第1节 化学反应的热效应
第1课时 化学反应的反应热 内能变化与焓变(基础课)
学习任务 1．通过对日常生活和生产常见化学反应的放热、吸热现象的认知，能辨识化学反应中能量变化的本质；认识反应热、放热反应、吸热反应的含义。从宏观和微观上，分析化学变化中的能量吸收或释放的原因。 2．能从内能变化角度认识反应热、焓变。通过对反应热和内能概念的理解，逐步养成严谨求实的科学态度。 3．通过中和反应的反应热测定实验，明确反应热测定的原理和方法。
旧知回顾 1．吸热(放热)反应：化学上，把最终表现为吸收热量的化学反应称为吸热反应；把最终表现为放出热量的化学反应称为放热反应。 2．常见的吸热反应：①Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应；②大多数的分解反应；③C和H2O(g)、C和CO2的反应；④碳酸氢钠与柠檬酸(或盐酸)的反应。 3．常见的放热反应：①中和反应；②燃烧反应；③金属与酸或氧气的反应；④铝热反应；⑤大多数的化合反应。 4．能量变化的原因： (1)放热反应：反应物的总能量大于反应产物的总能量；吸热反应：反应物的总能量小于反应产物的总能量。 (2)旧化学键断裂会吸收一定的能量，新化学键形成会释放一定的能量。
一、化学反应的反应热
1．反应热
(1)定义
化学上规定：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
用Q表示
(3)反应热数值：通过____测得或________求得。
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____，其单位为J·K-1；T1、T2分别表示______________体系的温度。
(3)操作：将反应物加入内筒并搅拌使之________，测量反应前后溶液温度的变化值。
二、化学反应的内能变化与焓变
1．内能
(1)定义：是体系内物质所含各种微观粒子的能量总和。符号：__。
(2)内能大小的影响因素
内能的大小除了与物质的__________及________(即气态、液态或固态等)有关外，还与体系的温度、压强有关。
2．化学反应的内能变化
(1)内能变化与能量变化的关系：
化学反应中内能的变化可写作：ΔU＝____________________________。
U(反应产物)__U(反应物) 反应吸收能量
U(反应产物)__U(反应物) 反应释放能量
(2)呈现形式：__和__。
(3)与反应热的关系：ΔU＝______。
3．等压反应的反应热——焓变
(1)焓：用它的变化来描述____反应的反应热，符号为H，单位为J或kJ。
(2)焓变：
①定义：反应产物的焓与反应物的焓之差。
②表达式：ΔH＝_____________－___________＝Qp
(Qp表示等压条件下化学反应的反应热)。
③单位：_______________________。
(3)化学反应的焓变示意图
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)反应热、焓变均指化学反应中的热量变化，单位为kJ或J。 ( )
(2)化学反应中反应物总能量一定大于反应产物总能量。 ( )
(3)吸热反应的ΔH＜0，放热反应的ΔH ＞0。 ( )
(4)反应体系的内能变化就是反应热。 ( )
中和反应的反应热的测定
在实验室用如图所示装置测定中和反应的反应热。
1．两个装置测定结果哪个更接近真实值？为什么？
2．在实验室中有玻璃搅拌器和金属搅拌器，在进行测定反应热的实验时应选择哪种搅拌器？
3．实验操作一般重复两到三次的目的是什么？
1．中和反应与中和反应的反应热
实质是H＋和OH－反应生成H2O。若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质等)，这部分反应热不在中和反应的反应热之内。
2．中和反应的反应热测定的注意事项
稀 酸、碱溶液应当用稀溶液
同 要使用同一支温度计。分别先后测量酸、碱及混合液的温度时，测定一种溶液的温度后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干
快 操作时动作要快，尽量减少热量的散失
过 酸或碱溶液中的一种可稍过量，以确保另一种完全反应
保 量热计必须具有良好的保温效果，减少热量的损失
准 测量终止温度要准，当温度计的液柱达到最高点刚开始下降时准确记录终止温度
1．下列关于“中和反应的反应热的测定”实验的说法不正确的是( )
A．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球不能与内筒底部接触
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．需要的玻璃仪器有烧杯(250 mL)、温度计、量筒(100 mL)两个、搅拌器
D．所用的氢氧化钠溶液和盐酸的浓度不宜太小，且体积和浓度均相等
