第01讲 反应热　焓变（教师版）【暑假弯道超车】2024年新高二化学暑假讲义+习题（人教版2019选择性必修1）

第01讲反应热焓变1.科学探究：理解反应热测定的原理和方法，会分析产生误差的原因，不断完善和改进测定方法。2.宏观辨识与微观探析：能从宏观和微观的角度理解化学反应中能量变化的本质，正确认识和判断放热反应和吸热反应。3.变化观念与平衡思想：能辨识化学反应中的能量转化形式，形成能量可以相互转化的观念，正确理解反应热和焓变的概念。一、反应热及其测定1.体系与环境以研究盐酸与NaOH溶液的反应为例，我们将试管中的盐酸、NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系(又称系统)，盛溶液的试管和溶液之外的空气等看作环境。2．反应热因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量是热量。在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热。3．实验探究——中和反应反应热的测定(1)测定原理环境温度不变时，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。Q＝cmΔt。(2)实验装置(3)实验步骤及注意事项①反应前体系的温度：分别测量盐酸与NaOH溶液的温度。②反应后体系的温度：迅速混合并搅拌记录最高温度。③重复操作两次，取温度差的平均值作为计算依据。(4)数据处理某小组用50mL0.5mol·L－1的盐酸与50mL0.55mol·L－1的NaOH溶液进行实验。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)/℃125.025.225.128.53.4224.925.125.028.33.3325.625.425.529.03.5设溶液的密度均为1g·cm－3，反应后溶液的比热容c＝4.18J·g－1·℃－1，则反应放出的热量Q＝cmΔt＝c·[m盐酸＋mNaOH溶液]·(t2－t1)≈1.42kJ，那么生成1molH2O放出的热量为eq\f(Q,nH2O)＝eq\f(1.42kJ,0.025)＝56.8kJ。【特别提醒】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1molH2O时，放出57.3kJ的热量。二、反应热与焓变1．化学反应的实质和特征2．宏观角度认识反应热(1)内能体系内物质的各种能量的总和，受温度、压强和物质的聚集状态等影响。(2)焓与焓变等压条件下进行的化学反应，其反应热等于反应的焓变。(3)ΔH与吸热反应和放热反应①放热反应：体系向环境释放能量，反应体系的焓减小，ΔH为负值，即ΔH<0。②吸热反应：体系从环境中吸收能量，反应体系的焓增大，ΔH为正值，即ΔH>0。3．微观角度理解反应热(1)以H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)反应的能量变化为例说明，如图所示：由图可知：化学键反应中能量变化断裂或形成1mol化学键的能量变化断裂或形成化学键的总能量变化H—H吸收436kJ共吸收679kJCl—Cl吸收243kJH—Cl放出431kJ共放出862kJ结论H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)的反应热ΔH＝－183kJ·mol－1化学反应过程中形成化学键、断裂化学键能量变化可用如图表示：其中，E1可看作反应物断裂化学键吸收的总能量，E2可看作生成物形成化学键放出的总能量，E1与E2的差值表示反应热。上述反应过程表示该反应为放热反应。(2)焓变计算公式：ΔH＝E(反应物的总键能)－E(生成物的总键能)(3)常见的吸热反应和放热反应①常见的吸热反应：大多数的分解反应，碳和二氧化碳、碳和水的反应，Ba(OH)2·8H2O与铵盐的反应等。②常见的放热反应：中和反应、金属与酸(或水)的反应、燃烧反应及缓慢氧化、化合反应(大多数)、铝热反应等。考点01中和反应反应热及其测定【例1】已知：25℃、时，。分别使用3组稀溶液来测定中和反应的反应热，下列说法正确的是序号①②③稀溶液硫酸和氢氧化钠硫酸和氨水硫酸和氢氧化钡abcA．B．生成的水越多，中和反应的反应热越小C．酸碱混合要迅速，否则热量容易散失D．实验中的玻璃搅拌器可换成铁制搅拌器【答案】C【解析】A．