高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一章 化学反应的热效应第一节 反应热课后作业题

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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
1.了解反应热的定义，知道化学反应、热效应与反应焓变之间的关系。
2.通过微观探析，认识宏观意义上的反应热与化学键的关系，以及反应热与反应物、生成物总能量的关系。
3.通过实验探究学会测定中和反应的反应热，初步学会测定化学反应反应热的实验方法，会分析测定反应热时误差产生的原因，并能采取适当措施减小实验误差，培养学生的创新意识。
知识点一、反应热及其测定
1.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 ，称为化学反应的 ，简称反应热。
2.反应热测定
（1）仪器： 。
（2）原理：根据体系的 和有关物质的 来计算反应热。
3.中和反应反应热的测定
(1)实验装置
(2)实验测量数据
①反应物温度(t1)的测量：用一个量筒量取50 mL0.50 ml·L-1盐酸，打开杯盖，倒入量热计的内筒中，盖上杯盖，插入温度计，测量并记录盐酸的温度。用水把温度计上的酸冲洗干净，擦干备用；用另一个量筒量取50mL0.55ml·L-1NaOH溶液，用温度计测量并记录NaOH溶液的温度，取两温度平均值为t1。
②反应后体系温度(t2)的测量
打开杯盖，将量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计的内筒中，立即盖上杯盖，插入温度计，用搅拌器匀速搅拌。
并准确读取混合溶液的 ，并记录为t2。
③重复实验操作，记录每次的实验数据，取其平均值作为计算依据
④实验数据处理
盐酸、氢氧化钠溶液为稀溶液，其密度近似地认为都是1g·cm-3，反应后生成的溶液的比热容c=4.18J/(g·℃)。
该实验中盐酸和NaOH溶液反应放出的热量是 ，中和热为 。
4.25℃和101kPa下，强酸的稀溶液与强碱稀溶液发生中和反应生成1mlH2O时，放出 的热量。
知识点二、反应热与焓变
1.化学反应产生反应热的原因：化学反应前后体系的内能发生了变化。内能受 、 和物质的 等影响。
2.焓变： 条件下进行的化学反应，其反应热等于焓变。符号为 ，单位是 。
3.ΔH的正、负规定
(1)放热反应焓值 ，ΔH为 ，即ΔH 0。
(2)吸热反应焓值 ，ΔH为 ，即ΔH 0。
4.微观角度认识反应热实质
（1）实例
(1)以H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)(25℃，101 kPa下)的能量变化为例，填写下表中的空白。
（2）结论： 时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因。
探究任务一 从宏观和微观的角度理解反应热产生的原因探究任务
1.从反应物和生成物焓(H)的变化角度分析
焓变与反应物、生成物能量的关系：ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量。
2.焓变与化学键的关系
3.根据化学键断裂和形成时的能量变化计算反应热
化学键的断裂要吸收能量，形成新化学键要释放能量，若反应物断键所吸收的总能量大于生成物成键所释放的总能量，则为吸热反应，反之，则为放热反应。
即E总(断键)>E总(成键)，为吸热反应；E总(断键)Br2>I2B.I2>Br2>Cl2
探究任务二 中和反应反应热的测定
1．中和反应反应热测定原理的理解
(1)中和反应的对象为酸、碱的稀溶液。这是因为浓酸和浓碱相互混合时因稀释会放出热量。
(2)强酸与强碱发生中和反应生成可溶性盐的热化学方程式为H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·ml－1；中和热与参加反应的强酸、强碱的种类、用量无关。
(3)弱酸或弱碱在溶液中不能完全电离，随着反应的进行，继续电离并吸收热量，所以它们的中和热数值小于57.3 kJ·ml－1。例如：利用同样的方法测定氨水与盐酸、NaOH溶液与醋酸的反应热，则所测ΔH>－57.3 kJ·ml－1，即中和热数值小于57.3 kJ·ml－1。
(4)若测定硫酸与Ba(OH)2溶液的反应热，则所测ΔH偏小，即中和热数值大于57.3 kJ·ml－1，这主要是因为Ba2＋和SOeq \\al(2－,4)生成难溶物BaSO4也会放出热量。
2.测定中和反应反应热的实验中需要注意的问题
(1)所用装置要尽可能做到保温、隔热；实验操作时动作要快，尽量减少热量的损失。
