2023-2024学年高二化学第一章第一课时反应热、焓变(人教版2019选择性必修1)
1、熟知能量转化形式及反应热和焓变的含义、吸热反应和放热反应的本质
2、正确认识中和热的概念
3、掌握中和热的测定实验方法,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
一、反应热与焓变
1、体系和环境——以盐酸与NaOH溶液的反应为例
(1)体系(系统):被研究的物质系统统称为体系
(2)环境:体系以外的其他部分称为环境
热量是指因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量
2、反应热与焓变
(1)反应热
①含义: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符号:ΔH
③单位:kJ·mol-1或kJ/mol
④测定方法:利用量热计直接测定
(2)内能、焓、焓变
①内能(符号为U):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
②焓(符号为H):与物质内能有关的物理量
③焓变:焓变( H):是变化前后物质的焓值差,化学反应的焓变,为生成物的总焓值与反
应物的总焓值之差,即:ΔH=H(生成物)-H(反应物)
④在等压条件下进行的化学反应(严格地说,对反应体系做功还有限定,中学阶段一般不考虑),其反应热等于反应的焓变,符号:ΔH,单位:kJ/mol(或kJ·mol-1)
(3)从微观角度认识反应热的实质——以H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)反应的能量变化为例说明
反应中能量变化
由图可知 1 mol H2分子中的化学键断裂吸收的能量是436 kJ 共吸收679 kJ
1 mol Cl2分子中的化学键断裂吸收的能量是243 kJ
1 mol HCl分子中的化学键形成释放的能量是431 kJ 共放出2×431=862 kJ
结论 H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)的反应放出的热量为183 kJ
(4)反应热和焓变的比较
类别 项目 反应热 焓变
不同点 概念 化学反应释放或吸收的热量 化学反应中生成物的总焓与反应物的总焓之差
相同点 “+”“-”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
联系 ①等值关系:恒压条件下反应的反应热等于焓变 ②等价关系:符号是ΔH,单位是kJ·mol-1
①焓(H)是与内能有关的物理量,内能描述的是物质所具有的能量,是物质固有的性质之一。不同的物质,其焓不同;相同的物质,如果温度或压强不同,物质的状态不同,其焓也会不同
②焓、焓变、反应热代表的意义不同;焓只有正值,而焓变有正值、负值之分
③化学反应的能量变化主要表现为热量变化,但并不完全是热量变化,还有光能、电能
等
④物质发生化学反应一定伴随着能量变化,但伴随能量变化的物质变化不一定都是化学变化
如:水蒸气变成液态水的过程放热,但该变化为物理变化
⑤能量越低越稳定。同一物质能量由高到低:气体(g)>液体(l)>固体(s);稳定性:气体(g)<液体(l)<固体(s)
⑥任何化学反应在发生物质变化的同时都伴随着能量的变化,通常表现为热量变化,即放出热量或吸收热量。在化学反应中,一定条件下所释放或吸收的热量即为化学反应热
3、化学反应过程中能量变化的原因
(1)从反应热的量化参数——键能的角度分析:化学反应是旧键断裂,新键生成的反应,两者吸收和释放能量的差异表现为反应能量的变化。化学键的断裂和形成时吸收和放出的能量差别是化学反应伴随能量变化的本质原因
化学反应的过程
规律 新键生成释放的能量大于旧键断裂吸收的能量,则反应放热
新键生成释放的能量小于旧键断裂吸收的能量,则反应吸热
(2)从反应物和生成物焓(H)的变化角度分析
反应物总焓大于生成物总焓,反应放热
反应物总焓小于生成物总焓,反应吸热
①一个反应是吸热反应还是放热反应与反应条件无必然关系。有些放热反应需加热才能进行。
②破坏反应物中的化学键吸收的能量越小,说明反应物越不稳定,本身的能量越高。
③形成生成物的化学键放出的能量越多,说明生成物越稳定,本身的能量越低。
1. 某试管中盛有 粉和稀盐酸,下列有关说法不正确的是( A )
A. 试管、 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. 与稀盐酸反应导致体系温度升高,向环境中释放热量
D. 与稀盐酸反应的反应热可以通过量热计测量
[解析]选 。 粉、稀盐酸及发生的反应可看作一个体系,试管属于环境, 错误;除反应物、生成物及相关反应外,其他均可看作环境, 正确; 与稀盐酸反应放出热量,体系温度升高,向环境中释放热量, 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, 正确。
二、放热反应和吸热反应
1、基本概念
(1)放热反应:反应完成时,生成物释放的总能量大于反应物吸收的总能量的反应是放热反应。由于反应后放出热量(释放给环境)而使反应体系的能量降低,故ΔH<,即ΔH为-
(2)吸热反应:反应完成时,生成物释放的总能量小于反应物吸收的总能量的反应是吸热反应。由于反应时吸收环境能量而使反应体系的能量升高,故ΔH>0,即ΔH为+
2、符号的规定:规定放热反应的 H为“—””吸热反应的 H为“+”,即:放热反应的 H<0,吸热反应的 H>0
3、图示法描述吸热反应与放热反应
图示
结论 反应物的总能量大于生成物的总能量为放热反应,即:E(反应物)>E(生成物) 反应物的总能量小于生成物的总能量为吸热反应,即:E(反应物)<E(生成物)
4、常见的放热反应、吸热反应
(1)常见的放热反应
①所有的燃烧反应,如:木炭、CH4等在空气或氧气中的燃烧,钠、H2在氯气中燃烧,镁条在CO2中燃烧
②所有的酸碱中和反应,如:HCl+NaOH===NaCl+H2O
③大多数的化合反应,如:CaO+H2O===Ca(OH)2 H2+F2===2HF
④铝热反应,如:2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
⑤活泼金属与水、与酸的反应,如:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ Mg+2H+===Mg2++H2↑
⑥生成沉淀的反应
(2)常见的吸热反应
①大多数分解反应,如:NH4ClNH3↑+HCl↑ CaCO3CaO+CO2↑
②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
③C和CO2发生的化合反应及C和H2O(g)的反应
④以碳、CO、H2为还原剂的氧化还原反应:如:H2+CuOH2O+Cu C+H2O(g)CO+H2
5、放热反应和吸热反应的判断
(1)ΔH为“-”或ΔH<0是放热反应,ΔH为“+”或ΔH>0是吸热反应
(2)若生成物的总能量大于反应物的总能量,则为吸热反应
(3)由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应
(4)加热引发的反应,停止加热后反应能继续进行的,则为放热反应,停止加热后反应随之停止,则为吸热反应
① 放热反应和吸热反应是针对化学反应而言,物质三态之间的变化有能量的变化,但属物理变化,故不属于放热反应或吸热反应
② 放热反应和吸热反应取决于反应物和生成物总能量的相对大小,与反应条件并无必然的关系
③ H不仅应用在化学反应中,它还应用于任何有能量变化的过程,如:H2O(l)→H2O(g) H>0;共价键的断裂,吸收能量, H>0;原子间通过共用电子对形成共价键,放出能量, H<0
