1、 第第 1 节节 化学反应的热效应化学反应的热效应 第第 1 课时课时 化学反应的反应热化学反应的反应热 学业要求 素养对接 1.能辨识化学反应中能量的转化形式。 2.能解释化学反应中能量变化的本质。 1.变化观念：化学反应中能量相互转化。 2.守恒思想：能量变化遵循能量守恒。 知 识 梳 理 知识点一、化学反应的反应热 1.化学反应中存在两大变化即物质变化和能量变化。 2.化学反应中的能量变化有多种形式，但通常主要表现为热量的变化。因此化学 反应分为两类： (1)放热反应：放出热量的化学反应。 (2)吸热反应：吸收热量的化学反应。 3.反应热的概念：当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放
2、或吸收的热量 称为该反应在此温度下的热效应，简称为反应热。 (1)表示方法：用符号 Q 表示；Q0，反应吸热；Q0，反应放热。 (2)单位：J mol 1 或 kJ mol 1。 4.常见的放热反应和吸热反应： 放热反应： 大多数化合反应 所有的燃烧反应 酸碱中和反应 较活泼 金属与酸的反应 活泼金属与 H2O 的反应 铝热反应 缓慢氧化反应 爆炸 吸热反应： 大多数分解反应 Ba(OH)2 8H2O 与 NH4Cl 的反应 C 和 CO2、 H2O(g)的反应 反应如 CCO2= 高温 2CO 少数化合。 知识点二、反应热的测定 1. 反应热的数据可以运用理论计算求得，也可以通过实验测得。测
3、定反应热的 仪器量热计如下图所示。 2.测定方法：将反应物溶液加入到量热计内筒并使之迅速混合，搅拌，测量反应 前后溶液温度的变化值。 3.计算公式：QC(T2T1)。其中 C 表示溶液及量热计的热容，单位是 J K 1； T1、T2表示反应前和反应后体系的温度，单位是 K。 自 我 检 测 1.判断正误，正确的打“”，错误的打“” (1)放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应( ) (2)物质发生化学变化都伴有能量的变化( ) (3)伴有能量变化的物质变化都是化学变化( ) (4)吸热反应在任何条件都不能发生( ) (5)Na 转化为 Na 时，吸收的能量就是该过程的反应热( )
4、 (6)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) 2.有下列反应：氧化钙与水反应 碳酸氢钠受热分解 硫酸与氢氧化钠溶液混合 燃烧煤炭取暖 钠与水反应 胆矾受热失 去结晶水，其中为吸热反应的是_，放热反应的是_。 答案 学习任务一、反应热与物质能量及化学键的关系 【观图思考】 1.上图中的“钻木取火”和燃气的燃烧都涉及到哪些能量间的转化？ 提示 “钻木”是机械能转化为内能，“取火”是化学能转化为内能；燃气的燃 烧是化学能转化为热能和光能。 2.化学反应中的反应热与化学键键能有什么关系？ 提示 反应热断裂化学键吸收的总能量形成化学键
5、放出的总能量。 【名师点拨】 1.反应热与化学键的关系 (1)化学反应的本质是反应物反应时旧化学键断裂和生成物生成时新化学键形成 的过程。 (2)反应热与化学反应过程中旧化学键断裂时吸收的能量和新化学键形成时释放 的能量的相对大小有关。 放热反应： 生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能 量。 吸热反应： 生成物分子成键时释放出的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能 量。 2.反应热与物质能量变化的关系 放热反应 吸热反应 反应物具有的总能量大于生成物具有的 总能量 反应物具有的总能量小于生成物具有的 总能量 【特别提示】 所有的化学反应都有热效应。反应热 Q 的正负与反
6、应物总能量 和生成物总能量的相对大小有关，与反应是否需要加热无必然联系。 【典例 1】 化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量 与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图为 N2(g)和 O2(g)反应生成 NO(g) 过程中的能量变化，下列说法中正确的是( ) A.1 mol N2(g)和 1 mol O2(g)反应放出的能量为 180 kJ B.1 mol N2(g)和 1 mol O2(g)具有的总能量小于 2 mol NO(g)具有的总能量 C.通常情况下，N2(g)和 O2(g)混合能直接生成 NO D.NO 是一种酸性氧化物，能与 NaOH 溶液反应生成盐和水