2．如图是某实验小组改进的中和反应的反应热测定实验装置。在塑料瓶中事先加入 50 mL 0.50 mol·L-1盐酸，然后通过注射器注入50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH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____________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)实验小组按课本装置和改进后的装置分别进行实验，测得实验数据如下：
实验次数 起始温度t1/℃ 终止温度 t2/℃ 温度差(t2 －t1)/℃
HCl NaOH 平均值 改进 前 改进 后 改进 前 改进 后
改进 前 改进 后 改进 前 改进 后 改进 前 改进 后
1 19.1 19.0 21.1 21.2 20.1 20.2 23.4 23.6 3.3 3.4
2 19.0 19.2 21.0 20.8 20.0 20.0 23.2 23.5 3.2 3.5
3 19.2 19.2 21.2 21.0 20.2 21.0 23.6 23.4 3.4 3.3
表中记录的终止温度是指_____________________________________________，
根据改进后装置的实验数据计算反应放出的热量为__________(近似认为盐酸和NaOH溶液的密度都是1 g·cm-3，中和后溶液的比热容为 4.18 kJ·K-1·kg-1)。
(3)有同学考虑注射器针筒中会有NaOH溶液残留(不超过0.5 mL)，认为上述实验会导致所测得反应热偏小，请判断该观点是否正确并说明理由：_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)如果用60 mL 0.50 mol·L-1盐酸与60 mL 0.55 mol·L-1 NaOH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”)。
[教材 活动·探究]
用100 mL 1.0 mol·L-1盐酸与100 mL 1.0 mol·L-1 NaOH溶液进行中和反应的反应热的测定，请回答下列问题：
(1)在稀溶液中，强酸(盐酸、硝酸、硫酸)与强碱(氢氧化钠、氢氧化钾)发生中和反应生成1 mol H2O，热效应为什么相同？_______________________________
_____________________________________________________________________。
(2)用1.10 mol·L-1 NaOH溶液替代1.0 mol·L-1NaOH溶液，测得的反应热相同吗？_______________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定中和反应的反应热，对结果会产生什么影响？_________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)若用相同浓度的醋酸溶液代替盐酸进行实验(已知醋酸电离吸收能量)测得的中和反应的反应热的数值会如何变化？___________________________________
_____________________________________________________________________。
探究焓变与化学键能量之间的关系
1 mol H2和1 mol Cl2反应生成2 mol HCl的能量转化关系如图所示：
1．根据信息填写下表
化学键 反应中能量变化
断裂或形成1 mol化学键的能量变化 断裂或形成化学键的总能量变化
H—H 吸收______ kJ能量 共吸收______ kJ能量
Cl—Cl 吸收______ kJ能量
H—Cl 放出______ kJ能量 共放出______ kJ能量
结论 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应热 ΔH＝___________________
2．通过计算可知该反应是吸热反应还是放热反应？
1．焓变与化学键变化的关系
化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因(如图)。
吸收能量E1
↓
反应物反应产物
↓
放出能量E2
E1>E2 反应吸收能量 ΔH>0
E12．焓变与物质能量变化的关系
放热反应 吸热反应
关系 反应物具有的总能量大于反应产物具有的总能量 反应物具有的总能量小于反应产物具有的总能量
表示 方法 ΔH<0 ΔH>0
图示
实例 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－183.0 kJ·mol-1 C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3 kJ·mol-1