1.下列物质间的反应是吸热反应的是( D )
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
[解析]选 。 .乙醇在空气中燃烧属于放热反应; .稀盐酸与金属镁反应属于放热反应; .稀硫酸与氨水反应属于放热反应; .氯化铵晶体与氢氧化钡晶体混合研磨属于吸热反应。
三、中和热概念及其数值
1、概念:在稀溶液中,酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)时释放的热量称为中和热
2、表示方法:H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1
中和反应的实质是H+和OH-结合生成水,因而理解中和热时要注意以下几点:
①条件:稀溶液,因浓酸溶液或浓碱溶液稀释时会放出热量
②反应物:酸与碱 (在中学化学中,只讨论强酸和强碱反应的中和热)
③生成物及其物质的量:必须是形成1mol的H2O(l)
④表述:用文字叙述中和热时,不带“-”;用ΔH表示时,带上“-”
如:强酸与强碱反应的中和热为57.3 kJ·mol-1或ΔH=-57.3 kJ·mol-1
⑤强酸、强碱发生中和反应时,中和热为一定值,与酸、碱的用量无关,与其中一种过量也无关,但酸和碱放出的热量与其用量有关
⑥浓的强酸和强碱在发生中和反应的同时还要发生溶解,溶解要放出热量,故放出热量大于57.3kJ
⑦弱酸和弱碱在发生中和反应的同时还要发生电离,电离要吸收热量,故放出热量小于57.3kJ
⑧中和反应的实质是H+和OH-化合反应生成H2O。若反应过程中有其它物质生成(生成不溶物质或难电离的物质等),这部分热量不包含在中和热内
1. 用一定浓度的 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 液态水时的 ,产生这种偏差的原因不可能是( )
A. 实验用 溶液的浓度过大
B. 实验时搅拌速率小
C. 分 次把 溶液倒入盛有稀盐酸的小烧杯中
D. 用量取完稀盐酸的量筒直接量取氢氧化钠溶液
[解析]选 。 溶液浓度过大,稀释过程释放热量,导致测得生成 液态水时的 , 项符合题意;实验时搅拌速率小,导致热量散失较多,测得生成 液态水时的 , 项不符合题意;分 次把 溶液倒入
盛有稀盐酸的小烧杯中,导致热量散失较多,测得生成 液态水时的 , 项不符合题意;用量取完稀盐酸的量筒直接量取氢氧化钠溶液,氢氧化钠部分被反应,导致测得生成 液态水时的 , 项不符合题意。
四、中和反应反应热的测定
1、实验装置
2、实验测量数据
(1)反应物温度的测量
①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L-1盐酸,打开杯盖,倒入量热计的内筒,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
②用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液,用温度计测量并记录NaOH溶液的温度(数据填入下表)
(2)反应后体系温度测量
打开杯盖,将量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计的内筒,立即盖上杯盖,插入温度计,用搅拌器匀速搅拌。密切关注温度不变化,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
3、数据处理
(1)取盐酸和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-t1),将数据填入下表
实验 次数 反应物的温度t1/℃ 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)/℃
1
2
3
(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
4、中和热的计算
(1)计算依据:Q=cmΔt
式中:Q为中和反应放出的热量,c为反应混合液的比热容
m为反应混合液的质量,Δt为反应前后溶液温度的差值
(2)计算技巧: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
①50 mL 0.50 mol·L-1盐酸的质量m1=50 g,50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液的质量m2=50 g
②反应后生成的溶液的比热容c=4.18 J·(g·℃)-1,50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液发生中和反应时放出的热量为Q=c·m·Δt=c·(m1+m2)·(t2-t1)=0.418(t2-t1) kJ
③生成1molH2O时放出的热量为 kJ
则中和热ΔH=- kJ·mol-1
(3)中和热ΔH计算: [c=4.18 J·(g·℃)-1]
5、中和热测定实验中应注意的事项
(1)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
(2)实验中要用强酸、强碱的稀溶液(0.1~0.5 mol·L-1)
(3)测定中和热不能用弱酸或弱碱,因弱酸、弱碱电离时吸收热量而使测量数值偏低
(4)中和热的数值是57.3 kJ·mol-1,测定时与强酸、强碱的用量无关
(5)加过量碱液使酸完全反应,碱过量对中和热测定没有影响
(6)数据处理时,相差较大的数据可能是偶然误差引起的,应舍去
6、实验讨论
(1)装置中的环形玻璃搅拌棒能否用金属(不与酸、碱反应)质环形搅拌棒代替?为什么?
不能。原因是金属质环形搅拌棒易导热,造成实验过程中热量损失
(2)实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为何不是1∶1而是NaOH过量?若用HCl过量行吗?
碱过量的目的是保证盐酸完全反应。若使盐酸过量,也是可以的
(3)能否用浓硫酸代替盐酸?对结果会产生什么影响?
不能。浓硫酸溶解于水时放热,所测ΔH偏小,即ΔH<-57.3 kJ·mol-1
(4)能否用醋酸代替盐酸或用氨水代替KOH溶液?对结果会产生什么影响?
不能。弱酸、弱碱电离吸热,所测ΔH偏大,即ΔH>-57.3 kJ·mol-1
(5)温度计上的酸为何要用水冲洗干净?冲洗后的溶液能否倒入小烧杯?为什么?
因为该温度计还要用来测碱液的温度,若不冲洗,温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失,故要冲洗干净;冲洗后的溶液不能倒入小烧杯,若倒入,会使总溶液的质量增加,而导致实验结果误差
(6)酸、碱混合时,为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入?
因为本实验的关键是测反应的反应热,若动作迟缓,将会使热量损失而使误差增大
(7)若改用100 mL 0.50 mol/L的盐酸和100 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液,所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍(假定各步操作没有失误)?
否。因中和热是指酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时放出的热量,其数值与反应物的量的多少无关,故所测结果应基本和本次实验结果相同
(8)怎样用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液,不能用铜丝搅拌棒代替的理由是什么?