7、解析 反应热就是断裂旧化学键吸收的能量和形成新化学键所放出的能量的差 值，所以该反应的反应热是 946 kJ mol 1498 kJ mol12632 kJ mol1180 kJ mol 1，所以该反应是吸热反应，所以选项 A 不正确，B 正确；氮气和氧气反 应需要放电或高温条件，选项 C 不正确；NO 不是酸性氧化物，和氢氧化钠溶液 不反应，选项 D 不正确。 答案 B 【深度思考】 1.需要加热的反应不一定是吸热反应，吸热反应不一定需要加热条件。 2.对于可逆反应，若正反应是吸热反应，则逆反应必为放热反应。 变式训练 1 下列说法正确的是( ) A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 B
8、.化学反应中的能量变化都表现为热量变化 C.任何放热反应在常温下一定能发生 D.反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热反应还是吸热反应 解析 化学反应的能量变化可以表现为很多方面， 如转化为热能、 电能、 光能等； 反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小； 放 热反应和吸热反应都是在一定条件下发生的， 反应开始需要加热的反应可能是吸 热反应，也可能是放热反应。 答案 D 学习任务二、测定中和反应的反应热 实验探究 测定强酸与强碱反应的反应热，体验化学反应的热效应。 实验原理 利用一定量的酸和碱的稀溶液发生反应，测出反应前后溶液温度差，根据公式 Q CTc mT
9、 计算，其中：c4.18 J g 1 K1，m 为酸碱溶液的质量和， TT2T1， T 是酸溶液温度与碱溶液温度的平均值。 然后换算成生成 1 mol H2O 放出的热量。 实验步骤 1.制作量热计 2.向量热计内筒中加入 1.0 mol L 1 的盐酸 100 mL，盖上杯盖，插入温度计，匀 速搅拌后记录初始温度 T1。 3.向 250 mL 烧杯中加入 1.0 mol L 1 的 NaOH 溶液 100 mL，调节其温度，使之 与量热计中盐酸的温度相同。 4.快速将烧杯中的碱液倒入量热计中，盖好杯盖，匀速搅拌，记录体系达到的最 高温度 T2。 5.重复以上操作二到三次。 6.用同样的方法分
10、别测定 KOH 溶液与盐酸反应、NaOH 溶液与硝酸反应的反应 热。 实验 起始温度 T1/ 终止温度 T2/ 温度差(T2 T1)/ 反应热 Q/J HCl 与 NaOH HCl 与 KOH HNO3与 NaOH 数据处理 为了使计算简便一些，我们近似地认为 1.0 mol L 1 盐酸(或硝酸)和 1.0 mol L 1 NaOH(或 KOH)溶液的密度都是 1 g mL 1，所以可求出盐酸的质量 m 1、NaOH 溶液的质量 m2。 中和后生成的溶液的比热容 4.18 J g 1 K1，则用 100 mL 1.0 molL1 盐酸与 100 mL 1.0 mol L 1 NaOH溶液发生
11、中和反应放出的热量计算生成1 mol H 2O时 放出的热量：Q4.18 J g 1 K1200 mL1 g mL1(T 2T1) 10。 【典例2】 在一定温度下的稀溶液中， 强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O， 这时的反应热就是中和热。50 mL 0.50 mol L 1 盐酸与 50 mL 0.55 mol L 1 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 量可计算中和热。试回答下列问题： (1)大小烧杯间填满碎纸条的作用是_。 (2)大烧杯上如不盖硬纸板， 求得的中和热数值将_(填“偏大”、 “偏小” 或“无影响”)。结合日常生活的实际该实
12、验在_中进行效果更好。 (3)实验中改用 60 mL 0.50 mol L 1 盐酸与 50 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”)， 所 求 中 和 热 _( 填 “ 相 等 ” 或 “ 不 相 等 ”) ， 简 述 理 由 _ _。 (4)用相同浓度和体积的氨水代替 NaOH 溶液进行上述实验，测得的中和热的数 值会_；用 50 mL 0.5 mol L 1 NaOH 溶液进行上述实验，测得的中和 热的数值会_。(填“偏大”、“偏小”或“无影响”) 解析 要掌握实验操作要点：量热计保温效果要好；酸碱溶液的浓度要
13、小； 酸碱一方要过量；操作迅速准确，减少热量损失；及时准确记录数据。中 和热是在稀溶液中，1 mol H 和 1 mol OH发生中和反应生成 1 mol H 2O 时 所放出的热量，强酸与强碱反应的实质是 H OH=H 2O，计算出来的中和热 是相同的。 答案 (1)减少实验过程中的热量损失 (2)偏小 保温杯 (3)不相等 相等 因 中和热是指在稀溶液中 1 mol H 和 1 mol OH发生中和反应生成 1 mol H 2O 时所放出的热量，与酸碱的用量无关 (4)偏小 偏小 【深度思考】 1.在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成 1 mol H2O，这时的反应热就是中 和热。 2.
