高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一节 反应热第一课时导学案

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一节 反应热第一课时导学案，共10页。

课程目标
1．了解反应热、吸热反应、放热反应等概念。
2．了解反应热(中和热)测定。
3．了解反应热与焓变的含义。
图说考点
必备基础——自学·尝试
[新知预习]
1．反应热及其测定
(1)体系与环境：
以盐酸与NaOH溶液的反应为例，盐酸、NaOH溶液及________等看作一个反应体系，简称体系或________；与体系相互影响的其他部分，看作________。
(2)反应热：
在________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，简称反应热。
(3)反应热测定：
①许多反应热可以通过________直接测定。
②在反应前后，如果环境的温度没有变化，则反应放出的热量就会使________的温度________，这时可以根据测得的________的温度变化和有关物质的________等来计算反应热。
③中和热：大量实验测得，在25 ℃和101 kPa下，强酸的________溶液与强碱的________溶液发生中和反应生成1 ml H2O时，放出________ kJ的热量。
2．焓变与反应热
(1)内能：体系内物质的________的总和，受温度、压强和物质的聚集状态等影响。
(2)焓：与________有关的物理量。符号为________。
(3)焓变与反应热
(4)焓变与吸、放热反应
①吸热反应：ΔH________0或ΔH为________，体系的能量________。
②放热反应：ΔH________0或ΔH为________，体系的能量________。
3．化学反应中能量变化的原因：
(1)微观角度
②化学键变化与反应热的关系
若E1>E2，反应吸收能量，ΔH>0，为________反应；若E1(2)宏观角度
从物质内能上分析，如果____________所具有的总能量大于________所具有的总能量，反应物转化为生成物时________能量，这就是________反应。反之，则为________反应。
[即学即练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)反应热不能直接测定。( )
(2)中和热测定时酸和碱应恰好反应。( )
(3)ΔH<0为放热反应，ΔH>0为吸热反应。( )
(4)化学反应体系向环境释放热量的反应为放热反应。( )
(5)化学反应中断裂化学键时需吸收能量。( )
2．某试管中盛有Al粉和稀盐酸，下列有关说法不正确的是( )
A．试管、Al粉、稀盐酸及发生的反应可看作一个体系
B．除反应物、生成物及相关反应外，其他均看作环境
C．Al与稀盐酸反应导致体系温度升高，且向环境中释放热量
D．Al与稀盐酸反应的反应热可以通过量热计测量
3．下列反应中，生成物焓大于反应物焓的是( )
A．氢气在氧气中燃烧 B．铁丝在氧气中燃烧
C．石灰石烧制石灰 D．在生石灰中加水
4．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＋C ΔH<0
C．A具有的焓高于B和C具有的焓的总和
D．A→B＋C ΔH>0，则B＋C→A ΔH<0
核心素养——探究·分享
提升点一 中和热的测定
例1 某实验小组用50 mL 0.50 ml·L－1 NaOH溶液和30 mL 0.50 ml·L－1硫酸溶液进行中和反应反应热的测定，实验数据如下表。
(1)请填写下表中的空白：
(2)近似认为0.50 ml·L－1 NaOH溶液和硫酸溶液的密度都是1 g/cm3，中和后生成溶液的比热容c＝4.18 J/(g·℃)，则中和热ΔH＝________(取小数点后一位)。
(3)上述实验数值结果与57.3 kJ·ml－1有偏差，产生偏差的原因可能是________(填字母)。
a．实验装置保温、隔热效果差
b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数
c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度
状元随笔 数据处理中的取舍：过大或过小的数据为错误数据要舍弃。
中和热测定中产生误差的原因：
1．保温措施不好；
2．搅拌不充分；
3．所用酸碱浓度过大。
[提升1] [2022·武汉高二检测L－1盐酸与50 mL 0.55 ml·L－1 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用品是________。