环形玻璃搅拌棒应上下移动;铜传热快,热量损失大,因此不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒
7、误差分析——以50mL0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1NaOH反应为例
引起误差的实验操作 温度差 |ΔH|
保温措施不好 偏小 偏小
搅拌不充分 偏小 偏小
所用酸、碱浓度过大 偏大 偏大
用同浓度的氨水代替NaOH溶液 偏小 偏小
用同浓度的醋酸代替盐酸 偏小 偏小
1. 在测定中和反应反应热的实验中,下列说法正确的是( A )
A. 使用玻璃搅拌器是为了增大反应速率,减小实验误差
B. 为了准确测定反应混合液的温度,实验中温度计水银球应与量热计的内筒底部接触
C. 用 溶液分别与 的盐酸、醋酸溶液反应,所取的溶液体积相同,测得的中和反应反应热数值也相同
D. 在测定中和反应反应热实验中需要使用的仪器有量筒、烧杯、酒精灯、温度计等
[解析]选 。 .玻璃搅拌器起搅拌作用,能增大反应速率,减小实验误差,故 正确; .温度计水银球不能接触量热计的内筒底部,故 错误; .中和反应反应热是强酸和强碱的
稀溶液反应生成 水时的焓变,与酸碱的用量无关,但是选择弱酸醋酸时,在反应过程中,由于醋酸电离吸热,使测得的中和反应反应热数值不同,故 错误; .中和反应反应热的测定实验用不到酒精灯,还需要玻璃搅拌器,故 错误。
一、选择题(本题包括10小题,每小题只有一个选项符合题目要求。)
1.下列关于反应热的描述正确的是
A.需要加热才能进行的反应为吸热反应
B.生成物总能量大于反应物总能量,该反应为放热反应
C.反应热的大小与反应物所具有的能量和生成物所具有的能量无关
D.化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应途径无关
【答案】D
【详解】A.某些放热反应需要加热引发才能进行,A错误;
B.生成物总能量大于反应物总能量,该反应为吸热反应,B错误;
C.反应热的大小与反应物所具有的能量和生成物所具有的能量有关,C错误;
D.化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应途径无关,D正确;
答案选D。
2.下列有关反应热的叙述中正确的是
①已知: kJ mol,则氢气的燃烧热为kJ mol
②由单质A转化为单质B是一个吸热过程,由此可知单质B比单质A稳定
③ ,恒温恒容条件下达到平衡后加入X,上述反应的增大
④据盖斯定律,推知在相同条件下金刚石或石墨燃烧生成1 mol 固体时,放出的热量相等
⑤25℃,101kPa时,1 mol碳完全燃烧生成所放出的热量为碳的燃烧热
A.①②③④ B.③④⑤ C.⑤ D.④⑤
【答案】C
【详解】
①氢气的燃烧热为1mol氢气燃烧生成液态水放出的热量,则氢气的燃烧热大于241.8kJ/mol,错误;
②单质A转化为单质B是一个吸热过程,则B的能量比A的高,能量越高越不稳定,错误;
③一定条件下,反应热与平衡移动无关,与化学计量数与物质的状态有关,错误;
④金刚石与石墨的结构不同,能量不相同,在相同条件下,金刚石或石墨燃烧生成1molCO2固体时,放出的热量不相等,错误;
⑤25℃,101kPa,时,1mol碳完全燃烧生成CO2所放出的热量为碳的燃烧热,符合燃烧热定义,正确;
故选C。
3.白磷和红磷是磷元素常见的单质,下图是白磷经封闭加热转化为红磷的能量变化图。下列有关说法错误的是
A.白磷和红磷互为同素异形体
B.白磷转化为红磷是化学变化
C.白磷比红磷稳定
D.白磷保存在水中
【答案】C
【详解】A.白磷和红磷是磷元素的两种不同性质的单质,二者互为同素异形体,A正确;
B.白磷和红磷是两种不同的物质,因此白磷转化为红磷是化学变化,B正确;
C.物质含有的能量越低,物质的稳定性就越强。根据图示可知白磷的能量比红磷的能量高,所以红磷比白磷更稳定,C错误;
D.白磷易自燃,为隔绝空气,防止其氧化变质,可根据白磷与水不能反应,其密度比水大的性质,将白磷保存在水中,D正确;
故合理选项是C。
4.下列说法正确的是
A.1molH2SO4与1molBa(OH)2完全中和所放出的热量为中和热
B.CO是不稳定的氧化物,它能继续和氧气反应生成稳定的CO2,故反应一定是吸热反应
C.强酸和强碱的稀溶液发生中和反应一定是放热反应,弱酸和弱碱反应一定也是放热反应
D.酸和碱发生中和反应生成1mol水,这时的反应热叫中和热
【答案】C
【详解】A.中和热是指在稀溶液中,酸和碱反应生成1mol水时所放出的热量,1 mol 硫酸与1mol Ba(OH)2完全中和生成2molH2O,同时SO和Ba2+反应生成BaSO4,需要放出热量,所以放出的热量数值不是中和热数值,故A错误;
B.CO和氧气反应是物质的燃烧,反应一定是放热反应,故B错误;
C.强酸和强碱的稀溶液发生中和反应一定是放热反应,弱酸和弱碱反应一定也是放热反应,酸碱中和反应一定是放热反应、与酸碱的相等强弱无关,故C正确;
D.稀的酸碱发生中和反应生成1mol水放出的热量叫中和热,例如浓硫酸参与的中和反应即使生成1 mol 水,相应的反应热也不叫中和热,故D错误;
答案选C。
5.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.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
C.实验(c)中将环形玻璃搅拌棒改为铁质搅拌棒对实验结果没有影响
D.测定中和反应生成水时放出的热量,用固体测定结果数值比用溶液的高
【答案】D
【详解】A.(b)中反应为吸热反应,故A错误;
B.铝片更换为等质量的铝粉,放热量不变,故B错误;
C.环形玻璃搅拌棒改为铁质搅拌棒后,因为铁为热的良导体,因此会导致热量损失,影响测定结果,故C错误;
D.固体溶解过程中放出热量,因此用固体测定结果数值比用溶液的高,故D正确;
故选:D。
6.下列反应符合如图能量变化的是
化学反应中焓的变化示意图
A.灼热的炭与氧气的反应 B.盐酸与碳酸氢钠的反应
C.铁与稀硫酸的反应 D.氢气与氯气的反应
【答案】B
【分析】由图可知,满足条件的反应为吸热反应,据此答题;
【详解】A.灼热的炭与氧气的反应为放热反应,故A错误;
B.盐酸与碳酸氢钠的反应为吸热反应,故B正确;
C.铁与稀硫酸的反应为放热反应,故C错误;
D.氢气与氯气的化合反应为放热反应,故D错误;
故选B。
7.已知:H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1。下列反应中能放出57.3 kJ热量的是( )
A.1 L 1 mol·L-1的稀H2SO4与足量NaOH溶液反应
B.稀盐酸与氨水反应生成1 mol H2O
C.稀盐酸与稀Ba(OH)2溶液反应生成1 mol 水
