1-1-1-反应热-焓变(人教版2019选择性必修1)(原卷版)

第一章化学反应的热效应第1节反应热第1课时反应热焓变1.熟记常见的吸热反应和放热反应,将知识应用与证据推理等核心素养有机结合。2.理解、掌握化学反应的能量变化及描述方法。3.了解反应热、焓、焓变的概念及其表示方法，了解焓变与反应热、物质能量之间的关系。4.了解定量测定反应热的基本原理和方法。一、化学反应的反应热1.基本概念2.化学反应的反应热（1）定义：在等温条件下，化学反应体系向环境或从环境的热量称为化学反应的热效应，简称为。【说明】等温条件指化学反应发生后，使反应后体系的温度恢复到反应前体系的温度，即反应前后体系的温度相同。（2）表示符号：QQ>0表示吸热；Q<0表示放热。3.化学变化中能量变化的原因（1）化学反应中的物质变化和能量变化化学反应的反应热是由于在化学反应过程中，当反应物分子间的时，需要克服原子间的相互作用，这需要吸收能量；当原子重新结合成分子时，即时，又需要释放能量。（2）反应热与键能的关系化学反应的过程是原子间的重新组合，反应物中化学键的断裂需要吸收能量（E1），形成新的化学化学键时会释放能量（E2）；反应热：Q＝E1－E2或Q＝E4－E3，即Q等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和，或生成物具有的总能量减去反应物具有的总能量。E1>E2或E4>E3时，反应吸收能量；反之，释放能量。【衔接扩展】H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)反应的能量变化如图所示。由图可知，1molH2分子中的化学键断裂吸收的能量是436kJ，1molCl2分子中的化学键断裂吸收的能量是243kJ，2molHCl分子中的化学键形成释放的能量是862kJ，则H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)的反应放出的热量为183kJ。3.反应热的测定（1）仪器——量热计量热计由内外两个筒组成，内筒是反应容器，外筒（如图）。温度计的作用：测定反应前后溶液的。搅拌器的作用：使反应前后、体系的。外筒作用：。内筒作用：。（2）操作——将两种反应物的溶液加入内筒并使之迅速混合，测量的变化值，即可计算反应热。（3）计算：反应热的计算公式为Q=-C(T2-T1)，式中C代表反应体系的热容，单位是J·K-1，T1、T2分别代表反应前和反应后体系的温度，单位为K。【知识扩展】T(K)=T(℃)+273.15(T为热力学温度，t为摄氏温度)二、化学反应的焓变1.焓2.焓变（1）定义：反应产物的总焓与反应物总焓。（2）表达式：ΔH＝ΔH（反应产物）＋ΔH(反应物)，单位kJ·mol-1。（3）与反应热的关系：等压条件下，反应中的全部转化为时，焓变与化学反应的反应热相等，即ΔH＝Qp(等压条件下化学反应的反应热)。（4）意义：常用焓变来描述化学反应的反应热；ΔH>0,即反应产物的总焓大于反应物的总焓，反应吸收热量，为吸热反应；ΔH<0，即反应产物的总焓小于反应物的总焓，反应释放热量，为放热反应。3.焓变的计算4.吸热反应与放热反应（1）常见的吸热反应和放热反应放热反应吸热反应①燃烧反应。如C、CO、C2H5OH等的燃烧。②酸碱中和反应。如2KOH+H2SO4＝K2SO4+2H2O③活泼金属与水或酸的反应。如2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑④多数化合反应。如Na2O+H2O＝2NaOH，SO3+H2O=H2SO4⑤物质的缓慢氧化。⑥自发进行的氧化还原反应。⑦铝热反应①多数分解反应，如CaCO3CaO+CO2↑②铵盐与碱的反应，如：2NH4Cl（s）+Ba(OH)2·8H2O（s）＝BaCl2+2NH3↑+10H2O③C(s)+H2O(g)CO+H2④CO2+C2CO（2）吸热反应与放热反应的比较吸热反应放热反应能量角度（宏观）图示变化E（反应物）<E（生成物）E（反应物）>E（生成物）化学键角度（微观）断键吸收的总能量大于成键释放的总能量断键吸收的总能量小于成键释放的总能量三、中和热的含义及测量1.中和热是指在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1mol时的反应热。2.测量原理：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。3.实验装置(1)实验装置中各仪器(或物品)的名称如下图所示(2)实验过程中，还需要的其他仪器有50mL量筒(2个)。4.实验步骤①在量热器内测量1.0mol/L100ml盐酸的温度T1；②向250ml的烧杯中加入1.0mol·L－1NaOH溶液100ml，调节其温度，使之相同。