【同步讲义】高中化学（鲁科版2019）选修第一册--第01讲化学反应的反应热与焓变 讲义

第01讲  化学反应的反应热与焓变

知识点01  化学反应的反应热

1．反应热

（1）定义：当化学反应在一定的______下进行时，反应所______或______的热量。

（2）表示符号

（3）单位：____________或____________。

2．反应热的测定

（1）仪器——量热计

（2）原理：Q＝____________，其中C表示溶液及量热计的热容，T1、T2分别表示反应前和反应后体系的______。

3．焓变与反应热的关系

（1）文字叙述：在_____条件下，反应中物质的能量变化全部转化为____时，焓变与该化学反应的反应热______。

（2）数学表达式：ΔH＝______。

【特别提醒】

（1）物理变化中的能量变化不是反应热。如物质的三态变化，物质的溶解等。

（2）反应放热或吸热与反应条件无关。

【即学即练1】下列说法正确的是（     ）。

    ①物质发生反应时放出的热量来源于对反应的加热

    ②化学反应除了生成新物质外，还发生能量变化

    ③化学反应过程中放出或吸收的热量，都是物质本身所具有的能量变化的表现

    ④化学反应总是放出热量

    ⑤反应热通常用Q表示，反应放热时，Q为负值；反应吸热时，Q为正值

    A．①②③    B．①④⑤    C．②③⑤    D．①②④

知识点02  化学反应的焓变

1．焓：用来描述物质所具有的______的物理量，符号：______。

2．焓变

（1）定义：反应______的总焓与______的总焓之差，符号：______。

（2）表达式：ΔH＝H（反应产物）－H（反应物）.

（3）单位：______或______。

（4）化学反应的焓变示意图

【特别提醒】同一物质聚集的状态不同，所具有的能量也不同，“焓”也不同，一般来说气态＞液态＞固态。

【即学即练2】下列说法正确的是（     ）。

    A．焓变是指1mol物质参加反应时的能量变化

    B．当反应放热时ΔH＞0，反应吸热时ΔH＜0

    C．在加热条件下发生的反应均为吸热反应

    D．一个化学反应中，当反应物总能量大于反应产物总能量时，反应放热，ΔH为“－”

考法01  焓变与化学反应中的能量变化

【典例1】（河南省百强名校2022届高二上学期11月联考）图象可更直观地表现化学变化中的物质变化和能量变化。下列判断错误的是（     ）。

    A．图甲所示反应为放热反应，且△H＝Ea－Ea′

    B．若已知石墨比金刚石稳定，则C（石墨，）C（金刚石，）△H＞0

    C．图乙所示反应的热化学方程式为：N2（g）+O2（g）2NO（g）△H1＝－180kJ·mol－1

    D．若2A（g）B（g）△H＜0，则物质能量高低如图丙

【知识拓展】焓变与化学反应中的能量变化

1．焓变与化学键的关系

2．物质能量变化与焓变

3．ΔH的计算方法

（1）ΔH＝反应物断键吸收的总能量－反应产物成键释放的总能量

（2）ΔH＝反应产物所具有的总焓－反应物所具有的总焓

考法02  中和反应反应热的测定

【典例2】（2021·河北迁安高二上学期期中）某实验小组设计用0.55mol/L的NaOH溶液50mL与0.50mol/L的盐酸50mL置于如下图所示的装置中进行测定中和热的实验。

（1）该装置中缺少的一种玻璃仪器是____________，装置中还存在的错误有______；大烧杯杯口若不盖泡沫塑料板，测得中和热的数值将______（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。

（2）实验中，所用NaOH稍过量的原因是________________________。

（3）在中和热测定实验中，有用水洗涤温度计上的盐酸溶液的步骤，若无此操作，则测得的中和热数值______（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。测量NaOH溶液温度时，温度计上的碱未用水冲洗，对测定结果有何影响？______（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。

（4）该实验小组做了三次实验，每次取盐酸和NaOH溶液各50mL，并记录如下原始数据：

已知盐酸、NaOH溶液密度均近似为1.00g/cm3，中和后混合液的比热容c＝4.18×10－3kJ/（g·℃），则该反应的中和热ΔH＝____________。（保留到小数点后1位）