D.稀NaOH溶液与95%浓硫酸反应生成1 mol 水
解析:A项,生成2 mol H2O(l),放出114.6 kJ热量;B项,氨水为弱碱溶液,NH3·H2O电离吸热,故放出热量小于57.3 kJ;D项,浓H2SO4溶于水放热,故放出的热量大于57.3 kJ。故选C。
8.下列说法正确的是
A.同温同压下,在光照和点燃条件下的不同
B.一定条件下,在密闭容器中1 mol 与0.5 mol充分反应,测得放出热量a kJ,则: kJ mol(),
C.已知P(白磷,s)(红磷,s) ,则红磷比白磷稳定
D.醋酸与NaOH溶液反应的热化学方程式: kJ mol
【答案】C
【详解】A.同一反应的反应热与反应条件无关,则同温同压下,H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH相同,A错误;
B.SO2与O2反应生成SO3是可逆反应,不能完全转化,1mol SO2与0.5mol O2充分反应,测得放出热量a kJ,则2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ,B错误;
C.P(白磷,s)=P(红磷,s) ΔH<0,说明反应放热,白磷的能量高于红磷,能量越低越稳定,则红磷比白磷稳定,C正确;
D.醋酸是弱酸,电离过程吸热,则醋酸与NaOH溶液反应的热化学方程式:CH3COOH(aq) + OH-(aq)=H2O(l)+CH3COO-(aq) ΔH > -57.3kJ·mol-1,D错误;
故选C。
9.下列反应属于放热反应的是
A.盐酸与碳酸氢钠反应 B.与反应
C.灼热的炭与反应 D.铝热反应
【答案】D
【分析】常见的放热反应有:绝大多数的化合反应、燃烧反应、金属与水或酸的反应、酸碱中和反应,铝热反应等;常见的吸热反应有:绝大多数的分解反应、个别的化合反应(如灼热的炭与二氧化碳反应)、少数的复分解反应(如盐酸与碳酸氢钠反应)、以C、CO、H2为还原剂的氧化还原反应等,据此分析判断。
【详解】A.由上述分析可知,盐酸与碳酸氢钠反应是吸热反应,故A错误;
B.Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl的反应属于吸热反应,故B错误;
C.灼热的炭与二氧化碳反应属于吸热反应,故C错误;
D.铝热反应是放热反应,故D正确;
故选:D。
10.实验设计的科学性反映了实验者的科学素养。以溶液和溶液为例,进行中和反应反应热的测定实验,下列有关说法正确的是
A.用两支温度计分别测量溶液和溶液的温度
B.玻璃搅拌器可以使用铜丝替代
C.溶液混合后,应持续记录温度计示数,取最大值作为反应终点
D.若用相同浓度的溶液替代溶液,所得偏小
【答案】C
【详解】A.为了避免温度计本身的误差,所有温度测量应用同一支温度计,故A错误;
B.金属导热性良好,会导致热量散失,故B错误;
C.温度计示数达最大值时视作反应终点,故C正确;
D.醋酸电离吸热,使反应放出热量减少,偏大,故D错误;
故选C。
11.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 ,该仪器的作用是 。
(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,并记录如表原始数据:
实验序号 起始温度t1/℃ 终止温度t2/℃ 温差(t2 t1)/℃
盐酸 NaOH溶液 平均值
1 25.1 24.9 25.0 28.3 3.3
2 25.1 28.1 25.1 30.5 5.4
3 25.1 25.1 25.1 28.6 3.5
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)
【答案】(1) 环形玻璃搅拌棒 让酸碱充分接触发生反应
(2)确保定量的HCl反应完全
(3) 偏小 无影响
(4) 56.8kJ/mol
【详解】(1)该装置中缺少的仪器为环形玻璃搅拌棒,该仪器的作用是搅拌,让酸碱充分接触发生反应;
(2)实验中所用NaOH稍过量,是为了确保定量的HCl反应完全;
(3)若温度计上盐酸溶液不洗涤,则参加反应的盐酸减少,放出的热量减少,测定结果偏小;由于碱液过量,温度计上碱液未用水冲洗,对测定结果无影响;
(4)第2组实验温差与其它两组相差太大,舍去不用,平均温差为3.4℃,反应中生成水的物质的量为0.05L×0.5mol/L=0.025mol,反应放出的热量Q=4.18×10-3kJ/(g·℃)×1.00g/cm3×(50mL+50mL)×3.4℃=1.4212kJ,则ΔH= ≈ 56.8kJ/mol。
选择题:本题包括5小题,每小题有一个或两个选项符合题目要求。
12.下列说法错误的是
A.在同一反应中,焓变和反应热的数值不相等
B.有化学键破坏的一定是化学反应,且一定伴随着能量的变化
C.一个化学反应中,反应物的焓小于生成物的焓时,
D.反应体系向环境中释放能量,反应体系的焓会减小
【答案】AB
【详解】A.在恒压条件下,焓变与反应热数值是相等的,A项错误;
B.许多物质的溶解都伴随着化学键的破坏,但不属于化学变化,如氯化钠的溶解,有离子键的破坏,有化学键破坏且有新化学键形成的为化学变化,B项错误;
C.一个化学反应中,反应物的焓大于生成物的焓时,反应放热,ΔH<0,反应物的焓小于生成物的焓时,反应吸热,ΔH>0,C项正确;
D.反应体系从环境吸收能量,反应体系的焓会增大,反应体系向环境中释放能量,反应体系的焓会减小,D项正确;
答案选AB。
13.下列有关化学能与热能的说法正确的是
A.吸热反应在常温或低温条件下都难以发生
B.已知C(金刚石,s)=C(石墨,s) ,则金刚石比石墨稳定
C.H2→H+H的变化需要吸收能量
D.反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)为放热反应
【答案】C
【详解】A.反应是放热反应还是吸热反应与反应条件无关,如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应,在常温下就能发生,A错误;
B.物质含有的能量越低,物质的稳定性就越强。金刚石转化为石墨时放出能量,说明石墨的能量比金刚石低,因此石墨比金刚石稳定,B错误;
C.断裂化学键变为单个原子需吸收能量,故H2→H+H的变化需要吸收能量,C正确;
D.反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)中生成物的能量比反应物高,因此该反应为吸热反应,D错误;
故答案选C。
14.物质变化与能量变化是化学反应的两大特征,下列有关化学反应中的能量变化说法不正确的是
A.所有的化学反应都有能量变化,一个反应不是吸热就是放热
B.反应A+B=C的过程如图所示,可知该反应为放热反应