1．反应A＋B―→C(Q＜0)分两步进行：①A＋B―→X(Q＞0)，②X―→C(Q＜0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是( )
A B
C D
2．化学反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的能量变化如图所示，则下列说法中正确的是( )
A．该反应是吸热反应，吸收的热量为(y－x)kJ
B．断裂1 mol H—H键和1 mol Cl—Cl键时能放出x kJ的能量
C．断裂2 mol H—Cl键时需要吸收y kJ的能量
D．2 mol HCl(g)的总能量高于1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)的总能量
1．反应热：化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量。 2．焓变：等压反应的反应热，ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)＝反应物总键能－反应产物总键能。 3．焓变与反应热效应的关系：ΔH＞0，为吸热反应；ΔH＜0，为放热反应。
1．下列关于反应ΔU的说法中正确的是( )
①ΔU<0时，反应吸收能量 ②ΔU>0时，反应吸收能量 ③根据能量守恒定律，ΔU＝Q＋W ④ΔU＝ΔH
A．②④ B．②③ C．①③ D．①④
2．下列说法中正确的是( )
A．在测定中和反应的反应热时，稀酸溶液中H＋与稀碱溶液中OH－的物质的量相等，所测中和反应的反应热数值更准确
B．中和反应的反应热测定实验中，NaOH溶液需分多次倒入装盐酸的小烧杯中
C．测定中和反应的反应热时，使用稀氨水代替稀氢氧化钠溶液，所测中和反应的反应热数值的绝对值偏小
D．测定中和反应的反应热时需要天平
3．NF3是一种温室气体，其存储能量的能力是CO2的12 000～20 000倍，在大气中的寿命可长达740年，如表所示是几种化学键的键能，下列说法中正确的是( )
化学键 N≡N F—F N—F
键能/(kJ·mol-1) 946 154.8 283.0
A．过程N2(g)―→2N(g)放出能量
B．过程N(g)＋3F(g)―→NF3(g)吸收能量
C．反应N2(g)＋3F2(g)===2NF3(g)为放热反应
D．NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成，仍可能发生化学反应
4．科学家已获得了气态N4分子，其空间结构为正四面体形(如图所示)。已知断裂1 mol N—N键吸收193 kJ能量，断裂1 mol N≡N 键吸收946 kJ能量。下列说法正确的是( )
A．N4属于一种新型化合物
B．N4(g)===2N2(g)反应的ΔH＞0
C．N4(g)===4N(g)的过程中吸收772 kJ能量
D．以N4为原料替代N2合成等量NH3时，可放出更多的热量
5．已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(g)，反应过程中能量变化如图，问：
(1)a、b、c分别代表什么意义？
a____________________________________________________________________；
b____________________________________________________________________；
c____________________________________________________________________。
(2)该反应是放热反应还是吸热反应？________。ΔH______(填“<”或“>”)0。
(3)a、b、c的关系式为___________________________________________________。
1/1第1节 化学反应的热效应
第1课时 化学反应的反应热 内能变化与焓变(基础课)
学习任务 1．通过对日常生活和生产常见化学反应的放热、吸热现象的认知，能辨识化学反应中能量变化的本质；认识反应热、放热反应、吸热反应的含义。从宏观和微观上，分析化学变化中的能量吸收或释放的原因。 2．能从内能变化角度认识反应热、焓变。通过对反应热和内能概念的理解，逐步养成严谨求实的科学态度。 3．通过中和反应的反应热测定实验，明确反应热测定的原理和方法。
旧知回顾 1．吸热(放热)反应：化学上，把最终表现为吸收热量的化学反应称为吸热反应；把最终表现为放出热量的化学反应称为放热反应。 2．常见的吸热反应：①Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应；②大多数的分解反应；③C和H2O(g)、C和CO2的反应；④碳酸氢钠与柠檬酸(或盐酸)的反应。 3．常见的放热反应：①中和反应；②燃烧反应；③金属与酸或氧气的反应；④铝热反应；⑤大多数的化合反应。 4．能量变化的原因： (1)放热反应：反应物的总能量大于反应产物的总能量；吸热反应：反应物的总能量小于反应产物的总能量。 (2)旧化学键断裂会吸收一定的能量，新化学键形成会释放一定的能量。