(2)该实验常用0.50 ml·L－1 HCl和NaOH溶液各50 mL进行实验，其中NaOH溶液浓度稍大于盐酸浓度的作用是
________________________________________________________________________，
当室温低于10 ℃时进行实验，对实验结果会造成较大的误差，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)实验中改用60 mL 0.50 ml·L－1盐酸与50 mL 0.50 ml·L－1 NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所求得的中和热________(填“相等”或“不相等”)，简述理由：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)用相同浓度和体积的醋酸代替盐酸溶液进行上述实验，测得的中和热数值将________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
状元随笔 1.实验中改变酸碱的用量时，反应放出的热量发生改变，误认为中和热也发生改变，因为中和热是酸碱发生中和反应生成1 ml H2O的反应热，故中和热与酸碱用量无关。
2．误认为中和热的数值(57.3 kJ·ml－1)是针对所有酸碱反应，57.3 kJ·ml－1是稀的强酸和强碱反应生成可溶性盐和水时的反应热，浓酸或浓碱溶于水时也要放热，中和热数值会大于57.3 kJ·ml－1，而弱酸或弱碱参与的中和反应，因弱酸或弱碱电离时要吸收热量，则中和热数值小于57.3 kJ·ml－1。
关键能力
中和反应的实质是H＋和OH－结合生成水，因而理解中和热时要注意以下几点：
(1)条件 稀溶液，因浓酸和浓碱稀释时会放出热量。
(2)反应物 酸与碱(在中学化学中，只讨论强酸和强碱反应的中和热)。
(3)生成物及其物质的量 1 ml H2O(l)
(4)表述 用文字叙述中和热时，不带“－”；用ΔH表示时，带上“－”。如强酸与强碱反应的中和热为57.3 kJ·ml－1或ΔH＝－57.3 kJ·ml－1。
状元随笔 中和反应中的酸碱均为强酸和强碱，且反应的离子方程式可写作“H＋＋OH－＝H2O”的形式才符合。
提升点二 理解焓变、反应热的“两个角度”
例2 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．每生成2分子AB吸收b kJ热量
B．该反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·ml－1
C．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
D．断裂1 ml A—A和1 ml B—B键，放出a kJ能量
状元随笔 化学键断裂吸收能量，形成化学键释放能量。
[提升2] 如图所示，有关化学反应和能量变化的说法不正确的是( )
A．图a表示的是放热反应的能量变化
B．图b表示反应物的化学键断裂吸收的总能量高于生成物的化学键形成释放的总能量
C．图b可表示煅烧石灰石的反应过程中能量变化情况
D．图a表示的反应不需要加热就一定能发生，图b表示的反应一定需要加热才能发生
状元随笔 一个化学反应是吸热反应还是放热反应与条件无关。
关键能力
解答有关化学反应能量变化图像题目的思维流程如下：
状元随笔 ΔH的两种计算方法
ΔH＝生成物所具有的总能量－反应物所具有的总能量
ΔH＝断键吸收的总能量－成键释放的总能量
提升点三 吸热反应与放热反应的比较
例3 下列说法正确的是( )
①需要加热方能发生的反应一定是吸热反应
②放热反应在常温下一定很易发生
③反应是吸热还是放热主要看反应物和生成物所具有总能量的大小
④生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量的反应为放热反应
A．①② B．②③
C．①④ D．③④
状元随笔 加热、光照等仅是引发反应进行的条件，与反应吸热、放热无关
[提升3] 下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是( )
A．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
B．乙醇的燃烧
C．铝粉与氧化铁粉末反应
D．氧化钙与水反应
状元随笔 熟知常见的吸热反应和放热反应类型
关键能力
常见的放热反应和吸热反应
(1)常见的放热反应有：
①活泼金属与H2O或酸的反应，如
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑；
②酸碱中和反应，如
2KOH＋H2SO4===K2SO4＋2H2O；
③燃烧反应，如2CO＋O2点燃2CO2；
④多数化合反应，如
Na2O＋H2O===2NaOH，