C.乙醇燃烧生成CO2(g)和H2O(l)是放热反应,说明乙醇断键吸收的能量比形成CO2(g)和H2O(l)放出的总能量少
D.吸热反应需要加热才能进行,放热反应都不需要加热
【答案】D
【详解】A.依据化学反应的实质分析,化学反应过程中一定有新物质生成,断裂化学键吸收能量,形成化学键放出能量,反应过程中一定伴随能量变化,反应不是吸热就是放热,故A正确;
B.由图可知A+B的总能量高于C,该反应为放热反应,故B正确;
C.乙醇燃烧为放热反应,反应物断键所吸收的总能量低于生成物形成键所放出的总能量,故C正确;
D.反应的吸放热与反应条件无关,吸热反应不一定需要加热,如氯化铵与氢氧化钡晶体常温下即可反应;放热反应有些也需要加热甚至高温,如铝热反应,故D错误;
故选:D。
15.已知:由最稳定的单质合成某物质的反应焓变叫做该物质的摩尔生成焓,用表示,最稳定的单质的摩尔生成焓为0;有关物质的如图所示,下列有关判断不正确的是
A.的摩尔生成焓
B.相同状况下,比稳定
C.依据上表所给数据,可求得的燃烧热
D.与充分反应,放出的热量
【答案】CD
【详解】A.气体水变为液体水释放能量,放热焓变为负值,则的摩尔生成焓,A说法正确;
B.由图可知,的摩尔生成焓为正值,的摩尔生成焓为负值,则相同状况下,比稳定,B说法正确;
C.燃烧热是在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量;缺少液体水的生成焓数据,不能求得的燃烧热,C说法错误;
D.氮气和氢气生成氨气的反应为可逆反应,反应进行不彻底,与充分反应,放出的热量小于,D错误;
答案选CD;
16.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,溶液比热容为。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(T2-T1)/℃
1 20.8 24.1 3.3
2 20.8 24.2 3.4
3 20.9 24.3 3.4
A.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.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偏小
D.该实验测得生成时放出的热量约为56.3kJ
【答案】BC
【详解】A.搅拌磁子能高速转动可能会产生一定量的水蒸气,为防止水蒸气的产生使得容器内压强过大导致发生意外事故,实验时,应隔一段时间需打开止水夹放出气体,但放出气体时会造成一定的热量损失,故A正确;
B.实验时,氢氧化钠溶液应一次性快速注入防止热量散失,减少实验误差,故B错误;
C.醋酸是一元弱酸,在溶液中的电离是吸热过程,则相同情况下,用醋酸代替盐酸会使测
得的热量偏小,导致测得的中和热△H偏大,故C错误;
D.50mL0.5mol/L盐酸与50mL0.55mol/L氢氧化钠溶液反应时,盐酸不足量,反应生成0.025mol水,由表格数据可知,三次实验测得温度差的平均值约为3.37℃,反应放出的热量为0.1kg×4.18kJ/(kg·℃)×3.367℃≈1.407kJ,则生成1mol水放出的热量为kJ≈56.3kJ,故D正确;
故选BC。
17.化学是一门以实验为基础的自然科学,根据已有实验知识回答下列问题:
Ⅰ.如图是某实验小组改进的中和反应反应热测定实验装置。组装仪器后,先在塑料瓶中加入50mL盐酸,然后通过注射器注入50mL溶液,通过测定反应过程中所放出的热量可计算反应热。回答下列问题:
(1)塑料瓶外泡沫板的作用是 ,缺少的仪器是 。
(2)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是,又知中和反应后生成溶液的比热容,为了计算中和热,某学生记录实验数据如下:
依该学生的实验数据计算,该实验测得的中和热 (结果保留一位小数)。
实验序号 起始温度/℃ 终止温度/℃
盐酸 氢氧化钠溶液 混合溶液
1 20.0 20.2 23.4
2 20.2 20.4 23.8
3 20.3 20.5 25.6
(数据处理时取盐酸和氢氧化钠溶液的平均值记为反应前体系起始温度)
Ⅱ.实验室经常用量气法测量化学反应的速率。
(3)图2与图1相比的优点是 。
(4)也可以将图1中的注射器改为连通器如图3,为了准确地测量的体积,在读取反应后甲管中液面的读数时,应注意 (填写序号)。
a.视线与凹液面最低处相平
b.等待片刻,待乙管液面不再上升时读数
c.读数时应上、下移动乙管,使甲、乙两管液面相平
d.反应结束立即读数
【答案】(1) 保温隔热,防止热量的损失 玻璃搅拌器
(2)
(3)可以控制反应的发生与停止
(4)ac
【详解】(1)塑料瓶外泡沫板的作用是保温隔热,防止热量的损失,本实验装置缺少的仪器是玻璃搅拌器;
(2)实验1的起始温度T1的平均值为20.1℃,,实验2的起始温度T1的平均值为20.3℃,,实验3的起始温度T1的平均值为20.4℃,,由于实验3误差较大,应该舍去,则其他两次温度差的平均值为3.4℃,生成水的物质的量为0.025mol,;中和热
(3)由题干装置图可知,图2可以通过拉伸铜丝来控制反应的发生与停止,故图2与图1相比的优点是可以控制反应的发生与停止;
(4)为了较准确地测量氢气的体积,除了必须检查整个装置的气密性之外,在读取反应前后甲管中液面的读数,求其差值的过程中,应注意:①恢复到室温,②读数时要调节图3中甲、乙的液面使其同一高度;③读数时视线要与凹液面最低处相平,据此分析解题。
a.视线与凹液面最低处相平,以保证读数准确,a符合题意;
b.等待片刻,待乙管液面不再上升时读数,还需调节甲、乙两管液面相平再读数,b不符合题意;
c.读数时应上、下移动乙管,使甲、乙两管液面相平,以保证内外压强一致,以保证气体的体积更加准确,c符合题意;
d.反应结束立即读数,由于反应放热,里面气体膨胀,此时读数不准确,d不合题意;故答案为:ac;2023-2024学年高二化学第一章第一课时反应热、焓变(人教版2019选择性必修1)
1、熟知能量转化形式及反应热和焓变的含义、吸热反应和放热反应的本质
2、正确认识中和热的概念
3、掌握中和热的测定实验方法,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
一、反应热与焓变
1、体系和环境——以盐酸与NaOH溶液的反应为例
(1)体系(系统):被研究的物质系统统称为体系
(2)环境:体系以外的其他部分称为环境
热量是指因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量
2、反应热与焓变
(1)反应热
①含义: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符号:ΔH
