1、成才之路 化学路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 选修化学反应与能量 第一章 第一节 化学反应与能量的变化第一章 第2课时 热化学方程式 中和热的测定新知识导学探究2新思维名师讲堂3新考题随堂自测4新视点专家博客6新提升达标作业5新情境激趣入题1新情境激趣入题阿基米德曾说过，给我一个足够长的杠杆，我可以撬动地球，而化学能量就是推动人类进步的“杠杆”！能量使人类脱离了“茹毛饮血”的野蛮，进入繁华多姿的文明。化学反应所释放的能量是现代能量的主要来源之一。化学反应同时存在着物质变化和能量变化，化学反应中的物质变化可用化学方程式表示，那么用什么方法可以既表示物质变化也表示其能量变化呢？如何建立物质变
2、化和能量变化的定量关系呢？新知识导学探究新知导学1.热化学方程式的定义与意义能表示参加反应的_和_的关系的化学方程式，叫做热化学方程式。热化学方程式不仅表明了化学反应中的_变化，也表明了化学反应中的_变化。例如：H2(g)12O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1，表示在_，_kPa，_mol H2 与_mol O2 完全反应生成_态水时_的热量是 285.8 kJ。物质的量 反应热 物质 能量 25 101 1 12液 放出2化学计量数热化学方程式各物质前的化学计量数只表示_，不表示_，因此，它可以是_数，也可以是_或_。对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其H_。即使化学计
3、量数相同，当反应物、生成物的状态不同时，H_。物质的量 分子(数)整 小数 分数 不同 也不同3中和热的测定【实验目的】测定强酸与强碱反应的反应热，体验化学反应的热效应。【实验用品】仪器：_、_、_、_、_、_、_；药 品：_、_。大烧杯(500 mL)环形玻璃搅拌棒 小烧杯(100 mL)量筒(50 mL)两个温度计泡沫塑料或纸条 泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)盐酸(0.50 molL)氢氧化钠溶液(0.55 molL1)【实验原理】实验时，先测出盐酸和氢氧化钠溶液的起始温度，求其平均温度t1，两溶液混合充分反应后，读取混合液温度t2。为了使计算简便，可以近似地认为：(1)_盐酸和_氢
4、氧化钠溶液的密度都是_，则：盐酸质量m150 g，氢氧化钠溶液的质量m250 g。近似认为混合溶液的比热容c_，所 以 中 和 反 应 放 出 的 热 量 是：Q (m1 m2)c(t2t1)_kJ。0.50 molL1 0.55 molL1 1 gcm3 J(g)1 4.180.418(t2t1)(2)又因 50 mL 0.50 molL1 盐酸中含有 0.025 mol 的 H，所以跟 0.025 mol 的 OH发生中和反应，生成 0.025 mol 的水，放出热量为 Q kJ，所以：中和热 Q0.025kJmol1_kJmol1。0.418t2t10.0251热化学方程式与普通化学方程
5、式有何区别？提示：自主探究热化学方程式普通化学方程式C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.4 kJ/molCH2O(g)=高温 COH2右端有热效应值右端无热效应值必须标明反应物、生成物的聚集状态不标明聚集状态化学式前的化学计量数可以是分数或整数化学计量数表示物质的量或分子与原子的个数，只能为整数2.同一个化学反应，是否只有一种形式的热化学方程式？提示：热化学方程式表示参加反应的物质的量和反应热的关系，而H的值与参加反应的物质的物质的量有关，故热化学方程式中化学计量数不同时，H亦不同，一个化学反应，可有多种形式的热化学方程式。新思维名师讲堂1书写步骤(1)写出反应物、生成物的化学
6、式，标明各物质的状态。(2)依据已知确定各物质的化学计量数，在生成物右侧写出H(焓变)的数值、单位及正、负号。热化学方程式教材点拨2注意事项(1)注意H的数值、单位及正、负号H只能写在热化学方程式的右边，且中间留空格。若为放热反应，H为“”；若为吸热反应，H为“”。H的单位一般为kJ/mol或kJmol1。关于H的单位“kJmol1”并不是指每摩尔具体物质反应时伴随的能量变化是多少千焦，而是指给定形式的具体反应以各物质的化学计量数来计量其物质的量时伴随的能量变化。(2)注意测定条件反应热H与测定条件(温度、压强等)有关，因此书写热化学方程式时应注意H的测定条件。绝大多数H是在25、101 kP
7、a下测定的，可不注明温度和压强。(3)注意物质的聚集状态反应物和产物的聚集状态不同，反应热H也不同。因此，书写热化学方程式必须注明物质的聚集状态。气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。热化学方程式中不用标“”和“”。(4)注意化学计量数热化学方程式中的化学计量数只代表物质的量，不表示分子数，因此，可为整数，也可为分数。由于H与反应完成的物质的量有关，所以方程式中化学式前面的化学计量数必须与H相对应，如果化学计量数加倍，则H也要加倍。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。例如：已知H2(g)12O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1则：H2
8、O(l)=H2(g)12O2(g)H285.8 kJmol1。2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1。(5)热化学方程式是表示反应已完成的量，而不管反应是否真正完成，例如，300时，氢气和碘蒸气反应的热化学方程式为H2(g)I2(g)2HI(g)H12.84 kJmol1，上式并不代表300时，将1 mol氢气和1 mol碘蒸气放在一起，就有12.84 kJ热量放出，而是代表有2 mol HI(g)生成时，才有12.84kJ热量放出。(6)物质的状态不同，自身具有的能量也不同，一般说来，气态时能量最高，液态次之，固态最小。3热化学方程式书写中的常见错误：物质聚集状态的
