2025~2026高中化学选择性必修1教案学案01第一章第一节第1课时反应热焓变

第一节反应热第1课时反应热焓变1．认识化学能可以与热能相互转化，能量的转化遵循能量守恒定律。认识恒温、恒压条件下化学反应的反应热可以用焓变表示。2．知道内能是体系内物质的各种能量的总和，受温度、压强、物质的聚集状态的影响。3．能辨识化学反应中的能量转化形式，能解释化学反应中能量变化的本质。4．了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。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。2．测定中和反应反应热(1)实验仪器：简易量热计。(2)中和反应反应热的含义：25℃、101kPa下，在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1molH2(3)实验步骤：①用量筒量取50mL0.50mol·L－1盐酸，打开杯盖，倒入量热计的内筒中，盖上杯盖，测量盐酸的温度，将温度计洗净待用。②用另一个量筒量取50mL0.55mol·L－1NaOH溶液，并测量其温度。③将NaOH溶液迅速倒入量热计的内筒中，立即盖上杯盖，混合均匀搅拌，记录混合液的最高温度。④重复上述步骤①至步骤③两次，记录每次的实验数据，取其平均值作为计算依据。⑤实验数据处理：放出热量＝(m酸＋m碱)·c·(t终－t始)c＝4.18J/(g·℃)。二、反应热与焓变1．内能、焓、焓变(1)内能：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，符号为U。(2)焓：与物质内能有关的物理量，符号为H。(3)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，符号为ΔH，常用单位为kJ/mol(或kJ·mol－1)。(4)反应热与焓变的关系。2．从微观角度认识反应热的实质(1)以H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)(25℃化学键反应中能量变化1molA—B化学键总能量变化H—H吸收436kJ共吸收679kJCl—Cl吸收243kJH—Cl放出431kJ共放出862kJ结论H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)的反应热ΔH＝－183kJ·mol－1(2)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。探究中和反应反应热的测定某化学兴趣小组的同学利用如图所示的装置测定中和反应反应热。实验步骤如下：①用量筒量取50mL0.25mol·L－1硫酸倒入小烧杯中，测量硫酸的温度。②用另一个量筒量取50mL0.55mol·L－1NaOH溶液，测量其温度。③将NaOH溶液迅速倒入小烧杯中，并使之混合均匀，测量混合液的最高温度。活动1实验中选用的NaOH溶液的浓度为什么是0.55mol·L－1，而不是0.50mol·L－1？实验步骤③中能否分次将NaOH溶液倒入小烧杯中？提示：本实验中硫酸和NaOH溶液的体积相同，为了保证硫酸充分反应，氢氧根的浓度应略大于氢离子的浓度。实验中为了减少热量的散失，应将NaOH溶液一次性迅速倒入。活动2装置中的玻璃搅拌器能否用金属(不与酸、碱反应)搅拌器代替？为什么？提示：不能。原因是金属搅拌器易导热，会造成实验过程中热量损失。活动3若将NaOH溶液改为等体积、等浓度的氨水，对所测中和反应反应热有何影响？原因是什么？提示：偏大。NH3·H2O电离吸热，使放出的热量减少，中和反应反应热ΔH偏大。1．在测定中和反应反应热的实验中，下列说法正确的是()A．使用玻璃搅拌器是为了加快反应速率，减小实验误差B．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计的水银球应与小烧杯底部接触C．用0.5mol·L－1NaOH溶液分别与0.5mol·L－1的盐酸、醋酸溶液反应，如所取的溶液体积相等，则测得的中和反应反应热的数值相同D．在测定中和反应反应热的实验中，需要使用的仪器有量筒、烧杯、锥形瓶、温度计等A解析：实验中温度计的水银球不能接触小烧杯底部，B不正确；醋酸是弱酸，电离时吸收热量，C不正确；在测定中和反应反应热的实验中，不需要使用锥形瓶，D不正确。