14、离子方程式符合 H OH=H 2O 的稀的强酸与强碱溶液反应的中和热均相 等。 【变式训练 2】 在测定中和热的实验中，下列说法正确的是( ) A.使用环形玻璃搅拌棒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， 实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触 C.用 0.5 mol L 1 NaOH 溶液分别与 0.5 mol L1 的盐酸、醋酸溶液反应，如所取 的溶液体积相等，则测得的中和热数值相同 D.在测定中和热实验中需要使用的仪器有天平、量筒、烧杯、温度计 解析 在中和热的测定中，使用环形玻璃搅拌棒，目的是使反应物混合均匀，加 快反应，减小误差，A 正确；温度计水银球不
15、能接触烧杯底部，B 错；CH3COOH 为弱酸，电离时吸热，故测得的中和热比用盐酸时数值小，C 错；实验仪器中不 需要天平，D 错。 答案 A 1.由图分析，有关叙述正确的是( ) A.A BC 和 BC A 两个反应吸收或放出的能量不等 B.A BC 是放热反应 C.A 具有的能量高于 B 和 C 具有的能量总和 D.A BC 是吸热反应，则 BCA 必然是放热反应 解析 本题考查化学反应中的能量变化， 由图可知， BC 的能量高于 A 的能量， 则反应 BC A 一定是放热反应；反之，A BC 则是吸热反应。根据能 量守恒定律，两反应的反应热在数值上相等，符号相反。 答案 D 2.下列反应
16、中生成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.铝粉与氧化铁粉末反应 D.氧化钙溶于水 答案 A 3.下列说法中不正确的是( ) A.分解反应大多数是吸热反应 B.氢氧化钾与硝酸的反应是放热反应 C.燃料有足够的空气就能充分燃烧 D.放热反应的过程， 都可以看成是“贮存”在物质内部的能量转化为热能、 光能、 电能等被释放出来的过程 解析 分解反应大多需提供热量破坏化学键，因而多数是吸热反应，A 项正确； 酸碱中和反应是典型的放热反应，B 项正确；物质要燃烧，首先要达到着火点， 即达到所需要的温度，其次要有足够的空气或其他反应物，C 项错误；因化学反 应的过程是“
17、贮存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能、电能或光能等释放 出来的过程，或者是热能、电能或光能转化为物质内部的能量(化学能)被储存起 来的过程，D 项正确。 答案 C 4.下列关于中和热的说法中正确的是( ) A.10 L 0.1 mol L 1 NaOH 溶液与 10 L 0.1 mol L1 盐酸反应时的反应热是中和热 B.1 mol HCl 气体通入 1 L 0.01 mol L 1 NaOH 溶液中反应时的反应热是中和热 C.1 mol CH3COOH 与 2 mol NaOH 溶液反应时的反应热是中和热 D.只要强酸与强碱在稀溶液中反应生成 1 mol 水时的反应热就是中和热 解析
18、 B中1 mol HCl气体通入1 L 0.01 mol L 1 NaOH溶液中反应的热效应除了 中和热外， 还有 HCl 气体的溶解热和电离热效应， 且不是生成 1 mol H2O， 错误； C 中醋酸溶液和 NaOH 溶液不一定是稀溶液，并且醋酸为弱酸，电离时吸热，错 误； D 中如果是硫酸与氢氧化钡反应， 它们反应除生成水外还会生成硫酸钡沉淀， 会放出更多热量。 答案 A 5.我国成功发射的“天宫一号”飞行器的外壳覆盖了一种新型结构陶瓷材料，其 主要成分是氮化硅， 该陶瓷材料可由石英固体与焦炭颗粒在高温的氮气流中通过 如下反应制得： 3SiO26C2N2= 高温 Si3N46CO 该反应
19、变化过程中的能量变化如图所示。回答以下问题。 (1)上述反应中的还原剂是_，还原产物是_。 (2)该反应_(填“吸热”或“放热”)，反应热 Q_0(填“”、 “”或“”)。 解析 (1)3SiO26C2N2= 高温 Si3N46CO， 反应中碳元素的化合价由 0 价升高 到2 价，氮元素的化合价由 0 价降低到3 价。故反应中的还原剂是 C，还原 产物为 Si3N4。(2)该反应过程中，反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热 反应，Q0。 答案 (1)C Si3N4 (2)放热 课时作业 基 础 练 1.下列对化学反应的认识错误的是( ) A.会引起化学键的变化 B.会产生新的物质 C.必然
