1.1 化学反应的热效应 第2课时(讲义)化学苏教版选择性必修1
2026-07-23
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精品
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | 高中化学苏教版选择性必修1 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 第一单元 化学反应的热效应 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 化学反应热的计算 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 4.63 MB |
| 发布时间 | 2026-07-23 |
| 更新时间 | 2026-07-23 |
| 作者 | 慕白舒然 |
| 品牌系列 | 上好课·上好课 |
| 审核时间 | 2026-07-23 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58943821.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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摘要:
本讲义聚焦高中化学“反应热的测量与计算”核心知识点,系统梳理中和热测定实验(原理、装置构造、操作步骤、误差分析)与盖斯定律应用(内涵理解、焓变计算方法),构建“实验测量—理论计算—实际应用”的学习支架,衔接化学反应热效应的定量研究逻辑。
该资料以科学探究与实践为导向,详细解析量热计使用、温度测量等实验细节,通过误差分析培养严谨科学态度,结合盖斯定律的加和法与虚拟途径法训练科学思维。随学随练与题型示例丰富,课中辅助教师实验教学,课后助力学生巩固知识、迁移应用,体现化学学科定量研究的价值。
内容正文:
专题1
化学反应与能量
第一单元 化学反应的热效应
第2课时 反应热的测量与计算
课标要点
1.结合真实实验情境,了解中和热测定实验原理、实验仪器与操作要点,能分析实验误差来源,准确描述实验注意事项,建立定量实验 “原理 — 操作 — 误差分析” 的认知逻辑。
2.理解盖斯定律内涵,认识化学反应焓变只与始态、终态有关,与反应途径无关;能根据盖斯定律对热化学方程式进行叠加变形,计算未知反应的焓变。
3.掌握利用键能、盖斯定律两种途径计算反应焓变的思路,规范书写计算过程,建立宏观能量变化与定量计算之间的联系。
4.能运用反应热测量与计算的相关知识,分析生产生活中能量利用的实际问题,体会定量研究化学反应热效应的价值。
学习重难点
重点:
1.中和热测定实验装置、实验操作、数据处理与误差分析。
2.盖斯定律的理解,运用盖斯定律进行焓变计算、热化学方程式书写。
3.焓变的两种定量计算方法(键能计算、盖斯定律运算)。
难点:
1.中和热实验热量损失、酸碱用量等因素带来的误差定性分析,理解中和热概念限定条件。
多个热化学方程式叠加变形构建目标反应,灵活运用盖斯定律进行复杂焓变推算。
2.区分 “通过键能计算理论焓变” 与 “实验实测反应热” 的差异,厘清微观键能模型与宏观实验测量的联系。
3.结合图像、多步反应历程,综合运用盖斯定律解决综合性反应热计算问题。
知识点 反应热的测量
1.量热计和简易量热计的构造
(1)将下列实验装置中各仪器(或物品)的名称填在横线上。
(2)仪器各部分的作用
①搅拌器或环形玻璃搅拌棒的作用是使反应物混合均匀充分接触。
②保温层的作用是减少热量的散失。
③温度计的作用是测定反应前后反应体系的温度。
2.实验步骤及测量数据
(1)初始温度(T1):测量混合前50 mL 0.50 mol•L-1盐酸、50 mL 0.50 mol•L-1氢氧化钠溶液的温度,取两温度平均值为T1。
(2)终止温度(T2):将酸碱溶液迅速混合,用环形玻璃搅拌棒不断搅动溶液,并准确读取混合溶液的最高温度,记录为终止温度T2。
(3)重复实验操作三次,记录每次的实验数据,取其平均值作为计算依据,异常数据要舍去。
(4)实验数据处理
为了简便计算反应热,近似地认为实验所用酸、碱溶液的密度和比热与水相同,并忽略实验装置的比热,则:50 mL 0.50 mol•L-1盐酸的质量m1=50 g,50 mL 0.50 mol•L-1 NaOH溶液的质量m2=50 g。反应前后溶液温度变化ΔT=T2-T1。
反应后体系的热容C=(m1+m2)×4.18/(J•℃-1)
生成1 mol H2O时的反应热为ΔH=- kJ•mol-1。
(5)实验预测
用同样的方法分别测定氢氧化钾与盐酸反应、氢氧化钠与硝酸反应的反应热,所测得的中和反应的反应热相同,理由是:参与反应的物质都是强酸,强碱,它们在水中完全电离,中和反应的离子方程式都是氢离子和氢氧根离子反应生成水,并且反应的其他条件相同,所以反应热也相同。
3.反应热测定的注意事项
Ⅰ.反应热测量实验中的“三关”
(1)隔热关——装置保温、隔热效果好,减少热量的损失,使用简易量热计,其优点是保温效果好,也可在保温杯中进行。
(2)测量关——温度在测量过程中是重要的参数,测量时要又快又准。
①选择精密温度计,精确到0.1 ℃。
②测量溶液温度时,将温度计插在液体中央,使水银球处于溶液中央位置,温度计不要碰到容器壁或插在液面以上。
③温度计不能当搅拌棒用,用环形玻璃搅拌棒搅拌,使溶液迅速、充分混合。
④测量酸和碱溶液的温度时要稳定一会儿再读数,测量反应混合液的温度时要随时读取温度值,记录最高温度。
(3)酸、碱关——注意酸碱的强弱和浓度。
Ⅱ.反应热测定实验中产生误差的可能原因
(1)量取溶液的体积有误差(测量结果是按50 mL的酸、碱进行计算的,若实际量取时大于50 mL或小于50 mL都会造成误差)。
(2)温度计的读数有误。
(3)实验过程中有液体洒在外面。
(4)混合酸、碱溶液时,动作缓慢,导致实验误差。
(5)隔热操作不到位,致使实验过程中热量损失而导致误差。
(6)测了酸后的温度计未用水清洗便立即去测碱的温度,会使反应前的平均温度偏高而引起误差。
4、反应热的测量实验原理(以中和热测定为例)
中和热定义:在稀溶液中,强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)时所释放的热量为中和热。
5、中和热相关理解
(1)中和热定义中的“稀溶液”一般是指酸、碱的物质的量浓度均小于或等于1 mol/L的溶液,因为溶液混合时会产生溶解热效应而影响中和热的测定;强酸与强碱反应的中和热的表示:H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol,书写中和热的热化学方程式时,就以生成1 mol H2O为标准来配平其余物质的化学计量数。如:
NaOH(aq)+H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol。
(2)中和热不包括其他离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时所伴随的热效应。有弱酸或弱碱参加的中和反应,实验测出的中和热数值一般低于57.3,因为弱电解质反应时会继续电离,电离时要吸热;测定硫酸与Ba(OH)2溶液的反应热,则所测ΔH偏小,即中和热数值大于57.3,这主要是因为Ba2+和SO生成难溶物BaSO4也会放出热量。
(3)中和热以生成1 mol H2O为基准,因此当改变酸、碱的用量时,反应放出的热量发生改变,但中和热不会发生改变,它是一个定值,与酸、碱用量无关。
易错提醒
1.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。
2.若用NaOH固体或NaOH浓溶液代替NaOH溶液,NaOH固体溶于水(NaOH溶液稀释)时放热,使测得的反应热的数值偏大。
3.用浓硫酸代替盐酸,浓硫酸溶于水时放热,使所测反应热的数值偏大;用醋酸代替盐酸,弱酸、弱碱电离时吸热,使所测反应热的数值偏小;若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定反应热,生成BaSO4沉淀时还会放出一部分热量,使所测反应热的数值偏大。
随学随练
1.下列用简易量热计测定中和热的实验中,有关描述正确的是
A.可以用铁质搅拌器搅拌 B.将最高温度记为反应后体系的温度
C.打开杯盖,更便于搅拌 D.分2~3次倒入氢氧化钠溶液
【答案】B
【详解】A.铁质搅拌器导热性强,会加速热量散失,且可能干扰温度测量,实验中应使用玻璃搅拌器,A错误;
B.中和反应放热,体系温度先升至最高点后下降,需记录最高温度作为反应后体系的终止温度,以准确计算热量变化,B正确;
C.打开杯盖会导致热量散失和体系与外界热交换,增大实验误差,应保持杯盖密闭,C错误;
D.分次倒入氢氧化钠溶液会使反应分段进行,热量损失增加,且无法保证反应物充分接触,应一次性快速倒入,D错误;
故答案选B。
2.某实验小组利用教材中的简易量热计测定中和热,加入的试剂为盐酸和溶液,下列说法不正确的是
A.为了保证盐酸完全被中和,采用稍过量的溶液
B.测量盐酸的温度后要用水把温度计上的酸冲洗干净再去测溶液的温度
C.实验中可以分多次把溶液倒入简易量热计内筒的盐酸中
D.实验中将最高温度记为反应后体系的温度
【答案】C
【详解】A.为了保证盐酸完全被中和,采用稍过量的NaOH溶液是合理的,因为NaOH的浓度(0.55 mol/L)略高于盐酸(0.50 mol/L),且体积相同,确保反应完全,A正确;
B.测量盐酸温度后冲洗温度计可避免酸残留污染NaOH溶液或影响温度测量准确性,B正确;
C.分多次倒入NaOH溶液会导致反应缓慢,热量散失到环境中,影响中和热测量精度,应一次性快速倒入并搅拌,C错误;
D.中和反应放热,体系温度升至最高点后可能下降,但实验中通常将最高温度记为反应后体系的温度以计算温度变化,D正确;
故选C。
3.中和反应中和热测定过程中。能提高中和热测定准确度的是
A.用测量过盐酸温度的温度计直接测量氢氧化钠溶液的温度
B.用铜质搅拌器代替玻璃搅拌器
C.用50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液混合
D.打开杯盖,将NaOH溶液缓缓倒入量热计的内筒,盖上杯盖
【答案】C
【详解】A.测量完盐酸温度的温度计上会附着盐酸,直接测量氢氧化钠溶液温度,会发生中和反应,影响氢氧化钠溶液初始温度的准确性,导致实验误差,A错误;
B.铜是热的良导体,用铜质搅拌器代替玻璃搅拌器会使热量损失更多,导致实验误差,B错误;
C.用过量的氢氧化钠溶液可以保证盐酸完全反应,从而提高实验的准确度,C正确;
D.打开杯盖,缓缓倒入氢氧化钠溶液,会导致热量损失,应迅速倒入,D错误;
故答案选C。
知识点 盖斯定律及其应用
1.盖斯定律的理解
(1)大量实验证明,一个化学反应,不论是一步完成,还是分几步完成,其总的热效应是完全相等的。
(2)化学反应的焓变(ΔH)只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。
(3)始态和终态相同的反应途径有如下三种:
ΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4+ΔH5。
2.运用盖斯定律计算反应热的3个关键
(1)热化学方程式的化学计量数加倍,ΔH也相应加倍。
(2)热化学方程式相加减,同种物质之间可加减,反应热也相应加减。
(3)将热化学方程式颠倒时,ΔH的正负必须随之改变。
3.盖斯定律的意义
应用盖斯定律可以间接计算以下情况(不能直接测定)的反应热:
(1)有些反应速率很慢。
(2)有些反应不容易直接发生。
(3)有些反应的产品不纯(有副反应发生)。
4.运用盖斯定律计算反应热的方法
(1)加和法
(2)虚拟途径法
①方法
先根据题意虚拟转化过程,然后根据盖斯定律列式求解,即可求得待求的反应热。
②举例
若反应物A变为生成物D,可以有两个途径:
a.由A直接变成D,反应热为ΔH。
b.由A经过B变成C,再由C变成D,每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。如图所示:
则有ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
易错提醒
1.当反应式乘以或除以某数时,ΔH也应乘以或除以某数。
2.反应式进行加减运算时,ΔH也同样要进行加减运算,且要带“+”、“-”符号,即把ΔH看作一个整体进行运算。
3.通过盖斯定律计算比较反应热的大小时,同样要把ΔH看作一个整体。
4.在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化,状态由固→液→气变化时,会吸热;反之会放热。
5.当设计的反应逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。
随学随练
4.下列关于盖斯定律的理解不正确的是
A.不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是相同的
B.化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
C.可以直接测量任意反应的反应热
D.可以用已经精确测定的反应的热效应来计算难以测量或无法测量的反应的热效应
【答案】C
【详解】A.盖斯定律指出化学反应的反应热与反应途径无关,因此反应无论一步完成还是分几步完成,反应热相同,A正确;
B.盖斯定律的核心内容即为化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关,B正确;
C.部分反应存在副反应多、反应难以控制等问题,无法直接测量其反应热,因此不能直接测量任意反应的反应热,C不正确;
D.利用盖斯定律,可通过已精确测定的反应热效应计算难以测量或无法测量的反应的热效应,这是盖斯定律的重要应用,D正确;
故选C。
5.已知下列热化学方程式:
由此可知的反应热ΔH为
A.-260.4 kJ·mol-1 B.+260.4 kJ·mol-1 C.-441.8 kJ·mol-1 D.+441.8 kJ·mol-1
【答案】A
【详解】根据盖斯定律,目标反应可由已知第一个反应减去第二个反应得到,计算得,故答案选A。
6.利用甲醇催化脱氢法制备甲酸甲酯主要涉及如下化学反应。
反应I:
反应II:
反应III:
则反应I中生成标准状况下时,吸收的热量为
A.22.45kJ B.44.9kJ C.89.8kJ D.无法计算
【答案】A
【详解】反应I可通过2×反应II − 反应III,故,当反应I中生成标准状况下(即1mol H2)时,吸收的热量为22.45kJ,故答案选A。
拓展 利用盖斯定律计算反应热
利用盖斯定律进行问题分析时,常用加合法和虚拟途径法。
1.加合法
将所给热化学方程式适当加减得到所求的热化学方程式,反应热也作相应的变化。