2．用一定浓度的NaOH溶液与稀盐酸进行中和反应反应热的测定实验时，测得生成1mol液态水时的ΔH>－57.3kJ·mol－1，产生这种偏差的原因不可能是()A．NaOH溶液的浓度过大B．实验时搅拌速度慢C．分2～3次把NaOH溶液倒入盛有稀盐酸的内筒中D．用量取完稀盐酸的量筒直接量取NaOH溶液A解析：NaOH溶液稀释过程释放热量，导致ΔH<－57.3kJ·mol－1；实验时搅拌速度慢，导致热量散失，测得ΔH>－57.3kJ·mol－1；分2～3次把NaOH溶液倒入盛有稀盐酸的内筒中，导致热量散失，测得ΔH>－57.3kJ·mol－1；用量取过稀盐酸的量筒直接量取NaOH溶液，NaOH被部分反应，导致测得的ΔH>－57.3kJ·mol－1。3．在进行中和反应反应热的测定实验中，下列有关叙述错误的是()A．简易量热计中间有隔热层，目的是减少热量损失B．测量终止温度时，应当记录混合溶液的最高温度C．为了使酸碱充分反应，应当缓慢分次倒入NaOH溶液并搅拌D．可用塑料材质的搅拌器代替玻璃搅拌器C解析：简易量热计中间有隔热层，目的是减少热量损失，减小测量误差，故A正确；充分反应，放出热量最多时，温度最高，测量终止温度时，应当记录混合溶液的最高温度，故B正确；为了使酸碱充分反应，应当快速一次性倒入NaOH溶液并搅拌，防止热量散失，故C错误；塑料材质的环形搅拌器导热能力差，可用塑料材质的环形搅拌器代替环形玻璃搅拌器，故D正确。4．将50mL0.50mol·L－1盐酸与50mL0.55mol·L－1NaOH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反应反应热。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________。(2)如果不盖杯盖，所求得的中和反应反应热的绝对值将会________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(3)实验中改用60mL0.50mol·L－1盐酸与50mL0.55mol·L－1NaOH溶液进行反应，调整反应物用量后所放出的热量与原实验________(填“相等”或“不相等”，下同)；所求中和反应反应热与原实验________，简述理由：_____________

_______________。解析：(1)测定中和反应反应热时，为了使反应完全，还需要用玻璃搅拌器搅拌，所以该装置缺少的玻璃仪器是玻璃搅拌器。(2)如果不盖杯盖，会使一部分热量散失，所求得的中和反应反应热的绝对值将会偏小。(3)反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关，若用60mL0.50mol·L－1盐酸与50mL0.55mol·L－1NaOH溶液进行反应，与原实验相比，生成水的量增多，所放出的热量增多；但是中和反应反应热指的是强酸与强碱的稀溶液反应生成1mol水时的反应热，与酸碱的用量无关，所以中和反应反应热相等。答案：(1)玻璃搅拌器(2)偏小(3)不相等相等中和反应反应热是指强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成1mol水时的反应热，与酸碱的用量无关中和反应反应热测定实验产生误差的原因(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。(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)酸碱浓度过大。(8)没有进行重复实验。从微观角度认识反应热产生的原因我国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，可利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，其主要过程如图所示。(已知几种物质中化学键的键能：H2O中H—O463kJ·mol－1，O2中O=O498kJ·mol－1，H2中H—H436kJ·mol－1，H2O2中O—O138kJ·mol－1，H2O2中O—H463kJ·mol－1)活动1根据图示写出此过程的总反应。提示：总反应为水分解生成氢气和氧气，实现了光能向化学能的转化，反应的方程式为2H2Oeq\o(=,\s\up7(光照))2H2↑＋O2↑。