选择性必修1第一章化学反应的热效应第一节反应热（1）_新人教版高二化学选修一、二、三_新人教版高中化学选择性必修第一册_高二化学（选择性必修第一册）学案练习

反应热 焓变 重难点 题型 分值 1. 掌握焓变与反应热的含义，理解化学反 应过程中发生能量变化的原因 重点 2. 掌握吸热反应和放热反应 3. 反应热的计算 选择与填空 4-6分 1. 掌握焓变与反应热的含义与区别 难点 2. 掌握吸热反应和放热反应的区别 化学能可以转化为热能、电能和光能等，化学反应中的能量变化，通常主要表现为热 量的变化。 1. 概念 （1）反应热 在等温条件下当化学反应在一定温度下进行时，反应所放出或吸收的热量，通常用符 号Q表示，单位：kJ·mol－1。 第1页【解读】1体系与环境 如图所示，我们将烧杯中的物质与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看作环境。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。 【解读】2化学反应与反应热的关系 ①浓硫酸、NaOH固体溶于水放热； ②NH NO 溶于水吸热，因为其不是化学反应，其放出或吸收的热量不是反应热。 4 3 ③水蒸气冷凝为水放热，干冰升华吸热，其放出或吸收的热量不是反应热，而是物理 变化过程。 （2）焓 用于描述物质所具有能量的物理量，符号为H。 【解读】①焓（H）是与内能有关的物理量，内能描述的是物质所具有的能量，是物 质固有的性质之一。不同的物质，其焓不同；相同的物质，如果温度或压强不同，物质的 状态不同，其焓也会不同，所以焓的影响因素主要有：物质（内因）、温度与压强（外 因）。 ②能量越低越稳定。同一物质能量由高到低：气体（g）>液体（l）>固体（s）；稳定 性：气体（g）<液体（l）<固体（s） （3）焓变 化学反应中的能量变化，符号：ΔH，单位kJ·mol—1。 【求甚解】反应热与焓变的关系：ΔH是化学反应在恒压下（即敞口容器中进行的化 学反应）且不与外界进行电能、光能等其他形式的能量转化的反应热，即恒压条件下进行 的反应的反应热Q就是焓变ΔH。 2. 焓变产生的原因 （1）宏观角度 化学反应的特征是有新物质生成，新物质生成的同时伴随着能量的变化，化学反应能 量变化的宏观原因就是反应物和生成物所具有的总能量不同。当反应物总能量高于生成物 总能量时，该反应放出能量，焓变为负值；当反应物总能量低于生成物总能量时，该反应 第2页吸收能量，焓变为正值。 图例： （2）微观角度 化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，旧化学键断裂需要吸收能量， 新化学键形成需要放出能量，在化学键断裂和形成过程中能量变化不相等，则产生了化学 反应的焓变。 化学反应与能量变化的关系 例如从微观角度解释H 与Cl 反应生成HCl放出能量的过程： 2 2 1molH 与1molCl 在一定条件下反应生成2molHCl的过程中，化学键断裂时需要吸收 2 2 能量，吸收的总能量为436kJ+243kJ=679kJ;化学键形成时需要释放能量，释放的总能量为 431kJ+431kJ=862 kJ，故反应放出的能量为862 kJ-679 kJ=183 kJ。 键能：拆开1mol化学键所吸收的能量。 【注意】任何化学反应都是旧键断裂，新键形成的过程，都伴随着能量的变化。键能 越大，物质的内能越低，该物质越稳定，键能越小，物质的内能越高，该物质越稳定。 第3页4. 反应热（焓变）的计算 （1）根据反应物和生成物的能量计算 计算公式：ΔH =生成物总能量-反应物总能量。 （2）根据反应物和生成物的键能计算 焓变与键能的关系：ΔH =反应物的键能和-生成物的键能和。“+”表示反应吸热，“-” 表示反应放热。 例如，已知N N键的键能为941kJ·mol-1，N-N键的键能为193 kJ·mol-1，且N 的空间 4 构型为正四面体（ ），则反应2N=N （g）的反应热ΔH=2×941kJ·mol-1 - 6×193 2 4 kJ·mol-1= +724 kJ·mol-1。 5. 