2.虚拟途径法
先根据题意虚拟转化过程,然后根据盖斯定律列式求解,即可求得待求的反应热。
举例:若反应物A变为生成物D,可以有两个途径:
①由A直接变成D,反应热为ΔH;
②由A经过B变成C,再由C变成D,每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。
则有:ΔH===ΔH1+ΔH2+ΔH3
应用加合法计算反应热时应注意:
①热化学方程式如果相加(或相减),则反应热就相应地相加(或相减)。
②反应热数值与各物质的化学计量数成正比:化学计量数乘以(或除以)某个数,则反应热就相应地乘以(或除以)这个数。
③可逆反应中,热化学方程式中的反应热是指反应按所给形式完全进行时的反应热;正、逆反应的反应热数值相等,符号相反。
活学活用
1.符合如图所示的转化关系,且当X、Y、Z的物质的量相等时,存在焓变。满足上述条件的X、Y可能是
①C、CO ②S、SO2 ③Na、Na2O ④AlCl3、Al(OH)3 ⑤Fe、Fe(NO3)3 ⑥Na2CO3、NaHCO3
A.①④ B.①②③ C.①④⑥ D.①④⑤
【答案】C
【详解】①1 mol C与少量O2反应生成1 mol CO,CO继续与O2反应生成1mol CO2,C直接与足量O2反应生成1mol CO2,满足,①符合题意;
②中S无法直接与O2反应生成SO3,不满足转化关系;
③中1mol Na与O2反应仅能生成0.5mol Na2O,不满足X、Y物质的量相等的要求;
④1mol AlCl3与少量NaOH反应生成1mol Al(OH)3,Al(OH)3继续与NaOH反应生成1mol NaAlO2,AlCl3直接与足量NaOH反应生成1mol NaAlO2,满足,④符合题意;
⑤中Fe(NO3)3与硝酸不发生反应,无法得到后续产物Z,不满足转化关系;
⑥1mol Na2CO3与少量HCl反应生成1mol NaHCO3,NaHCO3继续与HCl反应生成1mol CO2,Na2CO3直接与足量HCl反应生成1mol CO2,满足,⑥符合题意;所以,①④⑥符合题意;
故选C。
2.依据下列含硫物质转化的热化学方程式,得出的相关结论正确的是
①
②
③
④
⑤
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】A.等量气态S的能量高于固态S,反应①放出的热量更多,放热反应焓变为负,放出热量越多焓变越小,故,A错误;
B.反应③为不完全燃烧,放出的热量少于完全燃烧的反应④,放热反应焓变为负,放出热量越多焓变越小,故,B错误;
C.根据盖斯定律,反应②加反应③无法得到反应④,故,C错误;
D.根据盖斯定律,③-④=⑤,对应焓变关系为,D正确;
故选D。
3.从盐湖卤水(含高浓度)提取的工艺中需要添加氯化铁,生成的可与共同被萃取剂(如)捕获,从而显著提高锂的萃取效率和选择性。已知下列过程或反应:
(1)
(2)
(3)
(4)
则生成的反应的为
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】根据盖斯定律,将反应(3)+反应(4)-反应(1)-反应(2),消去中间产物、、、后即可得到目标反应,对应焓变为,答案选A。
拓展 反应热的大小比较
1.与“符号”相关的反应热比较
对于放热反应来说,ΔH=-Q kJ·mol-1,虽然“—”仅表示放热的意思,但在比较大小时要将其看成真正意义上的“负号”,即:放热越多,ΔH反而越小
2.与“化学计量数”相关的反应热比较
如:H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH1=-a kJ·mol-1,
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH2=-b kJ·mol-1,a<b,ΔH1>ΔH2。
3.与“物质聚集状态”相关的反应热比较
(1)同一反应,生成物状态不同时
A(g)+B(g)===C(g) ΔH1<0,
A(g)+B(g)===C(l) ΔH2<0,
因为C(g)===C(l) ΔH3<0,
则ΔH3=ΔH2-ΔH1<0,
所以ΔH2<ΔH1
图示
(2)同一反应,反应物状态不同时
S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1<0
S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2<0
ΔH2+ΔH3=ΔH1,则ΔH3=ΔH1-ΔH2,又ΔH3<0,所以ΔH1<ΔH2
图示
4.与“同素异形体”相关的反应热比较
C(石墨,s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1
C(金刚石,s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2
因为C(石墨,s)===C(金刚石,s) ΔH>0
所以ΔH1>ΔH2
图示
活学活用
1.(25-26高二下·浙江温州·期末)已知反应a. ,b. ,当升高温度时平衡都向右移动。则关于下列反应中判断正确的是
; ;
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】A.反应b升高温度平衡向右移动,说明正反应为吸热反应,,故A错误;
B.根据盖斯定律,反应a可由反应减去反应得到,即,反应a吸热,故,故B正确;
C.反应a升高温度平衡向右移动,说明正反应为吸热反应,,故C错误;
D.根据盖斯定律,反应b可由反应减去2倍反应得到,即,反应b吸热,故,故D错误;
故答案选B。
2.(25-26高一下·辽宁朝阳·期中)两种制备硫酸的途径如下图。下列说法正确的是
A.1molS和1mol的键能之和大于1mol的键能
B.根据盖斯定律,①和②两种途径的焓变相同
C.含0.5mol/L稀与足量NaOH的稀溶液反应,放出的热量即为中和热
D.已知 ; ,则
【答案】D
【详解】A.=反应物总键能-生成物总键能,1molS燃烧生成1molSO2(g)放出热量,<0,说明反应物的键能小于生成物的键能,A错误;
B.途径①是二氧化硫与过氧化氢反应制备硫酸,途径②是二氧化硫与氧气和水发生反应最终生成硫酸,反应物不相同,所以反应过程的焓变并不相同,B错误;
C.未提到溶液的体积,无法准确知道硫酸与氢氧化钠反应的物质的量和放出的热量,C错误;
D.二氧化硫的液态比气态能量低,所以硫燃烧生成液态二氧化硫放热多,对应的小,D正确;
故选D。
3.(25-26高二下·云南文山·阶段检测)下列关于反应的的判断正确的是
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】A.碳酸根的水解反应为吸热反应,,A错误;
B.醋酸与氢氧根的中和反应为放热反应,,B错误;
C.碳酸根与H+的反应 为放热反应,,又,故,C正确;
D.常温下,强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应,焓变,醋酸电离吸热,因此醋酸与强碱中和放出的热量更少,放热越少焓变越大,故,D错误;
题型 反应热的测量
▌例1 某小组测定中和反应的反应热装置如图所示。已知中和反应和HA电离的热化学方程式如下:
下列叙述错误的是
A.隔热层的作用是减少热量损失
B.采用铜质搅拌器测得的中和反应反应热偏低
C.以测量的最高温度为依据计算反应热
D.
【答案】B
【详解】A.隔热层作用是减少热量损失,提高实验准确度,A正确;
B.铜比玻璃的导热率高,用铜质搅拌器,测得的热量减少,反应热偏高,B错误;
C.最高温度表明酸和碱恰好完全反应放出的热量最多,以此温度为计算依据计算反应热,C正确;
D.根据盖斯定律,已知、,二者相加得到反应的热化学方程式为:,D正确;
故选B。
解题贴士
1.提高反应热准确度的措施
(1)实验中用温度计先后测量酸溶液、碱溶液及混合溶液的温度时,使用同一支温度计可减小实验误差,且测量完一种溶液后 ,温度计必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。温度计的水银球要完全浸入溶液中,且要稳定一段时间后再记下读数。
(2)反应物应一次性迅速加入,且避免有液体溅出。
(3)实验操作时动作要快,尽量减少热量的损失。
(4)重复实验3次,取3次实验数据的平均值。
2.导致反应热测定存在误差的原因
(1)量取溶液的体积不准确。
(2)温度计读数有误(如未读取到混合溶液的最高温度,就记为终止温度)。
(3)实验过程中有液体溅出。
(4)混合酸、碱溶液时,动作缓慢。
(5)隔热层隔热效果不好,实验过程中有热量损失。
(6)测过酸溶液的温度计未用水清洗便立即去测碱溶液的温度。
(7)溶液浓度不准确。
(8)没有进行重复实验。
▌对点练1-1 (25-26高二上·福建漳州·阶段检测)在测定中和反应反应热的实验中,下列说法正确的是
A.量取氢氧化钠溶液后要缓慢倒入盛有盐酸的量热计中,以免溅出
B.为准确测定反应混合液温度,温度计水银球应与小烧杯底部接触
C.用0.5mol·L-1NaOH溶液分别与0.5mol·L-1盐酸、醋酸溶液反应(体积相等),测得的反应热数值相同
D.量热计中的隔热层可以减少实验过程中的热量散失
【答案】D
【详解】A.中和反应反应热测定中需快速将氢氧化钠溶液倒入量热计中,缓慢倒入会造成热量散失,增大测定误差,A错误;
B.温度计水银球应完全浸没在反应混合液中,不可接触小烧杯底部,否则测得的温度不能准确代表溶液温度,B错误;
C.醋酸是弱酸,电离过程会吸收热量,因此等物质的量的醋酸与NaOH反应放出的热量小于盐酸与NaOH反应放出的热量,测得的反应热数值不同,C错误;
D.量热计的隔热层可减少实验过程中热量向外界散失,提升测定结果的准确度,D正确;
故选D。
▌对点练1-2 (24-25高二上·江西南昌·阶段检测)某化学兴趣小组用50 mL0.50 mol·L-1盐酸与50 mL0.55 mol·L-1NaOH溶液进行中和反应的反应热测定实验,实验装置如图。试回答下列问题:
(1)实验时玻璃搅拌器的使用方法是_________不能用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器的理由是____________________。
(2)某学生记录的实验数据如表所示。(已知:实验中盐酸和氢氧化钠溶液的密度均为1 g•cm-3,中和反应后溶液的比热容c=4.18J•g-1•℃-1)
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
20.2
23.3
2
20.2
20.4
23.4
3
20.4
20.6
23.8
依据该学生的实验数据计算,该实验测得反应放出的热量为___________J。
(3)下列操作会导致实验结果出现偏差的是______(填标号)。
a.用量筒量取盐酸的体积时仰视读数
b.把量筒中的氢氧化钠溶液分多次倒入盐酸中
c.将50 mL0.55 mol•L-1氢氧化钠溶液取成了50 mL0.55 mol•L-1氢氧化钾溶液
d.做本实验的当天室温较高
e.大烧杯的杯盖中间小孔太大
(4)某同学为了省去清洗温度计的麻烦,建议实验时使用两支温度计分别测量酸和碱的温度,实际实验未采用两根温度计,简述原因___________________________。
(5)如果将NaOH溶液换成等量的NaOH固体,那么实验中测得中和反应的反应热(△H)___________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(6)如果用60 mL0.50 mol•L-1盐酸与50 mL0.55 mol•L-1NaOH溶液进行实验,与上述实验相比,二者所放出的热量________(填“相等”或“不相等”,下同),所求的中和反应H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)△H的反应热(△H)_____________
【答案】(1) 上下搅动 Cu是热的良导体,传热快,热量损失大
(2)1337.6
(3)abe
(4)因为不同的温度计误差不同(合理表述即可)
(5)偏小
(6) 不相等 相等
【详解】(1)实验时为防止打断温度计,玻璃搅拌器的使用方法是上下搅动;Cu是热的良导体,传热快,热量损失大,所以不能用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器;
(2)三次温度差分别为:3.2℃、3.1℃、3.3℃,温度的平均值为3.2℃,溶液的总质量为100g,该实验测得反应放出的热量为;
(3)a.用量筒量取盐酸的体积时仰视读数,使盐酸的体积不准确,会导致实验结果出现偏差,故a选;
b.把量筒中的氢氧化钠溶液分多次倒入盐酸中,会使热量散失,会导致实验结果出现偏差,故b选;
c.将50mL0.55mol•L-1氢氧化钠溶液取成了50mL0.55mol•L-1氢氧化钾溶液,氢氧根的量不变,对实验结果没有影响,故c不选;
d.做本实验的当天室温较高,但测量的是温度差,与室温无关,对实验结果没有影响,故d不选;
e.大烧杯的杯盖中间小孔太大,会使热量散失,会导致实验结果出现偏差,故e选;
故答案为:abe;
(4)因为不同的温度计误差不同,所以不能使用两支温度计分别测量酸和碱的温度;
(5)如果将NaOH溶液换成等量的NaOH固体,由于氢氧化钠固体溶解会放出热量,导致放热增多,使实验测得中和反应的反应热(ΔH)偏小;
(6)如果用60 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液进行实验,由于试剂的量不同,所放出的热量与上述实验不相等,但中和热是换算成生成1 mol水时放出的热量,所求的中和反应的反应热(ΔH)与上述反应相等;
题型 盖斯定律及其应用
▌例2 (25-26高二上·甘肃庆阳·期末)已知下列热化学方程式:
①
②
③
④
下列关系式正确的是
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】A.根据方程式可知,,,因此2c=d正确,但两个反应均为放热反应,,所以2c=d<0,A错误。
B.根据方程式可知,,,因此2a=b,且两个反应均放热,,2a=b<0,B正确。
C.生成液态水比生成气态水放热更多,故>,两个反应均放热,,即,因此c<a<0,C错误。
D.生成液态水比生成气态水放热更多,故>,两个反应均放热,,即,因此d<b<0,D错误。
故答案选B。
解题贴士
应用盖斯定律计算反应热时应注意的六个问题
(1)明确所求反应的始态和终态,各物质系数;判断该反应是吸热还是放热;
(2)不同途径对应的最终结果应一样;
(3)叠加各反应式时,有的反应要逆向写,ΔH符号也相反,有的反应式要扩大或减小倍数,ΔH也要相应扩大或减小相同倍数;
(4)注意各分步反应的ΔH的正负;
(5)比较反应热大小时,反应热所带“+”“-”均具有数学意义,参与大小比较;
