高中化学 111 化学反应的反应热学案 鲁科版选修4.docx

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高中化学111化学反应的反应热学案鲁科版选修4

第1课时　化学反应的反应热

[学习目标定位]　1.知道化学反应中能量变化的实质，能说出反应热、放热反应、吸热反应等概念。

2.明确测定反应热的要点，学会测定反应热的基本原理和方法。

1．化学反应的基本特征：

一是物质发生了变化，即有新物质生成；二是能量发生了变化，即吸收能量或放出能量。

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：

放热反应和吸热反应。

下列图中，图1表示放热反应，图2表示吸热反应。

3．有下列反应：

①氧化钙与水反应　②碳酸氢钠受热分解

③硫酸与氢氧化钠溶液混合　④燃烧煤炭取暖　⑤钠与水反应　⑥胆矾受热失去结晶水，其中为吸热反应的是②⑥，放热反应的是①③④⑤。

探究点一　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。

由于拆开不同的化学键消耗的能量不同，形成不同的化学键释放的能量也不同，所以化学反应中总会伴随有能量的变化，最终的反应结果表现为吸收能量或放出能量。

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；Q>0，反应吸热；Q<0，反应放热。

（2）单位：

J·mol－1或kJ·mol－1。

[归纳总结]

（1）反应热描述的是化学反应前后的热量变化，任何化学反应都有反应热。

（2）对于一个给定的化学反应，反应热与反应物的物质的量、状态及反应条件（如温度、压强、溶液的浓度等）有关。

[活学活用]

1．下列说法不正确的是（　　）

A．需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应

B．任何放热反应在常温条件下一定能发生

C．反应物所具有的总能量和生成物所具有的总能量的相对大小决定了反应是放热反应还是吸热反应

D．吸热反应在一定条件下（如高温、加热等）才能发生

答案　B

解析　反应开始时需加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应；化学反应的能量变化主要表现为放热或吸热，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在一定条件下才能发生。

探究点二　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。

测定反应热的仪器——量热计如下图所示。

（1）根据图示，填空。

（2）测定方法：

将反应物溶液加入到量热计内筒并迅速混合，搅拌，测量反应前后溶液温度的变化值。

（3）计算公式：

Q＝－C（T2－T1）。

其中C表示溶液及量热计的热容，T1、T2分别表示反应前和反应后体系的温度。

2．测定中和反应的反应热

（1）中和反应的反应热可以用实验的方法测得。

先将反应器置于绝热容器中，然后在反应器中使酸、碱稀溶液混合，发生中和反应，放出的热传入水（稀溶液）中，测量出水（稀溶液）的温度变化，根据水的质量、比热等可求出反应放出的热量。

（2）实验仪器装置

①将下列实验装置中各仪器（或物品）的名称填在横线上。

②实验过程中，还需要的其他仪器有50_mL量筒（2只）。

（3）实验测量数据

①初始温度（T1）

测量方法是用一量筒量取50mL0.50mol·L－1盐酸，倒入小烧杯中并测量其温度；用另一量筒量取50mL0.55mol·L－1NaOH溶液并测量其温度，取两温度平均值为T1。

②终止温度（T2）

测量方法是把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯中。

用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记录终止温度为T2。

③重复实验操作，记录每次的实验数据，取其平均值作为计算依据。

（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，反应后溶液的比热容C＝4.18J·K－1·g－1。

该实验中盐酸和NaOH溶液反应放出的热量是0.418（T2－T1）kJ，中和反应的反应热为16.72（T2－T1）kJ·mol－1[或Q＝－kJ·mol－1]。

[归纳总结]

中和反应的反应热的测定实验步骤

[活学活用]

2．50mL1.0mol·L－1盐酸跟50mL1.1mol·L－1氢氧化钠溶液在“探究点二－2”中图示装置中进行中和反应，并通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和反应的反应热。

试回答下列问题：

（1）大小烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是____________________________________。

（2）________（填“能”或“不能”）将环形玻璃搅拌棒改为环形铜棒，其原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）大烧杯上如不盖泡沫塑料盖板，对求得反应热数值的影响是________（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。

（4）如果改用60mL1.0mol·L－1盐酸跟50mL1.1mol·L－1氢氧化钠溶液进行反应，则与上述实验相比，所放热量________（填“增加”、“减少”或“不变”），理由是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）减少热量散失　