【知识拓展】中和热的含义及测量

1．各类中和热数值的比较

（1）强酸和强碱的稀溶液发生中和反应，其反应热的数值是相等的，都约是57.3kJ·mol－1。

H+（aq）+OH－（aq）H2O（l） ΔH＝－57.3kJ·mol－1

（2）强酸和弱碱或弱酸和强碱的稀溶液发生中和反应，反应热的数值一般小于57.3kJ·mol－1，因为弱电解质的电离是吸热的。

（3）有浓酸或浓碱参与的中和反应，反应热的数值一般大于57.3kJ·mol－1，因为浓酸或浓碱的溶解是放热的。

（4）有沉淀生成的中和反应，反应热的数值一般大于57.3kJ·mol－1，因为生成沉淀的过程是化学键的形成过程，是放热的。

（5）中和反应的实质是H+和OH－反应生成H2O。若反应过程中有其他物质生成（如生成不溶性物质、难电离物质等），这部分反应热不在中和反应反应热之内。

2．测定中和反应的反应热需注意的几个问题

（1）实验中要用强酸、强碱的稀溶液（0.1～0.5mol·L－1）。

（2）操作时动作要快，尽量减少热量的损失，使用绝热装置，避免热量散发到反应体系外。

（3）测量盐酸的温度后，要将温度计上的酸冲洗干净后，再测量NaOH溶液的温度，避免酸、碱在温度计的表面反应放热而影响测量结果。

（4）读取的中和反应的温度（T2）是反应混合液的最高温度。

（5）不能用弱酸或弱碱，因弱酸、弱碱电离时吸收热量而使测量数值偏低。

（6）反应热的数值是57.3kJ·mol－1，测定时与强酸、强碱的用量无关。

3．中和热的计算公式：H中和热＝－kJ/mol

题组A  基础过关练

1．（2022·济南大学城实验高中高二下期中）高粱酿酒过程中的部分流程按顺序排列如下，其中能说明高粱转化过程中放出热量的是（     ）。

2．（2020-2021学年河北省邯郸市高二上期中）下列诗句或谚语中包含吸热反应过程的是（     ）。

    A．野火烧不尽，春风吹又生

    B．春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干

    C．千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲

    D．爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏

3．在中和热测定的实验中不需要用到的仪器是（     ）。

    A．量筒    B．温度计    C．搅拌器    D．天平

4．（2021·九江高二检测）下列反应前后物质的总能量变化能用下图表示的是（     ）。

    A．生石灰和水的反应

    B．石灰石在高温下的分解反应

    C．盐酸与氢氧化钠溶液的反应

    D．木炭在氧气中燃烧

5．（北京市西城区2021－2022学年度高二第一学期期末试卷）下列装置或过程能实现电能转化为化学能的是（     ）。

6．在CO跟O2的反应中，破坏1molCO中的化学键消耗的能量为A，破坏1molO＝O键消耗的能量为B，形成1molC＝O键释放的能量为C。则下列关系正确的是（     ）。

    A．2A+B＞2C    B．2A+B＞4C

    C．2A+B＜2C    D．2A+B＜4C

7．（2021·榆林高二检测）已知在高温、高压、催化剂作用下，1mol石墨转化为金刚石，吸收1.9kJ的热量。

（1）该反应是________（填“是”或“不是”）吸热反应。

（2）石墨和金刚石中，________能量高，_______更稳定；

（3）推测石墨与金刚石各1mol在相同条件下燃烧，________放出的热量多。

8．已知：H2（g）+O2（g）＝H2O（g），反应过程中能量变化如图，问：

（1）该反应是放热反应还是吸热反应？____________________。

（2）此反应焓变ΔH＝________＝________（用图中符号表示）。

题组B  能力提升练

1．下列变化过程需要吸收能量的是（     ）。

    A．氢气球发生爆炸

    B．向污染的河水中投放生石灰

    C．

    D．

2．（2022年湖北省新高考联考协作体高二下学期3月考试）下列实验现象或图像信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是（     ）。

    A．图①中，反应开始后，针筒活塞向右移

    B．图②中，温度计的水银柱上升

    C．图③中，反应物总能量大于生成物总能量

    D．图④中，镁条燃烧

3．（2021·芜湖高二上学期期中检测）在测定中和热的实验中，下列说法中正确的是（     ）。

    A．该实验需要用的主要玻璃仪器有：两个大小相同的烧杯、两只大小相同的量筒、温度计、环形玻璃搅拌棒

    B．不能用保温杯代替烧杯做有关测定中和热的实验

    C．该实验至少需要测定并记录温度的次数是6次

    D．若NaOH的物质的量稍大于HCl，会导致所测中和热数值偏高

4．（成都实验中学20212022学年度高二上学期期中检测）用H2可将工业废气中的NO催化还原成N2，其能量转化关系如下所示，则NO（g）+H2（g）N2（g）+H2O（g）的ΔH为（     ）。

    A．0.5（a+b－c－d）kJ·mol－1

    B．0.5（c+a－d－b）kJ·mol－1

    C．0.5（c+d－a－b）kJ·mol－1

    D．0.5（b+d－a－c）kJ·mol－1

5．（2021·杭州高二检测）已知H2（g）+Cl2（g）2HCl（g）反应放出热量为Q1，H2（g）+Br2（g）＝2HBr（g）反应放出热量为Q2。有关上述反应的叙述正确的是（     ）。