一、化学反应的反应热
1．反应热
(1)定义
化学上规定：当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量。
(2)表示符号
用Q表示
(3)反应热数值：通过实验测得或理论计算求得。
2．反应热的测定
(1)仪器——量热计
(2)原理
Q＝－C(T2－T1)，其中C表示溶液及量热计的热容，其单位为J·K-1；T1、T2分别表示反应前和反应后体系的温度。
(3)操作：将反应物加入内筒并搅拌使之迅速反应，测量反应前后溶液温度的变化值。
二、化学反应的内能变化与焓变
1．内能
(1)定义：是体系内物质所含各种微观粒子的能量总和。符号：U。
(2)内能大小的影响因素
内能的大小除了与物质的种类、数量及聚集状态(即气态、液态或固态等)有关外，还与体系的温度、压强有关。
2．化学反应的内能变化
(1)内能变化与能量变化的关系：
化学反应中内能的变化可写作：ΔU＝U(反应产物)－U(反应物)。
U(反应产物)＞U(反应物) 反应吸收能量
U(反应产物)＜U(反应物) 反应释放能量
(2)呈现形式：热和功。
(3)与反应热的关系：ΔU＝Q＋W。
3．等压反应的反应热——焓变
(1)焓：用它的变化来描述等压反应的反应热，符号为H，单位为J或kJ。
(2)焓变：
①定义：反应产物的焓与反应物的焓之差。
②表达式：ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)＝Qp
(Qp表示等压条件下化学反应的反应热)。
③单位：kJ·mol-1或J·mol-1。
(3)化学反应的焓变示意图
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)反应热、焓变均指化学反应中的热量变化，单位为kJ或J。 (×)
(2)化学反应中反应物总能量一定大于反应产物总能量。 (×)
(3)吸热反应的ΔH＜0，放热反应的ΔH ＞0。 (×)
(4)反应体系的内能变化就是反应热。 (×)
中和反应的反应热的测定
在实验室用如图所示装置测定中和反应的反应热。
1．两个装置测定结果哪个更接近真实值？为什么？
提示：用图2装置测定中和反应的反应热更接近真实值。因为图2装置热量损失少。
2．在实验室中有玻璃搅拌器和金属搅拌器，在进行测定反应热的实验时应选择哪种搅拌器？
提示：应选择玻璃搅拌器。因为金属是热的良导体而玻璃不是，选用金属搅拌器会增大反应过程中热量的散失，造成实验误差。
3．实验操作一般重复两到三次的目的是什么？
提示：多次计算求平均值，减少实验过程中的误差。
1．中和反应与中和反应的反应热
实质是H＋和OH－反应生成H2O。若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质等)，这部分反应热不在中和反应的反应热之内。
2．中和反应的反应热测定的注意事项
稀 酸、碱溶液应当用稀溶液
同 要使用同一支温度计。分别先后测量酸、碱及混合液的温度时，测定一种溶液的温度后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干
快 操作时动作要快，尽量减少热量的散失
过 酸或碱溶液中的一种可稍过量，以确保另一种完全反应
保 量热计必须具有良好的保温效果，减少热量的损失
准 测量终止温度要准，当温度计的液柱达到最高点刚开始下降时准确记录终止温度
1．下列关于“中和反应的反应热的测定”实验的说法不正确的是( )
A．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球不能与内筒底部接触
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．需要的玻璃仪器有烧杯(250 mL)、温度计、量筒(100 mL)两个、搅拌器
D．所用的氢氧化钠溶液和盐酸的浓度不宜太小，且体积和浓度均相等
D [温度计水银球与内筒底部不能接触，A正确；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；需要的玻璃仪器有烧杯(250 mL)、温度计、量筒(100 mL)两个、搅拌器，C正确；所用NaOH溶液和盐酸的浓度不宜太大，体积应相等，若浓度太大，稀释会产生热，测得的中和反应的反应热不准确，D错误。]
2．如图是某实验小组改进的中和反应的反应热测定实验装置。在塑料瓶中事先加入 50 mL 0.50 mol·L-1盐酸，然后通过注射器注入50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH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____________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)实验小组按课本装置和改进后的装置分别进行实验，测得实验数据如下：