(2)所用溶液的配制必须准确，且浓度要小；为保证盐酸完全被氢氧化钠中和，要使氢氧化钠稍过量。
(3)实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温，才能使用。
(4)要使用同一支温度计，温度计读数要尽可能准确；水银球部位一定要完全浸没在溶液中，且要稳定一段时间后再读数，以提高测量的精度；两次读数的时间间隔要短，这样才能读到最高温度，即最终温度。
(5)实验中若用弱酸代替强酸，或用弱碱代替强碱，因中和过程中弱酸或弱碱的电离吸热，会使测得的反应热数值的绝对值偏小。
(6)可采用多次测量取平均值的方法，减小实验误差。
【典例2】 50 mL 0.50 ml·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(101 kPa下，强酸稀溶液与强碱稀溶液反应生成1 ml H2O时放出的热量叫中和热)。回答下列问题：
(1)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是 。
(2)大烧杯上如不盖硬纸板，求得中和热的绝对值 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(3)实验中改用60 mL 0.50 ml·L-1盐酸与50 mL 0.55 ml·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： 。
【变式训练2】 在做中和反应反应热的测定实验时，关键是要比较准确地配制一定物质的量浓度的溶液，量热计要尽量做到绝热；在量热的过程中要尽量避免热量的散失，要求比较准确地测量出反应前后溶液温度的变化。回答下列问题：
(1)该实验常用0.50 ml·L-1盐酸和0.55 ml·L-1的NaOH溶液各50 mL。NaOH溶液的浓度大于盐酸的浓度的目的是 。当室温低于10 ℃时进行，对实验结果会造成较大误差的原因是 。
(2)若上述盐酸、NaOH溶液的密度都近似为1 g·cm-3，中和后生成的溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1，实验前后的温度差为(t2-t1) ℃。则该中和反应放出热量为 kJ(填表达式)。
1. 右图是一个一次性加热杯的示意图。当水袋破裂时，水与固体碎块混合，杯内食物温度逐渐上升。制造此加热杯可选用的固体碎块是( )
A.硝酸铵 B.生石灰 C.氯化镁 D.食盐
2.下列说法正确的是( )
A.反应热是1 ml物质参加反应时的能量变化
B.ΔH越大，说明反应放出的热量越多
C.任何条件下，化学反应的焓变都等于化学反应的反应热
D.在一定条件下，某一化学反应是吸热反应还是放热反应，由生成物与反应物的焓的差值来决定
3.下列各组变化中，前者是放热反应，后者是吸热反应的是( )
A.生石灰溶于水；锌粒和稀硫酸反应
B.干冰升华；金属或金属氧化物熔化
C.氨水与醋酸反应；二氧化碳与碳反应
D.工业煅烧石灰石；化石燃料燃烧
4.在进行中和热的测定中，下列操作错误的是( )
A．反应前酸、碱溶液的温度要相同
B．测量溶液的温度计要一直插在溶液中
C．为了使反应均匀进行，可以向酸(碱)中分次加入碱(酸)
D．为了使反应更完全，可以使酸或碱适当过量
5.已知某反应A(g)+B(g)C(g)+D(g)过程中的能量变化如图所示，回答问题。
该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应，该反应的ΔH= kJ· ml-1(用含E1、E2的代数式表示)。1 ml气体A和 1 ml气体B具有的总能量 (填“>”“E2，则下列反应符合该示意图的是( )
A.NaOH溶液与稀盐酸的反应
B.锌与稀盐酸的反应
C.氢氧化钡与氯化铵固体的反应
D.一氧化碳在空气中的燃烧反应
3.已知：①能量越低的物质就越稳定；②白磷转化成红磷是放热反应。据此分析下列判断或说法中正确的是 ( )
A.在相同的条件下，红磷比白磷能量高
B.在相同的条件下，白磷比红磷稳定
C.红磷和白磷的结构不同
D.红磷容易发生自燃而白磷则不会自燃
4.已知化学反应2C(s)+O2(g)2CO(g)和2CO(g)+O2(g)2CO2(g)都是放热反应。据此推断在相同条件下的下列说法不正确的是( )
A.56 g CO(g)和32 g O2(g)所具有的总能量大于88 g CO2(g)所具有的总能量
B.12 g C所具有的能量一定大于28 g CO所具有的能量
C.12 g C(s)和32 g O2(g)所具有的总能量大于44 g CO2(g)所具有的总能量
D.将两份质量相等的碳全部燃烧，生成CO2的反应比生成CO的反应放出的热量多