20、引起物质状态的变化 D.必然伴随着能量的变化 解析 化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成， 表现为有新物质生 成， 而化学变化中的反应物和反应产物的状态在反应前后可能相同，也可能不相 同，故 C 项错。 答案 C 2.下列叙述正确的是( ) A.物质燃烧都是吸热反应 B.化学反应总是伴随着能量的变化 C.化学反应中放出的能量一定等于吸收的能量 D.化学反应中放出的热量才是反应热 答案 B 3.下列反应既属于氧化还原反应，又是吸热反应的是( ) A.铝片与稀盐酸的反应 B.Ba(OH)2 8H2O 与 NH4Cl 的反应 C.灼热的炭与 CO2的反应 D.甲烷在氧气中的燃烧反应 解析
21、已知 B、C 选项是吸热反应，但 B 选项反应 Ba(OH)2 8H2O 2NH4Cl=BaCl22NH3 H2O8H2O 为非氧化还原反应，而 C 选项反应 C CO2= 高温 2CO 为氧化还原反应，故答案为 C。 答案 C 4.下列反应中，反应产物总能量大于反应物总能量的是( ) A.氢气在氧气中燃烧 B.铁丝在氧气中燃烧 C.硫在氧气中燃烧 D.二氧化碳通过炽热的焦炭 答案 D 5.“即食即热型快餐”适用于外出旅行时使用。其内层是用铝箔包裹的并加工好 的真空包装食品，外层则是分别包装的两包化学物质。使用时拉动预留在外的拉 线使这两种化学物质反应，放出的热量便可对食品进行加热，这两种化学
22、物质最 合适的选择是( ) A.浓硫酸和水 B.生石灰和水 C.熟石灰和水 D.氯化钠和水 解析 生石灰和水反应放热， B 符合题意； 浓硫酸遇水放热， 但浓硫酸有腐蚀性， A 不合题意。 答案 B 6.下列过程属于放热反应的是( ) A.用石灰石烧制石灰 B.在生石灰中加水 C.浓硫酸的稀释 D.硫酸铵与氢氧化钙的反应 解析 浓硫酸的稀释过程放热，但不是化学反应。 答案 B 7.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，搅拌后的温度为初始温度 B.实验中可使酸或碱略过量 C.向量热计中加入碱液时，碱液的温度应与酸的温度相同 D.可以用 KOH 代替 Na
23、OH，浓硫酸代替盐酸 解析 可以用 KOH 代替 NaOH，但不能用浓硫酸代替盐酸，因为浓硫酸溶于水 也会放出很多热量。 答案 D 8.已知反应 CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)为放热反应，则下列说法中正确 的是( ) A.反应过程中的能量变化关系可用下图表示 B.甲烷燃烧时化学能转化为热能和光能 C.断开反应物中旧化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量 D.该反应发生断裂的化学键有离子键和共价键 解析 本题考查化学反应中的能量变化。此反应为放热反应，图中不能准确表示 反应过程中的能量变化情况，A 项错误；甲烷燃烧时化学能转化为热能和光能， B 项正确； 放热反应
24、断开反应物中旧化学键吸收的能量小于形成生成物中化学键 放出的能量，C 项错误；该反应发生断裂的只有共价键，D 项错误。 答案 B 9.在做中和反应的反应热的测定实验时，使用下列用品不是为了减少实验误差的 是( ) A.碎泡沫塑料 B.环形玻璃搅拌棒 C.底部垫纸条 D.温度计 答案 D 10.用 50 mL 0.50 mol L 1 盐酸和 50 mL 0.55 mol L 1 NaOH 溶液反应，实验中测 得起始温度为 20.1 ， 终止温度为 23.4 ， 反应后溶液的比热容为 4.18 J g 1 1，盐酸和 NaOH 溶液的密度都近似认为是 1 g cm3，则中和反应生成 1 mol
