第一章 第一节 第1课时 反应热 焓变

第一节反应热第1课时反应热焓变[核心素养发展目标] 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，简称体系(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50 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L －1 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 t 1/℃ t 2/℃ (t 2－t 1)/℃ 1 25.0 25.2 25.1 28.5 3.4 2 24.9 25.1 25.0 28.3 3.3 3 25.625.425.529.03.5设溶液的密度均为1 g·cm －3，反应后溶液的比热容c ＝4.18 J·g －1·℃－1，则反应放出的热量Q ＝cm Δt ＝c ·[m (盐酸)＋m (NaOH 溶液)]·(t 2－t 1)≈1.42 kJ ，那么生成1 mol H 2O 放出的热量为Q n (H 2O )＝1.42 kJ0.025＝56.8 kJ 。

特别提醒 大量实验测得，在25 ℃和101 kPa 下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H 2O 时，放出57.3 kJ 的热量。

(1)浓硫酸与NaOH 溶液反应生成1 mol H 2O(l)，放出的热量为57.3 kJ( ) (2)同一中和反应中生成1 mol H 2O(l)的反应热与酸碱的用量有关( ) (3)中和反应反应热的测定实验中的玻璃搅拌器换成铜质搅拌器效果更好( )(4)中和反应反应热的测定实验中，应将50 mL 0.55 mol·L －1 NaOH 溶液分多次倒入小烧杯( )(5)中和反应反应热的测定实验中，测定盐酸后的温度计没有冲洗干净，立即测NaOH 溶液的温度( )答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(1)为了保证盐酸完全被中和，采用稍过量的NaOH溶液。

(2)测量完盐酸的温度后，温度计应冲洗干净并擦干。

(3)酸碱溶液一次迅速混合。

1．若改用100 mL 0.50 mol·L－1的盐酸与100 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液混合，所测中和反应反应热的数值是否为本实验结果的2倍？提示否；中和反应反应热是指在稀溶液中强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O时的反应热，其数值与反应物的量的多少无关，故所测结果应与本次实验结果基本相同。

2．若用NaOH固体代替NaOH溶液，对结果会产生什么影响？提示NaOH固体溶于水时放热，使测得的反应热的数值偏大。

3．用浓硫酸代替盐酸对结果会产生什么影响？用醋酸代替盐酸对结果会产生什么影响？若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定中和反应反应热，对结果会产生什么影响？提示浓硫酸溶于水时放热，使所测反应热的数值偏大；弱酸、弱碱电离时吸热，使所测反应热的数值偏小；若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定反应热，生成BaSO4沉淀时还会多放出一部分热量，使所测反应热的数值偏大。

1．下列有关中和反应反应热测定实验的说法正确的是()A．温度计能代替玻璃搅拌器，用于搅拌反应物B．强酸与强碱反应生成1 mol H2O(l)释放的热量都约为57.3 kJC．测定中和反应反应热的实验中，读取混合溶液不再变化的温度为终止温度D．某同学通过实验测得盐酸和NaOH溶液反应生成1 mol H2O(l)时，放出的热量为52.3 kJ，造成这一结果的原因不可能是所用酸、碱溶液浓度过大答案 D解析温度计不能代替玻璃搅拌器，温度计只能用于测量溶液的温度，A项错误；强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)时，放出的热量不一定等于57.3 kJ，如浓硫酸与NaOH溶液反应生成1 mol H2O(l)时，放出的热量大于57.3 kJ，B项错误；测定中和反应反应热时，应读取混合溶液的最高温度，C 项错误；浓酸或浓碱溶于水时会放热，则生成1 mol H 2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ ，D 项正确。

2.50 mL 0.50 mol·L－1的盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1的NaOH 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。

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)隔热层的作用是 。

(3)倒入NaOH 溶液的正确操作是 (填字母)。

a ．沿玻璃棒缓慢倒入 b ．分三次少量倒入 c ．一次迅速倒入(4)若实验过程中，内筒未加杯盖，求得的中和反应反应热数值 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

(5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm －3，又知中和反应后生成的溶液的比热容c ＝4.18 J·g －1·℃－1。