5.由图分析，有关叙述正确的是( )
A.相同条件下，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是放热反应
C.1 ml A具有的能量高于1 ml B和1 ml C具有的能量总和
D.A==B+C是吸热反应，则B+C==A必然是放热反应
6. 用50 mL 0.50 ml·L-1盐酸和50 mL 0.55 ml·L-1 NaOH溶液反应，实验中测得起始温度为20.1 ℃，终止温度为23.4 ℃，反应后溶液的比热容为4.18 J·g-1·℃-1，盐酸和NaOH溶液的密度都近似认为是1 g·cm-3，则中和反应生成1 ml水时放热( )
A.55.2 kJB.391 kJ
C.336 kJ kJ
7.根据图中的能量关系，可求得C—H键的键能为( )
A.414 kJ·ml-1
B.377 kJ·ml-1
C.235 kJ·ml-1
D.197 kJ·ml-1
8.下图所示是一个测量化学反应是吸热还是放热的简易实验装置，利用此装置可以很方便地测得某反应是放热反应还是吸热反应。将铝片加入小试管内，然后注入足量的盐酸，请根据要求完成下列问题：
(1)有关反应的离子方程式是 ，小试管中看到的现象是 。
(2)S形导管中液面A (填“上升”或“下降”)，原因是 ；
说明此反应是 (填“放热”或“吸热”)反应。
9. (2023·山东兖州高二上学期期中)某反应由两步反应ABC构成，它的反应能量曲线如图，下列叙述正确的是( )
A.三种化合物中C最稳定
B.两步反应均为吸热反应
C.A与C的能量差为E4
D.AB反应，反应条件一定要加热
10.肼(H2NNH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示。已知断裂1 ml化学键所需的能量(kJ)：N≡N为942、O==O为500、N—N为154，则断裂1 ml N—H所需的能量(kJ)是( )
A.194B.391
C.516D.658
11. (双选)将V1 mL 1.00 ml·L-1 HCl溶液和V2 mL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=50)。下列叙述正确的是( )
A.做该实验时环境温度为22 ℃
B.该实验表明化学能可以转化为热能
C.NaOH溶液的浓度约为1.50 ml·L-1
D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应
12. 某化学兴趣小组对生石灰与水反应是显著放热反应进行了实验探究，在除了用手触摸试管壁感觉发热外，还设计了下列几个可行性方案。
(1)甲方案：将温度计与盛有生石灰的小试管用橡皮筋捆绑在一起，放入盛有水的小烧杯中，用胶头滴管向小试管中缓缓滴加水，看到的现象是 ，说明反应放热。(下列装置中支撑及捆绑等仪器已略去)
(2)乙方案：将盛有生石灰的小试管插入带支管的试管中，支管接①或②，用胶头滴管向小试管中缓缓滴加水，看到的现象是(接①) ，(接②) ，说明反应放热。
(3)丙方案：用胶头滴管向盛有生石灰且带支管的试管中滴加水，支管接的导管中放有适量无水硫酸铜粉末，看到的现象是 ，说明反应放热，其原因是 。
13.(1)已知单质硫在通常条件下以S8(斜方硫)的形式存在，而在蒸气状态时，含有S2、S4、S6及S8等多种同素异形体，其中S4、S6和S8具有相似的结构特点，其结构如图所示：
若已知硫氧键的键能为d kJ·ml-1，氧氧键的键能为e kJ·ml-1，S+O2SO2的反应热ΔH=-a kJ·ml-1，则S8分子中硫硫键的键能为 。
(2)下表是部分化学键的键能数据：
①已知1 ml白磷燃烧生成P4O10(s)的反应热ΔH=-2 982 kJ·ml-1，白磷(P4)、P4O6、P4O10结构如图所示，则上表中x= 。
②0.5 ml白磷(P4)与O2完全反应生成固态P4O6，放出的热量为 kJ。
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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
1.了解反应热的定义，知道化学反应、热效应与反应焓变之间的关系。
2.通过微观探析，认识宏观意义上的反应热与化学键的关系，以及反应热与反应物、生成物总能量的关系。
3.通过实验探究学会测定中和反应的反应热，初步学会测定化学反应反应热的实验方法，会分析测定反应热时误差产生的原因，并能采取适当措施减小实验误差，培养学生的创新意识。
知识点一、反应热及其测定
1.反应热：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。
2.反应热测定
（1）仪器：量热计