实验次数 起始温度t1/℃ 终止温度 t2/℃ 温度差(t2 －t1)/℃
HCl NaOH 平均值 改进 前 改进 后 改进 前 改进 后
改进 前 改进 后 改进 前 改进 后 改进 前 改进 后
1 19.1 19.0 21.1 21.2 20.1 20.2 23.4 23.6 3.3 3.4
2 19.0 19.2 21.0 20.8 20.0 20.0 23.2 23.5 3.2 3.5
3 19.2 19.2 21.2 21.0 20.2 21.0 23.6 23.4 3.4 3.3
表中记录的终止温度是指_____________________________________________，
根据改进后装置的实验数据计算反应放出的热量为__________(近似认为盐酸和NaOH溶液的密度都是1 g·cm-3，中和后溶液的比热容为 4.18 kJ·K-1·kg-1)。
(3)有同学考虑注射器针筒中会有NaOH溶液残留(不超过0.5 mL)，认为上述实验会导致所测得反应热偏小，请判断该观点是否正确并说明理由：_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)如果用60 mL 0.50 mol·L-1盐酸与60 mL 0.55 mol·L-1 NaOH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”)。
[答案] (1)减少实验过程中的热量损失 (2)温度计显示的最高温度 1 421.2 J (3)不正确，实验中NaOH溶液过量，即使有残留，加入的NaOH溶液也能保证盐酸完全反应 (4)不相等
[教材 活动·探究]
用100 mL 1.0 mol·L-1盐酸与100 mL 1.0 mol·L-1 NaOH溶液进行中和反应的反应热的测定，请回答下列问题：
(1)在稀溶液中，强酸(盐酸、硝酸、硫酸)与强碱(氢氧化钠、氢氧化钾)发生中和反应生成1 mol H2O，热效应为什么相同？_______________________________
_____________________________________________________________________。
(2)用1.10 mol·L-1 NaOH溶液替代1.0 mol·L-1NaOH溶液，测得的反应热相同吗？_______________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定中和反应的反应热，对结果会产生什么影响？_________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)若用相同浓度的醋酸溶液代替盐酸进行实验(已知醋酸电离吸收能量)测得的中和反应的反应热的数值会如何变化？___________________________________
_____________________________________________________________________。
[答案] (1)因为在稀溶液中，题述强酸与强碱均发生中和反应H＋＋OH－===H2O，所以生成等物质的量水的热效应相同 (2)相同，因为生成H2O的物质的量不变 (3)若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定反应热，生成BaSO4沉淀还会多放出一部分热量，所测反应热的数值偏大 (4)变小，醋酸在反应过程中会继续电离，吸收热量
探究焓变与化学键能量之间的关系
1 mol H2和1 mol Cl2反应生成2 mol HCl的能量转化关系如图所示：
1．根据信息填写下表
化学键 反应中能量变化
断裂或形成1 mol化学键的能量变化 断裂或形成化学键的总能量变化
H—H 吸收436 kJ能量 共吸收679 kJ能量
Cl—Cl 吸收243 kJ能量
H—Cl 放出431 kJ能量 共放出862 kJ能量
结论 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应热 ΔH＝－183_kJ·mol-1
2．通过计算可知该反应是吸热反应还是放热反应？
提示：ΔH<0，故该反应为放热反应。
1．焓变与化学键变化的关系
化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因(如图)。
吸收能量E1
↓
反应物反应产物
↓
放出能量E2
E1>E2 反应吸收能量 ΔH>0
E12．焓变与物质能量变化的关系
放热反应 吸热反应
关系 反应物具有的总能量大于反应产物具有的总能量 反应物具有的总能量小于反应产物具有的总能量