③单位:kJ·mol-1或kJ/mol
④测定方法:利用量热计直接测定
(2)内能、焓、焓变
①内能(符号为U):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
②焓(符号为H):与物质内能有关的物理量
③焓变:焓变( H):是变化前后物质的焓值差,化学反应的焓变,为生成物的总焓值与反应物的总焓值之差,即:ΔH=H(生成物)-H(反应物)
④在等压条件下进行的化学反应(严格地说,对反应体系做功还有限定,中学阶段一般不考虑),其反应热等于反应的焓变,符号:ΔH,单位:kJ/mol(或kJ·mol-1)
(3)从微观角度认识反应热的实质——以H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)反应的能量变化为例说明
反应中能量变化
由图可知 1 mol H2分子中的化学键断裂吸收的能量是436 kJ 共吸收679 kJ
1 mol Cl2分子中的化学键断裂吸收的能量是243 kJ
1 mol HCl分子中的化学键形成释放的能量是431 kJ 共放出2×431=862 kJ
结论 H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)的反应放出的热量为183 kJ
(4)反应热和焓变的比较
类别 项目 反应热 焓变
不同点 概念 化学反应释放或吸收的热量 化学反应中生成物的总焓与反应物的总焓之差
相同点 “+”“-”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
联系 ①等值关系:恒压条件下反应的反应热等于焓变 ②等价关系:符号是ΔH,单位是kJ·mol-1
①焓(H)是与内能有关的物理量,内能描述的是物质所具有的能量,是物质固有的性质之一。不同的物质,其焓不同;相同的物质,如果温度或压强不同,物质的状态不同,其焓也会不同
②焓、焓变、反应热代表的意义不同;焓只有正值,而焓变有正值、负值之分
③化学反应的能量变化主要表现为热量变化,但并不完全是热量变化,还有光能、电能等
④物质发生化学反应一定伴随着能量变化,但伴随能量变化的物质变化不一定都是化学变化
如:水蒸气变成液态水的过程放热,但该变化为物理变化
⑤能量越低越稳定。同一物质能量由高到低:气体(g)>液体(l)>固体(s);稳定性:气体(g)<液体(l)<固体(s)
⑥任何化学反应在发生物质变化的同时都伴随着能量的变化,通常表现为热量变化,即放出热量或吸收热量。在化学反应中,一定条件下所释放或吸收的热量即为化学反应热
3、化学反应过程中能量变化的原因
(1)从反应热的量化参数——键能的角度分析:化学反应是旧键断裂,新键生成的反应,两者吸收和释放能量的差异表现为反应能量的变化。化学键的断裂和形成时吸收和放出的能量差别是化学反应伴随能量变化的本质原因
化学反应的过程
规律 新键生成释放的能量大于旧键断裂吸收的能量,则反应放热
新键生成释放的能量小于旧键断裂吸收的能量,则反应吸热
(2)从反应物和生成物焓(H)的变化角度分析
反应物总焓大于生成物总焓,反应放热
反应物总焓小于生成物总焓,反应吸热
①一个反应是吸热反应还是放热反应与反应条件无必然关系。有些放热反应需加热才能进行。
②破坏反应物中的化学键吸收的能量越小,说明反应物越不稳定,本身的能量越高。
③形成生成物的化学键放出的能量越多,说明生成物越稳定,本身的能量越低。
1. 某试管中盛有 粉和稀盐酸,下列有关说法不正确的是( )
A. 试管、 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. 与稀盐酸反应导致体系温度升高,向环境中释放热量
D. 与稀盐酸反应的反应热可以通过量热计测量
二、放热反应和吸热反应
1、基本概念
(1)放热反应:反应完成时,生成物释放的总能量大于反应物吸收的总能量的反应是放热反应。由于反应后放出热量(释放给环境)而使反应体系的能量降低,故ΔH<,即ΔH为-
(2)吸热反应:反应完成时,生成物释放的总能量小于反应物吸收的总能量的反应是吸热反应。由于反应时吸收环境能量而使反应体系的能量升高,故ΔH>0,即ΔH为+
2、符号的规定:规定放热反应的 H为“—””吸热反应的 H为“+”,即:放热反应的 H<0,吸热反应的 H>0
3、图示法描述吸热反应与放热反应
图示
结论 反应物的总能量大于生成物的总能量为放热反应,即:E(反应物)>E(生成物) 反应物的总能量小于生成物的总能量为吸热反应,即:E(反应物)<E(生成物)
4、常见的放热反应、吸热反应
(1)常见的放热反应
①所有的燃烧反应,如:木炭、CH4等在空气或氧气中的燃烧,钠、H2在氯气中燃烧,镁条在CO2中燃烧
②所有的酸碱中和反应,如:HCl+NaOH===NaCl+H2O
③大多数的化合反应,如:CaO+H2O===Ca(OH)2 H2+F2===2HF
④铝热反应,如:2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
⑤活泼金属与水、与酸的反应,如:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ Mg+2H+===Mg2++H2↑
⑥生成沉淀的反应
(2)常见的吸热反应
①大多数分解反应,如:NH4ClNH3↑+HCl↑ CaCO3CaO+CO2↑
②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
③C和CO2发生的化合反应及C和H2O(g)的反应
④以碳、CO、H2为还原剂的氧化还原反应:如:H2+CuOH2O+Cu C+H2O(g)CO+H2
5、放热反应和吸热反应的判断
(1)ΔH为“-”或ΔH<0是放热反应,ΔH为“+”或ΔH>0是吸热反应
(2)若生成物的总能量大于反应物的总能量,则为吸热反应
(3)由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应
(4)加热引发的反应,停止加热后反应能继续进行的,则为放热反应,停止加热后反应随之停止,则为吸热反应
①放热反应和吸热反应是针对化学反应而言,物质三态之间的变化有能量的变化,但属物理变化,故不属于放热反应或吸热反应
②放热反应和吸热反应取决于反应物和生成物总能量的相对大小,与反应条件并无必然的关系
③ H不仅应用在化学反应中,它还应用于任何有能量变化的过程,如:H2O(l)→H2O(g) H>0;共价键的断裂,吸收能量, H>0;原子间通过共用电子对形成共价键,放出能量, H<0
1.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
三、中和热概念及其数值
1、概念:在稀溶液中,酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)时释放的热量称为中和热