（2）原理：根据体系的温度变化和有关物质的比热容来计算反应热。
3.中和反应反应热的测定
(1)实验装置
(2)实验测量数据
①反应物温度(t1)的测量：用一个量筒量取50 mL0.50 ml·L-1盐酸，打开杯盖，倒入量热计的内筒中，盖上杯盖，插入温度计，测量并记录盐酸的温度。用水把温度计上的酸冲洗干净，擦干备用；用另一个量筒量取50mL0.55ml·L-1NaOH溶液，用温度计测量并记录NaOH溶液的温度，取两温度平均值为t1。
②反应后体系温度(t2)的测量
打开杯盖，将量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计的内筒中，立即盖上杯盖，插入温度计，用搅拌器匀速搅拌。
并准确读取混合溶液的 最高温度 ，并记录为t2。
③重复实验操作，记录每次的实验数据，取其平均值作为计算依据
④实验数据处理
盐酸、氢氧化钠溶液为稀溶液，其密度近似地认为都是1g·cm-3，反应后生成的溶液的比热容c=4.18J/(g·℃)。
该实验中盐酸和NaOH溶液反应放出的热量是 0.418(t2-t1)kJ ，中和热为 。
4.25℃和101kPa下，强酸的稀溶液与强碱稀溶液发生中和反应生成1mlH2O时，放出57.3kJ的热量。
知识点二、反应热与焓变
1.化学反应产生反应热的原因：化学反应前后体系的内能发生了变化。内能受温度、压强和物质的聚集状态等影响。
2.焓变：等压条件下进行的化学反应，其反应热等于焓变。符号为△H，单位是kJ/ml。
3.ΔH的正、负规定
(1)放热反应焓值减小，ΔH为负值，即ΔH＜0。
(2)吸热反应焓值增大，ΔH为正值，即ΔH＞0。
4.微观角度认识反应热实质
（1）实例
(1)以H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)(25℃，101 kPa下)的能量变化为例，填写下表中的空白。
（2）结论：化学键的断裂与形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因。
探究任务一 从宏观和微观的角度理解反应热产生的原因探究任务
1.从反应物和生成物焓(H)的变化角度分析
焓变与反应物、生成物能量的关系：ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量。
2.焓变与化学键的关系
3.根据化学键断裂和形成时的能量变化计算反应热
化学键的断裂要吸收能量，形成新化学键要释放能量，若反应物断键所吸收的总能量大于生成物成键所释放的总能量，则为吸热反应，反之，则为放热反应。
即E总(断键)>E总(成键)，为吸热反应；E总(断键)Br2>I2B.I2>Br2>Cl2
【答案】(1)183 (2)A
【解析】(1)1 ml H2在2 ml Cl2中燃烧，参加反应的H2和Cl2的物质的量都是1 ml，生成2 ml HCl，则放出的热量为431 kJ·ml-1×2 ml-436 kJ·ml-1×1 ml+243 kJ·ml-1×1 ml=183 kJ。(2)反应H2+X2=2HX中，若1 ml H2和1 ml X2反应生成2 ml HX，就有1 ml H—H和1 ml X—X断裂，有2 ml H—X形成。放出的热量Q(HX)=2E(H—X)-E(H—H)-E(X—X)，将题中数据代入计算可得：Q(HCl)>Q(HBr)>Q(HI)。故A正确。
探究任务二 中和反应反应热的测定
1．中和反应反应热测定原理的理解
(1)中和反应的对象为酸、碱的稀溶液。这是因为浓酸和浓碱相互混合时因稀释会放出热量。
(2)强酸与强碱发生中和反应生成可溶性盐的热化学方程式为H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·ml－1；中和热与参加反应的强酸、强碱的种类、用量无关。
(3)弱酸或弱碱在溶液中不能完全电离，随着反应的进行，继续电离并吸收热量，所以它们的中和热数值小于57.3 kJ·ml－1。例如：利用同样的方法测定氨水与盐酸、NaOH溶液与醋酸的反应热，则所测ΔH>－57.3 kJ·ml－1，即中和热数值小于57.3 kJ·ml－1。
(4)若测定硫酸与Ba(OH)2溶液的反应热，则所测ΔH偏小，即中和热数值大于57.3 kJ·ml－1，这主要是因为Ba2＋和SOeq \\al(2－,4)生成难溶物BaSO4也会放出热量。
2.测定中和反应反应热的实验中需要注意的问题
(1)所用装置要尽可能做到保温、隔热；实验操作时动作要快，尽量减少热量的损失。
(2)所用溶液的配制必须准确，且浓度要小；为保证盐酸完全被氢氧化钠中和，要使氢氧化钠稍过量。
(3)实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温，才能使用。
