第1节化学反应的热效应第1课时化学反应的反应热（讲义）（原卷版）

化学反应与能量转化第1节化学反应的热效应第1课时化学反应的反应热教学目标1.能从宏观和微观的角度理解化学反应中能量变化的本质，正确认识和判断放热反应和吸热反应。2.理解反应热测定的原理和方法，会分析产生误差的原因，不断完善和改进测定方法。重点和难点重点：中和反应热的测定。难点：中和反应热误差分析。◆知识点一化学反应的反应热1．反应热的概念：当化学反应在一定的下进行时，反应所或的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称。2．反应热的表示方法：用符号Q表示：Q＞0，反应；Q＜0，反应。3.单位：或。【【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()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<0C．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，当反应物的总能量大于反应产物的总能量时，反应放热，ΔH为负值◆知识点二反应热的测定1．反应热测定的方法和装置(1)测定反应热的仪器——量热计(2)测定方法：将反应物溶液加入到量热计内筒并混合，搅拌，测量反应前后溶液的变化值。(3)计算公式：Q＝。其中C表示溶液及量热计的；T1、T2分别表示反应前和反应后体系的。2．实验探究——中和反应的反应热的测定(1)实验目的：测定和反应的反应热，体验化学反应的热效应。(2)实验原理：酸碱中和反应是放热反应，利用一定质量的酸和碱发生反应，测出反应前后溶液差，再根据参加反应的酸溶液和碱溶液的体积求出混合溶液的，根据公式计算：Q＝－c·m·ΔT，其中：c为比热容，m为酸碱溶液的，ΔT＝T2－T1，T是酸溶液温度与碱溶液温度的值。然后换算成生成1molH2O放出的能量即可。(3)实验步骤：①向量热计内筒中加入1.0mol·L－1的盐酸100mL，搅拌后测温度T1。②向250mL烧杯中加入1.0mol·L－1NaOH溶液100mL，调节温度为T1。③快速将烧杯中的碱液倒入量热计中，盖好杯盖，匀速搅拌，记录体系的温度T2。④重复实验操作，记录每次的实验数据，取其作为计算依据。(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，反应前后溶液的比热容为4.18kJ·K－1·kg－1。该实验中盐酸和NaOH溶液反应的反应热Q＝－0.836(T2－T1)kJ。换算为强酸与强碱中和反应生成1molH2O的反应热：Q＝－8.36(T2－T1)或eq\f(－0.418×2×T2－T1,0.1)kJ。【【特别提醒】1.为了保证盐酸完全被中和，采用稍过量的NaOH溶液。2.测量完盐酸的温度后，温度计应冲洗干净并擦干。3.酸碱溶液需要迅速一次混合。即学即练1.某实验小组学生用50mL0.50mol·L－1的盐酸与50mL0.55mol·L－1的NaOH溶液，在下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，计算中和反应的反应热。下列说法正确的是A．烧杯间填满碎纸条的作用是为了固定小烧杯B．若用浓硫酸代替盐酸(其他不变)，则测得的中和热不变C．若烧杯上没有加盖硬纸板，则所测中和热△H偏大D．若只将上述实验中的酸碱浓度相互调换，从理论上讲，所测得的中和热不相等一、测定中和反应的反应热在实验室用如图所示装置测定中和反应的反应热。图1图2【问题探究】（1）0.55mol·L－1NaOH0.50mol·L－10.50mol·L－1NaOH溶液？么？（3）用浓硫酸代替盐酸对结果会产生什么影响？（4）用醋酸代替盐酸对结果会产生什么影响？（5）用50mL0.50mol·L－1的盐酸与50mL0.55mol·L－1的NaOH溶液，在如图所示的装置中分别进行中和反应反应热的测定，测定的结果是否相同？哪个结果更接近于真实值？为什么？（6）中和反应的反应热测定实验成功与否的关键是什么？【核心突破】1．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(0.1～0.55mol·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)中和反应的反应热的数值是57.3kJ·mol－1，测定时与强酸、强碱的用量无关。【误差分析】中和热测定结果往往偏低，其原因可能为：

