1.1反应热（讲义）（原卷版）

第一章化学反应的热效应第一节反应热【学习目标】1、熟知能量转化形式及反应热和焓变的含义、吸热反应和放热反应的本质2、掌握热化学方程式的概念和意义，并会准确书写热化学方程式3、正确认识中和热的概念4、掌握中和热的测定实验方法，会分析测定反应热时误差产生的原因，并能采取适当措施减小实验误差.【知识回顾】1、常见的吸热反应：a．所有的燃烧反应，如：木炭、CH4等在空气或氧气中的燃烧，Na、H2在Cl2中燃烧，镁条在CO2中燃烧b．所有的酸碱中和反应，如：HCl＋NaOH===NaCl＋H2Oc．大多数的化合反应，如：CaO＋H2O===Ca(OH)2H2＋F2===2HFd．活泼金属与水、与酸的反应，如：2Na＋2H2O===2NaOH+H2↑Mg＋2H+===Mg2++H2↑2、常见的放热反应：a．大多数分解反应，如：NH4Cl==NH3↑＋HCl↑CaCO3=====高温CaO＋CO2↑b．以碳、CO、H2为还原剂的氧化还原反应：如：H2＋CuOH2O＋Cuc．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应(固态铵盐与碱的反应)d．C和CO2发生的化合反应及C和H2O(g)的反应3、化学反应一定伴随着能量变化的原因：①微观原因：化学反应的实质是旧化学键的断裂（吸热能量）和新化学键的形成(释放能量)，若新键生成释放的能量大于旧化学键断裂吸收的能量，则反应放热，若新键生成释放的能量小于旧化学键断裂吸收的能量，则反应吸热。②宏观原因：反应物和生成物所具有的总能量不同，若生成物具有的总能量高，则为吸热反应，反之，为放热反应。【探索新知】一、反应热焓变化学反应的过程，既是的转化过程，也是化学能与热、电等其他形式的转化过程。学反应既遵守，也遵守。化学反应中的能量变化是以物质变化为基础的，能量变化的多少与参加反应的物质种类和多少密切相关。（一）反应热及其测定1、体系和环境——以盐酸与NaOH溶液的反应为例(1)体系(系统)：被研究的物质系统统称为体系(2)环境：体系以外的其他部分称为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热效应：在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的，称为化学反应的热效应，简称反应热。许多反应热可以通过直接测定。2、中和反应的反应热(中和热)的测定（1）中和热酸和碱在中发生中和反应生成时的反应热叫中和热。【深度理解】①浓的强酸和强碱在发生中和反应的同时还要发生溶解，溶解要热量；若是浓的弱酸和弱碱在发生中和反应的同时还要发生电离，电离要热量（HF例外），故放出的热量均不完全是中和热。②强酸和强碱在稀溶液中发生中和反应时，1molH＋和1molOH－反应生成1molH2O(l)，放出57.3kJ的热量，表示为。反应热(中和热)的测定①原理中和反应反应热可以用实验的方法测得：先将反应器置于绝热容器中，然后在反应器内将酸、碱稀溶液混合，发生中和反应，放出的热传入水(稀溶液)中，测量出水(稀溶液)的温度变化，根据水的质量、比热容等即可求出反应放出的热量。②实验装置（见右图）实验过程中，还需要的其他仪器有50mL量筒(2个)。③实验测量数据 A、初始温度(t1)用一量筒量取50mL0.50mol·L－1盐酸，倒入量热计内筒中并测量其；用另一量筒量取50mL0.55mol·L－1NaOH溶液并测量其温度，取两温度平均值为t1。实验时可以使一种反应物稍微过量，以保证另一种反应物完全反应，通常情况下，一般用NaOH溶液过量，因为NaOH溶液的浓度会受空气中CO2的影响，会增大计算时的误差。B、终止温度(t2)把套有盖板的温度计和玻璃搅拌器放入量热计内筒的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液（填一次或多次）倒入量热计内筒中，盖好杯盖。用玻璃搅拌器轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的，记录为终止温度t2。C、测量过程中，要使用温度计，分别先后测量酸、碱及混合溶液的温度，测定一种溶液后，必须用水冲洗干净并用滤纸擦干，温度计的水银球要完全浸入溶液中。D、重复实验操作三次，记录每次的实验数据，取其为计算依据。④实验数据处理计算依据：Q＝cmΔt式中：Q为中和反应放出的热量，c为反应混合液的比热容m为反应混合液的质量，Δt为反应前后溶液温度的差值盐酸、氢氧化钠溶液为稀溶液，其密度近似地认为都是1g·cm－3，反应后溶液的比热容：c＝4.18J·g－1·℃－1。该实验中盐酸和NaOH溶液反应放出的热量是Q＝c·m·Δt＝c·(m1+m2)·(t2－t1)＝0.418(t2－t1)kJ即：中和热ΔH计算：[c＝4.18J·(g·℃)－1]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（l）时，放出57.3kJ的热量。