①中硫酸和氢氧化钠反应的热量为中和热，②中硫酸和氨水反应放出的热量小于中和热，因为氨水是弱碱，电离要吸热，③中硫酸和氢氧化钡反应因生成了硫酸钡沉淀，使其放出的热量大于中和热，因此其焓变大小应为b>a>c，A错误；B．中和热指的是强酸强碱的稀溶液完全反应生成1mol水所放出的热量，B错误；C．测定中和热时，酸碱混合要迅速，否则热量容易散失，造成测定结果不准确，C正确；D．铁制搅拌器导热，会使热量散失快，实验中的玻璃搅拌器不可换成铁制搅拌器，D错误；答案选C。【变式1-1】用简易量热计测定盐酸与氢氧化钠溶液反应的反应热的实验中，将NaOH溶液倒入盐酸溶液中的正确操作是A．沿玻璃棒缓慢倒入 B．分三次倒入C．一次迅速倒入 D．一边搅拌一边滴入【答案】C【解析】在用简易量热计测定盐酸与氢氧化钠溶液反应的反应热的实验中，为减少实验过程中的热量散失，应将氢氧化钠溶液一次迅速倒入盐酸溶液中，故选C。【变式1-2】某实验小组学生用的稀硝酸与的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放出的热量可计算中和反应的反应热。下列说法不正确A．图中实验装置缺少玻璃搅拌器B．若用铜丝做成搅拌器，求得的反应热偏大C．把稀硝酸体积改为，所求中和反应的反应热改变D．烧杯间填满碎纸条的作用是减少实验过程中的热量损失，减小实验误差【答案】C【解析】A．中和实验需要用玻璃搅拌棒搅拌使反应充分，图中实验装置缺少玻璃搅拌棒，A正确；B．若用铜丝做成环形搅拌棒，因金属导热，实验过程中的热量损失，测得的反应热偏大，B正确；C．中和热与所用酸和碱的体积无关，把稀硝酸体积改为60mL，中和热不变，C错误；D．烧杯间填满碎纸条起保温作用，减少实验过程中的热量损失，减小实验误差，D正确；故选C。考点02焓变和反应热概念的理解【例2】反应热ΔH的单位是A．kJ·mol−1 B．kJ C．kJ·mol D．mol−1【答案】A【解析】研究表明在等压条件下进行的化学反应，其反应热等于反应的焓变，用符号ΔH表示，ΔH的常用单位是kJ·mol−1，故选A。【变式1-1】下列说法正确的是A．反应焓变是指1mol物质参加反应时的能量变化B．1mol液态水与18g冰的内能是相等的C．在加热条件下发生的反应均为吸热反应D．一个化学反应中，当反应物能量大于反应产物能量时，反应放热，ΔH为“-”【答案】D【解析】A．焓变是反应物和生成物焓的差值，不一定是1mol物质参加反应时的能量变化，A错误；B．等量的同一物质，液态时内能高于固态，B错误；C．有些放热反应也需要加热引发才能发生反应，加热条件下的反应不一定是吸热反应，C错误；D．焓变=生成物总焓-反应物总焓，依据反应前后能量守恒，反应物能量高于生成物，反应放热，ΔH<O，D正确；故选D。【变式1-2】下列说法中正确的是A．物质发生化学反应都伴随着能量变化B．伴有能量变化的物质变化都是化学变化C．在一个确定的化学反应体系中，反应物的总焓与反应产物的总焓可能相同D．在一个确定的化学反应体系中，反应物的总焓总是高于反应产物的总焓【答案】A【解析】A．化学反应中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不相同，所以化学变化中都伴随能量变化，且遵守能量守恒原理，故A正确；B．物质三态变化中有能量变化，但无新物质产生，则伴有能量变化的物质变化不都是化学变化，故B错误；C．化学反应中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不相同，所以在一个确定的化学反应体系中，反应物的总焓与反应产物的总焓不可能相同，故C错误；D．对于放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，对于吸热反应，反应物的总能量低于生成物的总能量，所以在一个确定的化学反应体系中，反应物的总焓不可能总是高于反应产物的总焓，故D错误；故选A。考点03放热反应和吸热反应【例3】下列反应的是A．石墨燃烧 B．分解 C．与水反应 D．盐酸与溶液反应【答案】B【解析】A．石墨燃烧属于放热反应，，故A错误；B．高温分解属于吸热反应，，故B正确；C．钠与水反应属于放热反应，故C错误；D．盐酸与氢氧化钠溶液反应是中和反应，属于放热反应，，故D错误，故选B。【变式1-1】下列反应的焓变与如图所示图象相符的是A．碳与水蒸气的反应 B．灼热的炭与二氧化碳反应C．过氧化氢的分解 D．氢氧化钡晶体与氯化铵反应【答案】C【分析】图中反应物的总能量高于生成物的总能量，故为放热反应。【解析】A．