(6)要忽视弱电解质的电离、水解反应吸热,浓硫酸的稀释、氢氧化钠固体的溶解放热,都对反应热有影响。
▌对点练2-1 (25-26高二上·山西吕梁·阶段检测)下列关于如图所示转化关系(X代表卤素)的说法中错误的是
A. B.
C.越小,则HX就越稳定 D.越小,则X的非金属性越强
【答案】B
【详解】A.分子分解为原子时,化学键断裂吸收热量,焓变大于0,即,A正确;
B.由盖斯定律可知,反应③+反应②=反应①,则反应,故反应,B错误;
C.越小,说明形成1 mol 键放出的能量越大,HX就越稳定,C正确;
D.元素的非金属性越强,氢化物的稳定性越强,形成氢化物释放的热量越多,越小,说明HX越稳定,X的非金属性越强,D正确;
故选B。
▌对点练2-2 (24-25高二上·吉林白山·阶段检测)回答下列问题:
(1)同温同压下,H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g),在光照和点燃条件下的ΔH(化学计量数相同)分别为ΔH1、ΔH2,则ΔH1___ΔH2.(填“>”“<”或“=”)。
(2)相同条件下,2mol氢原子所具有的能量__1mol氢分子所具有的能量(填“>”“<”或“=”) 。
(3)已知常温下红磷比白磷稳定,比较下列反应中(反应条件均为点燃)ΔH的大小:ΔH1________ΔH2(填“>”“<”或“=”)。
①P4(白磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s) ΔH1,②4P(红磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s) ΔH2。
(4)已知:101kPa时,2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221kJ·mol-1,则碳的燃烧热数值___________110.5kJ·mol-1(填“>”“<”或“=”)。
(5)已知:Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) ΔH=+489.0kJ·mol-1,CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-283.0kJ·mol-1,C(石墨)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5kJ·mol-1,则4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) ΔH=____________。
【答案】(1)
=
(2)
>
(3)
<
(4)
>
(5)
【详解】(1)焓变只与反应的始态和终态有关,与反应条件、反应途径无关,两个反应的反应物、生成物及化学计量数均相同,故焓变相等;
(2)2mol氢原子形成1mol氢分子时形成H-H共价键,释放能量,因此2mol氢原子的总能量高于1mol氢分子的总能量;
(3)物质能量越低越稳定,红磷比白磷稳定,故等物质的量的红磷总能量低于白磷;两个反应均为放热反应(),反应物总能量越高,放出热量越多,越小,因此;
(4)燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物(碳的稳定氧化物为二氧化碳)时放出的热量,题中反应为1molC不完全燃烧生成CO放出110.5kJ热量,CO继续燃烧生成二氧化碳还会放出热量,故碳的燃烧热数值大于;
(5)根据盖斯定律,将已知三个反应依次编号为①②③,目标反应可由得到,代入焓变计算:。
基础通关
1.(25-26高二上·甘肃庆阳·期末)下列关于实验操作的误差分析不正确的是
A.用湿润的玻璃棒蘸取溶液滴在pH试纸上,则测得的pH值偏小
B.用量气法测锌与稀硫酸反应产生的氢气体积时,装置未冷却至室温即读数,则测得的反应速率偏大
C.测定中和反应反应热时,测盐酸后的温度计未冲洗干净立即测NaOH溶液的温度,则测得的偏大
D.用标准盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液,开始滴定时酸式滴定管尖端处有气泡,滴定终点时气泡消失,则测得的NaOH溶液浓度偏小
【答案】D
【详解】A.用湿润的玻璃棒蘸取溶液滴在pH试纸上,会稀释其溶液,碱性减弱,则测得的pH值偏小,A正确;
B.气体体积受热膨胀,装置未冷却至室温即读数,导致读出的体积偏大,测得的反应速率偏大,B正确;
C.测定中和反应反应热时,测盐酸后的温度计未冲洗干净立即测NaOH溶液的温度,温度计上残留的盐酸会与NaOH发生中和反应并放热,导致测得的NaOH溶液温度偏高,反应前后温度差偏小,放热量偏少,但是负值,则测得的偏大,C正确;
D.开始滴定时酸式滴定管尖端处有气泡,滴定终点时气泡消失,导致读取的消耗盐酸体积偏大,则测得的NaOH溶液浓度偏大,D错误;
故选D。
2.(25-26高二上·广东东莞·期中) ΔH=-57.3 kJ/mol,下列说法正确的是
A.H2SO4和Ba(OH)2反应的中和热ΔH=2×(-57.3) kJ/mol
B.中和热的测定实验中,为了保证盐酸完全被中和,可采用稍过量的氢氧化钠溶液
C.98%的浓硫酸和NaOH溶液反应生成1 mol液态水时,反应热ΔH>-57.3 kJ/mol
D.含40.0 g NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和,放出57.3 kJ的热量
【答案】B
【详解】A. 在稀溶液中,稀的强酸和强碱发生中和反应生成1mol液态水的反应热叫做中和热,因此2SO4和Ba(OH)2反应的中和热为ΔH=-57.3 kJ/mol,A错误;
B. 中和热测定实验中,使用稍过量的NaOH溶液可确保HCl完全反应,避免因反应不完全导致测量误差,B正确;
C. 98%浓硫酸稀释过程放热,与NaOH反应生成1 mol水时,总放热量大于稀溶液反应,故ΔH < -57.3 kJ/mol,C错误;
D. 醋酸是弱酸,电离过程吸热,因此1 mol NaOH(即40g)稀溶液与稀醋酸中和放热量小于57.3 kJ,D错误;
故选B。
3.(2026·重庆·三模)在时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应:
则计算的表达式正确的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】根据盖斯定律,将第一个反应乘2、第二个反应乘2后相加,再减去3倍的第四个反应,所得总反应除以6恰好为第三个反应,推导得,是A选项所给表达式,故选A。
4.(25-26高二上·北京海淀·期末)依据已有知识与图示,下列说法不正确的是
A.冰熔化为水时,
B.冰熔化为水的过程中,部分氢键被破坏
C.相同条件下,水蒸气具有的能量高于液态水具有的能量
D.由盖斯定律可知:
【答案】D
【详解】A.冰熔化为水是吸热过程,,A不符合题意;
B.冰的晶体结构主要靠氢键维持,冰熔化为水的过程中,部分氢键被破坏,水分子间的排列方式改变,B不符合题意;
C.水变为水蒸气需要吸收热量,因此相同条件下,1 g水蒸气具有的能量高于1 g液态水具有的能量,C不符合题意;
D.根据盖斯定律,总过程为冰直接变为水蒸气,应为,D符合题意;
故选D。
5.(25-26高二上·甘肃张掖·期末)晶体硅是重要的半导体材料。工业上用石英砂作原料通过如下反应生产晶体硅:
①(s,石英砂)(s,粗硅)
②(s,粗硅)
③(s,纯硅)
则用石英砂生产1 mol纯硅理论上放出的热量为
A.21.44 kJ B.1965.10 kJ C.300.10 kJ D.600.20 kJ
【答案】D
【详解】根据盖斯定律,将反应①、②、③相加得总反应:。总焓变,故生产纯硅放出热量。
故选项D正确。
6.(25-26高二上·广东肇庆·期中)已知下列热化学方程式:(1)Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-24 kJ·mol-1
(2)3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-44kJ·mol-1
则Fe3O4(s)+4CO(g) =3Fe(s)+4CO2(g) ΔH=
A.-68kJ·mol-1 B.+68kJ·mol-1 C.-14kJ·mol-1 D.+14kJ·mol-1
【答案】C
【详解】目标方程可以[3×(1)- (2)]÷2得到,故ΔH=[3×(-24 kJ·mol-1)-(-44kJ·mol-1)]÷2=-14kJ·mol-1,C正确;
故答案选C。
7.(25-26高二上·陕西汉中·期中)一种将甲烷()先转化为一溴甲烷(),再偶联为丙烯()的反应机理如下图,图中物质的化学计量数代表其物质的量,线下数据代表相应物质的能量之和(),则的
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】由图中数据得,则反应的,故选C。
8.(25-26高二上·宁夏吴忠·期中)与生成的反应可以一步完成,也可以分两步完成,各步反应之间的关系如图所示,下列说法错误的是
A.6 g完全燃烧放出热量为 kJ
B.