放热反应和吸热反应 （1）放热反应和吸热反应比较 放热反应 吸热反应 类型比较 放出热量的化学反应 吸收热量的化学反应 定义 反应物具有的总能量大于生成物 反应物具有的总能量小于生成物具 形成原因 具有的总能量 有的总能量 生成物分子成键时释放出的总能 生成物分子成键时释放的总能量小 与化学键强弱 的关系 量大于反应物分子断键时吸收的 于反应物分子断键时吸收的总能量 总能量 ΔH<0 ΔH>0 表示方法 图示 H（g）+Cl（g）=2HCl（g） C（s）+H O（g）=CO（g）+H 2 2 2 2 实例 ΔH=-184.6 kJ·mol-1 （g） ΔH=+131.3 kJ·mol-1 （2）放热反应和吸热反应的判断 I. 理论分析判断法 第4页①ΔH=化学键断裂吸收的能量-化学键形成释放的能量。 ②ΔH=生成物具有的总能量-反应物具有的总能量。 ③ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和。 ④根据反应物和生成物的相对稳定性判断：由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为 吸热反应，反之为放热反应。（金刚石、石墨为例） Ⅱ. 反应条件判断法 一个化学反应开始需要加热，而停止加热后，反应亦可进行，则为放热反应；若反应 需要持续不断地加热才能进行，则为吸热反应。 【注意】（1）反应开始时需要加热的反应可能是吸热反应也可能是放热反应。有些吸 热反应不但反应开始时需要加热，反应发生过程中仍需不断加热才能使反应继续进行下去 有的放热反应在反应开始时也需要加热，反应发生后会放出一定的热量，如果放出的热量 可使反应维持下去，则反应过程中不需要再加热，否则也必须不断加热才能使反应继续进 行下去。 （2）常温下就能进行的反应不一定都是放热反应，如氢氧化钡和氯化铵的反应。 例题 我国科研人员提出了由CO 和CH 转化为高附加值产品CHCOOH的催化反应 2 4 3 历程。该历程示意图如下。下列说法不正确的是（ ） A. 生成CHCOOH总反应的原子利用率为100% 3 B. CH→CHCOOH过程中，有C-H键发生断裂 4 3 C. ①→②放出能量并形成了C-C键 D. 该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率 【答案】D 【解析】A.根据图示 CO 和 CH 在催化剂存在时生成 CHCOOH，总反应为： 2 4 3 CO+CH →CHCOOH，只有CHCOOH一种生成物，原子利用率为 100%，故A正确； 2 4 3 3 B.CH 选择性活化变为CHCOOH过程中，有1个C－H键发生断裂，故B正确；C.根据图 4 3 第5页示，①的总能量高于②的总能量，①→②放出能量，对比①和②，①→②放热成了C－C 键，故C正确。D.催化剂只影响化学反应速率，不影响化学平衡，不能提高反应物的平衡 转化率，故D错误； 【点睛】认真观察示意图，分清反应物、中间产物和生成物，该题就不难作答。 例题 N 分子结构为正四面体（如图所示）。已知：断裂N （g）中1molN-N键吸收 4 4 193kJ能量，形成N（g）中1mol N N键放出941kJ能量。下列说法正确的是（ ） 2 A. N（g）比N（g）更稳定 4 2 B. N（g）=2N （g）ΔH= + 724 kJ·mol-1 4 2 C. 形成1mol N（g）中的化学键放出193kJ的能量 4 D. 1molN （g）完全转化为N（g），体系的能量增加362kJ 2 4 【答案】D 【解析】1个N 分子含6个N-N键，N （g）=2N （g）的反应热为193kJ·mol-1×6- 4 4 2 941kJ·mol-1×2=-724kJ·mol-1，说明N 比N 稳定，A、B项错误；形成1molN （g）中的化学 2 4 4 键共放出 193kJ×6=1158kJ 能量，C 项错误；N （g）=1/2N （g）ΔH=941kJ·mol-1- 2 4 193kJ·mol-1×3=+362kJ·mol-1，D项正确。 （答题时间：40分钟） 一、选择题 1. 氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中，破坏1 mol氢气中的化学键消 耗的能量为Q kJ，破坏1 mol 氯气中的化学键消耗的能量为Q kJ，形成1 mol氯化氢中 1 2 的化学键释放的能量为Q kJ。