碳与水蒸气的反应为吸热反应，故A不符合题意；B．灼热的炭与二氧化碳反应为吸热反应，故B不符合题意；C．过氧化氢的分解为放热反应，故C符合题意；D．氢氧化钡晶体与氯化铵反应为吸热反应，故D不符合题意；故选C。【变式1-2】下列反应中生成物的总能量高于反应物的总能量的是A．碳酸钙受热分解 B．乙醇燃烧 C．钠与水反应 D．氧化钙溶于水【答案】A【解析】A．碳酸钙受热分解属于吸热反应，生成物总能量高于反应物总能量，故A正确；B．乙醇燃烧属于放热反应，生成物的总能量小于反应物的总能量，故B错误；C．钠与水反应属于放热反应，生成物的总能量小于反应物的总能量，故C错误；D．氧化钙溶于水与水发生化合反应，属于放热反应，生成物的总能量小于反应物的总能量，故D错误；故选A。考点04反应热与化学键的关系【例4】下列说法不正确的是A．反应的能量变化与反应过程无关B．有的化学反应没有能量变化C．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因D．化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化【答案】B【解析】A．反应的能量变化与反应物的总能量和生成物的总能量有关，与反应过程无关，A项正确；B．所有的化学反应都伴随着能量变化，B项不正确；C．化学键的断裂需要吸收能量，而化学键的形成会放出能量，所以化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因，C项正确；D．化学反应中的能量变化有多种，但主要表现为热量的变化，D项正确。故选B。【变式1-1】下列关于能量的变化及反应热的说法中正确的是A．任何化学反应都伴随能量变化B．某些化学键断裂时吸收能量，某些化学键断裂时则放出能量C．形成新化学键不一定放出能量D．有热量变化的过程一定有化学键的断裂与形成【答案】A【解析】A．化学反应的实质是反应物化学键断裂和生成物中化学键的形成，过程中一定伴随能量变化，所以任何化学反应都伴随能量变化，故A正确；B．化学键断裂时是吸收能量，不能放出能量，故B错误；C．化学反应的实质是反应物化学键断裂和生成物中化学键的形成，断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量，故C错误；D．有热量变化的反应不一定有化学键的断裂与形成，如氢氧化钠溶解过程中化学键断裂，无化学键形成，故D错误；故选A。【变式1-2】我们知道，任何化学反应过程中一定有物质变化，同时伴随道着能量变化。下图横坐标表示反应过程，纵坐标表示能量，关于下图的说法不正确的是A．1mol固态碘与1mol氢气化合生成2molHI气体时，需要吸收5kJ的能量B．2molHI气体分解生成1mol碘蒸气与1mol氢气时需要吸收12kJ的能量C．1mol固态碘变为1mol碘蒸气时需要吸收17kJ的能量D．碘蒸气与氢气生成HI气体的反应是吸热反应【答案】D【解析】A．由图像可知1mol固态碘与1mol氢气的能量比2molHI气体能量低5kJ，则1mol固态碘与1mol氢气化合生成2molHI气体时，需要吸收5kJ的能量，故A正确；B．2molHI气体的能量比1mol碘蒸气与1mol氢气低12kJ，2molHI气体分解生成1mol碘蒸气与1mol氢气时需要吸收12kJ的能量，故B正确；C．1mol固态碘能量比1mol碘蒸气低17kJ，则1mol固态碘变为1mol碘蒸气时需要吸收17kJ的能量，故C正确；D．由图像可知，碘蒸气与氢气生成HI气体的反应是放热反应，故D错误；故选D。1．下列一些诗句、成语、谚语等包含吸热反应过程的是①野火烧不尽，春风吹又生；②春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干；③千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲；④爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏；⑤只要功夫深，铁杵磨成针；⑥死灰复燃；⑦凿壁借光。A．②③⑤ B．③④⑤ C．①⑥⑦ D．