C.相同质量的碳,完全燃烧比不完全燃烧放出的热量更多
D.在一定条件下,化学反应的ΔH只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
【答案】B
【详解】A.由图可知1 mol C(s)完全燃烧生成CO2(g)放出热量393.5 kJ ,6 g (0.5 mol)完全燃烧放出热量为0.5 mol393.5 kJ=196.75 kJ,A正确;
B.根据盖斯定律,反应热只与反应的始态和终态有关,与反应途径无关,应该是,即,B错误;
C.由=(-393.5+283.0)kJ·mol-1=-110.5 kJ·mol-1,即1 mol碳与氧气反应生成CO放出热量110.5 kJ,1 mol碳完全燃烧放出热量393.5 kJ,C正确;
D.化学反应的ΔH只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关,D正确;
故选B。
9.(25-26高二上·贵州安顺·阶段检测)晶体硅是重要的半导体材料。工业上用石英砂作原料通过如下反应生产晶体硅:
①
②
③
则用石英砂生产14 g纯硅理论上放出的热量为
A.300.10 kJ B.21.44 kJ C.1965.10 kJ D.600.20 kJ
【答案】A
【详解】根据盖斯定律,将反应①+②+③可得总反应:=,14 g硅的物质的量为,由热化学方程式可知,生成硅放出的热量为600.20 kJ,则生成硅放出300.10 kJ热量;
故选A。
10.(25-26高二上·山西吕梁·阶段检测)工业上利用甲烷和水蒸气在高温下制备氢气,涉及以下反应:
①
②
则反应的为
A.-165.0 B.+165.0
C.+247.4 D.-247.4
【答案】B
【详解】目标反应为,根据盖斯定律可通过反应①与反应②相加得到,则,故答案选B。
11.(25-26高二上·河南·阶段检测)工业上常利用和合成尿素,该可逆反应分两步进行:;,下列图像最符合上述反应历程的是
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】A.第一步反应为放热反应(),反应物()能量应高于中间产物(),但图像中反应物能量低于中间产物(能量升高),与放热反应特征矛盾,A错误;
B.第二步反应为吸热反应(),中间产物()能量应低于最终产物(),但图像中中间产物能量高于最终产物(能量降低),与吸热反应特征矛盾,B错误;
C.第一步放热:反应物()能量高于中间产物(),能量降低;第二步吸热:中间产物能量低于最终产物(),能量升高;总反应(放热),最终产物能量低于初始反应物,图像符合能量变化规律,C正确;
D.总反应为放热反应,最终产物()能量应低于初始反应物(),但图像中最终产物能量高于反应物,与总反应放热矛盾,D错误;
故答案选C。
12.(25-26高二上·广东·期中)在“中和反应反应热的测定”实验中,使用盐酸与氢氧化钠溶液进行反应。实验测得反应前后温度差平均为3.4℃。已知溶液的密度均为,比热容为。下列说法正确的是
A.若用铜丝代替玻璃搅拌器,测得的反应热不变
B.若将氢氧化钠溶液改为等体积、等浓度的氨水,测得的反应热减小
C.实验中所用盐酸和氢氧化钠溶液的体积必须均为50 mL,否则无法计算中和反应的反应热
D.若反应后读取温度计示数偏小,会导致计算出的中和反应的反应热偏大
【答案】D
【详解】A.铜的导热性较好,用铜丝代替玻璃搅拌器会加速热量散失,导致测得的温度差偏小,计算出的反应热绝对值偏小,ΔH(负值)数值上会偏大,因此测得的ΔH会变化。A错误;
B.氨水是弱碱,电离过程吸热,导致总放热量减少,测得的温度差减小,计算出的ΔH绝对值变小,即ΔH的值变大(绝对值减小,更接近零)。因此测得的ΔH应增大而非减小。B错误;
C.中和热的计算基于完全反应的物质的量,而非固定体积。实验中只需确保一种反应物过量即可,体积不必严格相同。C错误;
D.温度计读数偏小会使ΔT计算值偏低,导致放热量Q被低估,ΔH(负值)绝对值减小,数值上ΔH偏大(更接近零)。D正确;
故答案选D。
13.(25-26高二上·四川·阶段检测)借助盐酸与NaOH溶液反应测定中和反应的反应热。下列说法正确的是
A.用温度计测量酸溶液的温度后立即测量碱溶液的温度
B.为了保证盐酸完全被中和,采用稍过量的溶液
C.若用同浓度的醋酸溶液代替盐酸进行上述实验,计算所得反应热偏小
D.可以用铜丝代替玻璃搅拌棒,因为铜丝不与盐酸反应
【答案】B
【详解】A.用温度计测量酸溶液的温度后立即测量碱溶液的温度,会导致温度计上残留的酸与碱反应放热,使碱的初始温度测量值偏高,操作错误,A错误;
B.稍过量的NaOH溶液可确保盐酸完全被中和,避免反应不完全导致热量测量误差,B正确;
C.醋酸为弱酸,电离吸热,反应放热减少,但放热反应焓变为负值,ΔH会偏大, C错误;
D.铜丝导热性良好,导致热量散失,干扰温度测量,导致ΔH测量不准确, D错误;
故答案选B。
14.(25-26高二上·黑龙江绥化·期中)关于中和热的测定实验,下列说法正确的是
A.为了保证盐酸完全被中和,采用稍过量的溶液
B.向盛装酸的量热计中加碱时要小心缓慢
C.中和热数值的大小受实验时所用酸、碱稀溶液中溶质多少的影响
D.酸碱混合后,待温度计的读数稳定不变时,记录反应最终温度
【答案】A
【详解】A.为了保证盐酸完全被中和,实验中通常使一种反应物稍过量(如NaOH),以确保另一种反应物(HCl)完全反应,从而准确计算中和热。A正确。
B.向酸中加碱时应迅速倒入并搅拌,以减少热量散失。缓慢加入会导致热量损失,影响温度测量准确性。B错误。
C.中和热的数值是生成1 mol水时的热效应,与酸、碱的溶质物质的量无关(只要溶液足够稀)。溶质多少影响总热量,但不影响中和热的数值。C错误。
D.温度记录应取反应后的最高温度,而非等待温度稳定。实际操作中,温度达到最高点后可能立即下降,若等待“稳定”可能记录到偏低温度。D错误。
故选A。
15.(25-26高二上·云南文山·阶段检测)某同学用50mL 0.50 mol∙L-1的盐酸与50mL 0.55 mol∙L-1的NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应,通过测定反应过程中所放出的热量计算反应热。下列说法不正确的是
A.采用0.55 mol∙L-1的NaOH溶液是保证盐酸完全被中和
B.一次性把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中
C.图中实验装置缺少玻璃搅拌器,玻璃搅拌器搅拌时左右移动搅拌
D.测量反应混合液的温度时要随时读取温度,记录下最高温度
【答案】C
【详解】A.NaOH的浓度0.55 mol∙L-1大于盐酸的浓度0.50 mol∙L-1,二者的体积相同,则NaOH溶液过量,可保证盐酸完全被中和,A正确;
B.为减少混合溶液时的热量变化,NaOH溶液应一次迅速倒入盛有盐酸的烧杯中,B正确;
C.图中实验装置缺少环形玻璃搅拌器,环形玻璃搅拌器搅拌时只能上下移动搅拌,不能左右移动搅拌,否则会损坏温度计,C错误;
D.测量反应混合液的温度时,需要记录反应后溶液的最高温度(恰好完全反应),所以要随时读取温度,D正确;
故选C。
素养提升
1.(25-26高二上·湖北黄冈·阶段检测)肼(N2H4)在不同条件下分解产物不同,200 ℃时在Cu表面分解的机理如图1,已知200 ℃时:
反应Ⅰ:3N2H4(g)=N2(g)+4NH3(g) ΔH1=-32.9 kJ·mol-1
反应Ⅱ:N2H4(g)+H2(g)=2NH3(g) ΔH2=-41.8 kJ·mol-1
下列说法不正确的是
A.图1所示过程①是放热反应,过程②是吸热反应
B.反应Ⅱ的能量过程示意图如图2所示
C.断开3 mol N2H4(g)中的化学键吸收的能量大于形成1 mol N2(g)和4 mol NH3(g)中的化学键释放的能量
D.200 ℃时,1 mol N2H4(g)和1 mol H2(g)具有的能量大于2 mol NH3(g)具有的能量
【答案】C
【详解】A.过程①对应反应Ⅰ,,为放热反应;根据盖斯定律,由可得过程②反应,因此过程②为吸热反应,A正确;
B.反应Ⅱ的,为放热反应,反应物总能量高于生成物总能量,与图2的能量变化一致,B正确;
C.反应Ⅰ为放热反应,反应的焓变反应物总键能生成物总键能,即断开中的化学键吸收的能量小于形成和中的化学键释放的能量,C错误;
D.反应Ⅱ为放热反应,反应物总能量大于生成物总能量,因此和具有的总能量大于具有的总能量,D正确;
故选C。
2.(25-26高二上·河南·期末)某小组测定中和反应的反应热装置如图所示。已知中和反应和HA电离的热化学方程式如下:
下列叙述错误的是
A.隔热层的作用是减少热量损失
B.采用铜质搅拌器测得的中和反应反应热偏低
C.以测量的最高温度为依据计算反应热
D.
【答案】B
【详解】A.隔热层作用是减少热量损失,提高实验准确度,A项正确;
B.铜比玻璃的导热率高,用铜质搅拌器,测得的热量减少,反应热偏高,B项错误;
C.最高温度表明酸和碱恰好完全反应放出的热量最多,以此温度为计算依据计算反应热,C项正确;
D.根据盖斯定律,二者相加得到反应的热化学方程式,D项正确;
故选B。
3.(25-26高二上·河南·阶段检测)已知 ,结合能量变化示意图,下列说法正确的是
A.拆开中的化学键需要吸收932 kJ能量
B.拆开中所有化学键需要吸收926 kJ能量
C.转变为需要吸收88 kJ能量
D.
【答案】B
【详解】A.拆开和共吸收1368 kJ能量,根据题干信息其中拆开需要吸收496 kJ,因此拆开吸收能量为 1368−496=872 kJ,则拆开需要吸收能量,A错误;
B.生成放出1852 kJ能量,说明形成中所有化学键放出1852 kJ能量;拆开化学键吸收的能量等于成键放出的能量,因此拆开中所有化学键需要吸收能量,B正确;
C.由图可知,转变为放出88 kJ能量,因此反过来转变为要吸收能量,C错误;
D.根据盖斯定律,反应 的焓变 ,即 ,D错误;
故选B。
4.(25-26高二上·浙江·期中)下列反应均能自发进行,相关判断正确的是
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
反应Ⅳ
反应Ⅴ
A., B.,
C. D.
【答案】C
【详解】A.反应Ⅰ是碳的燃烧反应,为放热反应,;反应Ⅱ 气体增多,熵增,该反应能自发进行即,则需吸热才能在高温下自发;A错误。
B.反应Ⅲ 是CO燃烧,;反应Ⅳ 为金属氧化,是自发的氧化还原反应,,故B错误。
C.根据盖斯定律,(反应Ⅰ)-(反应Ⅱ)可得反应Ⅲ,即,反应Ⅲ是CO的燃烧反应,为放热反应,,故;C正确。
D.反应Ⅱ无法通过反应Ⅳ和Ⅴ直接叠加得到,;D错误。
故选C。
5.(25-26高二上·浙江·期中)关于盖斯定律,下列说法不正确的是
A.盖斯定律不仅适用于焓的计算,也适用于自由能的计算
B.不管反应是一步完成还是分几步完成,其反应热都相同
C.有些不容易直接发生的反应,反应热可通过盖斯定律计算间接得到
D.化学反应的步骤越多,能量损失越多,即反应热与反应的途径有关
【答案】D
【详解】A.盖斯定律适用于所有状态函数(如焓、自由能),因为它们的变化只与始态和终态有关,A正确;
B.盖斯定律的核心是反应热与反应途径无关,无论一步或多步完成,总反应热相同,B正确;
C.盖斯定律可通过已知反应间接计算难以直接测量的反应热(如碳不完全燃烧生成CO),C正确;
D.盖斯定律明确反应热与途径无关,步骤多少不影响总反应热,D错误;
故选D。
6.(25-26高二上·甘肃兰州·期中)已知如下热化学方程式:
①
②
③
则下列判断正确的是
A. B.
C. D.反应③是吸热反应
【答案】B
【详解】A.ΔH1=+24.4 kJ·mol⁻¹,ΔH2=-148.1 kJ·mol⁻¹,显然ΔH1 > ΔH2,故A错误;
B.反应③可由反应①+②得到,根据盖斯定律,ΔH3=ΔH1+ΔH2,故B正确;
C.由ΔH3=ΔH1+ΔH₂可得ΔH1=ΔH3−ΔH2,而不是ΔH2−ΔH3,故C错误;
D.ΔH3=ΔH1+ΔH2=24.4+(-148.1)=-123.7 kJ·mol⁻¹<0,反应③为放热反应,故D错误;
选B。
7.(24-25高二上·四川广元·阶段检测)回答下列问题。
(1)在化学反应中,只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应,这些分子称为活化分子,使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能,其单位通常用kJ/mol表示。请认真观察下图,图中所示反应是_______(填“吸热”或“放热”)反应,该反应的_______(用、的代数式表示);下列4个反应中,不符合示意图描述的反应的是_______(填字母)。
A.铝热反应 B.灼热的碳与反应 C.盐酸与NaOH反应 D.Na与反应生成
(2)已知碳的燃烧热为-393.15kJ/mol,氢气的燃烧热为,一氧化碳的燃烧热为,请写出碳的燃烧热对应的热化学方程式_______,那么热化学反应 _______kJ/mol(用a、b表示)。
(3)用50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应,通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热(实验测得反应放出w kJ的热量)。从实验装置上看,图中还缺少的一种玻璃仪器是_______,如果用60mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH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”),若用等浓度等体积的醋酸代替盐酸进行实验,则实验中测得的中和反应的反应热ΔH将_______(填“偏大”“偏小”或“不变")。请以本实验测得数据为准,写出盐酸与NaOH反应中表示中和热的热化学方程_______________。
【答案】(1) 放热 B
(2)
(3) 环形玻璃搅拌棒 不相等 偏大
【详解】(1)由题干图示信息可知,图中所示反应的反应物总能量高于生成物总能量,故该反应是放热反应;根据反应热等于生成物的总能量减去反应物的总能量可知,该反应的(E2-E1) kJ/mol;
A.铝热反应为放热反应,符合图示描述,A不符合题意;
B.灼热的碳与反应为吸热反应,不符合图示描述,B符合题意;
C.盐酸与NaOH反应为放热反应,符合图示描述,C不符合题意;
D.Na与反应生成为放热反应,符合图示描述,D不符合题意;
故选B。
(2)在25℃,100kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热,单位为kJ/mol, ;氢气的燃烧热为,一氧化碳的燃烧热为可知,①,②,③ 。则③-②-①得 kJ/mol。
(3)缺少的一种玻璃仪器是环形玻璃搅拌棒;用60 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行反应,参加反应的物质的量增加,与上述实验相比,所放出的热量不相等;若用等浓度等体积的醋酸代替盐酸进行实验,醋酸电离是吸热过程,焓变为负值,则实验中测得的中和反应的反应热ΔH将偏大;酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时的反应热叫做中和热,本实验生成0.0250 mol H2O反应放出w kJ的热量,则生成1 mol H2O反应放出40w kJ的热量。中和热与所取酸与碱的物质的量无关,故中和热的热化学方程 。
8.(25-26高一下·辽宁营口·期中)已知相关反应的热化学方程式如表所示(反应条件略):
反应编号
热化学反应式
①
②
③
④
⑤
回答下列问题:
(1)利用盖斯定律,表中_______。
(2)已知反应①中,相关共价键的键能(键能是指气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量)数据如表所示:
共价键
C-H键
O-H键
C≡O键(CO中的三键)
H-H键
键能(kJ/mol)
414
463
1075
436
通过表中数据计算,反应①的_______(计算结果保留整数),与表中数据(+206.2)相比,数值存在差异,可能的原因是_______(任写一点)。
(3)若将1 mol(g)与足量O2(g)混合后充分燃烧,恢复至25℃,放出的热量_______(填“>”、“<”或“=”)241.8 kJ。
(4)在实验室测定中和反应的反应热时,常用50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L溶液反应。
①实验中NaOH溶液稍过量的目的是_______。
②若用铜质搅拌器代替玻璃搅拌器,测得的_______(填“偏高”“偏低”或“不变”),原因是_______。
③若将盐酸换成等浓度等体积的醋酸溶液,测得的_______(填“大于”“小于”或“等于”)−57.3 kJ/mol。
【答案】(1)-165.0
(2) +199 键能为气态基态分子的平均值,反应体系中物质状态、分子间作用力等有影响
(3)>
(4) 确保盐酸被完全中和 偏高 铜丝导热性好,热量散失多,使测得温度差偏小,偏大 大于
【详解】(1)反应③=-(反应①+反应②),利用盖斯定律,;
(2)①反应物总键能−生成物总键能;
②数值存在差异,可能的原因是键能数据来源不同或实际反应中键能受环境影响或表中数据为实验平均值;
(3)反应④生成气态水,而25℃时水为液态,气态水变液态水放热,故放出的热量 > 241.8 kJ;
(4)①实验中NaOH溶液稍过量的目的是确保盐酸被完全中和,使中和热测量更精准;
②铜导热性好,若用铜质搅拌器代替玻璃搅拌器,热量散失更多,测得放热偏小,测得的偏高;
④醋酸电离吸热,放出热量偏小,若将盐酸换成等浓度等体积的醋酸溶液,测得的偏高,大于−57.3 kJ/mol。
9.(25-26高二上·河南信阳·阶段检测)某实验小组用0.50 mol/L NaOH溶液和0.50 mol/L H2SO4溶液进行反应热的测定。实验装置如图所示:
实验次数
起始温度t1/℃
终止温度t/℃
温度差(t2-t1)/℃
H2SO4
NaOH
平均值
1
26.6
26.6
26.6
29.1
2.5
2
27.0
27.4
27.2
31.2
4.0
3
25.9
25.9
25.9
29.8
3.9
4
26.4
26.2
26.3
30.4
4.1
(1)精确实验测得,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 H2O时,放出57.3 kJ的热量。据此,写出稀H2SO4与稀NaOH溶液反应的热化学方程式___________。
(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL H2SO4溶液进行实验,实验数据如表所示。
①上述实验中,有效实验温度差的平均值为___________℃。
②近似认为0.5 mol/L NaOH溶液和0.5 mol/L H2SO4溶液的密度都是1 g/cm3,中和后生成溶液的比热容c=4.2 J/(g·°C)。计算该实验中每生成1 mol水时,中和反应放出的热量为___________(保留一位小数)。
③上述实验结果与精确实验测定值有偏差,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.一次性把NaOH溶液倒入盛有H2SO4溶液的小烧杯中
c.用温度计测定H2SO4溶液起始温度后直接测定NaOH溶液的温度
【答案】(1)
(2) 4.0 53.8 kJ ac
【详解】(1)根据题干要求,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 H2O时,放出57.3 kJ的热量,可以根据此写出该反应的热化学方程式:
(2)
① 本次实验重复四次,其中第一次的实验数值与其他三组误差过大需要舍去,由此可以根据其他三组求出平均值,因此该实验温度差的平均值为4.0;
② 可以根据求反应热,代入数据,中和反应放出的热量为53.8 kJ;
③ a.该实验为测定酸碱中和热的实验,为了减小误差需要做好保温、选用隔热效果好的实验器材,因此实验装置保温、隔热效果差是可能产生误差的原因,a符合题意;
b.实验时便需要把氢氧化钠溶液一次性迅速倒入盛有稀硫酸的装置中,b不符合题意;
c.用温度计测定溶液起始温度后需要洗干净温度计,之后再测定氢氧化钠溶液的温度,c符合题意。
故产生此偏差的原因可能选ac。
迁移创新
1.(25-26高二上·陕西西安·期中)回答下列问题:
(1)中和热测定的实验中,用到的玻璃仪器有量热计、温度计、___________、___________。
(2)量取反应物时,取50 mL 0.50 mol⋅L-1的盐酸,还需加入的试剂是___________(填序号)。
A.50 mL 0.50mol⋅L-1 NaOH溶液 B.50 mL 0.55 mol⋅L-1 NaOH溶液 C.1.0 g NaOH固体
(3)由甲、乙两人组成的实验小组,在同样的实验条件下,用同样的实验仪器和方法进行两组测定中和热的实验,实验试剂及其用量如下表所示。
反应物
起始温度t1/℃
终了温度t2/°C
中和热/kJ⋅mol-1
A.1.0 mol⋅L-1 HCl溶液50 mL、1.1 mol⋅L-1 NaOH 溶液50 mL
13.0
ΔH1
B.1.0 mol⋅L-1 HCl溶液50 mL、1.1 mol⋅L-1 NH3⋅H2O溶液50 mL
13.0
ΔH2
①甲在实验之前预计ΔH1<ΔH2,他的根据是___________;乙在实验之前预计ΔH1=ΔH2,他的根据是___________。
②实验测得的温度是:A的起始温度为13.0℃、终了温度为19.8℃;B的起始温度为13.0℃、终了温度为19.3℃。设充分反应后溶液的比热容c=4.184 J⋅(g⋅℃)-1,忽略实验仪器的比热容及溶液体积的变化,则ΔH1=___________;ΔH2=___________。(已知溶液密度均为1 g⋅cm-3)
【答案】(1) 量筒 (环形)玻璃搅拌器
(2)B
(3) NaOH是强碱,NH3·H2O是弱碱电离吸热,所以热效应不同 A、B中酸与碱的元数、物质的量浓度、溶液体积都相同,则反应的热效应也相同 -56.9 kJ/mol -52.7 kJ/mol
【详解】(1)中和热测定实验中,用到的玻璃仪器有量热计、温度计、用于量取酸和碱溶液的体积的量筒、用于搅拌,使酸和碱充分反应,温度均匀的环形玻璃搅拌器。
(2)中和热测定实验中,为了确保酸碱完全反应,通常让二者其一稍过量,已知取50 mL 0.50 mol⋅L-1的盐酸,则需要加入的NaOH溶液需要稍过量,故选B。
(3)① A、B 是强碱,是弱碱,弱碱电离吸热,热效应不同,故甲在实验之前预计;但乙可能认为A、B中酸与碱的元数、物质的量浓度、溶液体积都相同,即反应的和物质的量相同,则反应的热效应也相同,故乙预计。
②溶液总质量 ,反应生成的水的物质的量为,A组中温度变化,故反应放出的热量 ,故A组的中和热;B组中温度变化,反应放出的热量,故B组的中和热 。
2.(25-26高二下·江西宜春·期末)某化学实验小组用简易量热计(装置如图),测量中和反应的反应热的实验步骤如下:
①用量筒量取盐酸倒入量热计内筒中,测出盐酸的温度。用水把温度计冲洗干净,擦干备用;
②用另一量筒量取溶液,并用同一温度计测出其温度。用水把温度计冲洗干净,擦干备用;
③将溶液迅速倒入量热计内筒中,使之混合均匀,测得混合液最高温度。
重复上述步骤,记录数据。
回答下列问题:
(1)溶液与盐酸混合均匀的正确操作是___________(填字母)。
a.把溶液分多次倒入量热计内筒中与盐酸反应
b.用温度计小心搅拌
c.揭开杯盖用玻璃棒搅拌
d.用套在温度计上的玻璃搅拌器上下轻轻地搅动
e.实验时可用铜质搅拌器代替玻璃搅拌器
(2)溶液稍过量的原因:___________。
(3)稀盐酸和氢氧化钠溶液的密度都视为,溶液的比热容。某学生实验记录数据如下:
实验序号
起始温度
最高温度
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
计算生成时的反应热:___________(保留小数点后一位)。
(4)问题讨论
①在中和反应反应热的测定实验中,使用弱酸或弱碱会使测得的中和反应反应热数值___________(填“偏高”“不变”或“偏低”),其原因是___________。
②有两组实验:ⅰ.盐酸和溶液,ⅱ.盐酸和溶液。实验ⅰ、ⅱ反应放出的热量___________(填“相等”或“不相等”,下同),测得生成时中和反应反应热___________,原因是___________。
【答案】(1)d
(2)确保盐酸被完全中和
(3)
(4) 偏低 弱酸或弱碱在溶液中部分电离,在反应过程中,弱酸或弱碱会继续电离,而电离是吸热的过程 不相等 相等 生成液态水时的中和反应反应热与反应物的用量无关
【详解】(1)使用套在温度计上的玻璃搅拌器上下轻轻搅动,可确保溶液充分混合且最大限度减少热量散失;其他选项均会导致热量损失或操作不规范,故NaOH溶液与盐酸混合均匀的正确操作是 d;
(2)NaOH溶液稍过量是为了确保盐酸中的 H+完全被中和,使反应按化学计量比进行,从而准确测定生成水所对应的反应热;
(3)生成 1 mol H2O(l) 时的反应热计算:平均温度变化 Δt = 3.1 ℃,溶液总质量 m = 100 g,比热容,生成水的物质的量 n(H2O) = 0.025 mol
代入公式:;
(4)① 弱酸或弱碱在溶液中部分电离,中和过程中需先吸收热量完成电离,导致总放热量减少,ΔH 的绝对值小于强酸强碱中和热,故使用弱酸或弱碱会使测得的中和反应反应热数值偏低;