9、标注错误、H的正负及单位书写错误、热量数值与化学方程式中化学计量数不对应等。(2015江西八校联考)已知在25、101 kPa下，1 g C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40 kJ的热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是()典例透析AC8H18(l)252 O2(g)=8CO2(g)9H2O(g)H48.40 kJmol1BC8H18(l)252 O2(g)=8CO2(g)9H2O(l)H5 517.6 kJmol1CC8H18(l)252 O2(g)=8CO2(g)9H2O(l)H5 517.6 kJmol1DC8H18(l)252 O2(g)=8CO2(g)9H2O
10、(l)H48.40 kJmol1【解析】在 25、101 kPa 下，1 mol C8H18 燃烧生成CO2 和液态水时放出的热量为48.40 kJ1 g114 g5 517.6 kJ。解答该题关键要看三点：一看各物质的状态 A 项中 H2O 的状态标错。二看H正负号 反应放热，H0，C 项错误。三看热量数值与化学计量数是否对应 A、D 两项中显然不对应，错误。【答案】B【点评】书写热化学方程式必须注意以下几点：(1)要注明反应物和生成物的状态；(2)放热反应H为“”，吸热反应H为“”；(3)H的单位为kJ/mol。写出下列反应的热化学方程式：(1)1 mol C2H5OH(l)完全燃烧生成C
11、O2(g)和H2O(l)，放出1366.8 kJ热量：_。(2)1 mol C(石墨)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)，吸收131.3 kJ能量：_。【解析】已知反应物的物质的量及放出或吸收的热量，要写出热化学方程式，关键是要确定与方程式中的化学计量数对应的 H。(1)C2H5OH 燃烧的化学方程式为 C2H5OH3O2点燃2CO23H2O，那么，相应的热化学方程式为 C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1366.8 kJ/mol。(2)1 mol C(石墨)完全反应吸收 131.3 kJ 热量，则相应的热化学方程式为 C(石墨，s)H2O(g)=CO
12、(g)H2O(g)H131.3 kJ/mol。【答案】(1)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1366.8 kJ/mol(2)C(石墨，s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.3 kJ/mol1氢气是人类最理想的能源。已知在25、101 kPa下，1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量142.9 kJ，则下列热化学方程式书写正确的是()A2H2O2=2H2O H142.9 kJ/molB2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H142.9 kJ/molC2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJ/molD2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H5
13、71.6 kJ/mol变式训练解析：A 项中反应热的数值错误，同时没写物质的聚集状态，且放热反应的 H 应为“”；B 项中反应热的数值错误，1 g142.9 kJ4 gQ，Q571.6 kJ，所以 2 mol(即 4 g)H2 完全燃烧生成液态水放出 571.6 kJ 热量；D 项中反应热的数值正确，但符号写反了。【答案】C2热化学方程式C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.3 kJmol1表示()A碳和水反应吸收131.3 kJ能量B1 mol碳和1 mol水反应生成一氧化碳和氢气并吸收131.3 kJ热量C1 mol固态碳和1 mol水蒸气反应生成一氧化碳气体和氢气，吸热13
14、1.3 kJD1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸热131.3 kJ解析：该热化学方程式表示：1 mol固态碳和1 mol水蒸气反应生成1 mol一氧化碳气体和1 mol氢气，吸收131.3 kJ的热量，特别要指明水的状态。答案：C1中和反应(1)定义酸和碱反应生成盐和水的反应。(2)实质酸电离产生的H和碱电离产生的OH反应生成H2O。强酸和强碱生成可溶性盐和水的离子反应方程式为：HOH=H2O中和热及其测定教材点拨2中和热(1)定义在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1 mol H2O时所释放的热量，称为中和反应的反应热，即中和热。(2)注意酸、碱的稀溶液，指酸、碱的物质的量浓度均小于或等于
15、1 molL1的溶液。生成1 mol H2O。(注意以生成1 mol H2O为标准来配平其余物质的化学计量数。)(3)中和热的表示。强酸和强碱在稀溶液中发生中和反应时，1 mol H和1 mol OH反应生成1 mol H2O，放出57.3 kJ的热量，表示为：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3kJmol1。3反应热的测量某些化学反应的反应热可以用实验方法测定，用来测定反应热的仪器称为“量热器”。测量操作是：将反应器置于充满水的绝热容器中，当反应放热时，其热量即传入水中，根据水的质量、比热和水温的变化求出反应所放出的热量。下面具体研究课本关于中和热的测定。实验用品仪器：大烧杯(50
