2020-2021学年高中化学专题1化学反应与能量变化第一单元第二课时反应热的测量与计算学案苏教版选修4 （经典实用）

1、第二课时反应热的测量与计算课标要求1了解定量测定反应热的基本原理和实验方法。2知道盖斯定律的内容，能用盖斯定律进行有关焓变的简单计算。3学会有关焓变计算的方法技巧，进一步提高化学计算能力。 1.中和反应反应热计算公式为：H kJmol1，其中c4.18 Jg11。2盖斯定律是指一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相同的。3运用盖斯定律计算反应热时常用的方法有虚拟路径法和热化学方程式加合法。中和反应反应热的测量 1中和反应反应热的测量(1)原理： 通常以盐酸与NaOH溶液反应为例测定中和反应的反应热。(2)实验中用到的仪器和药品实验仪器(如图)：实验药品：0.5 mo

2、lL1的盐酸，0.5 molL1的NaOH溶液和蒸馏水等。(3)测定的实验步骤测量初始温度(t1、t2)和溶液体积(VHCl、VNaOH)：a用量筒量取50 mL 0.50 molL1盐酸，倒入简易量热计中，测量并记录盐酸的温度(t1)。b用另一量筒量取50 mL 0.50 molL1氢氧化钠溶液，测量并记录氢氧化钠溶液的温度(t2)。测量最高温度(t3)：将量筒中的氢氧化钠溶液迅速倒入盛有盐酸的简易量热计中，立即盖上盖板，用环形玻璃搅拌棒不断搅拌，观察温度计的温度变化，准确读出并记录反应体系的最高温度(t3)。 2.实验数据处理与计算HkJmol1。1强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的反应热H

3、57.3 kJmol1。分别向1 L 0.5 molL1的NaOH溶液中加入：稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸，恰好完全反应的热效应分别为H1、H2、H3，它们的关系正确的是()AH1H2H3BH2H1H3H2解析：选D等物质的量的NaOH与稀CH3COOH、浓硫酸、稀HNO3恰好反应生成等物质的量的水，若不考虑物质的溶解热和弱电解质电离吸热，应放出相同的热量。但在实际反应中，浓硫酸溶解放热，CH3COOH是弱电解质，电离要吸热，故选D。注意放热越多，H值越小。2.某实验小组用50 mL 0.50 molL1NaOH溶液和30 mL 0.50 molL1稀硫酸溶液进行中和反应的反应热的测定。测定稀硫酸和

4、稀氢氧化钠反应中和热的实验装置如图所示。(1)写出该反应的热化学方程式(中和反应的反应热H57.3 kJmol1)：_。(2)实验数值结果与57.3 kJmol1相比偏小，产生偏差的原因可能是_(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分多次把NaOH溶液倒入盛有稀硫酸的小烧杯中d用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定稀硫酸溶液的温度解析：实验数值结果说明该实验过程中有热量损失，a项符合；b项仰视读数会导致量取NaOH体积偏大，应放出热量偏多，使中和热数值偏大，b错误；分多次倒入会导致有较多热量损失，c项符合条件；d项操作中温度计上的NaOH溶液会与稀H2S

5、O4发生中和反应，使稀H2SO4的起始温度偏高，温度差偏小，符合条件。答案：(1)H2SO4(aq)NaOH(aq)=Na2SO4(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1(2)a、c、d方法技巧测量实验中的误差(1)常见误差(以盐酸和NaOH溶液反应为例)影响因素原因分析中和反应反应热数值用环形金属(如铜)棒金属传热速度快偏小无保温层热量损失偏小浓H2SO4代替盐酸稀释时放出热量偏大醋酸代替盐酸醋酸继续电离、吸收热量偏小倒入NaOH动作迟缓热量损失偏小测完盐酸的温度计未洗涤热量损失偏小(2)误差分析方法中和反应反应热实验中导致误差的因素可归纳为对t的影响；若t偏大，则|H|偏大，若t偏小，