1．中和热测定器盖子封口不严实，盖板孔偏大，仪器的保温性能差，这是使测定结果偏低的主要原因。

2．倒入氢氧化钠溶液动作慢，搅拌不均匀，未能及时观察温度上升情况，造成热量损失。

3．计算中假定溶液比热容为4.18J/（g·℃)，密度为1g/cm3，实际上是水的比热容和密度，酸碱溶液的比热容、密度均较此数大，所以使结果偏低。此外，计算中忽略了仪器所吸收的热量，也使结果偏低。

4.实验中若以环形金属丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒会使测定值比理论值偏低，这是因为金属比玻璃易导热。实践应用1．中和反应的反应热测定实验中下列说法错误的是()A．一组完整实验数据需要测温度三次B．烧杯间填满碎纸屑是为了减少实验过程中热量散失C．可用铜做的环形搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒，因铜和盐酸不反应D．在量取NaOH溶液和HCl溶液体积时均仰视，测得中和热数值将偏大考点一吸热反应和放热反应【例1】下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是()A．铝片与稀盐酸反应B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应C．灼热的炭与二氧化碳反应D．甲烷在氧气中的燃烧反应【【解题要点】常见的吸热反应与放热反应1．吸热反应：大多数分解反应、Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应、C和CO2的反应、C和H2O(g)的反应等。2．放热反应：中和反应、金属与酸(或水)的反应、燃烧反应及缓慢氧化、大多数化合反应、铝热反应等。【变式11】下列反应中反应产物总能量高于反应物总能量的是()A．碳酸钙受热分解 B．乙醇燃烧C．Al与Fe2O3反应 D．CaO溶于水考点二中和反应热测定的操作【例2】在测定中和反应的反应热的实验中，下列叙述错误的是()A．向量热计中加入盐酸，盖上杯盖，搅拌后的温度即为初始温度B．实验中可使酸液或碱液稍微过量C．向量热计中加入碱液时，碱液的温度应与酸液的温度相同D．可以用KOH溶液代替NaOH溶液，浓硫酸代替盐酸【变式21】下列有关叙述正确的是A．测定中和反应的反应热时，不可以用稀硫酸与稀NaOH溶液反应B．若用50mL0.50mol·L－1NaOH溶液分别与50mL0.50mol·L－1盐酸和50mL0.50mol·L－1H2SO4溶液充分反应，两反应测得的中和反应反应热不相等C．测定中和反应的反应热时，可以用保温杯代替简易量热计D．为了简化装置，中和反应的反应热测定实验中的搅拌器可以用温度计代替考点三中和反应热测定的误差分析【例3】用如图所示装置进行测定中和热实验中，用50mL0.5mol·L－1盐酸和50mL0.55mol·L－1NaOH溶液进行实验，下列说法正确的是A．将NaOH溶液缓慢倒入稀盐酸中，确保反应完全B．用量筒量取盐酸时，若俯视读数，则测得的中和热数值偏小C．改用25mL0.5mol·L1盐酸和25mL0.55mol·L1NaOH溶液进行反应，求出的中和热和原来的不同D．用50mL0.5mol·L1的醋酸溶液代替原来的盐酸，求出的中和热和原来的相同【【解题要点】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。【变式31】某同学通过实验测出稀盐酸和稀NaOH溶液(碱稍过量)反应生成1mol水的反应热ΔH＝－52.3kJ·mol－1，造成这一结果的原因不可能的是()A．实验装置保温、隔热效果差B．用量筒量取盐酸时仰视读数C．分多次将NaOH溶液倒入量热计的内筒中D．用测量盐酸的温度计直接测定NaOH溶液的温度基础达标1.下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是()A．放热反应的发生无需任何条件B．化学键的断裂和形成与反应放热和吸热无关C．化学反应过程都伴随着能量的变化D．硫酸与氢氧化钠的反应是吸热反应2．在用简易量热计测定盐酸与氢氧化钠溶液反应的反应热的实验中，将NaOH溶液倒入盐酸溶液中的正确操作是A．沿玻璃棒缓慢倒入 B．分三次倒入C．一次迅速倒入 D．一边搅拌一边滴入3．下列物质间的反应是吸热反应的是()A．