⑤实验讨论(1)装置中的玻璃搅拌器能否用金属(不与酸、碱反应)质环形搅拌棒代替？为什么？(2)实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为何不是1∶1而是NaOH过量？若用HCl过量行吗？(3)能否用浓硫酸代替盐酸？对结果会产生什么影响？(4)能否用醋酸代替盐酸或用氨水代替KOH溶液？对结果会产生什么影响？(5)温度计上的酸为何要用水冲洗干净？冲洗后的溶液能否倒入量热计内筒？为什么？(6)酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入量热计内筒而不能缓缓倒入？(7)若改用100mL0.50mol/L的盐酸和100mL0.55mol/L的NaOH溶液，所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍(假定各步操作没有失误)？(8)怎样用玻璃搅拌器搅拌溶液，不能用铜丝搅拌棒代替的理由是什么？（二）反应热、焓变1、焓：与内能有关的物理量符号：；单位：；决定因素：①反应物本身的性质②物质的状态：，③温度：T↑→H↑④压强：P↑→H↑焓变：定义：在进行的化学反应的热效应（严格地说，对反应体系做功还有限定，中学阶段一般不考虑)符号：；单位：。化学反应的焓变，为生成物的总焓值与反应物的总焓值之差即。3、ΔH的正、负和吸热、放热反应的关系①放热反应是反应完成时，生成物释放的总能量大于反应物吸收的总能量的反应。由于反应后放出热量(释放给环境)而使反应体系的能量，故ΔH0(填“<”或“>”)，即ΔH为(填“＋”或“－”)。②吸热反应是反应完成时，生成物释放的总能量小于反应物吸收的总能量的反应。由于反应时吸收环境能量而使反应体系的能量，故ΔH0(填“<”或“>”)，即ΔH为(填“＋”或“－”)。【课堂练习1】1、下列说法不正确的是()A．恒压条件下的焓变在数值上等于变化过程中的热效应B．焓变的符号是ΔHC．焓变的单位通常是kJ·mol－1D．硝酸铵溶于水是吸热反应3、由图分析，下列说法正确的是()A．A→B＋C和B＋C→A两个反应吸收或放出的能量不等B．A→B＋CΔH<0C．A具有的焓高于B和C具有的焓的总和D．A→B＋CΔH>0，则B＋C→AΔH<0二、化学反应热效应原因分析（一）化学反应热效应的微观分析：1、组成物质的原子(或原子团)之间是通过相结合的。2、当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要能量，而形成生成物中的化学键要能量。3、化学键的是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因。拓展：键能：键能是衡量化学键强度的键参数。25℃和101kPa条件下,气态原子形成lmol化学键释放的能量或拆开1mol化学键所需要的能量，称为该化学键的键能。键能的符号为εB，单位为kJ/mol。一般来说，键能越大，表明共价键越牢固，由该化学键形成的分子就越稳定。。以分析反应H2＋Cl2=2HCl为例:[例1]在25℃、101kPa的条件下，断裂1molHH键吸收436kJ能量，断裂1molClCl键吸收243kJ能量，形成1molHCl键放出431kJ能量。H2＋Cl2=2HCl的化学反应可用下图表示：请回答下列有关问题：(1)反应物断键吸收的总能量为。(2)生成物成键放出的总能量为。(3)1molH2和1molCl2反应生成2molHCl是(填“吸收”或“放出”)能量的反应，，即放出的能量为。小结：从化学键角度分析eq\x(反应物)eq\o(→,\s\up7(化学键断裂),\s\do5(吸收能量Q1))eq\x(中间状态产物)eq\o(→,\s\up7(形成新的化学键),\s\do5(放出能量Q2))eq\x(生成物)(1)当，化学反应吸收能量。(2)当，化学反应放出能量。根据例1可知，当已知反应物和生成物的键能时，化学反应的反应热（△H）可以【课堂练习2】1、化学反应过程可视为旧化学键断裂和新化学键形成的过程，H—H键的键能为436kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为243kJ·mol－1，H—Cl键的键能为431kJ·mol－1。已知H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－QkJ·mol－1，则Q等于()A．－183B．183C．－862D．8622、通常人们把拆开1mol某化学键所消耗的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热。工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)＋2H2(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Si(s)＋4HCl(g)，该反应的ΔH为(A)化学键Si—OSi—ClH—HH—ClSi—SiSi—C键能/kJ·mol－1460360436431176347A．