表示 方法 ΔH<0 ΔH>0
图示
实例 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－183.0 kJ·mol-1 C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3 kJ·mol-1
1．反应A＋B―→C(Q＜0)分两步进行：①A＋B―→X(Q＞0)，②X―→C(Q＜0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是( )
A B
C D
D [由A＋B―→X为吸热反应，可知X的能量高于A＋B的能量，可排除A项和C项；由总反应A＋B―→C为放热反应，可知C的能量小于A＋B的能量，故B项错误、D项正确。]
2．化学反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的能量变化如图所示，则下列说法中正确的是( )
A．该反应是吸热反应，吸收的热量为(y－x)kJ
B．断裂1 mol H—H键和1 mol Cl—Cl键时能放出x kJ的能量
C．断裂2 mol H—Cl键时需要吸收y kJ的能量
D．2 mol HCl(g)的总能量高于1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)的总能量
C [由图可知反应物的总能量大于反应产物的总能量，所以该反应为放热反应，A错误；断键要吸收能量，所以断裂1 mol H—H键和1 mol Cl—Cl键吸收x kJ能量，B错误；断裂2 mol H—Cl键需要吸收y kJ的能量，C正确；反应物的总能量大于反应产物的总能量，即2 mol HCl的总能量低于1 mol H2和1 mol Cl2的总能量，D错误。]
1．反应热：化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量。 2．焓变：等压反应的反应热，ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)＝反应物总键能－反应产物总键能。 3．焓变与反应热效应的关系：ΔH＞0，为吸热反应；ΔH＜0，为放热反应。
1．下列关于反应ΔU的说法中正确的是( )
①ΔU<0时，反应吸收能量 ②ΔU>0时，反应吸收能量 ③根据能量守恒定律，ΔU＝Q＋W ④ΔU＝ΔH
A．②④ B．②③ C．①③ D．①④
B [ΔU＝U(反应产物)－U(反应物)>0时反应吸收能量，故①错误、②正确；根据能量守恒定律，体系的能量变化可以以热和功的形式呈现，故ΔU＝Q＋W，③正确；在等压反应中，没有功存在时才有ΔU＝ΔH，故④错误，答案选B。]
2．下列说法中正确的是( )
A．在测定中和反应的反应热时，稀酸溶液中H＋与稀碱溶液中OH－的物质的量相等，所测中和反应的反应热数值更准确
B．中和反应的反应热测定实验中，NaOH溶液需分多次倒入装盐酸的小烧杯中
C．测定中和反应的反应热时，使用稀氨水代替稀氢氧化钠溶液，所测中和反应的反应热数值的绝对值偏小
D．测定中和反应的反应热时需要天平
[答案] C
3．NF3是一种温室气体，其存储能量的能力是CO2的12 000～20 000倍，在大气中的寿命可长达740年，如表所示是几种化学键的键能，下列说法中正确的是( )
化学键 N≡N F—F N—F
键能/(kJ·mol-1) 946 154.8 283.0
A．过程N2(g)―→2N(g)放出能量
B．过程N(g)＋3F(g)―→NF3(g)吸收能量
C．反应N2(g)＋3F2(g)===2NF3(g)为放热反应
D．NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成，仍可能发生化学反应
C [过程N2(g)―→2N(g)为化学键断裂的过程，吸收能量，故A项错误；过程N(g)＋3F(g)―→NF3(g)为形成化学键的过程，放出能量，故B项错误；反应N2(g)＋3F2(g)===2NF3(g)的ΔH＝反应物的键能之和－反应产物的键能之和，则ΔH＝＝－287.6 kJ·mol-1，ΔH<0，为放热反应，故C项正确；NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成，则不能发生化学反应，化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成，故D项错误。]
4．科学家已获得了气态N4分子，其空间结构为正四面体形(如图所示)。已知断裂1 mol N—N键吸收193 kJ能量，断裂1 mol N≡N 键吸收946 kJ能量。下列说法正确的是( )
A．N4属于一种新型化合物
B．N4(g)===2N2(g)反应的ΔH＞0
C．N4(g)===4N(g)的过程中吸收772 kJ能量
D．以N4为原料替代N2合成等量NH3时，可放出更多的热量