6、则|H|偏小。改变酸、碱的用量，反应生成的H2O的量改变，反应放出的热量也随之改变，但H kJmol1不变，即H与反应生成水的多少无关。盖斯定律的应用1内容：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同的。2本质：一个化学反应的焓变只与反应的起始状态和反应的最终状态有关，与反应的途径无关。 3反应热的特点化学反应的热效应只与始态、终态有关。与过程无关，就像登山至山顶，不管选哪一条路走，山的海拔(图中的h)总是不变的(如下图)。4应用：应用盖斯定律，可以间接地把不易测定的反应的反应热计算出来。1已知：C(石墨，s)O2(g)=CO2(g)H1393.1 kJmol1C(金

7、刚石，s)O2(g)=CO2(g)H2395.0 kJmol1由石墨变成金刚石是放热反应还是吸热反应？判断金刚石和石墨哪种物质稳定性更强。提示：由得：C(石墨，s)=C(金刚石，s)H1.9 kJmol1，石墨变成金刚石是吸热反应；石墨的稳定性更强。2已知：H2(g)O2(g)=H2O(g)H3241.8 kJmol1和H2O(g)=H2O(l)H444 kJmol1根据和，怎样计算H2(g)O2(g)=H2O(l)的反应热？提示：计算热化学方程式：H2(g)O2(g)=H2O(l)的反应热，此时需要将气态水转化为液态水。根据盖斯定律知：HH3H4(241.8 kJmol1)(44 kJmol

8、1)285.8 kJmol1。3相同质量的H2分别与O2完全反应时生成液态水和气态水，哪一个放出的热量多？提示：生成液态水放出的热量多。1应用盖斯定律的常用方法(1)虚拟路径法若反应物A变为生成物D，可以有两个途径：由A直接变成D，反应热为H；由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为H1、H2、H3，如图所示：则有：HH1H2H3。(2)加和法确定待求反应的热化学方程式。找出待求热化学方程式中各物质出现在已知方程式中的位置(是同侧还是异侧)。利用同侧相加、异侧相减进行处理。根据待求方程式中各物质的化学计量数通过乘除来调整已知反应的化学计量数，并消去中间产物。实施叠加并确定反应热的变化

9、。2应用盖斯定律计算反应热时的注意事项(1)热化学方程式同乘以某一个数时，反应热数值也必须乘上该数。(2)热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减(带符号)。(3)将一个热化学方程式颠倒时，H的“”“”号必须随之改变，但数值不变。1已知：Fe2O3(s)C(s)=CO2(g)2Fe(s)H234.1 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1则2Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)的H是()A824.4 kJmol1B627.6 kJmol1C744.7 kJmol1D169.4 kJmol1解析：选A根据盖斯定律，由得：H393.5 kJm

10、ol1234.1 kJmol1824.4 kJmol1。2已知：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H1196.6 kJmol12NO(g)O2(g)2NO2(g)H2113.0 kJmol1则反应NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO(g)的H_ kJmol1。解析：根据盖斯定律，由可得，SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)，则HH1H2(196.6 kJmol1)(113.0 kJmol1)41.8 kJmol1。答案：41.8反应热的计算 计算依据计算方法热化学方程式热化学方程式与数学上的方程式相似，可以左右颠倒同时改变正负号，各项的化学计量数包括H的数值可以同时扩大或缩小

11、相同的倍数根据盖斯定律可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其H相加或相减，得到一个新的热化学方程式根据化学键的键能H反应物化学键键能总和生成物化学键键能总和根据反应物和生成物的总能量HE(生成物)E(反应物)1已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1；2H2O(g)=2H2(g)O2(g)H483.6 kJmol1。现有18 g液态H2O，蒸发时吸收的热量为()A88 kJB44 kJC4.89 kJ D2.45 kJ解析：选B ，得H2O(g)=H2O(l)H44 kJmol1，故H2O(l)=H2O(g)H44 kJmol1。m(H2O)18 g，n(H2O

12、)1 mol，故18 g液态H2O蒸发时吸收的热量为44 kJ，B项正确。2已知：2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H517.6 kJmol1，CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJmol1。1 g氢气和1 g甲烷分别燃烧后，放出的热量之比约是()A134 B117C2.31 D4.61解析：选C根据已知两个反应的热化学方程式，可求得1 g氢气和1 g甲烷完全燃烧放出的热量分别为129.4 kJ和55.64 kJ，比值约是2.31。三级训练节节过关1已知：Zn(s)1/2O2(g)=ZnO(s)H348.3 kJmol12Ag(s)1/2O2(g)=Ag2O