活动2过程Ⅰ是吸热过程还是放热过程？提示：过程Ⅰ为2molH2O分子变成2mol氢原子和2mol羟基(—OH)的过程，旧键断裂吸收能量，过程Ⅰ是吸热过程。活动3通过计算判断过程Ⅲ属于放热过程还是吸热过程？提示：过程Ⅲ为1mol过氧化氢变成1mol氧气和1mol氢气，断开1molH2O2中2molH—O和1molO—O，形成1molO2中O=O和1molH2中H—H，吸收的能量＝463kJ×2＋138kJ＝1064kJ，放出的能量＝498kJ＋436kJ＝934kJ，吸收的能量大于放出的能量，该过程为吸热过程。1．标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：物质(g)OHHOHOOH2O2H2O2H2O能量/(kJ·mol－1)249218391000－136－242可根据HO(g)＋HO(g)=H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214kJ·mol－1。下列说法不正确的是()A．H2的键能为436kJ·mol－1B．O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍C．解离氧氧单键所需能量：HOO<H2O2D．H2O(g)＋O(g)=H2O2(g)ΔH＝－143kJ·mol－1C解析：根据表格中的数据可知，H2的键能为218kJ·mol－1×2＝436kJ·mol－1，A正确；由表格中的数据可知O2的键能为249kJ·mol－1×2＝498kJ·mol－1，由题中信息可知H2O2中氧氧单键的键能为214kJ·mol－1，则O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍，B正确；由表格中的数据可知HOO=HO＋O，解离其中氧氧单键需要的能量为(249＋39－10)kJ·mol－1＝278kJ·mol－1，H2O2中氧氧单键的键能为214kJ·mol－1，C错误；由表中的数据可知H2O(g)＋O(g)=H2O2(g)的ΔH＝[－136－249－(－242)]kJ·mol－1＝－143kJ·mol－1，D正确。2．NO是近年来发现的一种新的细胞信使，其结构简单、化学性质活泼、广泛存在于生物体内各组织器官。根据如图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中能量变化情况，判断下列说法错误的是()A．直观看，该反应中反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量B．2mol气态氧原子结合生成O2(g)时，能放出498kJ能量C．断裂1molNO分子中的化学键，需要吸收632kJ能量D．1molN2(g)和1molO2(g)生成2molNO(g)的反应热ΔH＝－180kJ·mol－1D解析：根据焓变＝反应物键能之和－生成物键能之和，则N2(g)＋O2(g)=2NO(g)的ΔH＝946kJ·mol－1＋498kJ·mol－1－2×632kJ·mol－1＝＋180kJ·mol－1，故化学反应吸热，说明反应物具有的总能量低于生成物具有的总能量，A正确；图中1molO2(g)断裂为O原子，吸收498kJ能量，则2mol气态氧原子结合生成O2(g)时，能放出498kJ能量，B正确；图中形成1molNO(g)放出632kJ热量，则断裂1molNO分子中的化学键，需要吸收632kJ能量，C正确；根据计算可知ΔH＝＋180kJ·mol－1，D错误。利用键能计算焓变(ΔH)的方法知识点1反应热焓变1．下列民俗、诗句、谚语等包含吸热反应的是()A．千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲B．民间焰火之最——确山打铁花C．只要功夫深，铁杵磨成针D．春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干A解析：千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲，是CaCO3的分解反应，是吸热反应，A正确；打铁花是一种焰火，铁水燃烧是放热反应，B错误；铁杵磨成针是物理变化，C错误；蜡炬燃烧是放热反应，D错误。2．《天工开物》中提到“明年田有粪肥，土脉发烧，东南风助暖，则尽发炎火，大坏苗穗，此一灾也。”