（2）不能　铜棒传导热的能力较强，使热量散失较多　（3）偏低　（4）增加　反应消耗的酸、碱增多，放出热量增加

解析　中和反应的反应热测定实验，一是要防止热量散失，如大烧杯上加盖泡沫塑料盖板、两个烧杯口要相平、在两个烧杯之间填充碎泡沫塑料或碎纸片、用环形玻璃搅拌棒搅拌而不能用金属棒（丝）搅拌、实验时动作要迅速等；二是酸、碱溶液浓度宜小不宜大，温度计读数要准确等。

加过量碱溶液可使酸完全反应，碱过量对中和反应的反应热测定没有影响。

1．下列说法不正确的是（　　）

A．化学反应除了生成新物质外，都伴随着能量的变化

B．放热反应不需要加热就可以发生

C．反应条件是加热的反应不一定都是吸热反应

D．化学反应是放热还是吸热，取决于生成物具有的总能量和反应物具有的总能量的相对大小

答案　B

2．吸热反应一定是（　　）

A．释放能量

B．能量无变化

C．反应物的总能量低于生成物的总能量

D．反应物的总能量高于生成物的总能量

答案　C

3．下列反应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

4．在做测定中和反应的反应热实验时，应使用仪器的正确组合是（　　）

①天平　②量筒　③烧杯　④滴定管　⑤温度计　⑥试管　⑦酒精灯

A．①②④⑤B．②③⑤

C．②③④⑦D．全部

答案　B

5．

（1）写出下列反应的化学方程式

①将0.02mol·L－1盐酸与0.02mol·L－1氢氧化钠溶液等体积混合：

___________________。

②将0.01mol·L－1硫酸与0.02mol·L－1氢氧化钠溶液等体积混合：

__________________。

（2）上述两反应，若从物质类别的变化分析，其反应类型是________________；若从能量的变化分析，其反应类型是______________。

（3）上述两反应的离子方程式是_________________________________________________，

两反应过程中的热量变化________（填“相同”或“不同”），你判断的依据是___________________________________________________________________。

答案　

（1）①HCl＋NaOH===NaCl＋H2O

②H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O

（2）中和反应　放热反应

（3）H＋＋OH－===H2O　相同　参加两反应的H＋、OH－的数目都相同

[基础过关]

一、反应热的概念

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．必然引起物质状态的变化

D．必然伴随着能量的变化

答案　C

解析　化学反应的本质是化学键的断裂和形成，表现为有新物质生成，而化学变化中的反应物和生成物的状态在反应前后可能相同，也可能不相同，故C项错。

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．下列各项与反应热的大小无关的是（　　）

A．反应物的状态

B．温度

C．反应物的物质的量

D．表示反应热的单位

答案　D

4．下列反应中，生成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

二、放热反应和吸热反应的判断

5．下列属于吸热反应的是（　　）

①Al＋HCl

②Ba（OH）2·8H2O＋NH4Cl

③水受热分解

④CaO＋H2O

A．①②B．①③C．②③D．①④

答案　C

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

答案　B

解析　浓硫酸的稀释放热但不是化学反应。

7．下列反应是放热反应，但不是氧化还原反应的是（　　）

A．铝片与稀硫酸的反应

B．氢氧化钡与硫酸的反应

C．灼热的炭与二氧化碳的反应

D．甲烷在氧气中燃烧

答案　B

8．“摇摇冰”是一种即用即冷的饮料。

吸食时将饮料罐隔离层中的化学物质和水混合后摇动即会制冷。

该化学物质是（　　）

A．氯化钠B．固体硝酸铵

C．固体氢氧化钠D．生石灰

答案　B

解析　氯化钠溶解几乎没有能量的变化，固体氢氧化钠溶于水放出大量的热，生石灰与水反应放热，铵盐类溶于水一般吸热。

三、反应热的测定

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．两个量筒

答案　B

10．在进行中和热的测定中，下列操作错误的是（　　）

A．反应前酸、碱溶液的温度要相同

B．测量溶液的温度计要一直插在溶液中

C．为了使反应均匀进行，可以向酸（碱）中分次加入碱（酸）

D．为了使反应更完全，可以使酸或碱适当过量

答案　C

解析　分次加入混合时，容易造成热量损失，使测试结果不准确。

11．用50mL0.50mol·L－1盐酸和50mL0.55mol·L－1NaOH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4.18J·g－1·℃－1，盐酸和NaOH溶液的密度都近似认为是1g·cm－3，则中和反应生成1mol水时放热（　　）

A．55.2kJB．391kJC．336kJD．1.38kJ

答案　A

解析　代入Q＝－kJ·mol－1计算即可。

12．将