只有③【答案】D【解析】①野火烧不尽，春风吹又生，涉及物质的燃烧，包含放热反应过程；②春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干，涉及蜡炬的燃烧，包含放热反应过程；③千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲，涉及CaCO3的分解，包含吸热反应过程；④爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏，涉及爆竹的燃放，包含放热反应过程；⑤只要功夫深，铁杵磨成针，为物理变化，没有化学反应；⑥死灰复燃，涉及燃烧，包含放热反应过程；⑦凿壁借光是光的传播，不涉及化学反应；符合题意的只有③，答案选D。2．是吸热反应，则是A．放热反应，也是氧化还原反应 B．吸热反应，也是置换反应C．既不是放热反应也不是吸热反应 D．无法判断是放热反应还是吸热反应【答案】A【解析】某一反应正反应为吸热反应，则其逆反应一定是放热反应，同时该反应涉及到电子的转移，是氧化还原反应，故选A。3．实验室进行中和热测定实验，下列有关叙述错误的是A．大小烧杯间塞碎泡沫，可减少热损失，提高准确率B．测最终止温度时，应当记录混合溶液的最高温度C．缓慢多次加入NaOH溶液、搅拌，使酸碱充分反应D．可用塑料材质的环形搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒【答案】C【解析】A．大小烧杯之间塞满碎泡沫，可减少热量损失，减小测量误差，提高准确率，故A正确；B．充分反应时放出的热量最多，温度最高，因此测量终止温度时，应当记录混合溶液的最高温度，故B正确；C．为了减少热量损失，应当快速一次性倒入NaOH溶液并搅拌，使酸碱充分反应，故C错误；D．塑料材质的环形搅拌棒导热能力差，可用塑料材质的环形搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒，故D正确；故选C。4．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

④KClO3分解制O2

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．①②④⑧⑨C．①③④⑤⑥⑧⑩ D．②④⑥⑦⑧⑨【答案】D【解析】①液态水汽化为吸热过程，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；④KClO3分解制O2，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+C2CO为吸热反应，故选；⑧Ba(OH)2•8H2O与固体NH4Cl混合，为吸热反应，故选；⑨C+H2O(g)CO+H2，为吸热反应，故选；⑩Al与HCl反应为放热反应，故不选；综上所述故选D。5．测定稀盐酸和稀NaOH溶液中和反应反应热的实验中没有使用的仪器有①简易量热计②容量瓶③量筒④搅拌器

⑤试管⑥温度计⑦蒸发皿⑧托盘天平A．①②⑥⑦ B．②⑤⑦⑧ C．②③⑦⑧ D．③④⑤⑦【答案】B【解析】测定稀盐酸和氢氧化钠稀溶液中和热，大烧杯中放小烧杯，中间有泡沫来隔热，利用量筒量取酸、碱溶液，混合时利用环形玻璃搅拌棒来搅拌，并利用简单量热计或温度计测定初温度及完全反应的温度，不需要的仪器为②⑤⑦⑧；故选B。6．下列反应是吸热反应的是A．铝片与稀盐酸反应 B．NH4Cl与Ba(OH)2∙8H2O的反应C．灼热的碳在足量O2中燃烧 D．酸碱中和反应【答案】B【解析】A．铝片与稀盐酸反应制取H2属于放热反应，故A错误；B．Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl反应属于吸热反应，故B正确；C．灼热的碳在足量O2中燃烧，燃烧是氧化反应，属于放热反应，故C错误；D．酸碱中和反应，属于放热反应，故D错误；故选B。7．下列说法正确的是A．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃的条件下ΔH应该不相同B．化学反应中的能量变化都表现为热量变化C．任何放热反应在常温下一定能发生D．反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热【答案】D【解析】A．ΔH大小与反应条件无关，选项A错误；B．化学反应中的能量有的是以光能等其他形式表现出来，选项B错误；C．有的燃烧反应(放热反应)需要加热至着火点才能发生，选项C错误；D．反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热，如反应物的总能量大于生成物的总能量，则为放热反应，选项D正确；答案选D。8．某小组同学以HCl溶液和NaOH溶液为例，进行中和反应反应热的测定，下列有关说法正确的是A．