16、0 mL)、小烧杯(100 mL)、温度计、量筒(50 mL)两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒。试剂：0.50 molL1盐酸、0.55 molL1NaOH溶液。实验方案(1)组装量热装置 大、小烧杯杯口相平；大、小烧杯间填满碎泡沫塑料，确保装置保温、隔热，减少热量散失。(2)测量初始温度t1用一量筒量取50 mL 0.50 molL1盐酸，倒入小烧杯中并测量其温度；用另一量筒量取50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液并测量其温度。求两温度平均值作为t1。(3)测量终止温度t2把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中；把量筒中的NaOH溶液一
17、次性倒入小烧杯；用环形玻璃拌棒轻轻搅动溶液并测出终止温度t2。(4)重复实验操作记录每次的实验数据(5)实验数据处理取三次实验数据的平均值代入公式 HQnH2O0.418t2t10.025 kJmol1温馨提示：(1)试剂方面：从酸碱的强弱、浓度及量的多少方面考虑。酸碱溶液应当用强酸、强碱的稀溶液；测定中和热时不能用弱酸或弱碱，因弱酸或弱碱在水溶液中不能完全电离，若改用弱酸或弱碱，它们电离时要吸收一部分热量，使所得中和热数值偏小。测定中和热不能用浓酸或浓碱。因浓酸或浓碱溶于水时一般都要放热，使所得中和热数值偏大。为保证0.5 molL1盐酸全部反应，实验中使用0.55molL1的NaOH溶液(
18、稍过量)。(2)仪器方面：从环形玻璃搅拌棒及温度计方面考虑。不能用铁丝代替环形玻璃搅拌棒。因为铁丝能消耗酸且易传热，会引起实验误差。实验中用温度计先后测量酸、碱及混合液的温度时，要使用同一支温度计，可减小实验误差，且测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。温度计的水银球部分要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间再记下读数。(3)操作方面：从配好的酸碱溶液及操作方面考虑。实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温，才能使用。操作时动作要快，尽量减少热量的散失。(4)实验产生误差的原因。量取溶液的体积有误差(测量结果是按50 mL的酸、碱进行计算，若实际量取时，多于50 mL或小于50
19、mL都会造成误差)。温度计的读数有误。实验过程中有液体洒在外面。混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。测酸后的温度计未用水清洗便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。(2015 贵 州 铜 仁 一 中 模拟)50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55mol/L NaOH溶液在如右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。回答下列问题：典例透析(1)从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃仪器是_。(2)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是_。(3)大 烧 杯 上 如 不 盖 硬 纸 板，求 得 的 中
20、和 热 数 值 将_(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。(4)实验中改用60 mL 0.50 mol/L盐酸跟50 mL 0.55 mol/LNaOH 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 得 的 中 和 热_(填“相等”或“不相等”)，简述理由：_。(5)实验中改用6.94 mL 15 mol/L硫酸溶液跟60 mL 0.55mol/L NaOH溶液进行反应，与上述实验(4)相比，所求中和热_(填“相等”或“不相等)，简述理由：_。(6)若三次平行操作测得数据中起始时盐酸与烧碱溶液平均温度相同，而终止温度与起始
21、温度差(t2t1)分别为2.3、2.4、2.9，则最终代入计算式的温度差的平均值为_。【解析】测定过程中要充分搅拌以使NaOH与HCl充分反应；在测定溶液温度时要有保温措施，否则会造成较大的误差；放出的热量与参加反应的NaOH、HCl的量有关，参加反应的物质用量越多，放出的热量越多，但酸碱中和反应的中和热指生成1 mol H2O时放出的热量，所以为定值。第(6)问涉及定量实验中数据处理的常识，一般来说，定量实验总要平行操作多次，取测量值的平均值代入计算以减小误差，但还应注意如果某个测量值与其他值相差较大，则可能在取得该值的操作中存在较严重的失误，应舍去，故此问所给的2.9 应舍去。【答案】(1
22、)环形玻璃搅拌棒(2)减少实验过程中的热量损失(3)偏小(4)不相等 相等 因为中和热是指稀的强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol H2O所放出的能量，与酸碱的用量无关(5)不相等 浓硫酸稀释时会放出热量(6)2.353某学习小组进行了测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热的实验。(1)写出该反应的热化学方程式(中和热为57.3 kJ/mol)：_。(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如下表。变式训练请填写下表中的空白：温度实验次数 起始温度T1/终止温度T2/温度差平均值(T2T1)/H2SO4 NaOH平均值126.226.026.130.1227.027.427.