下列关系式中，正确的是（ ） 3 A. Q＋Q>Q B. Q＋Q>2Q 1 2 3 1 2 3 C. Q＋QΔH>ΔH B. ΔH<ΔH<ΔH 1 2 3 1 2 3 C. ΔH<ΔH＝ΔH D. ΔH＝ΔH<ΔH 1 2 3 1 2 3 【答案】C 【解析】三者都是放热反应，ΔH均小于0，浓硫酸遇水放热，所以浓硫酸对应的反应 第15页放热最多，ΔH 最小。②和③的反应热相等。 1 例题2 向盛有50 mL1.00 mol·L-1盐酸的绝热容器中加入NaOH溶液，NaOH溶液的体 积（V）与所得混合溶液的最高测量温度（T）的关系如图所示，下列说法不正确的是 （ ） A. 该实验表明化学能可以转化为热能 B. NaOH溶液的浓度大于 1.00 mol·L－1 C. V = 50 mL 时，混合溶液显碱性 D. 该实验表明有水生成的反应都是放热反应 【答案】D 【解析】由题图可知，随着反应的进行，混合溶液的温度升高，故该反应是放热反应， 即将化学能转化为热能，A正确;加入40 mLNaOH溶液时恰好完全中和，表明NaOH溶液 的浓度大于1.00mol·L-1，B正确;V=50 mL时，NaOH溶液过量，此时混合溶液显碱性，C 正确;有水生成的反应不一定为放热反应，如氢氧化钡晶体与氯化铵反应生成水，却为吸热 反应，D错误。 例题 试回答下列中和热测定的有关问题 （1）实验桌上备有烧杯（大、小两个烧杯）、泡沫塑料、泡沫塑料板、环形玻璃搅 拌棒、0.50mol•L-1盐酸、0.55mol•L-1NaOH溶液，尚缺少的实验用品是________________； （2）实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒（填“能”或“不能”） _________，其原因是__________________； （3）实验时所用盐酸及NaOH溶液的体积均为50mL，各溶液密度为1g/cm3，生成 溶液的比热容c=4.18J/（g•℃），实验起始温度为20℃，终止温度为23.2℃. 试计算该反 应的中和热△H=_____________。 【答案】（1）量筒、温度计（2）不能；金属易导热，热量散失导致误差大（3）- 53.5kJ•mol-1 【解析】（1）中和热的测定过程中，需要用量筒量取酸溶液、碱溶液的体积，需要使 第16页用温度计测量温度，所以还缺少温度计和量筒； （2）不能用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒，因为铜丝搅拌棒是热的良导体，热 量损失大； （3）50mL0.50mol•L-1盐酸与50mL0.55mol•L-1NaOH溶液混合，氢氧化钠过量，反应 生成了0.025mol水，反应前后温度差为：3.2℃；50mL0.50mol•L-1盐酸与 50mL0.55mol•L-1NaOH溶液的质量和为：m=100mL×1g/mL=100g，c=4.18J/（g•℃），代入 公式Q=cm T得生成0.025mol的水放出热量Q=4.18J/（g•℃）×100g×3.2℃=1.3376kJ，即 生成0.025mol的水放出热量1.3376kJ，所以生成1mol的水放出热量为1.3376kJ× △ 1mol =-53.5kJ，即该实验测得的中和热△H=-53.5kJ•mol-1。 0.025mol （答题时间：40分钟） 一、选择题 1. 已知化学反应A （g）＋B （g）===2AB（g） ΔH＝Q kJ·mol－1，其能量变化如图 2 2 所示，则Q的值正确的是（ ） A. a－b B. a C. －b D. b－a 2. 下列说法中正确的是（ ） A. 在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化 B. 形成生成物全部化学键所释放的能量大于破坏反应物全部化学键所吸收的能量时， 反应为吸热反应 C. 生成物的总能量大于反应物的总能量时，反应吸热，ΔH>0 D. ΔH的大小与热化学方程式的计量系数无关 3. 下列说法或表示法正确的是（ ） A. 氢气与氧气反应生成等量的水蒸气和液态水，前者放出热量多 B. 