人教版 (2019)选择性必修1第一节 反应热学案及答案

反应热

【学法指导】

1．知道内能是体系内物质的各种能量的总和，受温度、压强、物质的聚集状态的影响。

2．了解反应热与焓变的含义，了解化学能与热能的相互转化，等压条件下化学反应的反应热可以用焓变的表示。

3.了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。

4.知道中和反应反应热的测定方法。

【基础梳理】

▶新课导入

1.化学键与能量变化的关系:

2.反应前后物质总能量与化学反应中能量变化的关系

3.常见的吸热反应与放热反应

吸热反应：                                                        

放热反应：                                                        

一、反应热

1、反应热及其测定

(1)体系与环境——以盐酸与NaOH溶液之间为例

环境：与体系相互影响的其他部分，如试管、空气等。

体系：包括            、               、           。

(2)体系与环境的热量交换——反应热

热量：因温度不同而在体系与环境之间                        的能量。

反应热：在           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。

☂名师点拨

反应热概念中的“等温条件”是指化学反应发生后，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           。

(3)中和反应热的测定

【实验原理】通过测定一定量的酸、碱溶液在反应前后温度的变化，计算反应放出的热量，由此求得反应热。

【实验装置】

【实验步骤】

注意事项

①为了保证酸、碱完全中和，常采用碱稍过量的方法。

②中和反应的终止温度是反应混合液的最高温度。

【数据处理】

50mL 0.5mol/L盐酸与50mL 0.55mol/L NaOH溶液发生中和反应生成1mol H2O时放出的热量为： 其中(m1＋m2)表示溶液质量(单位：g)；c为比热容，c＝4.18 J·(g·℃)－1；t1、t2分别为反应前、后的温度(单位：℃)；n(H2O)为反应生成的水的物质的量(单位：mol)。

【问题与讨论】

在上述过程中，提高测定反应热准确度的措施有哪些？

提示：①实验中用温度计先后测量酸溶液、碱溶液及混合溶液的温度时,使用同一支温度计可减小实验误差，且测量完一种溶液后 ，温度计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，且要稳定一段时间后再记下读数。

②反应物应一次性迅速加入，且避免有液体溅出。

③实验操作时动作要快，尽量减少热量的损失。

④重复实验3次，取3次实验数据的平均值。

☂名师点拨

导致中和反应反应热测定存在误差的原因

①量取溶液的体积不准确。

②温度计读数有误(如未读取到混合溶液的最高温度，就记为终止温度)。③实验过程中有液体溅出。

④混合酸、碱溶液时，动作缓慢。

⑤隔热层隔热效果不好,实验过程中有热量损失。

⑥测过酸溶液的温度计未用水清洗便立即去测碱溶液的温度。⑦溶液浓度不准确。

⑧没有进行重复实验。

二、焓变

1、内能：体系内物质的各种能量的         ，受温度、         和物质的聚集状态等影响。符号为         。

2、焓：与物质         有关的物理量，单位为              ，符号为H。

3、焓变(ΔH)：                    与                      的焓值差，单位为              。恒压条件下反应的热效应等于焓变。

4、焓变与吸热反应、放热反应的关系

当ΔH为“    ”或ΔH    0时,为吸热反应;当ΔH为“   ”或ΔH   0时,为放热反应。

5、化学反应过程中能量变化的原因

(1)微观角度

实例：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反应的能量变化如图所示：

由图可知

1 mol H2分子中的化学键断裂吸收的能量是       ，1 mol Cl2分子中的化学键断裂吸收的能量是       ，2 mol HCl分子中的化学键形成释放的能量是       ，则H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应放出的热量为       。分析结果与实验测得的该反应的反应热（ΔH=-184.6kJ/mol）很接近。

上述分析表明：化学键的断裂和形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因。

ΔH=                            。

(2)宏观角度

从物质内能上分析，如果反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量，反应物转化为生成物时放出能量，这就是放热反应。反之，则为吸热反应。如图所示：

ΔH=                            。

思考讨论

(1)任何一个化学反应都有反应热吗？

(2)决定焓变(ΔH)正负及影响焓变大小的因素有哪些？

✔重难点剖析

▶重难点剖析 反应热、焓、焓变的比较

【课后练习】

1.下列变化过程属于放热反应的有(   )