CaO＋H2O===Ca(OH)2；
⑤铝热反应，如2Al＋Fe2O3高温Al2O3＋2Fe。
(2)常见的吸热反应有：
①多数分解反应，如CaCO3高温CaO＋CO2↑；
②2NH4Cl＋Ba(OH)2·8H2O===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O；
③C＋H2O(g)高温CO＋H2；
④CO2＋C高温2CO。
状元随笔 理解误区：
1．吸热(放热)反应和吸热(放热)过程不同，如浓H2SO4稀释为放热过程。
2．与反应条件无关，加热的反应不一定是吸热反应。
素养形成——自测·自评
1.下列过程中，需要吸收能量的是( )
A．H＋H===H2
B．H＋Cl===HCl
C．I2―→I＋I
D．CH4＋2O2===CO2＋2H2O
2．对于放热反应H2(g)＋F2(g)===2HF(g)，下列说法中正确的是 ( )
A．生成物[2HF(g)]所具有的总焓高于反应物[H2(g)＋F2(g)]所具有的总焓
B．反应物[H2(g)＋F2(g)]所具有的总焓高于生成物[2HF(g)]所具有的总焓
C．反应物[H2(g)]所具有的总焓高于生成物[HF(g)]所具有的总焓
D．反应物[H2(g)]比生成物[HF(g)]更稳定
3．化学家格哈德·埃特尔证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如下：
下列关于合成氨反应的叙述不正确的是( )
A．该过程表明在化学反应中存在化学键的断裂与形成
B．在催化剂的作用下，反应物的化学键变得容易断裂
C．过程②需吸收能量，过程③则放出能量
D．常温下该反应难以进行是因为常温下生成物的化学键难以形成
4．关于中和反应反应热的测定实验，下列说法正确的是( )
A．为了使反应进行得更完全，可以使酸或碱适当过量
B．为了使反应均匀进行，可以向酸(碱)溶液中分几次加入碱(酸)溶液
C．中和反应反应热的测定结果与所用酸(碱)的种类无关
D．测完酸溶液的温度后，未冲洗温度计并擦干就直接测碱溶液的温度，会使测得的反应热数值的绝对值偏大
5．我国成功发射的“天宫一号”飞行器的外壳覆盖了一种新型结构陶瓷材料，其主要成分是氮化硅，该陶瓷材料可由石英固体与焦炭颗粒在高温的氮气流中通过如下反应制得：
3SiO2＋6C＋2N2Si3N4＋6CO
该反应变化过程中的能量变化如图所示。回答以下问题。
(1)上述反应中的还原剂是________，还原产物是________。
(2)该反应________(填“吸热”或“放热”)，反应热ΔH______0(填“＞”“＜”或“＝”)。
练后感悟
1．断键吸收能量，成键释放能量。
2．放热(吸热)反应与放热(吸热)过程有区别：放热(吸热)反应一定有放热(吸热)过程，但放热(吸热)过程不一定有放热(吸热)反应。
第一章 化学反应的热效应
第一节 反应热
第1课时 反应热 焓变
必备基础
新知预习
1．(1)发生的反应 系统 环境 (2)等温 释放 吸收 (3)①量热计 ②体系 升高 体系 比热容 ③稀 稀 57.3
2．(1)各种能量 (2)内能 H (3)生成物 反应物 热量 ΔH，kJ·ml－1 ΔH kJ·ml－1 等压 (4)①> 正值 升高 ②< 负值 降低
3．(1)①吸收 放出 ②吸热 放热 (2)反应物 生成物 放出 放热 吸热
即学即练
1．答案：(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)√
2．解析：
反应2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑放出热量，体系温度升高，热量由温度高的体系释放到环境中，C项正确；通过量热计中的温度计可测量反应前后体系的温度变化，根据有关物质的比热容及反应物的量来计算反应热，D项正确。
答案：A
3．答案：C
4．解析：由图可看出，B和C的焓之和高于A的焓，则反应B＋C→A一定是放热反应，ΔH<0；反之，A→B＋C的反应一定是吸热反应。根据能量守恒定律，两反应吸收和放出的能量一定相等。
答案：D
核心素养
例1 解析：(1)由表中四组数据第2组偏差较大，舍去，可求得t2－t1的平均值为4.0 ℃。(2)根据Q＝(m1＋m2)×c×(t2－t1)＝80× 4.18×4.0×10－3 kJ＝1.337 6 kJ。又因30 mL 0.50 ml/L硫酸溶液中含有0.03 ml的H＋，所以跟0.025 ml的OH－发生中和反应，生成0.025 ml的水，放出热量为Q，所以中和热ΔH＝－＝－ kJ·ml－1＝－53.5 kJ·ml－1。(3)由于测得反应放出的热量明显小于57.3 kJ，故保温效果不好，a正确；量取NaOH溶液时，仰视NaOH溶液的体积增多，b不正确；分多次加入NaOH溶液也会使热量散失，要快速一次性加入液体，c正确；d项提前中和了一部分酸和碱，故使一部分热量散失，d正确。