需要加热的反应说明它是吸热反应 C. 在稀溶液中：H＋（aq）＋OH－（aq）===H O（l） ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，若将含 2 第17页0.5 mol HSO 的稀硫酸与含1 mol NaOH的稀溶液混合，放出的热量等于57.3 kJ 2 4 D. 1mol S完全燃烧放热297.3kJ，热化学方程式为S＋O===SO ΔH＝－297.3kJmol－1 2 2 4. 运用中和反应反应热的测定方法，即保温、隔热的条件下，向盛有20 mL 2.08 mol·L－ 1 NaOH溶液的试管中分五次加入1～5 mL未知浓度的HSO 溶液（边加边振荡，每次加入 2 4 1mL）后，测得溶液的温度分别是1.4 ℃、2.5 ℃、4.2 ℃、5.2 ℃、5.18 ℃，则该硫酸溶 液的物质的量浓度约是（ ） A. 20.8 mol·L－1 B. 6.9 mol·L－1 C. 5.2 mol·L－1 D. 4.16 mol·L－1 5. 下列有关中和热的说法正确的是（ ） A. 中和热的热化学方程式：H＋（l）＋OH－（l）===H O（l） ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 2 B. 准确测量中和热的实验过程中，至少需测定温度4次 C. 环形玻璃搅拌棒材料若用铜代替，则测量出的中和热数值偏小 D. 若稀酸溶液中H＋与稀碱溶液中OH－的物质的量相等，则所测中和热数值更准确 6. 下列仪器在测定稀盐酸和氢氧化钠稀溶液中和反应反应热的实验中没有使用到的是（ ） ①大、小烧杯 ②容量瓶 ③量筒 ④环形玻璃搅拌棒⑤试管 ⑥温度计 ⑦蒸发皿 ⑧托盘天平 A. ①②⑥⑦ B. ②⑤⑦⑧ C. ②③⑦⑧ D. ③④⑤⑦ 7. 下列有关实验的叙述正确的是（ ） A. 测定中和热时，大小两烧杯间填满碎纸的作用是固定小烧杯 B. 用苯萃取溴水中的溴，分液时有机层从分液漏斗的下口放出 C. NaCl溶液蒸发结晶时，蒸发皿中有大量晶体析出并剩余少量液体即停止加热 D. 在加热的情况下，烧瓶中的液体体积不要超过烧瓶容积的1/3 *8. 向盛有50 mL1.00 mol·L-1盐酸的绝热容器中加入NaOH溶液，NaOH溶液的体积 （V）与所得混合溶液的最高测量温度（T）的关系如图所示，下列说法不正确的是 （ ） A. 该实验表明化学能可以转化为热能 第18页B. NaOH溶液的浓度大于1.00 mol·L-1 C. V=50 mL时，混合溶液显碱性 D. 该实验表明有水生成的反应都是放热反应 9. 某同学通过实验测出稀盐酸和稀NaOH溶液（碱稍过量）反应的中和热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溶液在倒入小烧杯中 D. 用测量盐酸的温度计直接测定NaOH溶液的温度 二、填空题 *10. 如图所示，在800 mL的大烧杯中放入碎纸屑把盛有50 mL 0.50 mol·L-1盐酸的100 mL烧杯放到大烧杯中，两只烧杯间填满碎纸屑。用泡沫塑料板做成大烧杯盖，通过盖子 插入一根环形玻璃搅拌棒和一支温度计，测定溶液的温度。迅速往盐酸中加入50 mL 0.55 mol·L-1NaOH溶液，盖好盖子，搅拌溶液，观察温度的变化。当温度保持稳定时，记录读 数，取出装有反应液的烧杯，倒出溶液，清洗干净，保持内外杯壁干燥。重复进行三次实 验。用这一实验可以粗略测定中和热。 （1）烧杯间填满碎纸屑的作用是__________________。 （2）要重复进行三次实验的目的是___________________。 （3）烧杯若不盖泡沫塑料板，求得的中和热数值将________（填“偏大”“偏小”或 “无影响”）。 （4）实验中若改用60 mL 0.50 mol·L-1盐酸和50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液进行上述 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_________（填“相等”或“不相等”），理由是 _______________________________________ ___________________________________。 