利用图装置进行中和热测定实验，装置中只有一处错误B．测定中和热时，将NaOH溶液分次缓慢倒入装有盐酸的量热计中C．用环形玻璃搅拌棒左右搅拌，有助于反应充分D．完成一次中和反应反应热测定实验，温度计需要使用3次【答案】D【解析】A．由图装置可知缺少玻璃搅拌器，同时大小烧杯口应齐平，故如图所示的装置不止一处错误，A错误；B．测定中和热时，为减少实验误差，应该将NaOH溶液一次快速倒入装有盐酸的量热计中，并用环形玻璃搅拌棒搅拌，使其充分反应并测其温度，B错误；C．环形玻璃搅拌棒的作用就是通过搅拌加快反应速率，尽快结束实验，记录数据，减少热量耗散，但搅拌时应该上下搅拌，C错误；D．完成一次中和反应反应热测定实验，温度计需要使用3次，分别是反应前酸、碱的温度、反应中最高温度，D正确；答案选D。9．下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是A．灼热的碳与反应 B．与反应C．铁与稀盐酸反应 D．己烷在氧气中燃烧【答案】A【解析】A．灼热的碳与反应，既属于氧化还原反应，又属于吸热反应，故A正确；B．与反应不属于氧化还原反应，属于吸热反应，故B错误；C．铁与稀盐酸反应，属于氧化还原反应和放热反应，故C错误；D．己烷在氧气中燃烧，属于氧化还原反应和放热反应，故D错误；故选A。10．工业上合成氨反应为，该反应为放热反应。下列说法正确的是

A．可以用如图表示反应中的能量变化B．合成氨反应时的能量转化形式是热能转化为化学能C．断裂时会放出能量D．其他条件一定，反应的越多，反应放出的热量越多【答案】D【解析】A．该反应是放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，不能用如图表示反应中的能量变化，故A错误；B．合成氨反应时的能量转化形式是化学能转化为热能，故B错误；C．断裂时会吸收能量，故C错误；D．根据反应的化学方程式可知，其他条件一定，反应的越多，反应放出的热量越多，故D正确；答案选D。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A．温度计的水银柱不断上升B．反应物总能量大于生成物总能量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】A．温度计的水银柱不断上升，说明温度升高，烧杯中发生的反应为放热反应，故A不符合题意；B．反应物的总能量大于生成物的总能量，则该反应为放热反应，故B不符合题意；C．反应开始后，甲处液面低于乙处液面，说明空气受热膨胀，试管中发生的反应为放热反应，故C不符合题意；D．稀硫酸和Zn反应生成H2，容器内气体压强增大，使针筒活塞向右移动，所以活塞向右移动不能说明该反应放热，故D符合题意；故选D。12．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的热量变化，任何化学反应都有反应热D．同温同压下，反应H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同【答案】C【解析】A．图1反应物的总能量比生成物总能量大，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；B．图2反应物的总能量比生成物总能量小，为吸热反应，但少数分解反应均为放热反应，如NH4NO3炸药分解，释放出能量，故B错误；C．化学反应的实质是反应物化学键断裂和生成物中化学键的形成，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；D．焓变与反应条件无关，则同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH相同，故D错误；故选C。13．如下图所示，在101kPa时，ΔH1=-393.5kJ·mol-1，ΔH2=-395.4kJ·mol-1。下列说法中正确的是A．断裂金刚石和石墨中的化学键要放出能量B．石墨转化成金刚石需要吸收能量，是物理变化C．石墨比金刚石稳定D．1mol金刚石与1molO2的总能量低于1molCO2的总能量【答案】C【解析】由图得：①C(s，石墨)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393.5kJ•mol-1②C(s，金刚石)+O2(g)=CO2(g)△H2=-395.4kJ•mol-1，利用