答案：(1)4.0 (2)－53.5 kJ/ml (3)acd
提升1 解析：(1)由题图可知该装置缺少的仪器是玻璃搅拌器。(2) NaOH的浓度稍大于盐酸的浓度，目的是使盐酸完全被中和；当室温低于10 ℃时进行，体系内、外温差大，会造成热量损失。(3)改用60 mL 0.50 ml·L－1盐酸与50 mL 0.50 ml·L－1 NaOH溶液进行反应，生成水的量增多，所放出的热量偏高，但是中和热是指强酸和强碱反应生成1 ml水时放出的热，故中和热相等。(4)醋酸为弱酸，电离过程为吸热过程导致反应放出的热量偏小，所求中和热数值也偏小。
答案：(1)玻璃搅拌器
(2)保证盐酸完全被中和 体系内、外温差大，会造成热量损失
(3)相等 改用60 mL 0.50 ml·L－1盐酸与50 mL 0.50 ml·L－1 NaOH溶液进行反应，生成水的量增多，所放出的热量偏高，但是中和热是指强酸和强碱反应生成1 ml水时放出的热，故中和热相等
(4)偏小
例2 解析：观察题给图像可以得到，上述反应的反应物总能量低于生成物总能量，为吸热反应，其中反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·ml－1。化学反应过程中，化学键断裂为吸热过程，化学键形成为放热过程。
答案：B
提升2 解析：图a中反应物总能量大于生成物总能量，表示的是放热反应，A项正确；图b表示的是吸热反应，故反应物的化学键断裂吸收的总能量高于生成物的化学键形成释放的总能量，B项正确；煅烧石灰石为吸热反应，符合b中图像变化，C项正确；放热反应、吸热反应与反应是否需要加热无关，D项错误。
答案：D
例3 解析：反应是吸热还是放热主要取决于所有的反应物和生成物总能量的相对大小。放热反应和吸热反应在一定条件下都能发生。反应开始需加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应。例如C＋O2点燃CO2的反应为放热反应，但反应开始也需加热，需要向反应体系先提供一定的能量。
答案：D
提升3 解析：生成物总能量高于反应物总能量，则该反应是吸热反应。常见的吸热反应有水煤气的制取、大多数的分解反应、C与CO2的反应等。
答案：A
素养形成
1．解析：形成化学键放热，故A、B错误；断裂化学键吸收能量，故C正确；燃烧反应放出能量，D错误。
答案：C
2．解析：放热反应H2(g)＋F2(g)===2HF(g)中反应物的总焓高于生成物的总焓，但不能比较单一反应物和生成物的焓值大小及稳定性，故只有B正确。
答案：B
3．解析：由图可知，过程②存在化学键的断裂，要吸收能量，过程③存在化学键的形成，则释放能量，故该过程表明在化学反应中存在化学键的断裂与形成，A、C均正确；合成氨时N2和H2中共价键较难断裂，使用催化剂有利于合成氨，说明在催化剂作用下，反应物的化学键变得容易断裂，B正确；化学键的断裂需要吸收能量，化学键形成过程放出能量，故温度较低时有利于化学键的形成，不利于化学键的断裂，D错误。
答案：D
4．解析：中和反应反应热测定实验中，为保证反应完全，可以使酸或碱适当过量，A项正确；分几次加入酸溶液或碱溶液，会导致部分热量散失，B项错误；中和反应反应热的测定结果与所用酸(碱)的种类有关，C项错误；测完酸溶液的温度计表面附着有酸，未冲洗温度计并擦干就直接测量碱溶液的温度，会导致测量的碱溶液温度偏高，从而使测得的温度差值偏小，测得的反应热数值的绝对值偏小，D项错误。
答案：A
5．解析：(1)3SiO2＋6C＋2N2Si3N4＋6CO，反应中碳元素的化合价由0价升高到＋2价，氮元素的化合价由0价降低到－3价。故反应中的还原剂是C，还原产物为Si3N4。(2)该反应过程中，反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应，ΔH＜0。
答案：(1)C Si3N4 (2)放热 ＜
焓变
反应热
概念
一定条件下，________与________焓值差，决定某一化学反应是放热反应还是吸热反应。
在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的________。
符号及
单位
________________
恒压条件下用________表示，单位：________
相互关系
在________条件下进行的化学反应(严格地说，对反应体系做功还有限定，中学阶段一般不考虑)，其反应热等于反应的焓变
温度
实验次数
起始温度t1/℃
终止温度
t2/℃
温度差平均值
(t2－t1)/℃
H2SO4
NaOH
平均值
1
26.2
26.0
26.1
30.1
________
2
27.0
27.4
27.2
33.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4