③迅速将烧杯内的碱液倒入量热计内，盖好杯盖，插入温度计，匀速搅拌，并测量体系达到的最高温度T2。④近似认为溶液的比热等于水的比热，根据溶液温度升高的数值，计算。⑤用同样的方法分别测量KOH溶液与盐酸反应、NaOH溶液与硝酸反应的反应热。⑥比较上述3个中和反应的反应热是否相同，并说出其中的原因是什么？5.实验记录实验溶液温度/K反应热/JT1T2NaOH溶液与盐酸反应290.5297.4KOH溶液与盐酸反应290.3297.2NaOH溶液与硝酸反应290.6290.56.实验数据处理(1)本实验中，所用一元酸、一元碱均为强酸、强碱，体积均为100ml，浓度均为1.0mol/L。(2)由于是稀溶液，为了方便计算，近似认为所用酸、碱溶液，其密度近似地认为都是1g·cm－3，则酸碱溶液的质量均为100g；反应后所得溶液的比热容c＝4.18kJ·kg－1·K－1。(3)该实验中酸、碱溶液反应放出的热量Q=-C(T2-T1)=-mc(T2-T1)=-（100+100）×10-3×4.18(T2-T1)=-0.836(T2-T1)kJ，所用中和热为8.36(T2-T1)kJ·mol-1。代入T1、T2即可。7.实验结论及解释三个不同反应的反应热是，因为中和反应的实质是H+和OH-结合生成H2O，即三者的离子方程式均为H+(aq)＋OH-(aq)=H2O(l)。【中和热测定实验中应注意的事项】（1）隔热——防止热量散失的方法：a.两个烧杯口要相平；b.在两个烧杯之间填充碎泡沫塑料或碎纸片；c.用玻璃棒搅拌，而不能用金属棒(丝)搅拌；d.实验时动作要迅速，尽量减少热量损失。(2)要使用同一只温度计。测量酸碱及混合液的温度时，测量完一种溶液的温度后，温度计必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。（3）应当使用，因为弱酸、弱碱在水溶液中不能完全电离，且弱酸、弱碱的电离是吸热过程，使所测得反应热数据偏小。（4）测量中和热时不能够使用浓的强酸、强碱，因为浓酸、浓碱溶于水时一般放热，使测得的数据偏大。（5）实验时所用的配好后要充分冷却至室温后才能实验。（6）为了减小误差，重复实验2-3次，取其平均值。【归纳提升】中和反应热的测定实验步骤注意事项：①稀溶液是指物质溶于大量水中，因为的过程中，由于离子的水合或者说溶剂化的过程中，会伴随能量的变化，一般是会放热。②中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时的热效应；③必须是强酸、强碱，因为弱酸和弱碱在中和反应中，还伴随着电离过程、溶剂化过程，所以影响了弱酸与弱碱反应的反应热，④以生成1molH2O（l）为基准，中和反应的实质是H+和OH-化合生成H2O，即H+(aq)＋OH-(aq)=H2O(l)ΔH＝-57.3kJ·mol-1。【例1】（2022秋·辽宁朝阳·高二建平县实验中学校考期中）反应的能量变化与反应进程关系如图所示，下列说法正确的是A．图中实线表示加入了催化剂B．该反应的焓变C．图中虚线表示的反应I、反应II均为吸热反应D．加入催化剂，速率加快是因为改变了反应的焓变【变式1-1】（2022秋·湖北十堰·高二校联考期中）已知：H2(g)+F2(g)=2HF(g)的能量变化如图所示，下列有关叙述正确的是A．氟化氢气体分解生成氢气和氟气的反应是吸热反应B．1molH2与1molF2反应生成2mol液态HF放出的热量小于270kJC．在相同条件下，1molH2与1molF2的能量总和小于2molHF气体的能量D．断裂1molH－H键和1molF－F键吸收的能量大于形成2molH－F键放出的能量【变式1-2】（2023春·吉林长春·高一长春市解放大路学校校考阶段练习）在25℃、101kPa的条件下。(1)由，当生成时，要___________(填“吸收”或“放出”)436kJ的能量；由，当断裂中的共价键时，要___________(填“吸收”或“放出”)243kJ的能量。(2)对于反应，测得生成时，反应过程中放出183kJ的热量，则断开1molH—Cl键所需的能量是___________kJ。(3)两个反应：a．，b．。这两个反应的能量转化方式主要是___________能转化为______能。【例2】已知H+（aq）+OH﹣（aq）═H2O（l）△H=﹣57.3kJ•mol﹣1．用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．回答下列问题：①从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃仪器是．②为了测定酸碱反应的中和热，计算时至少需要的数据是a．酸的浓度和体积b．碱的浓度和体积c．比热容d．反应后溶液的质量e．生成水的物质的量f．反应前后温度的变化g．操作所需时间A．abcfB．acdeC．