＋236kJ·mol－1B．－236kJ·mol－1C．＋412kJ·mol－1D．－412kJ·mol－13、已知拆开1molH—H键、1molN—H键、1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为。（二）化学反应热效应的宏观分析：一个确定的化学反应是吸热还是放热，决定于能量的相对大小。1、反应物的总能量大于生成物的总能量，则化学反应能量。如下图左图所示：2、反应物的总能量小于生成物的总能量，则化学反应能量。如图下右图所示：小结：从物质具有能量的角度分析（1）放出能量的反应：反应物的总能量生成物的总能量，反应过程中，反应物将其比生成物多的那部分能量释放出来，且主要以热能形式，部分以光能等形式释放。（2）吸收能量的反应：反应物的总能量生成物的总能量，反应过程中需要从外界吸收能量，且将这部分能量储存在生成物中。（3）如果已知反应物的平均总能量（E反）和生成物的平均总能量（E生），物质的稳定性与能量的关系物质本身所具有的能量越高，该物质，物质本身具有的能量越低，该物质。自然界的一切行为总是向着系统趋于稳定的方向进行。从物质所含的能量角度看,某物质所蕴含的能量越高，其转化为能量低的另外一种物质的趋势就越大。因此，从一个反应的热效应可以大致判断反应物和生成物的稳定性。例如，已知:3O2(g)=2O3(g)ΔH=＋290kJ·mol－1C(s,金刚石)=C(s,石墨)ΔH=－1.5kJ·mol－1根据上述反应的热效应，可以判断稳定性:O2(g)>O3(g)、C(s,金刚石)<C(s,石墨)。思考：如何用化学用语来表示化学反应中吸收或者释放的热量呢?三、热化学方程式1、定义：热化学方程式是表示。2、意义：不仅表明了化学反应中的变化，也表明了化学反应中的变化，还说明了物质的“量”与“能量”之间的数量关系。3、热化学方程式的书写方法要求(1)遵循一般化学方程式的书写规则(若为25℃，101kPa时可省略，其他温度和压强必须注明)。(2)在方程式右端注明热量的变化：吸热反应；放热反应，。(3)要注明反应物和生成物的。如图119，1molH2(g)充分燃烧生成1molH2O(l)或H2O(g)时的反应热是不同的，二者相差44kJ·mol－1。这是因为H2O(l)与H2O(g)的能量有所差异，显然从液态水蒸发为水蒸气需要吸收热量。(4)化学计量数只表示，因此可以是整数，也可以是分数。(5)化学计量数改变，ΔH要相应改变（计量系数与ΔH成正比）；逆反应的ΔH数值与正反应的、符号。【归纳总结】热化学方程式与普通化学方程式的区别普通化学方程式热化学方程式化学计量数是整数，既表示微粒个数又表示该物质的物质的量可以是整数也可以是分数，只表示物质的物质的量状态不要求注明ΔH正负号及单位无意义表明了化学反应中的物质变化不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化遵循规律原子守恒原子守恒和能量守恒阅读教材：P10ΔH的意义【课堂练习3】1、H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1表示的意义是在25℃、101kPa下,气态H2与气态O2反应生成的热量是285.8kJ。2．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。(1)1molN2(g)与适量H2(g)反应，生成NH3(g)，放出92.2kJ热量。(2)1molCu(s)与适量O2(g)反应，生成CuO(s)，放出157kJ热量。四、燃烧热1、定义：燃烧热的概念：、101kPa时，纯物质完全燃烧生成时所放出的热量。燃烧热的单位是。(定义中的“指定产物”是化学热力学对物质的规定，H元素对应的是，C元素对应的是，S元素对应的是，N元素对应的是N2，Cl元素对应的是HCl,这些稳定物质不能再燃烧。)(2)燃烧热的意义：甲烷的燃烧热为890.31kJ·mol－1，或ΔH＝－890.31kJ·mol－1，它表示25℃、101kPa时，CH4完全燃烧生成和时890.31kJ的热量。在描述和比较“燃烧热”时，一般只比较绝对值的大小，若比较的是焓变的大小，则需考虑ΔH的符号。(3)燃烧热是以物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写表示燃烧热的热化学方程式时，应以燃烧物质为标准来配平其余物质的化学计量数，故在其热化学方程式中常出现分数，书写时要注意区分“物质燃烧的热化学方程式”和“物质燃烧热的热化学方程式”，如：(4)燃烧热的计算：由燃烧热定义可知：101kPa时，可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其燃烧热，即Q放＝；或变换一下求物质的燃烧热：ΔH＝－eq\f(Q放,n可燃物)。