模拟在催化剂表面水煤气变换低温产氢反应(CO+H2O=CO2+H2)过程中能量的变化如图所示，下列说法正确的是 A．水煤气变换产氢反应是吸热反应 B．过程I和过程II均为放热过程 C．过程I发生了极性键的断裂 D．过程II只生成了具有极性键的CO2和H2O 3. 已知： 反应完1moLN2吸收的能量为 。某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行NO的分解。若用和分别表示、NO、和固体催化剂，在固体催化剂表面分解NO的过程如图所示。从吸附到解吸的过程中，能量状态最低的是 化学，侵权必究 A．① B．② C．③ D．无法确定 4. 50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.50 mol·L-1NaOH溶液在简易量热计中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热ΔH。回答下列问题： (1)该实验中往往用0.50 mol·L-1HCl和0.55 mol·L-1的NaOH溶液各50 mL。NaOH的浓度大于HCl的浓度的作用是_______，当室温低于10 ℃时进行，对实验结果会造成较大的误差，原因是_______。 (2)实验中若改用60 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所求中和热_______(填“相等”或“不相等”)，理由是_______。 (3)若50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.50 mol·L-1NaOH溶液的密度都约为1 g·mL-1，起始温度都为T1，反应后最高温度为T2，计算中和热ΔH_______。 5. 依据化学能与热能的相关知识回答下列问题： I．已知化学反应N2+3H22NH3的能量变化如图所示，回答下列问题： 化学，侵权必究 (1)0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)生成1 mol NH3(g)的过程___(填“吸收”或“放出”)____kJ能量(用a、b、c字母表示，下同)，NH3(g)到NH3(l)过程能量变化为____kJ。 II．化学键的键能是形成(或断开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示:现提供以下化学键的键能(kJ·mol－1)：P-P：198；P-O：360；O=O：498。 (2)则发生P4(白磷)＋3O2(g)=P4O6(s)的反应是________(填“吸热”或“放热”)反应；其中，生成1 mol P4O6需要_____(“吸收或放出”)能量为_____kJ 1 学科网（北京）股份有限公司 $