13、(s)H31.0 kJmol1则Zn(s)Ag2O(s)=ZnO(s)2Ag(s)的H等于()A317.3 kJmol1B379.3 kJmol1C332.8 kJmol1 D317.3 kJmol1解析：选A由即可得出目标热化学方程式，从而求得H。2已知：CH3COOH(l)2O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H1870.3 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H2393.5 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H3285.8 kJmol1则2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)的反应热为()AH488.3 kJmol1BH244.15 kJmol1C

14、H977.6 kJmol1DH488.3 kJmol1解析：选D所求反应由22所得，则HH22H32H1488.3 kJmol1。3100 g C不完全燃烧所得产物中，CO所占体积为1/3，CO2为2/3，且：C(s)O2(g)=CO(g)H110.35 kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H282.57 kJmol1与这些碳完全燃烧相比，损失的热量为()A39.292 kJ B3 274.3 kJC784.92 kJ D2 489.44 kJ解析：选C在100 g C中有(100/36) mol变为CO，其他变为CO2，故与C完全燃烧相比，损失的热量就是CO继续燃烧放出的热量，依据

15、热化学方程式可知损失的热量为100 g12 gmol13282.57 kJmol1784.92 kJ。4能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料。(1)在25 、101 kPa时，16 g CH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是890.31 kJ，则CH4燃烧的热化学方程式是_。(2)已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H437.3 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(g)H285.8 kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H283.0 kJmol1则煤的气化主要反应的热化学方程式是C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H_ kJmol1。解析：(2)

16、根据盖斯定律，第1个反应减去第2个和第3个反应，即H437.3(285.8)(283.0)131.5(kJmol1)。答案：(1)CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.31 kJmol1(2)131.5一、单项选择题1中和反应反应热测定实验中，下列操作一定使测定结果偏低的是()A量筒量取所用药品BNaOH溶液在倒入小烧杯中时，有少量的溅出C量热计的保温材料质量高D测量HCl溶液温度时的温度计用水洗后，测NaOH溶液的温度解析：选BNaOH溶液溅出，导致反应的NaOH的量减小，使放出的热量减少，致使结果偏低。2已知在298 K时下述反应的有关数据C(s)1/2O2(g)=

17、CO(g)H1110.5 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H2393.5 kJmol1则C(s)CO2(g)=2CO(g)的H为()A283.5 kJmol1B172.5 kJmol1C172.5 kJmol1 D504 kJmol1解析：选B根据盖斯定律：H2H1H22(110.5 kJmol1)(393.5 kJmol1)172.5 kJmol1。3氢气(H2)、一氧化碳(CO)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)的热化学方程式分别为H2(g)O2(g)=H2O(l) H285.8 kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H283.0 kJmol1C8H18(l)O2(g

18、)=8CO2(g)9H2O(l)H5 518 kJmol1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJmol1相同质量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最少的是()AH2(g)BCO(g)CC8H18(l) DCH4(g)解析：选B假设H2、CO、C8H18和CH4的质量皆为1 g，则它们放出的热量分别为H2：285.8 kJmol1142.9 kJCO：283.0 kJmol110.11 kJC8H18：5 518 kJmol148.40 kJCH4：890.3 kJmol155.64 kJ故答案为B。4已知：N2(g)2O2(g)=2NO2(g)

19、H167.7 kJmol1N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H2534 kJmol1则2N2H4(g)2NO2(g)=3N2(g)4H2O(g)的H是()A1 135.7 kJmol1 B6 601.7 kJmol1C466.3 kJmol1 D1 000.3 kJmol1解析：选A2得目标热化学方程式，则HH22H11 135.7 kJmol1。5已知下列热化学方程式：Fe2O3(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g)H25 kJmol13Fe2O3(s)CO(g)=2Fe3O4(s)CO2(g)H47 kJmol1Fe3O4(s)CO(g)=3FeO(s)CO2(g)

20、H19 kJmol1则FeO(s)被CO(g)还原成Fe(s)和CO2(g)的热化学方程式为()AFeOCO=FeCO2H11 kJmol1BFeO(s)CO(g)=Fe(s)CO2(g)H22 kJmol1CFeO(s)CO(g)=Fe(s)CO2(g)H11 kJmol1DFeO(s)CO(g)=Fe(s)CO2(g)H11 kJmol1解析：选C根据盖斯定律，由(3)26即得目标热化学方程式FeO(s)CO(g)=Fe(s)CO2(g)，则6H253(47)3866 kJmol1，H11 kJmol1。二、不定项选择题6在298 K、100 kPa时，已知：2H2O(g)=O2(g)2H