D [N4为同种元素组成的纯净物，属于单质，A错误；反应N4(g)===2N2(g)的ΔH＝×2＝－734 kJ·mol-1＜0，B错误；N4(g)===4N(g)的过程中吸收193 kJ×6＝1 158 kJ能量，C错误；N4(g)===2N2(g)为放热反应，则以N4为原料替代N2合成等量NH3时，可放出更多的热量，D正确。]
5．已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(g)，反应过程中能量变化如图，问：
(1)a、b、c分别代表什么意义？
a____________________________________________________________________；
b____________________________________________________________________；
c____________________________________________________________________。
(2)该反应是放热反应还是吸热反应？________。ΔH______(填“<”或“>”)0。
(3)a、b、c的关系式为___________________________________________________。
[答案] (1)反应中旧键断裂吸收的总能量 反应中新键形成放出的总能量 反应热 (2)放热反应 < (3)c＝b－a
数智分层作业(一) 化学反应的反应热 内能变化与焓变
(选择题每小题只有一个选项符合题目要求，选择题每小题3分，本试卷共45分)
1．中华传统文化蕴含着丰富的化学知识，下列诗句中主要涉及吸热反应的是( )
A．白居易《赋得古原草送别》：“野火烧不尽，春风吹又生。”
B．苏轼《石炭》：“投泥泼水愈光明，烁玉流金见精悍。”
C．于谦《咏煤炭》：“爝火燃回春浩浩，洪炉照破夜沉沉。”
D．李商隐《无题·相见时难别亦难》：“春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干。”
[答案] B
2．某同学通过实验测出稀盐酸和稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O(l)的反应热ΔH＝，造成这一结果的原因不可能是( )
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
B [若装置保温、隔热效果差，则会造成较多的热量损失，测得的反应放出的热量变少，A正确；仰视读数时，实际量取的溶液体积多于应该量取的溶液体积，会导致放出的热量变多，B错误；C项操作会导致较多的热量损失，C正确；D项操作会导致测得的NaOH溶液的初始温度偏高，最后计算出的反应放出的热量比实际放出的热量少，D正确。]
3．H2与发生反应的过程模型图如下(“－”表示化学键)。下列说法不正确的是( )
A．过程Ⅰ是吸热过程
B．过程Ⅲ是放热过程
C．该反应过程所有旧化学键都断裂，且形成了新化学键
D．该反应的能量转化形式只能以热能的形式进行
D [过程Ⅰ为分子化学键断裂形成原子，属于吸热过程，故A正确；过程Ⅲ为新化学键形成的过程，是放热过程，故B正确；过程Ⅰ中所有的旧化学键断裂，过程Ⅲ为新化学键形成的过程，故C正确；该反应可通过燃料电池实现化学能到电能的转化，故D错误。]
4．已知稀溶液中H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)，生成1 mol H2O(l)放出57.3 kJ热量。下列过程中放出热量为57.3 kJ的是( )
A．1 mol H2SO4与足量的NaOH溶液反应
B．稀盐酸与氨水反应生成1 mol H2O(l)
C．稀盐酸与稀Ba(OH)2溶液反应生成1 mol H2O(l)
D．稀NaOH溶液与98%浓硫酸反应生成1 mol H2O(l)
C [1 mol H2SO4与足量的NaOH溶液反应生成 2 mol 水，A错误；一水合氨是弱碱，存在电离平衡，电离吸热，则稀盐酸与氨水反应生成1 mol H2O(l)时放出热量小于57.3 kJ，B错误；稀盐酸与稀溶液反应生成1 mol H2O(l)时放出热量为57.3 kJ，C正确；浓硫酸溶于水放热，则稀NaOH溶液与98%浓硫酸反应生成1 mol H2O(l)时放出热量大于57.3 kJ，D错误。]
5．根据如图所示的反应判断下列说法错误的是( )
A．CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量
B．该反应的焓变大于零
C．该反应中有离子键断裂也有共价键断裂，化学键断裂吸收能量，化学键形成放出能量
D．由该反应可推出凡是需要加热才发生的反应均为吸热反应
