高中化学 第1章 第1节 第1课时 化学反应的反应热对点训练 鲁科版选修4

第1章化学反应与能量转化第1节化学反应的热效应第1课时化学反应的反应热[目标要求]1.了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。2.了解化学在解决能源危机中的重要作用。3.能举例说明化学能与热能的相互转化。一、放热反应与吸热反应1．放热反应是指化学反应中放出热量的反应。2．吸热反应是指化学反应中吸收热量的反应。二、反应热当化学反应在一定温度下进行时，反应所吸收或放出的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称为反应热。表示符号：Q。三、化学反应中能量变化的原因化学反应的本质是反应物分子中旧化学键断裂和生成物生成时新化学键形成的过程。任何化学反应都有反应热，这是由于在化学反应过程中，当反应物分子间的化学键断裂时，需要克服原子间的相互作用，这需要吸收能量；当原子重新结合成生成物分子，即新化学键形成时，又要释放能量。四、中和反应的反应热的测定1．在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1_mol_H2O，这时的反应热就是中和热。表达式：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－12．实验探究：根据实验步骤，测出氢氧化钠与盐酸、氢氧化钾与盐酸、氢氧化钠与硝酸三个反应的反应前后的温度值，领会量热计的使用过程。(1)实验目的：测定强酸与强碱反应的反应热，体验化学反应的热效应。(2)实验原理酸碱中和反应是放热反应，利用一定质量的酸和碱发生反应，测出反应前后溶液温度差，再根据参加反应的酸溶液和碱溶液的体积求出混合溶液的质量，根据公式计算：Q＝－c·m·Δt，其中：c＝4.18J·g－1·℃－1，m为酸碱溶液的质量和，Δt＝t2－t1，t是酸溶液温度与碱溶液温度的平均值。然后换算成生成1molH2O放出的能量即可。(3)实验步骤①制作简易的量热器。②用量筒准确量取反应溶液，准确测量温度(精确到0.1℃③将溶液混合反应，记录终止温度。④重复实验步骤②、③三次。实验起始温度t1/°C终止温度t2/°C温度差(t2－t1)/°C反应热Q/JHCl与NaOHHCl与KOHHNO3与NaOH(4)数据处理根据实验数据计算反应热。为了使计算简便一些，我们近似地认为：①1.0mol·L－1盐酸和1.0mol·L－1NaOH溶液的密度都是1g·cm－3，所以可求出盐酸的质量m1、NaOH溶液的质量m2。②中和后生成的溶液的比热容c＝4.18J·g－1·℃－1，则100mL1.0mol·L－1盐酸与100mL1.0mol·L－1NaOH溶液发生中和反应时放出的热量可根据公式Q＝－c·(m1＋m2)·(t2－t1)求出。知识点一反应热的概念1．实验室制取下列气体的反应为放热反应的是()A．由无水醋酸钠制CH4B．由乙醇制C2H4C．由电石制C2H2D．由碳酸钙受热分解制CO2答案C解析A项、B项、D项都需要持续加热，不是放热反应，只有C项是放热反应。2．已知在相同状况下，同一化学键断裂需要吸收的能量等于形成该化学键放出的能量。下列说法正确的是()A．电解熔融的Al2O3可以制得金属铝和氧气，该反应是一个放出能量的反应B．水分解产生氢气和氧气时放出能量C．相同状况下，反应2SO2＋O2===2SO3是一个放热反应，则反应2SO3===2SO2＋O2是一个吸热反应D．氯化氢分解成氢气和氯气时放出能量答案C解析由题意可以推测，如果一个反应过程放出能量，那么使该反应向反方向进行则需要吸收能量，所以C正确；另外氢气和氧气反应、氢气和氯气反应、铝和氧气反应都是放出能量的反应，与它们相反的反应：水、氯化氢和Al2O3的分解都应该是吸收能量的反应，故A、B、D错误。知识点二反应热与化学键键能关系3．通常人们把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。现给出化学键的键能(见下表)：化学键H—HCl—ClCl—H键能/(kJ·mol－1)436243431请计算H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应热()A．862kJ·mol－1B．679kJ·mol－1C．－183kJ·mol－1D．183kJ·mol－1答案C解析拆开1molH2和1molCl2中的化学键所吸收的能量是436kJ·mol－1＋243kJ·mol－1＝679kJ·mol－1；形成2molHCl所放出的能量是431kJ·mol－1×2＝862kJ·mol－1，所以该反应的反应热是679kJ·mol－1－862kJ·mol－1＝－183kJ·mol－1。4．已知H—H键键能(断裂时吸收或生成时释放的能量)为436kJ·mol－1，N—H键键能为391kJ·mol－1，根据热化学方程式：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1。则N≡N键的键能是()A．431kJ·mol－1B．945.6kJ·mol－1C．649kJ·mol－1D．896kJ·mol－1答案B解析ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和ΔH＝3×E(H—H)＋E(N≡N)－6E(N—H)＝3×436kJ·mol－1＋E(N≡N)－6×391kJ·mol－1＝－92.4kJ·mol－1，所以E(N≡N)＝－92.4kJ·mol－1＋6×391kJ·mol－1－3×436kJ·mol－1＝945.6kJ·mol－1。知识点三中和热的测定5.50mL0.50mol·L－1盐酸与50mL0.55mol·L－1NaOH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。试回答下列问题：(1)大小烧杯间填满碎纸条的作用是_________________________________________。(2)大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值将________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。结合日常生活的实际该实验在______中进行效果更好。