② 实验 i 生成 0.025 mol H2O,实验 ii 生成 0.0275 mol H2O,后者放热更多,反应放出的总热量不相等;中和反应热定义为生成 1 mol H2O(l) 时的反应热,是强度性质,与反应物用量无关,仅取决于反应本质,故测得的中和反应反应热相等。
3.(23-24高三上·广东汕尾·期末)化学反应常伴随热效应。某实验小组同学研究反应热的测定,反应体系中热量变化用公式计算。
Ⅰ.中和热的测定
(1)小组同学用如图所示装置进行中和热测定,该装置缺少的仪器是_______。
(2)采用50mL稀盐酸与50mL溶液混合,常温下该混合溶液中由水电离的=_______(忽略混合后溶液体积的变化)。稍过量的原因是_______。
Ⅱ.用作图法测定中和热及溶液浓度
查阅资料:保持反应溶液不变,减小,增大,与成直线关系。
实验过程:改变约盐酸及溶液的体积,将酸、碱溶液混合,准确测定出温度变化如下表所示。
实验次序
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
/mL
50.0
45.0
40.0
35.0
30.0
25.0
20.0
15.0
10.0
5.0
/mL
0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
45.0
/℃
0
1.2
2.5
3.8
5.1
5.7
4.8
3.6
2.4
1.2
数据分析:以为横坐标,为纵坐标,将1~5及6~10次实验数据分别作直线,延伸两直线交于一点,交点处。
(3)两条直线交点处,则_______(填“>”“<”或“=”)5.7.计算出盐酸的浓度=_______(保留两位小数)。计算中和热=_______(列出计算式即可,用含的式子表示,取,取,忽略水以外的物质吸收的热量以及混合后溶液体积的变化)。
Ⅲ.验证盖斯定律及测定电离焓
实验试剂:盐酸、溶液、蒸馏水、固体。
每组实验均做3组,取的平均值得到下列表格:
实验序号
实验项目(混合物质组合)
V (盐酸)/mL
V (溶液)/mL
V ()/mL
(固体)/g
/℃
/()
1
溶液与盐酸
50
50
0
0
2
固体与蒸馏水
0
0
V
m
3
固体与盐酸
100
0
0
1.1
(4)补充表格中数据:V=_______,m=_______。
(5)实验结论:测得实验数据,通过计算得出≈_______(用含和的式子表示),即可验证盖斯定律。
(6)根据上述验证实验原理,结合实验1的中和热,设计实验测定醋酸电离()的焓变,该实验方案为_______。
【答案】(1)玻璃搅拌器
(2) 使盐酸反应更充分
(3) > 0.95
(4) 100 1.1
(5)
(6)将50mL的醋酸及50mL溶液混合测定中和热,根据盖斯定律可得醋酸的电离焓
【详解】(1)在测定中和热的实验中,均匀搅拌是非常重要的,因此,缺少的仪器是玻璃搅拌器,故答案为玻璃搅拌器;
(2)50mL稀盐酸与50mL溶液混合,混合溶液中过量,使盐酸反应更充分,此时,抑制水的电离,常温下该混合溶液中由水电离的=;故答案为;使盐酸反应更充分;
(3)
将1~5及6~10次实验数据分别作直线为,由图可知,交点处对应的温度应>5.7°C;保持反应溶液不变,交点处,此时酸与碱恰好1:1反应,则,,根据所以;中和热是以生成1 mol H2O所放出的热量来测定的,根据,kJ,则;故答案为>;0.95;;
(4)根据控制变量法,V应为100mL,这是实验所需的溶液体积;m应为1.1g,这是实验中使用的固体质量;故答案为100;1.1;
(5)根据实验数据,通过计算可得实验1的中和热与实验2和实验3的热效应相加应当相等,从而验证盖斯定律;所以测得实验数据t3≈t1+t2,通过计算得出ΔH3≈ΔH1+ΔH2即可验证盖斯定律;故答案为;
(6)醋酸电离()的焓变为,将50mL的醋酸及50mL溶液混合测定中和热,根据盖斯定律可得醋酸的电离焓,故答案为将50mL的醋酸及50mL溶液混合测定中和热,根据盖斯定律可得醋酸的电离焓。
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专题1
化学反应与能量
第一单元 化学反应的热效应
第2课时 反应热的测量与计算
课标要点
1.结合真实实验情境,了解中和热测定实验原理、实验仪器与操作要点,能分析实验误差来源,准确描述实验注意事项,建立定量实验 “原理 — 操作 — 误差分析” 的认知逻辑。
2.理解盖斯定律内涵,认识化学反应焓变只与始态、终态有关,与反应途径无关;能根据盖斯定律对热化学方程式进行叠加变形,计算未知反应的焓变。
3.掌握利用键能、盖斯定律两种途径计算反应焓变的思路,规范书写计算过程,建立宏观能量变化与定量计算之间的联系。
4.能运用反应热测量与计算的相关知识,分析生产生活中能量利用的实际问题,体会定量研究化学反应热效应的价值。
学习重难点
重点:
1.中和热测定实验装置、实验操作、数据处理与误差分析。
2.盖斯定律的理解,运用盖斯定律进行焓变计算、热化学方程式书写。
3.焓变的两种定量计算方法(键能计算、盖斯定律运算)。
难点:
1.中和热实验热量损失、酸碱用量等因素带来的误差定性分析,理解中和热概念限定条件。
多个热化学方程式叠加变形构建目标反应,灵活运用盖斯定律进行复杂焓变推算。
2.区分 “通过键能计算理论焓变” 与 “实验实测反应热” 的差异,厘清微观键能模型与宏观实验测量的联系。
3.结合图像、多步反应历程,综合运用盖斯定律解决综合性反应热计算问题。
知识点 反应热的测量
1.量热计和简易量热计的构造
(1)将下列实验装置中各仪器(或物品)的名称填在横线上。
(2)仪器各部分的作用
①搅拌器或环形玻璃搅拌棒的作用是使 。
②保温层的作用是 。
③温度计的作用是测定反应前后反应体系的温度。
2.实验步骤及测量数据
(1)初始温度(T1):测量混合前50 mL 0.50 mol•L-1盐酸、50 mL 0.50 mol•L-1氢氧化钠溶液的温度,取
为T1。
(2)终止温度(T2):将酸碱溶液迅速混合,用 不断搅动溶液,并准确读取混合溶液的 ,记录为终止温度T2。
(3)重复实验操作三次,记录每次的实验数据,取其平均值作为计算依据,异常数据要舍去。
(4)实验数据处理
为了简便计算反应热,近似地认为实验所用酸、碱溶液的密度和比热与水相同,并忽略实验装置的比热,则:50 mL 0.50 mol•L-1盐酸的质量m1=50 g,50 mL 0.50 mol•L-1 NaOH溶液的质量m2=50 g。反应前后溶液温度变化ΔT=T2-T1。
反应后体系的热容C=(m1+m2)×4.18/(J•℃-1)
生成1 mol H2O时的反应热为ΔH=- kJ•mol-1。
(5)实验预测
用同样的方法分别测定氢氧化钾与盐酸反应、氢氧化钠与硝酸反应的反应热,所测得的中和反应的反应热相同,理由是:
3.反应热测定的注意事项
Ⅰ.反应热测量实验中的“三关”
(1)隔热关——装置保温、隔热效果好,减少热量的损失,使用简易量热计,其优点是保温效果好,也可在保温杯中进行。
(2)测量关——温度在测量过程中是重要的参数,测量时要又快又准。
①选择精密温度计,精确到0.1 ℃。
②测量溶液温度时,将温度计插在液体中央,使水银球处于溶液中央位置,温度计不要碰到容器壁或插在液面以上。
③温度计不能当搅拌棒用,用环形玻璃搅拌棒搅拌,使溶液迅速、充分混合。
④测量酸和碱溶液的温度时要稳定一会儿再读数,测量反应混合液的温度时要随时读取温度值,记录最高温度。
(3)酸、碱关——注意酸碱的强弱和浓度。
Ⅱ.反应热测定实验中产生误差的可能原因
(1)量取溶液的体积有误差(测量结果是按50 mL的酸、碱进行计算的,若实际量取时大于50 mL或小于50 mL都会造成误差)。
(2)温度计的读数有误。
(3)实验过程中有液体洒在外面。
(4)混合酸、碱溶液时,动作缓慢,导致实验误差。
(5)隔热操作不到位,致使实验过程中热量损失而导致误差。
(6)测了酸后的温度计未用水清洗便立即去测碱的温度,会使反应前的平均温度偏高而引起误差。
4、反应热的测量实验原理(以中和热测定为例)
中和热定义:在稀溶液中,强酸与强碱发生中和反应生成 时所释放的热量为中和热。
5、中和热相关理解
(1)中和热定义中的“稀溶液”一般是指酸、碱的物质的量浓度均小于或等于1 mol/L的溶液,因为溶液混合时会产生溶解热效应而影响中和热的测定;强酸与强碱反应的中和热的表示:H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol,书写中和热的热化学方程式时,就以生成1 mol H2O为标准来配平其余物质的化学计量数。如:
NaOH(aq)+H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol。
(2)中和热不包括其他离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时所伴随的热效应。有弱酸或弱碱参加的中和反应,实验测出的中和热数值一般低于57.3,因为弱电解质反应时会继续电离,电离时要吸热;测定硫酸与Ba(OH)2溶液的反应热,则所测ΔH偏小,即中和热数值大于57.3,这主要是因为Ba2+和SO生成难溶物BaSO4也会放出热量。
(3)中和热以生成1 mol H2O为基准,因此当改变酸、碱的用量时,反应放出的热量发生改变,但中和热不会发生改变,它是一个定值,与酸、碱用量无关。
易错提醒
1.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。
2.若用NaOH固体或NaOH浓溶液代替NaOH溶液,NaOH固体溶于水(NaOH溶液稀释)时放热,使测得的反应热的数值偏大。
3.用浓硫酸代替盐酸,浓硫酸溶于水时放热,使所测反应热的数值偏大;用醋酸代替盐酸,弱酸、弱碱电离时吸热,使所测反应热的数值偏小;若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定反应热,生成BaSO4沉淀时还会放出一部分热量,使所测反应热的数值偏大。
随学随练
1.下列用简易量热计测定中和热的实验中,有关描述正确的是
A.可以用铁质搅拌器搅拌 B.将最高温度记为反应后体系的温度
C.打开杯盖,更便于搅拌 D.分2~3次倒入氢氧化钠溶液
2.某实验小组利用教材中的简易量热计测定中和热,加入的试剂为盐酸和溶液,下列说法不正确的是
A.为了保证盐酸完全被中和,采用稍过量的溶液
B.测量盐酸的温度后要用水把温度计上的酸冲洗干净再去测溶液的温度
C.实验中可以分多次把溶液倒入简易量热计内筒的盐酸中
D.实验中将最高温度记为反应后体系的温度
3.中和反应中和热测定过程中。能提高中和热测定准确度的是
A.用测量过盐酸温度的温度计直接测量氢氧化钠溶液的温度
B.用铜质搅拌器代替玻璃搅拌器
C.用50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液混合
D.打开杯盖,将NaOH溶液缓缓倒入量热计的内筒,盖上杯盖
知识点 盖斯定律及其应用
1.盖斯定律的理解
(1)大量实验证明,一个化学反应,不论是 完成,还是 完成,其总的热效应是 的。
(2)化学反应的焓变(ΔH)只与反应体系的 和 有关,而与反应的 无关。
(3)始态和终态相同的反应途径有如下三种:
ΔH= = 。
2.运用盖斯定律计算反应热的3个关键
(1)热化学方程式的化学计量数加倍,ΔH也相应加倍。
(2)热化学方程式相加减,同种物质之间可加减,反应热也相应加减。
(3)将热化学方程式颠倒时,ΔH的正负必须随之改变。
3.盖斯定律的意义
应用盖斯定律可以间接计算以下情况(不能直接测定)的反应热:
(1)有些反应速率很慢。
(2)有些反应不容易直接发生。
(3)有些反应的产品不纯(有副反应发生)。
4.运用盖斯定律计算反应热的方法
(1)加和法
(2)虚拟途径法
①方法
先根据题意虚拟转化过程,然后根据盖斯定律列式求解,即可求得待求的反应热。
②举例
若反应物A变为生成物D,可以有两个途径:
a.由A直接变成D,反应热为ΔH。
b.由A经过B变成C,再由C变成D,每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。如图所示:
则有ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。
易错提醒
1.当反应式乘以或除以某数时,ΔH也应乘以或除以某数。
2.反应式进行加减运算时,ΔH也同样要进行加减运算,且要带“+”、“-”符号,即把ΔH看作一个整体进行运算。
3.通过盖斯定律计算比较反应热的大小时,同样要把ΔH看作一个整体。
4.在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化,状态由固→液→气变化时,会吸热;反之会放热。
5.当设计的反应逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。
随学随练
4.下列关于盖斯定律的理解不正确的是
A.不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是相同的
B.化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
C.可以直接测量任意反应的反应热
D.可以用已经精确测定的反应的热效应来计算难以测量或无法测量的反应的热效应
5.已知下列热化学方程式:
由此可知的反应热ΔH为
A.-260.4 kJ·mol-1 B.+260.4 kJ·mol-1 C.-441.8 kJ·mol-1 D.+441.8 kJ·mol-1
6.利用甲醇催化脱氢法制备甲酸甲酯主要涉及如下化学反应。
反应I:
反应II:
反应III:
则反应I中生成标准状况下时,吸收的热量为
A.22.45kJ B.44.9kJ C.89.8kJ D.无法计算
拓展 利用盖斯定律计算反应热
利用盖斯定律进行问题分析时,常用加合法和虚拟途径法。
1.加合法
将所给热化学方程式适当加减得到所求的热化学方程式,反应热也作相应的变化。
2.虚拟途径法
先根据题意虚拟转化过程,然后根据盖斯定律列式求解,即可求得待求的反应热。
举例:若反应物A变为生成物D,可以有两个途径:
①由A直接变成D,反应热为ΔH;
②由A经过B变成C,再由C变成D,每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。
则有:ΔH===ΔH1+ΔH2+ΔH3
应用加合法计算反应热时应注意:
①热化学方程式如果相加(或相减),则反应热就相应地相加(或相减)。
②反应热数值与各物质的化学计量数成正比:化学计量数乘以(或除以)某个数,则反应热就相应地乘以(或除以)这个数。
③可逆反应中,热化学方程式中的反应热是指反应按所给形式完全进行时的反应热;正、逆反应的反应热数值相等,符号相反。
活学活用
1.符合如图所示的转化关系,且当X、Y、Z的物质的量相等时,存在焓变。满足上述条件的X、Y可能是
①C、CO ②S、SO2 ③Na、Na2O ④AlCl3、Al(OH)3 ⑤Fe、Fe(NO3)3 ⑥Na2CO3、NaHCO3
A.①④ B.①②③ C.①④⑥ D.①④⑤
2.依据下列含硫物质转化的热化学方程式,得出的相关结论正确的是
①
②
③
④
⑤
A. B.
C. D.
3.从盐湖卤水(含高浓度)提取的工艺中需要添加氯化铁,生成的可与共同被萃取剂(如)捕获,从而显著提高锂的萃取效率和选择性。已知下列过程或反应:
(1)
(2)
(3)
(4)
则生成的反应的为
A. B. C. D.
拓展 反应热的大小比较
1.与“符号”相关的反应热比较
对于放热反应来说,ΔH=-Q kJ·mol-1,虽然“—”仅表示放热的意思,但在比较大小时要将其看成真正意义上的“负号”,即:放热越多,ΔH反而越小
2.与“化学计量数”相关的反应热比较
如:H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH1=-a kJ·mol-1,
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH2=-b kJ·mol-1,a<b,ΔH1>ΔH2。
3.与“物质聚集状态”相关的反应热比较
(1)同一反应,生成物状态不同时
A(g)+B(g)===C(g) ΔH1<0,
A(g)+B(g)===C(l) ΔH2<0,
因为C(g)===C(l) ΔH3<0,
则ΔH3=ΔH2-ΔH1<0,
所以ΔH2<ΔH1
图示
(2)同一反应,反应物状态不同时
S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1<0
S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2<0
ΔH2+ΔH3=ΔH1,则ΔH3=ΔH1-ΔH2,又ΔH3<0,所以ΔH1<ΔH2
图示
4.与“同素异形体”相关的反应热比较
C(石墨,s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1
C(金刚石,s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2
因为C(石墨,s)===C(金刚石,s) ΔH>0
所以ΔH1>ΔH2
图示
活学活用
1.(25-26高二下·浙江温州·期末)已知反应a. ,b. ,当升高温度时平衡都向右移动。则关于下列反应中判断正确的是
; ;
A. B. C. D.
2.(25-26高一下·辽宁朝阳·期中)两种制备硫酸的途径如下图。下列说法正确的是
A.1molS和1mol的键能之和大于1mol的键能
B.根据盖斯定律,①和②两种途径的焓变相同
C.含0.5mol/L稀与足量NaOH的稀溶液反应,放出的热量即为中和热
D.已知 ; ,则
3.(25-26高二下·云南文山·阶段检测)下列关于反应的的判断正确的是
A. B. C. D.
题型 反应热的测量
▌例1 某小组测定中和反应的反应热装置如图所示。已知中和反应和HA电离的热化学方程式如下:
下列叙述错误的是
A.隔热层的作用是减少热量损失
B.采用铜质搅拌器测得的中和反应反应热偏低
C.以测量的最高温度为依据计算反应热
D.
解题贴士
1.提高反应热准确度的措施
(1)实验中用温度计先后测量酸溶液、碱溶液及混合溶液的温度时,使用同一支温度计可减小实验误差,且测量完一种溶液后 ,温度计必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。温度计的水银球要完全浸入溶液中,且要稳定一段时间后再记下读数。
(2)反应物应一次性迅速加入,且避免有液体溅出。
(3)实验操作时动作要快,尽量减少热量的损失。
(4)重复实验3次,取3次实验数据的平均值。
2.导致反应热测定存在误差的原因
(1)量取溶液的体积不准确。
(2)温度计读数有误(如未读取到混合溶液的最高温度,就记为终止温度)。
(3)实验过程中有液体溅出。
(4)混合酸、碱溶液时,动作缓慢。
(5)隔热层隔热效果不好,实验过程中有热量损失。
(6)测过酸溶液的温度计未用水清洗便立即去测碱溶液的温度。
(7)溶液浓度不准确。
(8)没有进行重复实验。
▌对点练1-1 (25-26高二上·福建漳州·阶段检测)在测定中和反应反应热的实验中,下列说法正确的是
A.量取氢氧化钠溶液后要缓慢倒入盛有盐酸的量热计中,以免溅出
B.为准确测定反应混合液温度,温度计水银球应与小烧杯底部接触
C.用0.5mol·L-1NaOH溶液分别与0.5mol·L-1盐酸、醋酸溶液反应(体积相等),测得的反应热数值相同
D.量热计中的隔热层可以减少实验过程中的热量散失
▌对点练1-2 (24-25高二上·江西南昌·阶段检测)某化学兴趣小组用50 mL0.50 mol·L-1盐酸与50 mL0.55 mol·L-1NaOH溶液进行中和反应的反应热测定实验,实验装置如图。试回答下列问题:
(1)实验时玻璃搅拌器的使用方法是_________不能用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器的理由是____________________。
(2)某学生记录的实验数据如表所示。(已知:实验中盐酸和氢氧化钠溶液的密度均为1 g•cm-3,中和反应后溶液的比热容c=4.18J•g-1•℃-1)
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
20.2
23.3
2
20.2
20.4
23.4
3
20.4
20.6
23.8
依据该学生的实验数据计算,该实验测得反应放出的热量为___________J。
(3)下列操作会导致实验结果出现偏差的是______(填标号)。
a.用量筒量取盐酸的体积时仰视读数
b.把量筒中的氢氧化钠溶液分多次倒入盐酸中
c.将50 mL0.55 mol•L-1氢氧化钠溶液取成了50 mL0.55 mol•L-1氢氧化钾溶液
d.做本实验的当天室温较高
e.大烧杯的杯盖中间小孔太大
(4)某同学为了省去清洗温度计的麻烦,建议实验时使用两支温度计分别测量酸和碱的温度,实际实验未采用两根温度计,简述原因___________________________。
(5)如果将NaOH溶液换成等量的NaOH固体,那么实验中测得中和反应的反应热(△H)___________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(6)如果用60 mL0.50 mol•L-1盐酸与50 mL0.55 mol•L-1NaOH溶液进行实验,与上述实验相比,二者所放出的热量________(填“相等”或“不相等”,下同),所求的中和反应H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)△H的反应热(△H)_____________
题型 盖斯定律及其应用
▌例2 (25-26高二上·甘肃庆阳·期末)已知下列热化学方程式:
①
②
③
④
下列关系式正确的是
A. B. C. D.
解题贴士
应用盖斯定律计算反应热时应注意的六个问题
(1)明确所求反应的始态和终态,各物质系数;判断该反应是吸热还是放热;
(2)不同途径对应的最终结果应一样;
(3)叠加各反应式时,有的反应要逆向写,ΔH符号也相反,有的反应式要扩大或减小倍数,ΔH也要相应扩大或减小相同倍数;
(4)注意各分步反应的ΔH的正负;
(5)比较反应热大小时,反应热所带“+”“-”均具有数学意义,参与大小比较;
(6)要忽视弱电解质的电离、水解反应吸热,浓硫酸的稀释、氢氧化钠固体的溶解放热,都对反应热有影响。
▌对点练2-1 (25-26高二上·山西吕梁·阶段检测)下列关于如图所示转化关系(X代表卤素)的说法中错误的是
A. B.
C.越小,则HX就越稳定 D.越小,则X的非金属性越强
▌对点练2-2 (24-25高二上·吉林白山·阶段检测)回答下列问题:
(1)同温同压下,H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g),在光照和点燃条件下的ΔH(化学计量数相同)分别为ΔH1、ΔH2,则ΔH1___ΔH2.(填“>”“<”或“=”)。
(2)相同条件下,2mol氢原子所具有的能量__1mol氢分子所具有的能量(填“>”“<”或“=”) 。
(3)已知常温下红磷比白磷稳定,比较下列反应中(反应条件均为点燃)ΔH的大小:ΔH1________ΔH2(填“>”“<”或“=”)。
①P4(白磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s) ΔH1,②4P(红磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s) ΔH2。
(4)已知:101kPa时,2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221kJ·mol-1,则碳的燃烧热数值___________110.5kJ·mol-1(填“>”“<”或“=”)。
(5)已知:Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) ΔH=+489.0kJ·mol-1,CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-283.0kJ·mol-1,C(石墨)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5kJ·mol-1,则4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) ΔH=____________。
基础通关
1.(25-26高二上·甘肃庆阳·期末)下列关于实验操作的误差分析不正确的是
A.用湿润的玻璃棒蘸取溶液滴在pH试纸上,则测得的pH值偏小
B.用量气法测锌与稀硫酸反应产生的氢气体积时,装置未冷却至室温即读数,则测得的反应速率偏大
C.测定中和反应反应热时,测盐酸后的温度计未冲洗干净立即测NaOH溶液的温度,则测得的偏大
D.用标准盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液,开始滴定时酸式滴定管尖端处有气泡,滴定终点时气泡消失,则测得的NaOH溶液浓度偏小
2.(25-26高二上·广东东莞·期中) ΔH=-57.3 kJ/mol,下列说法正确的是
A.H2SO4和Ba(OH)2反应的中和热ΔH=2×(-57.3) kJ/mol
B.中和热的测定实验中,为了保证盐酸完全被中和,可采用稍过量的氢氧化钠溶液
C.98%的浓硫酸和NaOH溶液反应生成1 mol液态水时,反应热ΔH>-57.3 kJ/mol
D.含40.0 g NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和,放出57.3 kJ的热量
3.(2026·重庆·三模)在时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应:
则计算的表达式正确的是
A. B.
C. D.
4.(25-26高二上·北京海淀·期末)依据已有知识与图示,下列说法不正确的是
A.冰熔化为水时,
B.冰熔化为水的过程中,部分氢键被破坏
C.相同条件下,水蒸气具有的能量高于液态水具有的能量
D.由盖斯定律可知:
5.(25-26高二上·甘肃张掖·期末)晶体硅是重要的半导体材料。工业上用石英砂作原料通过如下反应生产晶体硅:
①(s,石英砂)(s,粗硅)
②(s,粗硅)
③(s,纯硅)
则用石英砂生产1 mol纯硅理论上放出的热量为
A.21.44 kJ B.1965.10 kJ C.300.10 kJ D.600.20 kJ
6.(25-26高二上·广东肇庆·期中)已知下列热化学方程式:(1)Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-24 kJ·mol-1
(2)3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-44kJ·mol-1
则Fe3O4(s)+4CO(g) =3Fe(s)+4CO2(g) ΔH=
A.-68kJ·mol-1 B.+68kJ·mol-1 C.-14kJ·mol-1 D.+14kJ·mol-1
7.(25-26高二上·陕西汉中·期中)一种将甲烷()先转化为一溴甲烷(),再偶联为丙烯()的反应机理如下图,图中物质的化学计量数代表其物质的量,线下数据代表相应物质的能量之和(),则的
A. B. C. D.
8.(25-26高二上·宁夏吴忠·期中)与生成的反应可以一步完成,也可以分两步完成,各步反应之间的关系如图所示,下列说法错误的是
A.6 g完全燃烧放出热量为 kJ
B.