2、表示方法:H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1
中和反应的实质是H+和OH-结合生成水,因而理解中和热时要注意以下几点:
①条件:稀溶液,因浓酸溶液或浓碱溶液稀释时会放出热量
②反应物:酸与碱 (在中学化学中,只讨论强酸和强碱反应的中和热)
③生成物及其物质的量:必须是形成1mol的H2O(l)
④表述:用文字叙述中和热时,不带“-”;用ΔH表示时,带上“-”
如:强酸与强碱反应的中和热为57.3 kJ·mol-1或ΔH=-57.3 kJ·mol-1
⑤强酸、强碱发生中和反应时,中和热为一定值,与酸、碱的用量无关,与其中一种过量也无关,但酸和碱放出的热量与其用量有关
⑥浓的强酸和强碱在发生中和反应的同时还要发生溶解,溶解要放出热量,故放出热量大于57.3kJ
⑦弱酸和弱碱在发生中和反应的同时还要发生电离,电离要吸收热量,故放出热量小于57.3kJ
⑧中和反应的实质是H+和OH-化合反应生成H2O。若反应过程中有其它物质生成(生成不溶物质或难电离的物质等),这部分热量不包含在中和热内
1. 用一定浓度的 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 液态水时的 ,产生这种偏差的原因不可能是( )
A. 实验用 溶液的浓度过大
B. 实验时搅拌速率小
C. 分 次把 溶液倒入盛有稀盐酸的小烧杯中
D. 用量取完稀盐酸的量筒直接量取氢氧化钠溶液
四、中和反应反应热的测定
1、实验装置
2、实验测量数据
(1)反应物温度的测量
①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L-1盐酸,打开杯盖,倒入量热计的内筒,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
②用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液,用温度计测量并记录NaOH溶液的温度(数据填入下表)
(2)反应后体系温度测量
打开杯盖,将量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计的内筒,立即盖上杯盖,插入温度计,用搅拌器匀速搅拌。密切关注温度不变化,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
3、数据处理
(1)取盐酸和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-t1),将数据填入下表
实验 次数 反应物的温度t1/℃ 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)/℃
1
2
3
(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
4、中和热的计算
(1)计算依据:Q=cmΔt
式中:Q为中和反应放出的热量,c为反应混合液的比热容
m为反应混合液的质量,Δt为反应前后溶液温度的差值
(2)计算技巧: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
①50 mL 0.50 mol·L-1盐酸的质量m1=50 g,50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液的质量m2=50 g
②反应后生成的溶液的比热容c=4.18 J·(g·℃)-1,50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液发生中和反应时放出的热量为Q=c·m·Δt=c·(m1+m2)·(t2-t1)=0.418(t2-t1) kJ
③生成1molH2O时放出的热量为 kJ
则中和热ΔH=- kJ·mol-1
(3)中和热ΔH计算: [c=4.18 J·(g·℃)-1]
5、中和热测定实验中应注意的事项
(1)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
(2)实验中要用强酸、强碱的稀溶液(0.1~0.5 mol·L-1)
(3)测定中和热不能用弱酸或弱碱,因弱酸、弱碱电离时吸收热量而使测量数值偏低
(4)中和热的数值是57.3 kJ·mol-1,测定时与强酸、强碱的用量无关
(5)加过量碱液使酸完全反应,碱过量对中和热测定没有影响
(6)数据处理时,相差较大的数据可能是偶然误差引起的,应舍去
6、实验讨论
(1)装置中的环形玻璃搅拌棒能否用金属(不与酸、碱反应)质环形搅拌棒代替?为什么?
不能。原因是金属质环形搅拌棒易导热,造成实验过程中热量损失
(2)实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为何不是1∶1而是NaOH过量?若用HCl过量行吗?
碱过量的目的是保证盐酸完全反应。若使盐酸过量,也是可以的
(3)能否用浓硫酸代替盐酸?对结果会产生什么影响?
不能。浓硫酸溶解于水时放热,所测ΔH偏小,即ΔH<-57.3 kJ·mol-1
(4)能否用醋酸代替盐酸或用氨水代替KOH溶液?对结果会产生什么影响?
不能。弱酸、弱碱电离吸热,所测ΔH偏大,即ΔH>-57.3 kJ·mol-1
(5)温度计上的酸为何要用水冲洗干净?冲洗后的溶液能否倒入小烧杯?为什么?
因为该温度计还要用来测碱液的温度,若不冲洗,温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失,故要冲洗干净;冲洗后的溶液不能倒入小烧杯,若倒入,会使总溶液的质量增加,而导致实验结果误差
(6)酸、碱混合时,为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入?
因为本实验的关键是测反应的反应热,若动作迟缓,将会使热量损失而使误差增大
(7)若改用100 mL 0.50 mol/L的盐酸和100 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液,所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍(假定各步操作没有失误)?
否。因中和热是指酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时放出的热量,其数值与反应物的量的多少无关,故所测结果应基本和本次实验结果相同
(8)怎样用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液,不能用铜丝搅拌棒代替的理由是什么?