21、2(g)H1Cl2(g)H2(g)=2HCl(g)H22Cl2(g)2H2O(g)=4HCl(g)O2(g)H3则H3与H1和H2间的关系正确的是()AH3H12H2 BH3H1H2CH3H12H2 DH3H1H2解析：选A根据盖斯定律，2，则H3H12H2。7已知25 、101 kPa条件下：4Al(s)3O2(g)=2Al2O3(s)H2 834.9 kJmol1；4Al(s)2O3(g)=2Al2O3(s)H3 119.1 kJmol1。由此得出的正确结论是()A等质量的O2比O3能量低，由O2变O3为吸热反应B等质量的O2比O3能量高，由O2变O3为放热反应CO3比O2稳定，由O2变O

22、3为放热反应DO2比O3稳定，由O2变O3为吸热反应解析：选AD由已知热化学方程式可得3O2(g)=2O3(g)H284.2 kJmol1，由此可知等质量的O2比O3能量低，即O2比O3稳定，O2转化为O3的反应为吸热反应。8已知：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H157.3 kJmol1，H2SO4(浓，aq)NaOH(aq)=Na2SO4(aq)H2O(l)H2m kJmol1。下列说法正确的是()A上述热化学方程式中的化学计量数表示物质的量BH1H2CH257.3 kJmol1D|H1|H2|解析：选AA项，热化学方程式中的化学计量数表示物质的量，正确；B项，浓硫酸溶于水放热，故含

23、mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液反应时，放出的热量大于57.3 kJ，由于H为负值，所以H1H2，B、C、D项错误。三、非选择题9(1)已知：下列两个热化学方程式：Fe(s)1/2O2(g)=FeO(s)H1272.0 kJmol12Al(s)3/2O2(g)=Al2O3(s)H21 675.7 kJmol1则Al(s)单质和FeO(s)反应的热化学方程式是_。(2)肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。已知：N2(g)2O2(g)=N2O4(l)H119.5 kJmol1N2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H2534.2 kJm

24、ol1写出肼和N2O4反应的热化学方程式：_。解析：(1)由反应物质确定目标热化学方程式为2Al(s)3FeO(s)=Al2O3(s)3Fe(s)H3由3得目标热化学方程式，则H3H2H13859.7 kJmol1。(2)首先写出肼和N2O4反应的化学方程式并注明状态。 2N2H4(l)N2O4(l)=3N2(g)4H2O(g)可由2得到，HH22H11 048.9 kJmol1。答案：(1)2Al(s)3FeO(s)=Al2O3(s)3Fe(s)H3859.7 kJmol1(2)2N2H4(l)N2O4(l)=3N2(g)4H2O(g)H1 048.9 kJmol110.用50 mL 0.5

25、0 molL1盐酸与50 mL 0.55 molL1NaOH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反应反应热(生成1 mol H2O时的反应热)。回答下列问题：(1)从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是_。(2)烧杯间填满碎纸条的作用是_。(3)大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和反应反应热的数值_(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(4)实验中改用60 mL 0.50 molL1盐酸跟50 mL 0.55 molL1NaOH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”)，所求中和反应反应热_(填“相等”或“不相等”)，简述理由：

26、_。(5)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和反应反应热的数值会_(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。解析：中和反应放出的热量跟生成H2O的物质的量有关。而中和反应反应热是指强酸跟强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O的反应热，与酸、碱的用量无关。答案：(1)环形玻璃搅拌棒(2)减少实验过程中热量的损失(3)偏小(4)不相等相等因为中和反应反应热是指酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O的反应热，与酸、碱的用量无关(5)偏小一、单项选择题1钛被称为“第三金属”，其制取原料为金红石(TiO2)，制取步骤为TiO2TiCl4Ti已知：C(s)O2(g)=CO2(