为了计算中和反应反应热，某学生的实验记录数据如下：实验序号 反应物的温度/℃ 反应前体系的温度t 1/℃反应后体系的温度t 2/℃盐酸 氢氧化钠溶液1 20.0 20.1 23.2 2 20.2 20.4 23.43 20.3 20.3 24.2 420.520.623.6完成表格并依据该学生的实验数据，计算该实验中生成1 mol 水时放出的热量为 kJ(结果保留一位小数)。

答案 (1)玻璃搅拌器 (2)减少实验过程中的热量损失 (3)c (4)偏小 (5)20.05 20.3 20.3 20.55 51.8解析 (5)四次实验(t 2－t 1)的值分别为3.15、3.1、3.9、3.05，第三次明显偏大，舍弃，则最终温度差平均值为第1、2、4组实验的温度差之和除以3，为3.1，平均值代入公式0.418(t 2－t 1)0.025计算即可。

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)焓与焓变注意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：①断裂1 mol H—H、Cl—Cl吸收的总能量是436 kJ＋243 kJ＝679 kJ，形成2 mol H—Cl放出的能量是431 kJ×2＝862 kJ。

由此判断该反应的ΔH＝－183 kJ·mol－1。

②H2(g)和Cl2(g)在光照条件下也可以发生上述反应，则该反应的ΔH是否发生变化：否(填“是”或“否”)，原因是化学反应的焓变与反应条件无关。

③焓变计算公式：ΔH＝E(反应物的总键能)－E(生成物的总键能)(2)图示化学反应过程中的能量变化可用如图表示：其中：E1′表示反应物的总键能，E2′表示生成物的总键能，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。

(1)化学变化中的能量变化都是化学能与热能间的相互转化()(2)所有的化学反应都伴有能量的变化()(3)伴有能量变化的一定是化学反应()(4)加热条件下发生的反应均为吸热反应()(5)在一个化学反应中，当反应物总焓大于生成物的总焓时，反应放热，ΔH为负值()(6)浓硫酸溶于水时，体系的温度升高，该过程属于放热反应()(7)石墨转化为金刚石需要吸收能量，所以石墨更稳定()答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√(6)×(7)√(1)吸热反应和放热反应均为化学变化。

(2)吸热反应和放热反应与反应条件没有必然联系，需要加热的反应也可能是放热反应。

(3)一般来说，物质具有的能量越低，物质越稳定；物质内的总键能越大，物质越稳定。

1．根据图像回答下列问题：(1)金刚石和石墨谁更稳定？ (2)ΔH 1与ΔH 2相比，哪一个较大？提示 (1)石墨更稳定。

由图像知，石墨含有的能量比金刚石低，键能比金刚石大，比金刚石稳定。

(2)ΔH 1。

由图像知，石墨与O 2反应放出的热量少，ΔH 大。

2．已知：H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O(g)，反应过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。

(1)a 、b 、c 分别代表什么意义？a ： ；b ： ；c ： 。

(2)该反应是 (填“放热”或“吸热”)反应，ΔH (填“>”或“<”)0。

提示 (1)旧键断裂吸收的能量 新键形成放出的能量 反应热 (2)放热 <(1)反应热(ΔH )取决于反应物具有的总能量和生成物具有的总能量。

(2)加入催化剂可以使反应历程—能量曲线的“山峰”降低，改变了反应历程，但加入催化剂前后反应物和生成物的总能量差不变，即前后的“落差”不变，故加入催化剂不影响反应的ΔH ，如图所示(图中b 曲线表示加入催化剂后的能量变化)。

1．化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示。

下列有关叙述正确的是()A．该反应每生成2 mol AB(g)吸收b kJ热量B．反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1C．该反应中反应物的总能量低于生成物的总能量D．断裂1 mol A—A和1 mol B—B放出a kJ能量答案BC解析根据图像可知，反应物的总能量低于生成物的总能量，该反应是吸热反应，每生成2 mol AB(g)吸收(a－b) kJ热量，A项错误、C项正确；根据反应热等于生成物总能量与反应物总能量的差值可知，该反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1，B项正确；化学键断裂吸收能量，D项错误。