C.相同质量的碳,完全燃烧比不完全燃烧放出的热量更多
D.在一定条件下,化学反应的ΔH只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
9.(25-26高二上·贵州安顺·阶段检测)晶体硅是重要的半导体材料。工业上用石英砂作原料通过如下反应生产晶体硅:
①
②
③
则用石英砂生产14 g纯硅理论上放出的热量为
A.300.10 kJ B.21.44 kJ C.1965.10 kJ D.600.20 kJ
10.(25-26高二上·山西吕梁·阶段检测)工业上利用甲烷和水蒸气在高温下制备氢气,涉及以下反应:
①
②
则反应的为
A.-165.0 B.+165.0
C.+247.4 D.-247.4
11.(25-26高二上·河南·阶段检测)工业上常利用和合成尿素,该可逆反应分两步进行:;,下列图像最符合上述反应历程的是
A. B.
C. D.
12.(25-26高二上·广东·期中)在“中和反应反应热的测定”实验中,使用盐酸与氢氧化钠溶液进行反应。实验测得反应前后温度差平均为3.4℃。已知溶液的密度均为,比热容为。下列说法正确的是
A.若用铜丝代替玻璃搅拌器,测得的反应热不变
B.若将氢氧化钠溶液改为等体积、等浓度的氨水,测得的反应热减小
C.实验中所用盐酸和氢氧化钠溶液的体积必须均为50 mL,否则无法计算中和反应的反应热
D.若反应后读取温度计示数偏小,会导致计算出的中和反应的反应热偏大
13.(25-26高二上·四川·阶段检测)借助盐酸与NaOH溶液反应测定中和反应的反应热。下列说法正确的是
A.用温度计测量酸溶液的温度后立即测量碱溶液的温度
B.为了保证盐酸完全被中和,采用稍过量的溶液
C.若用同浓度的醋酸溶液代替盐酸进行上述实验,计算所得反应热偏小
D.可以用铜丝代替玻璃搅拌棒,因为铜丝不与盐酸反应
14.(25-26高二上·黑龙江绥化·期中)关于中和热的测定实验,下列说法正确的是
A.为了保证盐酸完全被中和,采用稍过量的溶液
B.向盛装酸的量热计中加碱时要小心缓慢
C.中和热数值的大小受实验时所用酸、碱稀溶液中溶质多少的影响
D.酸碱混合后,待温度计的读数稳定不变时,记录反应最终温度
15.(25-26高二上·云南文山·阶段检测)某同学用50mL 0.50 mol∙L-1的盐酸与50mL 0.55 mol∙L-1的NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应,通过测定反应过程中所放出的热量计算反应热。下列说法不正确的是
A.采用0.55 mol∙L-1的NaOH溶液是保证盐酸完全被中和
B.一次性把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中
C.图中实验装置缺少玻璃搅拌器,玻璃搅拌器搅拌时左右移动搅拌
D.测量反应混合液的温度时要随时读取温度,记录下最高温度
素养提升
1.(25-26高二上·湖北黄冈·阶段检测)肼(N2H4)在不同条件下分解产物不同,200 ℃时在Cu表面分解的机理如图1,已知200 ℃时:
反应Ⅰ:3N2H4(g)=N2(g)+4NH3(g) ΔH1=-32.9 kJ·mol-1
反应Ⅱ:N2H4(g)+H2(g)=2NH3(g) ΔH2=-41.8 kJ·mol-1
下列说法不正确的是
A.图1所示过程①是放热反应,过程②是吸热反应
B.反应Ⅱ的能量过程示意图如图2所示
C.断开3 mol N2H4(g)中的化学键吸收的能量大于形成1 mol N2(g)和4 mol NH3(g)中的化学键释放的能量
D.200 ℃时,1 mol N2H4(g)和1 mol H2(g)具有的能量大于2 mol NH3(g)具有的能量
2.(25-26高二上·河南·期末)某小组测定中和反应的反应热装置如图所示。已知中和反应和HA电离的热化学方程式如下:
下列叙述错误的是
A.隔热层的作用是减少热量损失
B.采用铜质搅拌器测得的中和反应反应热偏低
C.以测量的最高温度为依据计算反应热
D.
3.(25-26高二上·河南·阶段检测)已知 ,结合能量变化示意图,下列说法正确的是
A.拆开中的化学键需要吸收932 kJ能量
B.拆开中所有化学键需要吸收926 kJ能量
C.转变为需要吸收88 kJ能量
D.
4.(25-26高二上·浙江·期中)下列反应均能自发进行,相关判断正确的是
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
反应Ⅳ
反应Ⅴ
A., B.,
C. D.
5.(25-26高二上·浙江·期中)关于盖斯定律,下列说法不正确的是
A.盖斯定律不仅适用于焓的计算,也适用于自由能的计算
B.不管反应是一步完成还是分几步完成,其反应热都相同
C.有些不容易直接发生的反应,反应热可通过盖斯定律计算间接得到
D.化学反应的步骤越多,能量损失越多,即反应热与反应的途径有关
6.(25-26高二上·甘肃兰州·期中)已知如下热化学方程式:
①
②
③
则下列判断正确的是
A. B.
C. D.反应③是吸热反应
7.(24-25高二上·四川广元·阶段检测)回答下列问题。
(1)在化学反应中,只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应,这些分子称为活化分子,使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能,其单位通常用kJ/mol表示。请认真观察下图,图中所示反应是_______(填“吸热”或“放热”)反应,该反应的_______(用、的代数式表示);下列4个反应中,不符合示意图描述的反应的是_______(填字母)。
A.铝热反应 B.灼热的碳与反应 C.盐酸与NaOH反应 D.Na与反应生成
(2)已知碳的燃烧热为-393.15kJ/mol,氢气的燃烧热为,一氧化碳的燃烧热为,请写出碳的燃烧热对应的热化学方程式_______,那么热化学反应 _______kJ/mol(用a、b表示)。
(3)用50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应,通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热(实验测得反应放出w kJ的热量)。从实验装置上看,图中还缺少的一种玻璃仪器是_______,如果用60mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH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”),若用等浓度等体积的醋酸代替盐酸进行实验,则实验中测得的中和反应的反应热ΔH将_______(填“偏大”“偏小”或“不变")。请以本实验测得数据为准,写出盐酸与NaOH反应中表示中和热的热化学方程_______________。
8.(25-26高一下·辽宁营口·期中)已知相关反应的热化学方程式如表所示(反应条件略):
反应编号
热化学反应式
①
②
③
④
⑤
回答下列问题:
(1)利用盖斯定律,表中_______。
(2)已知反应①中,相关共价键的键能(键能是指气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量)数据如表所示:
共价键
C-H键
O-H键
C≡O键(CO中的三键)
H-H键
键能(kJ/mol)
414
463
1075
436
通过表中数据计算,反应①的_______(计算结果保留整数),与表中数据(+206.2)相比,数值存在差异,可能的原因是_______(任写一点)。
(3)若将1 mol(g)与足量O2(g)混合后充分燃烧,恢复至25℃,放出的热量_______(填“>”、“<”或“=”)241.8 kJ。
(4)在实验室测定中和反应的反应热时,常用50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L溶液反应。
①实验中NaOH溶液稍过量的目的是_______。
②若用铜质搅拌器代替玻璃搅拌器,测得的_______(填“偏高”“偏低”或“不变”),原因是_______。
③若将盐酸换成等浓度等体积的醋酸溶液,测得的_______(填“大于”“小于”或“等于”)−57.3 kJ/mol。
9.(25-26高二上·河南信阳·阶段检测)某实验小组用0.50 mol/L NaOH溶液和0.50 mol/L H2SO4溶液进行反应热的测定。实验装置如图所示:
实验次数
起始温度t1/℃
终止温度t/℃
温度差(t2-t1)/℃
H2SO4
NaOH
平均值
1
26.6
26.6
26.6
29.1
2.5
2
27.0
27.4
27.2
31.2
4.0
3
25.9
25.9
25.9
29.8
3.9
4
26.4
26.2
26.3
30.4
4.1
(1)精确实验测得,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 H2O时,放出57.3 kJ的热量。据此,写出稀H2SO4与稀NaOH溶液反应的热化学方程式___________。
(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL H2SO4溶液进行实验,实验数据如表所示。
①上述实验中,有效实验温度差的平均值为___________℃。
②近似认为0.5 mol/L NaOH溶液和0.5 mol/L H2SO4溶液的密度都是1 g/cm3,中和后生成溶液的比热容c=4.2 J/(g·°C)。计算该实验中每生成1 mol水时,中和反应放出的热量为___________(保留一位小数)。
③上述实验结果与精确实验测定值有偏差,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.一次性把NaOH溶液倒入盛有H2SO4溶液的小烧杯中
c.用温度计测定H2SO4溶液起始温度后直接测定NaOH溶液的温度
迁移创新
1.(25-26高二上·陕西西安·期中)回答下列问题:
(1)中和热测定的实验中,用到的玻璃仪器有量热计、温度计、___________、___________。
(2)量取反应物时,取50 mL 0.50 mol⋅L-1的盐酸,还需加入的试剂是___________(填序号)。
A.50 mL 0.50mol⋅L-1 NaOH溶液 B.50 mL 0.55 mol⋅L-1 NaOH溶液 C.1.0 g NaOH固体
(3)由甲、乙两人组成的实验小组,在同样的实验条件下,用同样的实验仪器和方法进行两组测定中和热的实验,实验试剂及其用量如下表所示。
反应物
起始温度t1/℃
终了温度t2/°C
中和热/kJ⋅mol-1
A.1.0 mol⋅L-1 HCl溶液50 mL、1.1 mol⋅L-1 NaOH 溶液50 mL
13.0
ΔH1
B.1.0 mol⋅L-1 HCl溶液50 mL、1.1 mol⋅L-1 NH3⋅H2O溶液50 mL
13.0
ΔH2
①甲在实验之前预计ΔH1<ΔH2,他的根据是___________;乙在实验之前预计ΔH1=ΔH2,他的根据是___________。
②实验测得的温度是:A的起始温度为13.0℃、终了温度为19.8℃;B的起始温度为13.0℃、终了温度为19.3℃。设充分反应后溶液的比热容c=4.184 J⋅(g⋅℃)-1,忽略实验仪器的比热容及溶液体积的变化,则ΔH1=___________;ΔH2=___________。(已知溶液密度均为1 g⋅cm-3)
2.(25-26高二下·江西宜春·期末)某化学实验小组用简易量热计(装置如图),测量中和反应的反应热的实验步骤如下:
①用量筒量取盐酸倒入量热计内筒中,测出盐酸的温度。用水把温度计冲洗干净,擦干备用;
②用另一量筒量取溶液,并用同一温度计测出其温度。用水把温度计冲洗干净,擦干备用;
③将溶液迅速倒入量热计内筒中,使之混合均匀,测得混合液最高温度。
重复上述步骤,记录数据。
回答下列问题:
(1)溶液与盐酸混合均匀的正确操作是___________(填字母)。
a.把溶液分多次倒入量热计内筒中与盐酸反应
b.用温度计小心搅拌
c.揭开杯盖用玻璃棒搅拌
d.用套在温度计上的玻璃搅拌器上下轻轻地搅动
e.实验时可用铜质搅拌器代替玻璃搅拌器
(2)溶液稍过量的原因:___________。
(3)稀盐酸和氢氧化钠溶液的密度都视为,溶液的比热容。某学生实验记录数据如下:
实验序号
起始温度
最高温度
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
计算生成时的反应热:___________(保留小数点后一位)。
(4)问题讨论
①在中和反应反应热的测定实验中,使用弱酸或弱碱会使测得的中和反应反应热数值___________(填“偏高”“不变”或“偏低”),其原因是___________。
②有两组实验:ⅰ.盐酸和溶液,ⅱ.盐酸和溶液。实验ⅰ、ⅱ反应放出的热量___________(填“相等”或“不相等”,下同),测得生成时中和反应反应热___________,原因是___________。
3.(23-24高三上·广东汕尾·期末)化学反应常伴随热效应。某实验小组同学研究反应热的测定,反应体系中热量变化用公式计算。
Ⅰ.中和热的测定
(1)小组同学用如图所示装置进行中和热测定,该装置缺少的仪器是_______。
(2)采用50mL稀盐酸与50mL溶液混合,常温下该混合溶液中由水电离的=_______(忽略混合后溶液体积的变化)。稍过量的原因是_______。
Ⅱ.用作图法测定中和热及溶液浓度
查阅资料:保持反应溶液不变,减小,增大,与成直线关系。
实验过程:改变约盐酸及溶液的体积,将酸、碱溶液混合,准确测定出温度变化如下表所示。
实验次序
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
/mL
50.0
45.0
40.0
35.0
30.0
25.0
20.0
15.0
10.0
5.0
/mL
0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
45.0
/℃
0
1.2
2.5
3.8
5.1
5.7
4.8
3.6
2.4
1.2
数据分析:以为横坐标,为纵坐标,将1~5及6~10次实验数据分别作直线,延伸两直线交于一点,交点处。
(3)两条直线交点处,则_______(填“>”“<”或“=”)5.7.计算出盐酸的浓度=_______(保留两位小数)。计算中和热=_______(列出计算式即可,用含的式子表示,取,取,忽略水以外的物质吸收的热量以及混合后溶液体积的变化)。
Ⅲ.验证盖斯定律及测定电离焓
实验试剂:盐酸、溶液、蒸馏水、固体。
每组实验均做3组,取的平均值得到下列表格:
实验序号
实验项目(混合物质组合)
V (盐酸)/mL
V (溶液)/mL
V ()/mL
(固体)/g
/℃
/()
1
溶液与盐酸
50
50
0
0
2
固体与蒸馏水
0
0
V
m
3
固体与盐酸
100
0
0
1.1
(4)补充表格中数据:V=_______,m=_______。
(5)实验结论:测得实验数据,通过计算得出≈_______(用含和的式子表示),即可验证盖斯定律。
(6)根据上述验证实验原理,结合实验1的中和热,设计实验测定醋酸电离()的焓变,该实验方案为_______。
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