    A．Q1＜Q2

    B．生成物总能量均高于反应物总能量

    C．生成1molHCl气体时放出Q1热量

    D．1molHBr（g）具有的能量大于1molHBr（l）具有的能量

6．（2021·河北冀州高二上学期期中检测）如图为反应2H2（g）+O2（g）2H2O（g）的能量变化示意图。下列说法正确的是（     ）。

    A．H2（g）和O2（g）反应生成H2O（g），这是吸热反应

    B．2molH2和1molO2转化为4molH、2molO原子的过程中放出热量

    C．2molH2（g）和1molO2（g）反应生成2molH2O（g），共放出484kJ能量

    D．4molH、2molO生成2molH2O（g），共放出484kJ能量

7．（2021·北京崇文区高二上期中）某反应A→C反应进程曲线如图所示，下列叙述正确的是（     ）。

    A．B的能量最低

    B．反应过程中两个阶段均放出热量

    C．反应A→C的条件一定为加热

    D．反应A→C属于放热反应

8．（2021•山东沂水高二期中检测）运用中和反应反应热的测定方法，即保温、隔热的条件下，向盛有20mL2.08mol/LNaOH溶液的试管中分五次加入1～5mL未知浓度的H2SO4溶液（边加边振荡，每次加入1mL）后，测得溶液的温度分别是1.4℃、2.5℃、4.2℃、5.2℃、5.18℃，则该硫酸溶液的物质的量浓度约是（     ）。

    A．20.8mol/L    B．6.9mol/L    C．5.2mol/L    D．4.16mol/L

9．下表为H2（g）+Cl2（g）＝2HCl（g）的能量变化，填写空白处。

10．2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）反应过程的能量变化如图所示。已知1molSO2（g）氧化为1molSO3（g）的ΔH1＝－99kJ·mol－1。请回答下列问题：

（1）该反应属于________反应（填“放热”或“吸热”）。

（2）图中C表示____________________________________。

（3）从化学键的角度分析，F代表的意义是____________________________。

（4）图中ΔH＝________kJ·mol－1。

（5）若已知1molSO2（g）氧化为1molSO3（l）的ΔH2＝－QkJ·mol－1，则ΔH1________ΔH2（填“＞”“＜”或“＝”）。

题组C  培优拔尖练

1．（2021·福建漳州高二上学期期中）强酸和强碱在稀溶液里反应的热化学方程式可表示为：

H+（aq）+OH－（aq）＝H2O（l）  ΔH＝－57.3kJ·mol－1

已知：

CH3COOH（aq）+NaOH（aq）＝CH3COONa（aq）+H2O（l）ΔH＝－Q1kJ·mol－1

HNO3（aq）+NaOH（aq）＝NaNO3（aq）+H2O（l）  ΔH＝－Q2kJ·mol－1

上述均是在溶液中进行的反应，Q1、Q2的关系正确的是（     ）。

    A．Q1＝Q2＝57.3    B．Q1＞Q2＞57.3

    C．Q1＜Q2＝57.3    D．无法确定

2．（2021•泰州高二检测）已知一定条件下断裂1mol下列化学键需要吸收的能量分别为：H－H  436kJ；Cl－Cl  243kJ；H－Cl  431kJ。对于反应H2（g）+Cl2（g）＝2HCl（g），下列说法正确的是（     ）。

    A．该反应的反应热△H＞0

    B．氢气分子中的化学键比氯气分子中的化学键更稳定

    C．相同条件下，该反应在光照和点燃条件下的△H不同

    D．H2与Cl2反应的热化学方程式为H2（g）+Cl2（g）＝2HCl（g）△H＝－180.3kJ

3．将V1mL1.00mol·L－1HCl溶液和V2mL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＝50mL）。下列叙述正确的是（     ）。

    A．做该实验时环境温度为22℃

    B．该实验可分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中

    C．NaOH溶液的浓度约为1.50mol·L－1

    D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应

4．（2022·贵州毕节高三3月模拟）我国科研人员研究了不同含金催化剂催化乙烯加氢的反应历程如下图所示（已知反应：C2H4（g）+H2（g）＝C2H6（g）△H＝akJ·mol－1）：

下列说法正确的（     ）。

    A．a＝129.6

    B．1molC2H4（g）和1molH2（g）的键能之和比lmolC2H6（g）的键能大

    C．催化乙烯加氢效果较好的催化剂是AuPF3+

    D．稳定性：过渡态1＞过渡态2

5．（2021·武威高二检测）氨气是一种重要的化工原料，工业上用N2和H2合成NH3。现已知N2（g）和H2（g）反应生成1molNH3（g）过程中能量变化示意图如下左图。回答下列问题：

（1）该反应为________（填“吸热”或“放热”）反应。

（2）合成氨的热化学方程式为______________________________。

（3）若又已知键能数据如下表，结合以上数据求出N－H键键能X＝_______kJ/mol。

（4）工业上，以氨气为原料生产硝酸的第一步为氨催化氧化，请写出该反应的化学方程式________________________________________。