乙醇在空气中燃烧B．稀盐酸与金属镁反应C．稀硫酸与氨水反应D．氯化铵晶体与氢氧化钡晶体混合研磨4．下列反应中热量变化与图示一致的是()A．CO和O2反应B．Na和H2O反应C．NaOH溶液和HNO3溶液反应D．碳和水蒸气制备水煤气的反应5．在中和反应反应热测定的实验中不需要用到的仪器是()A．量筒B．温度计C．玻璃搅拌器D．天平6．关于中和反应反应热的测定实验，下列说法错误的是()A．一组完整实验数据需要测三次温度B．量热计中的隔热层可以减少实验过程中的热量散失C．为了确保测量结果准确，所用酸、碱稀溶液中溶质的物质的量必须相等D．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处于溶液中央位置7．下列有关测定中和反应反应热的实验，说法正确的是A．用温度计测量酸溶液的温度后立即测量碱溶液的温度B．为了使反应充分，可以向酸(碱)中分次加入碱(酸)C．为了加快反应速率，减小实验误差，使用环形玻璃搅拌棒搅拌D．测定中和反应反应热时可用稀醋酸和Ba(OH)2稀溶液8．下列说法不正确的是A．需要加热才能发生的反应可能是放热反应B．任何吸热反应在常温条件下都不能发生C．反应物和生成物所具有的总能量的相对大小决定了反应是放热还是吸热D．在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1molH2O(l)时的反应热叫做中和热综合应用9.用50mL0.50mol·L－1盐酸和50mL0.55mol·L－1NaOH溶液测定H＋(aq)＋OH－(aq)H2O(l)的反应热(ΔH)的实验时，下列说法不正确的是()A．酸碱混合时，量筒中NaOH溶液应缓缓倒入量热计内筒中，不断用玻璃搅拌器搅拌B．装置中的大小烧杯之间填满碎泡沫塑料的作用是保温隔热，减少热量损失C．用量筒量取NaOH溶液时，仰视取液，测得的反应热ΔH不变D．改用25mL0.50mol·L－1盐酸跟25mL0.55mol·L－1NaOH溶液进行测定，ΔH数值不变10．某同学设计如图所示实验，探究反应中的能量变化。下列判断正确的是A．由实验可知，(a)、(b)、(c)所涉及的反应都是放热反应B．若用NaOH固体测定中和热，则测定中和热数值偏低C．实验(c)设计存在缺陷D．将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量有所增加实验序号HClNaOH平均值125.425.025.228.53.3224.524.524.527.53.0325.024.524.7526.51.75A．该实验计算出中和热的平均值低于理论值B．造成实验误差的原因可能是溶液混合后未及时盖好量热计杯盖C．实验时，可用0.25mol·L1的稀硫酸代替盐酸D．实验中，NaOH溶液用量越大，所测中和热数值越大12．下列有关中和热的说法正确的是②准确测量中和热的整个实验过程中，至少测定3次温度③测量中和热的实验过程中，玻璃搅拌器材料若用铜代替，则测量出的中和热数值偏小⑥中和热测定实验中为减少热量散失，NaOH溶液应分多次倒入量热计中⑦用温度计测定盐酸溶液起始温度后未洗涤，直接测定氢氧化钠的温度会导致测得中和热的数值偏小A．①③④⑥ B．③④⑤⑦ C．①③⑤⑦ D．②③④⑤⑦13.某教师设计了如图所示装置测定中和反应的反应热，通电后，搅拌磁子能高速转动，三次实验数据如表所示，溶液密度近似为1g·ml1，溶液比热容为4.18kJ·kg1·℃1，下列说法中，错误的是盐酸与NaOH溶液反应时体系的温度变化情况实验组号反应前体系的温度T1/℃反应后体系的温度T2/℃温度差(T2T1)/℃120.824.13.3220.824.23.4320.924.33.4A．隔一段时间需打开止水夹放出气体，防止容器内压强过大，但此操作会造成一定的热量损失B．50mL0.55mol·L1的NaOH溶液用注射器多次缓慢注入，以保证盐酸完全反应C．相同情况下，用醋酸代替盐酸会使测得的△H偏大D．该实验测得生成1molH2O时放出的热量约为56.4kJ拓展培优14．实验室用50mL0.50mol·L－1盐酸、50mL0.55mol·L－1NaOH溶液和如图所示装置进行测定中和热的实验得到下表中的数据。实验次数起始温度t1/℃终止温度t2/℃盐酸NaOH溶液120.220.323.7220.320.523.8321.521.6