第19页（5）三次实验测得的数据中，起始时盐酸与NaOH溶液温度相同，而终止温度与起始 温度之差（t-t ）分别为①2.3℃，②2.4℃，③2.5℃。则最终代入计算式的温度差的平均 2 1 值为__________℃。 第20页1. 【答案】A 【解析】ΔH＝断键吸收的能量－成键放出的能量＝a－b。 2. 【答案】C 【解析】任何化学反应都有反应热，即一定有能量变化，故A项错误；形成生成物全 部化学键所释放的能量大于破坏反应物全部化学键所吸收的能量时，反应放热，故 B项错 误；同一个化学反应的两个化学方程式化学计量数不同时，ΔH的值也不同，故D项错误。 3. 【答案】C 【解析】A项，水蒸气的能量比液态水的能量高，生成水蒸气放出的热量少，错误； B项，有些放热反应也需要加热，错误；C项，稀硫酸和氢氧化钠反应生成1 mol H O，放 2 出的热量是中和热，正确；D项，热化学方程式应该注明物质的状态，错误。 4. 【答案】C 【解析】滴加HSO ，溶液温度最高时NaOH和HSO 恰好中和，此时用去HSO 为4 2 4 2 4 2 4 mL。设HSO 的物质的量浓度为c mol·L－1，则20×10－3 L×2.08 mol·L－1＝c×4×10－3 L×2， 2 4 c＝5.2 mol·L－1。 5. 【答案】C 【解析】A项，H＋和OH－不能用l符号，应该用aq，错误；B项，每次实验中需要测 量NaOH溶液的温度，盐酸的温度和反应后的温度，为减小误差，实验至少要再重复操作 2次，所以至少9次，错误；C项，铜容易导热，使热量损失，所以测量的中和热数值偏小， 正确；D项，当酸和碱中的H＋和OH－物质的量相等时，实验过程中稍有误差就不能确定 产生水的量，一般都是有一种物质稍微过量，错误。 6. 【答案】B 【解析】中和反应反应热测定实验中用到大、小烧杯、温度计、量筒、环形玻璃搅拌 棒，没有用到容量瓶、试管、蒸发皿和托盘天平，故B项正确。 【解析】本题考查反应热、燃烧热、中和热。A. 燃烧热为正值，错误；B. 测定HCl 和NaOH反应的中和热时，每次实验均应测量3个温度，即盐酸起始温度，NaOH起始温 度和反应后的最高温度，即终止温度，正确；C. 在101 kPa时，1 mol C与适量O 反应生 2 成1 mol CO 时放出的热量为燃烧热，错误；D. 在稀溶液中，酸与碱发生反应生成1mol水 2 时放出的热量为中和热，不能是浓硫酸，错误；本题选B。 7. 【答案】C 【解析】本题考查了实验的操作。测定中和热时，大小两烧杯间填满碎纸的作用是保 温隔热的，A错误；苯密度比水小，故在上层，B错误；蒸发时不能将蒸发皿中的溶液直 接蒸干，C正确；在加热的情况下，烧瓶中的液体体积不要超过烧瓶容积的2/3，D错误。 第21页8. 【答案】D 【解析】由题图可知，随着反应的进行，混合溶液的温度升高，故该反应是放热反应， 即将化学能转化为热能，A正确;加入40 mLNaOH溶液时恰好完全中和，表明NaOH溶液 的浓度大于1.00mol·L-1，B正确;V=50 mL时，NaOH溶液过量，此时混合溶液显碱性，C 正确;有水生成的反应不一定为放热反应，如氢氧化钡晶体与氯化铵反应生成水，却为吸热 反应，D错误。 9. 【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，测得的反应热偏大，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， 此种情况下测得的ΔH＜-57.3 kJ·mol-1，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。 10. 【答案】（1）保温隔热减少实验过程中热量的损失 （2）多次计算求平均值以减少实验过程中的误差 （3）偏小 （4）不相等 相等 中和热是指酸与碱发生中和反应生成1 mol液态 HO时所释放的热量，与酸、碱的用量无关，因此所求中和热相等 （5）2.4 2 【解析】测定中和热的实验是一个定量实验，分析实验装置和操作时要注意两个方面： 一是“量”的问题;二是尽量减少实验误差。 第22页