下列化学反应的能量变化与上述不一致的是()A．铝热反应B．干冰升华C．食物氧化腐败D．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应D解析：田有粪肥，土脉发烧，东南风助暖，则尽发炎火，有机物发生缓慢氧化，放出热量，为放热反应。铝热反应是放热反应，A不符合题意；干冰升华为物理变化，B不符合题意；食物氧化腐败为放热反应，C不符合题意；Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应是吸热反应，D符合题意。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D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；化学键的断裂知识点2中和反应反应热的测定4．下列关于“中和反应反应热的测定”实验的说法，正确的是()A．用温度计测量盐酸的温度后，要把温度计上的酸用水冲洗干净，并把冲洗液倒入装有盐酸的小烧杯中B．两溶液混合后，轻轻搅动溶液，准确读取混合溶液的最高温度C．需要的玻璃仪器：温度计、量筒(50mL)两个、玻璃棒D．所用的氢氧化钠溶液和盐酸的浓度不宜太大，且体积和浓度均相等B解析：用温度计测量盐酸的温度后要把温度计上的酸用水冲洗干净，但冲洗液不能倒入装有盐酸的小烧杯中，A错误；两溶液混合后，轻轻搅动溶液，准确读取混合溶液的最高温度，B正确；需要的玻璃仪器有温度计、量筒(50mL)两个、玻璃搅拌器，C错误；所用NaOH溶液和盐酸的浓度不宜太大，体积应相等，但NaOH溶液的浓度应略大于盐酸的浓度，使碱稍稍过量以确保盐酸被完全中和，D错误。5．某实验小组用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进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量计算中和反应反应热。下列说法正确的是()A．该实验过程中没有热量损失B．图中实验装置缺少玻璃搅拌器C．烧杯间填上碎纸条的作用是固定小烧杯D．若改用60mL0.50mol·L－1盐酸与50mL0.55mol·L－1NaOH溶液进行反应，从理论上讲所求中和反应反应热不相等B解析：该装置的大小烧杯之间没有填满碎纸条，装置存在热量的散失，A错误；根据量热计的构造可知，该装置缺少的仪器是玻璃搅拌器，B正确；中和反应反应热测定实验成败的关键是保温工作，大小烧杯之间填满碎纸条的作用是减少实验过程中的热量损失，C错误；中和反应反应热是指强酸的稀溶液跟强碱的稀溶液发生中和反应生成1molH2O所放出的热量，与酸碱的用量无关，D错误。6．已知2A(g)B(g)是放热反应。下列关于2A(g)B(g)和2A(g)B(l)的能量变化示意图正确的是()ABCDB解析：2A(g)B(g)为放热反应，则反应物的能量大于生成物的能量，排除C和D；同种物质，气体的能量比液体的能量高，B正确。7．我国科学家使用双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化水煤气变换反应：CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH<0，在低温下获得高转化率与高反应速率，预计在工业化生产中发挥巨大作用。反应过程示意图如下：下列说法不正确的是()A．图示显示：起始时的2个H2O最终都参与了反应B．过程Ⅰ、过程Ⅱ均为吸热过程C．过程Ⅲ生成了极性共价键和非极性共价键D．使用催化剂降低了水煤气变换反应的ΔHD解析：根据反应过程示意图，过程Ⅰ中1个水分子中的化学键断裂，过程Ⅱ中另一个水分子中的化学键断裂，过程Ⅲ中形成了新的水分子，因此起始时的2个H2O最终都参与了反应，A正确；根据反应过程示意图，过程Ⅰ、Ⅱ是水分子中的化学键断裂的过程，为吸热过程，B正确；过程Ⅲ中CO、氢氧原子团和氢原子形成了二氧化碳、水和氢气，H2中的化学键为非极性键，C正确；催化剂不能改变反应的ΔH，D错误。8．(挑战创新题)某同学设计如下三个实验方案以探究某反应是放热反应还是吸热反应。方案一：如图1，在烧杯里放一些除去氧化铝保护膜的铝片，然后向烧杯里加入10mL2mol·L－1稀硫酸，再插入一支温度计，温度计的温度由20℃逐渐升到75℃，随后，温度逐渐下降到30℃方案二：如图2，在烧杯底部用熔融的蜡烛粘一块小木片