25、水 时放热( ) A.55.2 kJ B.391 kJ C.336 kJ D.1.38 kJ 解析 代入 Q0.418（T 2T1） 0.025 kJ moL 1 计算即可。 答案 A 11.将V1 mL 1.00 mol L 1 HCl溶液和V 2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测 量并记录溶液温度，实验结果如图所示(实验中始终保持 V1V250 mL)。下列 叙述正确的是( ) A.做该实验时环境温度为 22 B.该实验表明化学能可以转化为热能 C.NaOH 溶液的浓度约为 1.00 mol L 1 D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应 解析 从图中曲线可以看出，温度为 22 时
26、，V1为 5 mL，则 V2为 45 mL，此 时已经开始发生反应，所以 22 一定不是室温，A 错；曲线随 V1增多而升高， 随反应的进行，溶液温度升高，说明反应放热，化学能转化为热能，B 正确；当 V1 30 mL 时 温度 最高，说明此时两 者恰好完全反应， 则 NaOH 30 mL1.00 mol L 1 20 mL 1.5 mol L 1，C 错；该实验不能证明有水生成的其他反应 也是放热的，D 错。 答案 B 12.反应 C(石墨)C(金刚石)是吸热反应，由此可知( ) 石墨比金刚石稳定 石墨没有金刚石稳定 石墨和金刚石可以相互转化 石墨和金刚石不可以相互转化 A. B. C. D
27、. 解析 C(石墨)的总能量小于 C(金刚石)的总能量，能量高的物质不稳定。 答案 A 13.最新报道，科学家首次用 X 射线激光技术观察到 CO 与 O 在催化剂表面形成 化学键的过程。反应过程的示意图如下： 下列说法正确的是( ) A.CO 和 O 生成 CO2是吸热反应 B.在该过程中，CO 断键形成 C 和 O C.CO 和 O 生成了具有极性共价键的 CO2 D.状态状态表示 CO 与 O2反应的过程 解析 根据能量反应过程的图像知，状态的能量高于状态的能量，故该过 程是放热反应，A 错误；根据状态、可以看出整个过程中 CO 中的 C 和 O 化学键没有断裂，故 B 错误；由图可知，
28、生成物是 CO2，具有极性共价键， 故 C 正确；状态状态表示 CO 与 O 反应的过程，故 D 错误。 答案 C 14.已知化学反应 A2(g)B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，判断下列叙述中 正确的是( ) A.每生成 2 分子 AB 吸收 b kJ 热量 B.反应热 Q(ab)kJ mol 1 C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 D.断裂 1 mol AA 键和 1 mol BB 键，放出 a kJ 能量 解析 由图示可知生成物总能量高于反应物总能量，C 错；1 mol A2(g)与 1 mol B2(g)反应生成 2 mol AB(g)吸收(ab)kJ 热量，A 错
29、，B 正确；化学键断裂吸收 能量，D 错。 答案 B 素 养 练 15.最近意大利罗马大学的 Fulvio Cacace 等人获得了极具理论研究意义的 N4分 子。N4分子结构与 P4相似，已知断裂 1 mol NN 吸收 167 kJ 热量，生成 1 mol NN 放出 942 kJ 热量。根据以上信息和数据，下列说法正确的是( ) A.N4属于一种新型的化合物 B.N4沸点比 P4(白磷)高 C.N4与 N2互为同素异形体 D.1 mol N4气体转变为 N2将吸收 882 kJ 热量 解析 A 项中 N4是单质，B 项沸点高低与相对分子质量大小有关，D 项中， N4=2N2，放出热量为
30、942 kJ2 mol167 kJ6 mol882 kJ。 答案 C 16.已知：H2(g)O2(g)=H2O(g)，反应过程中能量变化如下图，完成： (1)a、b、c 分别代表什么意义？ a._；b._；c._。 (2)该反应是放热还是吸热？_。Q 大于零还是小于零？_。 解析 本题通过图像考查反应过程中的能量变化、化学键与吸热和放热的关系。 从图像可以看出：a 是指 H2、O2分子变成 H、O 原子时吸收的热量，b 是指 H、 O 原子形成水分子放出的能量，c 表示二者的差值，即反应热，由于放出的能量 大于吸收的热量，反应热小于零，故该反应放热。 答案 (1)代表断裂旧键吸收的能量 代表生成新键放出的能量 代表反应热 (2)放热 小于零