(3)实验中改用60mL0.50mol·L－1盐酸与50mL0.55mol·L－1NaOH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”)，所求中和热________(填“相等”或“不相等”)，简述理由______________________________________________________________________。(4)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会________；用50mL0.5mol·L－1NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会________________________________________________________________________。(均填“偏大”、“偏小”或“无影响”)答案(1)减少实验过程中的热量损失(2)偏小保温杯(3)不相等相等因中和热是在稀溶液中，1molH＋和1molOH－发生中和反应生成1molH2O时所放出的热量，与酸碱的用量无关(4)偏小偏小解析要掌握实验操作要点：①量热计保温效果要好；②酸碱溶液的浓度要小；③酸碱一方要过量；④操作迅速准确，减少热量损失；⑤及时准确记录数据。中和热是在稀溶液中，1molH＋和1molOH－发生中和反应生成1molH2O时所放出的热量，强酸与强碱反应的实质是H＋＋OH－===H2O，计算出来的中和热是相同的。练基础落实1．下列说法正确的是()A．化学反应中的能量变化，都表示为热量的变化B．需要加热才能发生的化学反应，一定是吸热反应C．放热反应在常温下一定很容易发生D．反应是放热还是吸热必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小答案D2．下列反应中既是氧化还原反应，又是吸热反应的是()A．铝与稀盐酸反应B．灼热的炭与二氧化碳反应C．甲烷在空气中燃烧D．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应答案B3．已知C(石墨，s)===C(金刚石，s)(吸热反应)，P4(白磷，s)===4P(红磷，s)(放热反应)，下列判断正确的是()A．说明金刚石的内能比石墨低B．说明红磷比白磷稳定C．说明红磷比金刚石稳定D．此种变化为物理变化答案B4．研究物质变化时，人们可以从不同的角度、不同的层面来认识物质变化时所引起的化学键及能量变化。据此判断以下叙述中错误的是()A．金属钠与氯气反应生成氯化钠后，其结构的稳定性增强，体系的能量降低B．物质燃烧可看作是储存在物质内部的能量(化学能)转化为热能释放出来C．氮气分子内部存在着很强的化学键，故通常情况下氮气的化学性质很活泼D．需要加热才能发生的反应不一定是吸收能量的反应答案C练方法技巧5．将V1mL1.00mol·L－1HCl溶液和V2mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示(实验中始终保持V1＋V2＝50mL)。下列叙述正确的是()A．做该实验时环境温度为22B．该实验表明化学能可以转化为热能C．NaOH溶液的浓度约为1.00mol·L－1D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应答案B解析从图中曲线可以看出，温度为22℃时，V1为5mL，则V2为45mL，此时已经开始发生反应，所以22℃一定不是室温，A错；曲线随V1增多而升高，随反应的进行，溶液温度升高，说明反应放热，化学能转化为热能，B正确；当V1＝30mL时温度最高，说明此时两者恰好完全反应，则[NaOH]＝练综合拓展6．某学习小组设计以下实验，探究化学反应中的热效应，把试管放入盛有25℃实验中观察到的现象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)产生上述现象的原因是_________________________________________________。(3)写出有关反应的离子方程式：___________________________________________。(4)由实验推知，MgCl2和H2的总能量______(填“大于”、“小于”或“等于”)镁片和盐酸的总能量。(5)如果将本题中“25℃的饱和石灰水”换成“20______________________________________________________________________________________________，其原因是____________________________________________________________________________________________________________。答案(1)试管中镁片逐渐溶解，并有气体产生，烧杯中石灰水变浑浊(2)镁与稀盐酸反应是放热反应，该反应放出的热量使石灰水温度升高，Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而减小，故变浑浊(3)Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑(4)小于(5)烧杯中液体放出气泡的速率逐渐加快气体的溶解度随着温度的升高而减小解析镁与盐酸反应是放热反应，镁与盐酸反应产生的热量使石灰水的温度升高，Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而减小，气体的溶解度也随温度的升高而减小。7．下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量(kJ)：物质Cl2Br2I2HClHBrHIH2能量(kJ)243193151432366298436根据上述数据回答(1)～(5)题。(1)下列物质本身具有的能量最低的是()A．H2B．Cl2C(2)下列氢化物中，最稳定的是()A．HClB．HBrC．HI(3)X2＋H2===2HX(X代表Cl、Br、I)的反应是吸热反应还是放热反应？答：________________________________________________________________________。(4)相同条件下，X2(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收的热量最多的是________________________________________