D [因为碳酸钙受热分解是吸热反应，CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量，焓变大于零，故A、B正确；在CaCO3中，Ca2+和之间存在离子键，在中，C与O之间存在共价键，故反应中有离子键断裂也有共价键断裂，断键吸收能量，成键放出能量，C正确；需要加热才发生的反应不一定为吸热反应，如碳的燃烧反应就是放热反应，D错误。]
6．已知1 mol X2(g)完全燃烧生成X2O(g)放出能量a kJ，且氧气中1 mol O===O键完全断裂时吸收能量b kJ，X2O中1 mol X—O键形成时放出能量c kJ，则X2中1 mol X—X键断裂时吸收的能量为( )
A．(4c－b＋2a) kJ B． kJ
C．(4c＋b－2a) kJ D． kJ
B [1 mol X2(g)完全燃烧生成X2O(g)，放出能量为a kJ，生成2 mol X2O(g)的ΔH＝－2a kJ·mol-1，设1 mol X—X键断裂时吸收能量为Q kJ，有2Q＋b－4c＝－2a，求得Q＝，B正确。]
7．(8分)H2与O2、F2均能发生反应，如图为H2与F2发生反应生成HF过程中的能量变化示意图。
请回答下列问题：
(1)完成转化Ⅰ、Ⅱ________(填“吸收”或“放出”，下同)能量，完成转化Ⅲ________能量。(2分)
(2)H2和F2反应的能量变化图可用________(填“A”或“B”)表示。(2分)
(3)H2在O2中燃烧的过程主要是______能转化为________能的过程。(4分)
[解析] (1)断裂化学键吸收能量，形成化学键释放能量，Ⅰ、Ⅱ是断裂化学键，吸收能量，Ⅲ是形成化学键，放出能量。(2)H2和F2反应是放热反应，反应物的总能量大于反应产物的总能量，故A正确。(3)氢气在氧气中燃烧是放热反应，是化学能转化成热能的过程。
[答案] (1)吸收 放出 (2)A (3)化学 热
8．由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．反应物的总键能大于反应产物的总键能
B．该反应的焓变ΔH＝＋139 kJ·mol-1
C．该化学反应体系从环境吸收能量
D．相同条件下，反应物、反应产物和过渡态中的物质，过渡态最不稳定
D [由图可知，反应产物的能量低于反应物的能量，反应为放热反应；反应焓变等于反应物的总键能减去反应产物的总键能，故反应物的总键能小于反应产物的总键能，A错误；反应为放热反应，该反应的焓变为ΔH＝(209－348) kJ·mol-1＝－139 kJ·mol-1，B错误； 该反应为放热反应，向环境释放能量，C错误；相同条件下，反应物、反应产物和过渡态中的物质，过渡态所处能量最高最不稳定，D正确。]
9．反应2HI(g)===H2(g)＋I2(g)的ΔH>0，经过以下两步反应完成：
ⅰ．2HI(g)===H2(g)＋2I(g) ΔH1
ⅱ．2I(g)===I2(g) ΔH2
下列说法不正确的是( )
A．反应物[2HI(g)]具有总能量低于反应产物[H2(g)＋I2(g)]具有总能量
B．因为ⅰ中断裂化学键吸收能量，所以ΔH1>0
C．因为ⅱ中形成化学键释放能量，所以ΔH2＜0
D．断裂2 mol HI(g)中的化学键吸收的总能量大于断裂1 mol H2(g)和1 mol I2(g)中的化学键吸收的总能量
B [由ΔH>0知，反应物具有总能量低于反应产物具有总能量，A正确；ⅰ中HI断裂化学键吸收能量，形成H2成键要放出能量，所以ΔH1要比较吸收能量和放出能量的相对多少，B错误；ⅱ中只有I(g)形成I2(g)，形成化学键释放能量，所以ΔH2＜0，C正确；反应2HI(g) H2(g)＋I2(g)的ΔH>0，说明断裂2 mol HI(g)中的化学键吸收的总能量大于断裂1 mol H2(g)和1 mol I2(g)中的化学键吸收的总能量，D正确。]
10．(13分)(1)已知单质硫在通常条件下以S8(斜方硫)的形式存在，而在蒸气状态时，含有S2、S4、S6及S8等多种同素异形体，其中S4、S6和S8具有相似的结构特点，其结构如图所示：
若已知硫氧键的键能为d kJ·mol-1，氧氧键的键能为e kJ·mol-1，S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－a kJ·mol-1，则S8分子硫硫键的键能为________________________________________________________________。(5分)
(2)下表是部分化学键的键能数据：(8分)
化学键 P—P P—O O==O P==O
键能/(kJ·mol-1) 198 360 498 x
①已知白磷的燃烧热为2 982 kJ·mol-1，白磷(P4)、P4O6、P4O10结构如图所示，则上表中x＝________________。
②0.5 mol白磷(P4)与O2完全反应生成固态P4O6，放出的热量为________kJ。
[答案] (1)(2d－a－e) kJ·mol-1 (2)①585 ②819
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