cdefD．全部③若通过该实验测定中和热的△H，其结果常常大于﹣57.3kJ•mol﹣1，其原因可能：．④用相同浓度和体积的氨水（NH3•H2O）代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．【变式2-1】（2023秋·浙江宁波·高二统考期末）用如图装置测定盐酸与NaOH溶液反应的中和热。下列说法不正确的是A．将盐酸、NaOH溶液及发生的反应看成体系B．盐酸与NaOH溶液反应放热使体系温度升高C．碎泡沫塑料的作用是保温、隔热D．反应时将NaOH溶液分多次倒入量热计中【变式2-2】（2023春·上海浦东新·高二华师大二附中校考期中）在如图所示量热计中，将溶液与溶液混合，温度从25.0℃升高到27.7℃。下列说法错误的是A．若量热计的保温瓶绝热效果不好，则所测偏大B．搅拌器可选用导热性能好的金属搅拌器C．若选用同浓度同体积的盐酸，则溶液温度将升高至超过27.7℃D．所加NaOH溶液稍微过量，目的是保证溶液完全被中和1．（2023春·福建南平·高一统考期中）下列变化过程，既属于氧化还原反应又是放热反应的是A．与反应 B．浓稀释C．灼热的炭与反应 D．甲烷与的燃烧反应2．（2023春·四川成都·高一统考期中）图像法是研究化学反应的一种常用方法。已知化学反应A2(g)+B2(g)=2AB(g)的能量变化曲线如图所示，则下列叙述中正确的是A．A2(g)+B2(g)=2AB(g)是一个放热反应B．A2(g)与B2(g)每生成2molAB(g)时吸收bkJ能量C．该反应中反应物的总能量低于生成物的总能量D．断裂1molA－A键和1molB－B键时放出akJ能量3．（2023春·广东佛山·高一顺德市李兆基中学校考期中）下列变化过程中能量变化符合如图所示的是A．B．C．D．4．（2023春·浙江·高一浙江大学附属中学校考期中）下列反应既是氧化还原反应又是吸热反应的是A．和反应 B．和反应C．和反应 D．C与反应5．（2023春·安徽六安·高一六安二中校考期中）化学反应的能量变化如图所示，则下列说法正确的是A．该反应是吸热反应B．断裂键和键能放出的能量C．断裂键需要吸收ykJ的能量D．的总能量高于1molA2和1molB2的总能量6．（2023春·上海浦东新·高二华师大二附中校考期中）已知：由最稳定的单质合成1mol某物质的反应焓变叫做该物质的摩尔生成焓，用表示，最稳定的单质的摩尔生成焓为0；有关物质的如图所示，下列有关判断正确的是A．的摩尔生成焓B．相同状况下，比稳定C．依据上表所给数据，可求得的燃烧热D．与充分反应，放出45.9kJ的热量7．（2023秋·湖北武汉·高二武汉市育才高级中学校联考期末）已知：。若生成键、键释放的能量分别为，则断裂键需要吸收的能量为A． B． C． D．8．（2022秋·陕西西安·高二长安一中校考期末）根据如图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化情况判断，下列说法正确的是

A．NO(g)分解为N2(g)和O2(g)的反应是放热反应B．2molO原子结合生成O2(g)时需要吸收498kJ能量C．1molNO(g)分子中的化学键断裂时需要吸收1264kJ能量D．2molN(g)和2molO(g)的总能量为1444kJ9．（2023春·浙江宁波·高二余姚中学校考期中）氢卤酸的能量关系如图所示下列说法正确的是A．已知HF气体溶于水放热，则B．相同条件下，的比的小C．，D．相同条件下，的比HI的大10．（2023春·江苏盐城·高二盐城市第一中学校联考期中）长征二号F遥十二运载火箭发动机发生的反应为：。下列有关说法正确的是A．偏二甲肼的结构简式为(CH3)2N＝NH2B．N2O4在反应中做还原剂C．该反应的△H<0、△S<0D．用E总表示键能之和，该反应的E总(反应物)<E总(生成物)二、实验题11．（2022秋·陕西西安·高二长安一中校考期末）用0.5mol·L-1的盐酸与0.55mol·L-1的NaOH溶液在下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。请回答下列问题：

(1)从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃仪器是___________，如不改正，求得的中和热会___________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。(2)实验时取用相同体积的盐酸和NaOH溶液进行反应，NaOH溶液浓度稍大于盐酸的浓度，原因是___________。(3)取50mLNaOH溶液和50mL盐酸溶液进行实验，实验数据如下表。温度实验次数起始温度T1/℃终止温度T2/℃HClNaOH平均值126.226.026.129.12