27、g)H12CO(g)O2(g)=2CO2(g)H2TiO2(s)2Cl2(g)=TiCl4(s)O2(g)H3则反应TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(s)2CO(g)的H为()AH32H12H2BH32H1H2CH32H1H2DH32H12H2解析：选C由2可得TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(s)2CO(g)HH32H1H2。2用50 mL 0.50 molL1盐酸和50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液反应，实验中测得起始温度为20.1 ，终止温度为23.4 ，反应后溶液的比热容为4.18 Jg11，盐酸和NaOH溶液的密度都近似认为是1 gcm

28、3，则中和反应生成1 mol水时放热()A55.2 kJ B391 kJC336 kJ D1.38 kJ解析：选A代入Q kJmol1计算即可。3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 molL1 NaOH溶液的试管中分五次加入15 mL未知浓度的H2SO4溶液(边加边振荡，每次加入1 mL)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()A20.8 molL1 B6.9 molL1C5.2 molL1 D4.16 molL1解析：选C滴加H2SO4时，溶液的最高温度为NaOH和H2SO4恰好

29、中和，此时用去H2SO4为4 mL。设H2SO4的物质的量浓度为c molL1，则20103 L2.08 molL1c4103 L2，c5.2 molL1。4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)：NN为942、OO为500、NN为154，则断裂1 mol NH键所需的能量(kJ)是()A194 B391C516D658解析：选B由图知N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H1534 kJmol1，设断裂1 mol NH键所需的能量为x kJ，则H1H3H2，H3H1H2534 kJmol12 752 kJmol

30、12 218 kJmol1，即N2H4(g)O2(g)=2N(g)4H(g)2O(g)需要吸收2 218 kJ能量，1 mol N2H4中含有1 mol NN键和4 mol NH键，故154 kJ4x kJ500 kJ2 218 kJ，得x391，B项正确。5已知H2(g)Br2(l)=2HBr(g)H72 kJmol1，蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为30 kJ，其他相关数据如下表：H2(g)Br2(g)HBr(g)化学键键能/(kJmol1)436a369则表中a为()A404 B260 C230 D200解析：选DH2(g)Br2(l)=2HBr(g)H72 kJmol1Br

31、2(l)=Br2(g)H30 kJmol1热化学方程式热化学方程式，得H2(g)Br2(g)=2HBr(g)H102 kJmol1所以有：a4363692102得a200。二、不定项选择题6在进行中和反应反应热的测定中，下列操作错误的是()A反应前酸、碱溶液的温度要相同B环形玻璃棒搅拌能加快反应速率，减少实验误差C为了使反应均匀进行，可以向酸(碱)中分次加入碱(酸)D为了使反应更完全，可以使酸或碱适当过量解析：选CA项，反应前酸、碱溶液温度要相同，不同时误差较大，正确；B项，环形玻璃棒搅拌能加快反应速率，减小实验误差，正确；C项，分次加入混合时，容易造成热量损失，使测定结果不准确，错误；D项，

32、为了使反应进行更完全，可以使酸(碱)适当过量，正确。7化学反应N23H2=2NH3的能量变化如下图所示，该反应的热化学方程式是()AN2(g)3H2(g)=2NH3(l)H2(abc) kJmol1BN2(g)3H2(g)=2NH3(g)H2(ab) kJmol1C.N2(g)H2(g)=NH3(l)H(bca) kJmol1D.N2(g)H2(g)=NH3(g)H(ab) kJmol1解析：选AB由题图可以看出， mol N2(g)和 mol H2(g)的化学键断裂需吸收的总能量为a kJ，形成1 mol NH3(g)放出的能量为b kJ，所以有N2(g)H2(g)=NH3(g)H(ab)

33、kJmol1，而1 mol NH3(g)转化为1 mol NH3(l)放出c kJ的热量，所以有N2(g)H2(g)=NH3(l)H(abc) kJmol1，即N2(g)3H2(g)=2NH3(l)H2(abc) kJmol1。三、非选择题8(1)实验测得，5 g甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式：_。(2)将0.3 mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5 kJ热量，该反应的热化学方程式为_。又已知：H2O(g)=H2O(l)H244.0 kJmol1，则11.2 L(标准状况)乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是_ kJ。(3)甲醇是一种新型的汽车动力燃料，工业上可通过CO和H2化合来制备甲醇气体(结构简式为CH3OH)。已知某些化学键的键能数据如下表：化学键CCCHHHCOCOHO键能/(kJmol1)3484134363