(4)要使用同一支温度计，温度计读数要尽可能准确；水银球部位一定要完全浸没在溶液中，且要稳定一段时间后再读数，以提高测量的精度；两次读数的时间间隔要短，这样才能读到最高温度，即最终温度。
(5)实验中若用弱酸代替强酸，或用弱碱代替强碱，因中和过程中弱酸或弱碱的电离吸热，会使测得的反应热数值的绝对值偏小。
(6)可采用多次测量取平均值的方法，减小实验误差。
【典例2】 50 mL 0.50 ml·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(101 kPa下，强酸稀溶液与强碱稀溶液反应生成1 ml H2O时放出的热量叫中和热)。回答下列问题：
(1)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是 。
(2)大烧杯上如不盖硬纸板，求得中和热的绝对值 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(3)实验中改用60 mL 0.50 ml·L-1盐酸与50 mL 0.55 ml·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： 。
【答案】 (1)减少实验过程中的热量损失 (2)偏小
(3)不相等 相等 因为中和热是指在稀溶液中强酸与强碱发生中和反应生成1 ml H2O时的反应热，与酸和碱的用量无关
【解析】(1)碎泡沫塑料的作用是减少实验过程中的热量损失。(2)不盖硬纸板会损失部分热量，故所测结果偏小。(3)由中和热的定义可知，中和热是以生成1 ml水为标准的，与酸和碱的用量无关。
【变式训练2】 在做中和反应反应热的测定实验时，关键是要比较准确地配制一定物质的量浓度的溶液，量热计要尽量做到绝热；在量热的过程中要尽量避免热量的散失，要求比较准确地测量出反应前后溶液温度的变化。回答下列问题：
(1)该实验常用0.50 ml·L-1盐酸和0.55 ml·L-1的NaOH溶液各50 mL。NaOH溶液的浓度大于盐酸的浓度的目的是 。当室温低于10 ℃时进行，对实验结果会造成较大误差的原因是 。
(2)若上述盐酸、NaOH溶液的密度都近似为1 g·cm-3，中和后生成的溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1，实验前后的温度差为(t2-t1) ℃。则该中和反应放出热量为 kJ(填表达式)。
【答案】(1)保证盐酸完全被中和 散热太快
(2)0.418(t2-t1)
1. 右图是一个一次性加热杯的示意图。当水袋破裂时，水与固体碎块混合，杯内食物温度逐渐上升。制造此加热杯可选用的固体碎块是( )
A.硝酸铵 B.生石灰 C.氯化镁 D.食盐
【答案】B
【解析】生石灰与水反应放出大量的热。
2.下列说法正确的是( )
A.反应热是1 ml物质参加反应时的能量变化
B.ΔH越大，说明反应放出的热量越多
C.任何条件下，化学反应的焓变都等于化学反应的反应热
D.在一定条件下，某一化学反应是吸热反应还是放热反应，由生成物与反应物的焓的差值来决定
【答案】D
【解析】一定量的物质在恒压条件下反应所释放或吸收的热量称为反应热，A项错误。对于反应放热，ΔH越大，说明反应放出的热量越少，B项错误。只有在恒压条件下，化学反应的焓变才等于化学反应的反应热，C项错误。一个化学反应是吸热反应还是放热反应，取决于生成物和反应物的焓的差值，D项正确。
3.下列各组变化中，前者是放热反应，后者是吸热反应的是( )
A.生石灰溶于水；锌粒和稀硫酸反应
B.干冰升华；金属或金属氧化物熔化
C.氨水与醋酸反应；二氧化碳与碳反应
D.工业煅烧石灰石；化石燃料燃烧
【答案】C
【解析】A项中，CaO与H2O的反应、Zn与H2SO4的反应均为放热反应。B项中，干冰升华不属于化学反应，金属或金属氧化物熔化为吸热过程，也不是化学反应。C项中，氨水与醋酸的反应为放热反应，CO2与C的反应为吸热反应。D项中，煅烧石灰石是吸热反应，化石燃料燃烧为放热反应。
4.在进行中和热的测定中，下列操作错误的是( )
A．反应前酸、碱溶液的温度要相同
B．测量溶液的温度计要一直插在溶液中
C．为了使反应均匀进行，可以向酸(碱)中分次加入碱(酸)
D．为了使反应更完全，可以使酸或碱适当过量
【答案】C
【解析】分次加入混合时，容易造成热量损失，使测试结果不准确。
5.已知某反应A(g)+B(g)C(g)+D(g)过程中的能量变化如图所示，回答问题。
该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应，该反应的ΔH= kJ· ml-1(用含E1、E2的代数式表示)。1 ml气体A和 1 ml气体B具有的总能量 (填“>”“