此公式中的ΔH是指物质的燃烧热，而不是指一般反应的反应热。教材阅读：重要的体内能源——脂肪【课堂练习4】1．下列说法正确的是()A．硫完全燃烧生成二氧化硫时，放出的热量为硫的燃烧热B．在25℃、101kPa时，1mol碳燃烧所放出的热量为碳的燃烧热C．由2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH＝－566kJ·mol－1，可知CO的燃烧热为283kJ·mol－1D．乙炔的燃烧热为1299.6kJ·mol－1，则2C2H2(g)＋5O2(g)=4CO2(g)＋2H2O(g)反应的ΔH＝－2599.2kJ·mol－12．在25℃、101kPa时，H2在1.00molO2中完全燃烧生成2.00molH2O(l)放出571.6kJ的热量。(1)H2的燃烧热为，表示H2燃烧热的热化学方程式为。(2)若1g水蒸气转化为液态水放热2.444kJ，则4g氢气完全燃烧生成气态水时，放出的热量为。【课后练习】一、单选题1．反应分两步进行：①；②。反应过程中能量变化如图所示，下列叙述正确的是

A．的反应一定要加热 B．物质中X最稳定C．A和B的总能量大于C的总能量 D．①②两步反应均为放热反应2．已知强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应，生成1mol水时的热效应ΔH=57.3KJ/mol。向1L0.5mol/LNaOH溶液中分别加入：①稀醋酸②浓硫酸③稀硝酸，恰好完全反应时的热效应分别是ΔH1、ΔH2、ΔH3，其关系正确的是A．ΔH1>ΔH3>ΔH2 B．ΔH1=ΔH2=ΔH3C．ΔH1<ΔH3<ΔH2 D．ΔH1=ΔH3<ΔH23．下列说法正确的是A．焓变是指1mol物质参加反应时的能量变化B．当反应放热时△H＞0，反应吸热时△H＜0C．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，当反应物能量大于生成物能量时△H为“﹣”4．已知化学反应A2(g)＋B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是A．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量B．该反应可看作是环境中的热能转化为物质内部的化学能的过程C．1molA2(g)和1molB2(g)的总键能小于2molAB(g)的总键能D．该反应一定需要加热到很高的温度才可以发生5．如图所示，对A生成C的反应，下列结论正确的是（）

A．该反应为吸热反应B．该反应进行时，一定有能量放出C．A比C稳定D．该反应不需要加热一定就可以进行6．下列说法不正确的是A．反应是放热还是吸热必须看生成物和反应物所具有的总能量的相对大小B．绿色植物进行光合作用时，将太阳能转化为化学能储存起来C．吸热反应中由于反应物总能量小于生成物总能量，因而无利用价值D．物质的化学能可以在一定条件下转化为热能、电能为人类所利用7．下列说法或表示方法正确的是A．等物质的量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出热量多B．在稀溶液中，H+（aq）+OH−（aq）＝H2O（l）；△H=﹣57.3kJ/mol，若将含0.5molH2SO4的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合，放出的热量等于57.3kJC．由C（石墨）＝C（金刚石）△H=+1.90kJ/mol可知石墨比金刚石稳定D．在101kPa时，2gH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为：2H2（g）+O2（g）＝2H2O（g）△H＝﹣571.6kJ/mol8．下列依据热化学方程式得出的结论正确的是A．已知，则氢气的燃烧热为B．在一定温度和压强下，将和置于密闭容器中充分反应生成，放出热量19.3kJ，则其热化学方程式为C．已知酸和碱发生中和反应生成1mol水，这时的反应热叫中和热D．已知，虽然该反应为可逆反应，但该反应的焓变仍可通过一定的实验方法直接测得9．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：g)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．③④⑤⑥ B．③④⑤⑦ C．①②③⑥ D．全部10．用50mL0.50mol·L1盐酸和50mL0.55mol·L1NaOH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4.18J·g1·℃1，盐酸和NaOH溶液的密度都近似认为是1g·cm3，则由此测得的中和热为A．55.2kJ/mol B．5