环形玻璃搅拌棒应上下移动;铜传热快,热量损失大,因此不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒
7、误差分析——以50mL0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1NaOH反应为例
引起误差的实验操作 温度差 |ΔH|
保温措施不好 偏小 偏小
搅拌不充分 偏小 偏小
所用酸、碱浓度过大 偏大 偏大
用同浓度的氨水代替NaOH溶液 偏小 偏小
用同浓度的醋酸代替盐酸 偏小 偏小
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增大反应速率,减小实验误差
B. 为了准确测定反应混合液的温度,实验中温度计水银球应与量热计的内筒底部接触
C. 用 溶液分别与 的盐酸、醋酸溶液反应,所取的溶液体积相同,测得的中和反应反应热数值也相同
D. 在测定中和反应反应热实验中需要使用的仪器有量筒、烧杯、酒精灯、温度计等
一、选择题(本题包括10小题,每小题只有一个选项符合题目要求。)
1.下列关于反应热的描述正确的是
A.需要加热才能进行的反应为吸热反应
B.生成物总能量大于反应物总能量,该反应为放热反应
C.反应热的大小与反应物所具有的能量和生成物所具有的能量无关
D.化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应途径无关
2.下列有关反应热的叙述中正确的是
①已知: kJ mol,则氢气的燃烧热为kJ mol
②由单质A转化为单质B是一个吸热过程,由此可知单质B比单质A稳定
③ ,恒温恒容条件下达到平衡后加入X,上述反应的增大
④据盖斯定律,推知在相同条件下金刚石或石墨燃烧生成1 mol 固体时,放出的热量相等
⑤25℃,101kPa时,1 mol碳完全燃烧生成所放出的热量为碳的燃烧热
A.①②③④ B.③④⑤ C.⑤ D.④⑤
3.白磷和红磷是磷元素常见的单质,下图是白磷经封闭加热转化为红磷的能量变化图。下列有关说法错误的是
A.白磷和红磷互为同素异形体
B.白磷转化为红磷是化学变化
C.白磷比红磷稳定
D.白磷保存在水中
4.下列说法正确的是
A.1molH2SO4与1molBa(OH)2完全中和所放出的热量为中和热
B.CO是不稳定的氧化物,它能继续和氧气反应生成稳定的CO2,故反应一定是吸热反
应
C.强酸和强碱的稀溶液发生中和反应一定是放热反应,弱酸和弱碱反应一定也是放热反应
D.酸和碱发生中和反应生成1mol水,这时的反应热叫中和热
5.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.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
C.实验(c)中将环形玻璃搅拌棒改为铁质搅拌棒对实验结果没有影响
D.测定中和反应生成水时放出的热量,用固体测定结果数值比用溶液的高
6.下列反应符合如图能量变化的是
化学反应中焓的变化示意图
A.灼热的炭与氧气的反应 B.盐酸与碳酸氢钠的反应
C.铁与稀硫酸的反应 D.氢气与氯气的反应
7.已知:H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1。下列反应中能放出57.3 kJ热量的是( )
A.1 L 1 mol·L-1的稀H2SO4与足量NaOH溶液反应
B.稀盐酸与氨水反应生成1 mol H2O
C.稀盐酸与稀Ba(OH)2溶液反应生成1 mol 水
D.稀NaOH溶液与95%浓硫酸反应生成1 mol 水
8.下列说法正确的是
A.同温同压下,在光照和点燃条件下的不同
B.一定条件下,在密闭容器中1 mol 与0.5 mol充分反应,测得放出热量a kJ,则: kJ mol(),
C.已知P(白磷,s)(红磷,s) ,则红磷比白磷稳定
D.醋酸与NaOH溶液反应的热化学方程式: kJ mol
9.下列反应属于放热反应的是
A.盐酸与碳酸氢钠反应 B.与反应
C.灼热的炭与反应 D.铝热反应
10.实验设计的科学性反映了实验者的科学素养。以溶液和溶液为例,进行中和反应反应热的测定实验,下列有关说法正确的是
A.用两支温度计分别测量溶液和溶液的温度
B.玻璃搅拌器可以使用铜丝替代
C.溶液混合后,应持续记录温度计示数,取最大值作为反应终点
D.若用相同浓度的溶液替代溶液,所得偏小
11.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 ,该仪器的作用是 。
(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,并记录如表原始数据:
实验序号 起始温度t1/℃ 终止温度t2/℃ 温差(t2 t1)/℃
盐酸 NaOH溶液 平均值
1 25.1 24.9 25.0 28.3 3.3
2 25.1 28.1 25.1 30.5 5.4
3 25.1 25.1 25.1 28.6 3.5
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)
选择题:本题包括5小题,每小题有一个或两个选项符合题目要求。
12.下列说法错误的是
A.在同一反应中,焓变和反应热的数值不相等
B.有化学键破坏的一定是化学反应,且一定伴随着能量的变化
C.一个化学反应中,反应物的焓小于生成物的焓时,
D.反应体系向环境中释放能量,反应体系的焓会减小
13.下列有关化学能与热能的说法正确的是
A.吸热反应在常温或低温条件下都难以发生
B.已知C(金刚石,s)=C(石墨,s) ,则金刚石比石墨稳定
C.H2→H+H的变化需要吸收能量
D.反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)为放热反应
14.物质变化与能量变化是化学反应的两大特征,下列有关化学反应中的能量变化说法不正确的是
A.所有的化学反应都有能量变化,一个反应不是吸热就是放热
B.反应A+B=C的过程如图所示,可知该反应为放热反应
C.乙醇燃烧生成CO2(g)和H2O(l)是放热反应,说明乙醇断键吸收的能量比形成CO2(g)和H2O(l)放出的总能量少
D.吸热反应需要加热才能进行,放热反应都不需要加热
15.已知:由最稳定的单质合成某物质的反应焓变叫做该物质的摩尔生成焓,用表示,最稳定的单质的摩尔生成焓为0;有关物质的如图所示,下列有关判断不正确的是
A.的摩尔生成焓
B.相同状况下,比稳定
C.依据上表所给数据,可求得的燃烧热
D.与充分反应,放出的热量
16.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,溶液比热容为。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(T2-T1)/℃
1 20.8 24.1 3.3
2 20.8 24.2 3.4
3 20.9 24.3 3.4
A.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.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偏小
D.该实验测得生成时放出的热量约为56.3kJ
17.化学是一门以实验为基础的自然科学,根据已有实验知识回答下列问题:
Ⅰ.如图是某实验小组改进的中和反应反应热测定实验装置。组装仪器后,先在塑料瓶中加入50mL盐酸,然后通过注射器注入50mL溶液,通过测定反应过程中所放出的热量可计算反应热。回答下列问题:
(1)塑料瓶外泡沫板的作用是 ,缺少的仪器是 。
(2)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是,又知中和反应后生成溶液的比热容,为了计算中和热,某学生记录实验数据如下:
依该学生的实验数据计算,该实验测得的中和热 (结果保留一位小数)。
实验序号 起始温度/℃ 终止温度/℃
盐酸 氢氧化钠溶液 混合溶液
1 20.0 20.2 23.4
2 20.2 20.4 23.8
3 20.3 20.5 25.6
(数据处理时取盐酸和氢氧化钠溶液的平均值记为反应前体系起始温度)
Ⅱ.实验室经常用量气法测量化学反应的速率。
(3)图2与图1相比的优点是 。
(4)也可以将图1中的注射器改为连通器如图3,为了准确地测量的体积,在读取反应后
甲管中液面的读数时,应注意 (填写序号)。
a.视线与凹液面最低处相平
b.等待片刻,待乙管液面不再上升时读数
c.读数时应上、下移动乙管,使甲、乙两管液面相平
d.反应结束立即读数