①铝热反应      ②酸碱中和反应      ③稀释浓硫酸      ④固体氢氧化钠溶于水       ⑤在中燃烧       ⑥液态水变成水蒸气       ⑦晶体与混合搅拌       ⑧工业制取水煤气

A.①②③④⑤ B.①②⑤ C.②③④⑤ D.①⑥⑦⑧

2.将铁粉和硫粉充分混合后加热，待反应一发生应立即停止加热，反应仍可持续进行，直至反应完全生成新物质硫化亚铁。此现象说明(   )

A.该反应是吸热反应

B.该反应是放热反应

C.铁粉和硫粉在常温下容易发生反应

D.生成物硫化亚铁的总能量高于反应物铁粉和硫粉的总能量

3.在测定中和反应反应热的实验中，下列说法正确的是（已知弱酸电离时吸热）(   )

A.使用玻璃搅拌器是为了加快反应速率，减小实验误差

B.为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与内筒底部接触

C.用0.55 NaOH溶液分别与0.50 的盐酸、醋酸溶液反应，若所取的溶液体积相等，则测得的中和反应反应热的绝对值相同

D.在测定中和反应反应热的实验中，将NaOH溶液缓缓倒入装有盐酸的内筒中

4.下列有关测定中和反应反应热实验的说法正确的是(   )

A.用铜丝代替玻璃搅拌器，测得的偏大

B.强酸与强碱反应生成1 mol的均为

C.测定中和反应反应热的实验中，混合溶液的温度不再变化时，该温度为终止温度

D.某同学通过实验测出稀盐酸和稀NaOH溶液反应的中和反应反应热，造成这一结果的原因不可能是用测量过稀盐酸温度的温度计直接测量NaOH溶液的温度

5.已知某化学反应（、、的分子结构分别为B—A—B、A=A、B—B）的能量变化如图所示，下列有关叙述不正确的是(   )

A.该反应的进行一定需要加热

B.该反应的

C.由2 mol A(g)和4 mol B(g)形成1 mol A=A键和2 mol B—B键，放出kJ能量

D.该反应中，反应物的键能总和大于生成物的键能总和

6.下列实验现象或图象信息不能充分说明对应的化学反应是放热反应的是(   )

A.A   B.B   C.C   D.D

7.将mL 1.0的HCl溶液和mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀，测量并记录溶液的温度，实验结果如图所示（实验中始终保持）。

下列叙述正确的是(   )

A.实验时溶液初始温度为22 ℃ B.该实验表明化学能可以转化为热能

C.NaOH溶液的浓度为1.0 D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应

8.为探究、与盐酸（浓度为1）反应过程中的热效应，实验测得的数据如表所示：

由此得出的结论正确的是(   )

A. 固体与盐酸的反应是吸热反应

B. 固体与盐酸的反应是放热反应

C.20.0 ℃ 时，含3.2 g 的饱和溶液和35 mL盐酸混合后的温度将低于25.1 ℃

D.20.0 ℃ 时，含2.5 g 的饱和溶液和35 mL盐酸混合后的温度将低于16.2 ℃

9.溶液与盐酸反应过程中的能量变化如图所示，下列选项错误的是(   )

A.是放热反应

B.是放热反应

C.是放热反应

D.是吸热反应

10.反应A+B=C（）分两步进行：①A+B=X（），②X=C（）。下列图象能正确表示该反应过程中的能量变化的是(   )

A. B.C. D.

11.科学家已获得了极具理论研究意义的分子，其结构为正四面体（如图所示），与白磷分子的结构相似。已知断裂1 mol N—N键吸收193 kJ热量，断裂1 mol N≡N键吸收941 kJ热量，则下列说法正确的是(   )

A.是一种新型化合物

B.1 mol转化为2 mol的反应的

C.比更稳定

D.1 mol 转化为2 mol的反应的

12.50 mL 0.50 盐酸与50 mL 0.55NaOH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）如果不盖杯盖，所求得的中和反应反应热的绝对值将会__________（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。

（3）实验中改用60 mL 0.50 盐酸跟50 mL 0.55 NaOH溶液进行反应，调整反应物用量后所放出的热量与原实验________________（填“相等”或“不相等”，下同）；所求中和反应反应热与原实验_____________，简述理由：_______________________。

