【知识解析】反应热 焓变

反应热及其测定（1）体系与环境以盐酸与NaOH溶液之间的反应为例反应热及其测定（2）体系与环境的热量交换——反应热①热量：因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量。②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。注意：反应热概念中的“等温条件下”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相等。反应热及其测定③直接测定反应热的方法测量仪器测定原理量热计用温度计测量反应前后体系的温度变化，根据有关物质的比热容等来计算反应热（2）体系与环境的热量交换——反应热反应热及其测定（3）中和反应反应热的测定【实验目的】用简易量热计（如图所示）测量盐酸与NaOH溶液反应前后的温度。反应热及其测定（3）中和反应反应热的测定【实验测量】（1）反应物温度的测量①用量筒量取50mL0.50mol/L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（数据填入下表）。用水把温度计上的酸冲洗干净，擦干备用。反应热及其测定②用另一个量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，用温度计测量并记录NaOH溶液的温度（数据填入下表）。（3）中和反应反应热的测定【实验测量】注意：为了保证盐酸完全被中和，采用稍过量的NaOH溶液。（1）反应物温度的测量反应热及其测定（2）反应后体系温度的测量打开杯盖，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。密切关注温度变化，将最高温度记为反应后体系的温度（t2）。（3）重复上述步骤（1）至步骤（2）两次。反应热及其测定【数据处理】（1）取盐酸温度和NaOH溶液温度的平均值记为反应前体系的温度（t1），计算温度差（t2－t2），将数据填入下表。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t1/℃t2/℃（t2－t1）/℃123反应热及其测定（2）取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据。（3）根据温度差和比热容等计算反应热。为了计算简便，可以近似地认为实验所用酸、碱稀溶液的密度、比热容与水的相同，并忽略量热计的比热容，则：①50mL0.50mol/L盐酸的质量m1＝50g，50mL0.55mol/LNaOH溶液的质量m2＝50g。②反应后生成的溶液的比热容c＝4.18J/（g·℃），50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液发生中和反应时放出的热量为（m1＋m2）·c·（t2－t1）。③生成1molH2O（1）时放出的热量为反应热及其测定【问题和讨论】（1）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。反应热及其测定【问题和讨论】（1）导致中和反应反应热测定存在误差的原因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。反应热及其测定【问题和讨论】（2）提高测定反应热准确度的措施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。反应热与焓变内能是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。化学反应之所以会产生反应热是因为化学反应前后体系的内能（符号为U）发生了变化。焓是物质所具有的能量，是与内能有关的物理量，符号是H。（1）内能：（2）焓：反应热与焓变在等压条件下进行的化学反应，其反应热等于反应的焓变。对于一个化学反应，生成物的总焓与反应物的总焓之差称为焓变，符号是ΔH。①数学表达式：ΔH＝H（生成物）－H（反应物）。②常用单位：kJ/mol（或kJ·mol－1）。（3）焓变：反应热与焓变（4）焓、焓变与放热反应、吸热反应的关系反应类型放热反应吸热反应图像焓变（ΔH）ΔH为“－”，即ΔH＜0，反应体系对环境放热，其焓减小ΔH为“＋”，即ΔH＞0，反应体系从环境中吸热，其焓增大反应热与焓变辨析比较反应热和焓变的比较反应热焓变不同点概念在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量化学反应中生成物的总焓与反应物的总焓之差相同点单位kJ·mol－1“＋”“－”的意义“＋”表示反应吸热，“－”表示反应放热数据来源可以通过实验直接测得，也可以利用已知数据通过计算求得反应热与焓变辨析比较反应热和焓变的比较联系在等压条件下进行的化学反应，其反应热等于焓变，如敞口容器中进行的化学反应注意①焓、焓变、反应热代表的意义不同。②焓（H）只有正值，而焓变（ΔH）有正负之分。③可以通过焓变来判断一个反应是吸热反应还是放热反应。④任何化学反应都有反应热。⑤物质三态之间变化的焓变不能叫反应热，反应热是化学反应的焓变续表反应热与焓变（5）化学反应过程中能量变化的原因①微观角度a．化学反应的本质及特点反应热与焓变b．举例[以1molH2（g）和1molCl2（g）在一定条件下反应生成2molHCl（g）的能量转化为例]反应热与焓变由图可看出，1molH2与1molCl2反应生成2molHCl时的反应热，应等于生成物分子的化学键形成时所释放的总能量（862kJ）与反应物分子的化学键断裂时所吸收的总能量（436kJ＋243kJ＝679kJ）的差，即放出183kJ的能量。分析结果与实验测得的该反应的反应热（ΔH＝－184.6kJ/mol）很接近。总结：上述分析表明，化学键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。反应热与焓变②宏观角度从物质内能角度分析，若化学反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，反应物转化为生成物时放出热量，则为放热反应。如图所示为化学变化过程中的能量变化。反应热与焓变（6）ΔH的计算方法①ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量。②ΔH＝反应物分子的化学键断裂时吸收的总能量－生成物分子的化学键形成时释放的总能量。典例详析例1－1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A典例详析解析：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。典例详析例1－2（2019湖南益阳期中）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A典例详析解析：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。典例详析例1－3（2020浙江杭州西湖高级中学月考）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1molH2O（l）释放的热量都约为57.3kJC．测定中和反应反应热实验中，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1molH2O（l）放出的热量为52.3kJ，造成这一结果的原因不可能是所用酸、碱溶液浓度过大D典例详析解析：温度计不能代替玻璃搅拌器，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1molH2O（l）时，放出的热量不一定等于57.3kJ，如浓硫酸与NaOH溶液反应生成1molH2O（l）时，放出的热量大于57.3kJ，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1molH2O（l）时放出的热量大于57.3kJ，D项正确。典例详析例1－450mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH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放出的热量可计算中和反应的反应热。请回答下列问题：（1）从实验装置上看，图中缺少的一种玻璃仪器是_____________。玻璃搅拌器典例详析（2）外壳与内筒之间隔热层的目的是___________________________。（3）简易量热计如果不盖杯盖，所测得中和反应反应热数值的绝对值_________（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。减少实验过程中的热量损失偏小（4）实验中若改用60mL0.50mol/L盐酸和50mL0.55mol/LNaOH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”），所测得的中和反应反应热________（填“相等”或“不相等”）。不相等相等典例详析解析：在测定中和反应反应热时，需使用玻璃搅拌器搅拌，加快酸与碱的反应。实验中要尽可能减少热量损失，否则会使测得的中和反应反应热数值的绝对值偏小。实验中反应的酸和碱增多，放出的热量也增多，但测得的中和反应反应热不变，因为对于同一反应来说，|中和反应反应热|与所用酸、碱溶液的体积无关，根据公式|中和反应反应热|＝