答案及解析

1.答案：B

解析：①铝热反应是放热反应，故①正确；②酸碱中和反应是放热反应，故②正确；③稀释浓硫酸的过程中放热，但其属于物理变化，故③错误；④NaOH固体溶于水的过程中放热，但其属于物理变化，故④错误；⑤在中燃烧是放热反应，故⑤正确；⑥液态水变成水蒸气属于物理变化，故⑥错误；⑦与的反应是吸热反应，故⑦错误；⑧工业制取水煤气属于吸热反应，故⑧错误。综上所述，B项正确。

2.答案：B

解析：根据反应条件及现象可判断反应是吸热反应还是放热反应。铁粉和硫粉充分混合后加热，反应一发生立即停止加热，反应仍可持续进行，说明该反应是放热反应，即生成物的总能量低于反应物的总能量。

3.答案：A

解析：温度计水银球应浸入溶液中但不能与内筒底部接触，B项错误；盐酸是强酸，醋酸是弱酸，醋酸电离吸热，C项错误；在测定中和反应反应热的实验中，NaOH溶液应迅速倒入装有盐酸的内筒中，D项错误。

4.答案：A

解析：铜为热的良导体，容易导致热量散失，使测定结果大于，A项正确；部分强酸与强碱反应不止生成，还生成沉淀，如一定量的稀硫酸与溶液反应生成1 mol 时还有0.5 mol沉淀生成，与结合生成时放热，则该反应的，B项错误；测定中和反应反应热时，混合溶液的最高温度为终止温度，C项错误；用测量过稀盐酸温度的温度计直接测量NaOH溶液的温度会导致部分酸碱提前反应，从而使测得的中和反应反应热的绝对值偏小，D项错误。

5.答案：A

解析：A项，由图可知，该反应为吸热反应，某些吸热反应在常温下也可发生，A项错误。

6.答案：A

解析：A项，稀硫酸与锌反应产生气体，可导致锥形瓶内压强增大，活塞右移不能判定反应放热；B项，由图示可知，反应物总能量大于生成物总能量，反应为放热反应；C项，甲处液面低于乙处，说明反应放热导致空气受热膨胀；D项，温度计示数增大，说明反应放热。

7.答案：B

解析：由图可知，加入5 mL盐酸时混合液的温度为22 ℃，故实验时溶液初始温度应低于22 ℃，A项错误；该反应为放热反应，化学能转化为热能，B项正确；二者恰好完全反应时，反应放出的热量最多，此时，，则NaOH溶液的浓度为，C项错误；有水生成的反应不一定是放热反应，如是吸热反应，D项错误。

8.答案：C

解析：实验②④说明固体与盐酸的反应是放热反应，A项错误；实验①③说明固体与盐酸的反应是吸热反应，B项错误；由实验②可知，碳酸钠固体溶于水会放热，而C项中未涉及碳酸钠固体溶解的过程，因而放出的热量少于实验④，则混合后溶液的温度低于25.1 ℃，C项正确；同理，由实验①③判断，D项错误。

9.答案：C

解析：由图可知，反应物和的总能量大于生成物的总能量，则反应是放热反应，故A项正确；由图可知，反应物和的总能量大于生成物和的总能量，则反应是放热反应，故B项正确；由图可知，反应物和的总能量小于生成物和的总能量，则反应是吸热反应，故C项错误，D项正确。

10.答案：D

解析：由题给信息可知，A+B=C是放热反应，A和B具有的总能量大于C具有的总能量；A+B=X是吸热反应，X具有的总能量大于A和B具有的总能量；X=C是放热反应，X具有的总能量大于C具有的总能量。综上可知，D项正确。

11.答案：D

解析：是由氮元素形成的单质，不是化合物，A项错误；从图中可以看出，一个分子中含有6个N—N键，根据可知，反应的，B项错误，D项正确；比稳定，C项错误。

12.答案：（1）玻璃搅拌器

（2）偏小

（3）不相等；相等；中和反应反应热是指强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol水时的反应热，与酸碱的用量无关

解析：（1）根据量热计的构造可知该装置缺少的仪器是玻璃搅拌器。

（2）如果不盖杯盖，会使一部分热量散失，所求得的中和反应反应热的绝对值将会偏小。（3）反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关，若用60 mL 0.50盐酸跟50 mL 0.55 NaOH溶液进行反应，与原实验相比，生成水的量增多，所放出的热量增多；但是中和反应反应热指的是强酸和强碱的稀溶液反应生成1 mol水时的反应热，与酸碱的用量无关，所以中和反应反应热相等。