可算出中和反应反应热。典例详析例1－2（2019湖南益阳期中）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A典例详析解析：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。典例详析例1－3（2020浙江杭州西湖高级中学月考）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1molH2O（l）释放的热量都约为57.3kJC．测定中和反应反应热实验中，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1molH2O（l）放出的热量为52.3kJ，造成这一结果的原因不可能是所用酸、碱溶液浓度过大D典例详析解析：温度计不能代替玻璃搅拌器，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1molH2O（l）时，放出的热量不一定等于57.3kJ，如浓硫酸与NaOH溶液反应生成1molH2O（l）时，放出的热量大于57.3kJ，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1molH2O（l）时放出的热量大于57.3kJ，D项正确。典例详析例1－450mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH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放出的热量可计算中和反应的反应热。（1）从实验装置上看，图中缺少的一种玻璃仪器是_________。（2）外壳与内筒之间隔热层的目的是________。（3）简易量热计如果不盖杯盖，所测得中和反应反应热数值的绝对值_________（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。典例详析例1－450mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH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放出的热量可计算中和反应的反应热。（4）实验中若改用60mL0.50mol/L盐酸和50mL0.55mol/LNaOH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”），所测得的中和反应反应热________（填“相等”或“不相等”）。典例详析解析：在测定中和反应反应热时，需使用玻璃搅拌器搅拌，加快酸与碱的反应。实验中要尽可能减少热量损失，否则会使测得的中和反应反应热数值的绝对值偏小。实验中反应的酸和碱增多，放出的热量也增多，但测得的中和反应反应热不变，因为对于同一反应来说，|中和反应反应热|与所用酸、碱溶液的体积无关，根据公式|中和反应反应热|＝

可算出中和反应反应热。答案：（1）玻璃搅拌器

（2）减少实验过程中的热量损失

（3）偏小

（4）不相等

相等典例详析例1－5（2020河北邢台八中月考）下列说法正确的是（）A．反应热是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＜0C．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值差决定D典例详析解析：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叫反应热，此时参加反应的物质的物质的量不一定是1mol，故A错误；当反应放热时ΔH＜0，反应吸热时ΔH＞0，故B错误；在等压条件下，反应的ΔH（焓变）等于反应热，故C错误；对于一个化学反应，生成物与反应物的焓值差即焓变决定了反应是吸热还是放热，故D正确。典例详析例1－6（2019黑龙江哈尔滨四校期中联考）下列反应中，生成物的总焓大于反应物的总焓，但不属于氧化还原反应的是（）A．焦炭在高温下与水蒸气反应B．Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应C．NaOH溶液与H2SO4溶液混合D．铝热反应B典例详析解析：生成物的总焓大于反应物的总焓，说明反应为吸热反应。A项，是吸热反应，但属于氧化还原反应，错误；B项，是吸热反应，且不属于氧化还原反应，正确；C项，是放热反应，且不属于氧化还原反应，错误；D项，是放热反应，且属于氧化还原反应，错误。典例详析例1－7（2019山东师范大学附中月考）已知断裂1molN≡N键所吸收的能量为946kJ，形成1molN—H键所放出的能量为391kJ，若1molN2（g）和3molH2（g）完全反应生成2molNH3（g）时放出的能量为