23、233.3325.925.925.929.8426.426.226.330.4近似认为0.50 mol/L NaOH溶液和0.50 mol/L硫酸溶液的密度都是1 g/cm3，中和后生成溶液的比热容c4.18 J/(g)。则中和热H_(取小数点后一位)。(3)上述实验数值结果与57.3 kJ/mol有偏差，产生偏差的原因可能是_(填字母)。a实验装置保温、隔热效果差b量取NaOH溶液的体积时仰视读数c分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中d用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度解析：(1)表示中和热的化学方程式时要注意生成水的物质的量是1 mol。(2)先计算生成水
24、的物质的量为0.025 mol；第2次实验(T2T1)值较其他实验误差较大，舍去，用其他三组实组数据计算(T2T1)的平均值为4.0，计算得H53.5kJ/mol。(3)分析偏差原因即分析“偏低”的原因，a、c直接造成了热量损失，符合要求；b的结果是量取的NaOH溶液偏多，是造成“偏高”的原因，不符合要求，d使T1偏高，则(T2T1)偏低，符合要求。答案：(1)12H2SO4(aq)NaOH(aq)=12Na2SO4(aq)H2O(l)H57.3 kJ/mol(2)4.0 53.5 kJ/mol a、c、d新考题随堂自测1(2015经典习题选萃)下列说法正确的是()A书写热化学方程式时，只要在
25、化学方程式的右端写上热量的符号和数值即可B凡是在加热或点燃条件下进行的反应都是吸热反应C表明反应放出或吸收热量的化学方程式叫做热化学方程式D氢气在氧气中燃烧的热化学方程式为2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H483.6 kJ解析：书写热化学方程式时还应注明各物质的聚集状态，A不正确；有的放热反应在点燃或加热时才能发生，B不正确；D中H的数值和单位均错误。答案：C2N2H4 是一种高效清洁的火箭燃料，0.25 mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时，放出 133.5 kJ 热量。则下列热化学方程式中正确的是()A12N2H4(g)12O2(g)=12N2(g)H2O(g)H267
26、kJmol1B N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(l)H 133.5 kJmol1CN2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H534 kJmol1DN2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H534 kJmol1解析：由题意知，1 mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时放出热量为534 kJ。答案：D3某些化学键的键能数据如表所示：化学键HHClClHCl键能/kJmol1436243431则下列热化学方程式不正确的是()A12H2(g)12Cl2(g)=HCl(g)H91.5 kJmol1BH2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H183 kJmol1C
27、12H2(g)12Cl2(g)=HCl(g)H91.5 kJmol1D2HCl(g)=H2(g)Cl2(g)H183 kJmol1解析：H反应物的键能之和生成物的键能之和，12H2(g)12Cl2(g)=HCl(g)的 H(436 kJmol1243 kJmol1)/2431 kJmol191.5 kJmol1，所以 A 正确、C 错误；B 项中，化学方程式中物质的化学计量数是 A 项中的 2 倍，故 H91.5 kJmol12183 kJmol1，B 正确；D 项与 B 项中的 H的符号相反、数值相同，D 正确。【答案】C4(2015试题调研)一定条件下，充分燃烧一定量的丁烷放出热量 161
28、.9 kJ，经测定完全吸收生成的 CO2 需消耗 5 molL1 的 KOH 溶液 100 mL，恰好生成正盐，则此条件下热化学方程式 C4H10(g)132 O2(g)=4CO2(g)5H2O(g)的 H 为()A2590.4 kJmol1B2590.4 kJmol1C1295.2 kJmol1D1295.2 kJmol1解析：根据题意放出161.9 kJ热量时生成的CO2的物质的量为5 molL 10.1 L20.25 mol，所以H161.9kJmol1162590.4 kJmol1。答案：B5(2015襄阳检测)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
29、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 molL1 NaOH溶液分别与0.5 molL1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、滴定管、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，加快反应速率，减小误差，A正确；B项中温度计水银球不能接触烧杯底部，B错；C项中CH3COOH为弱酸，电离吸热，故测得的中和热与用盐酸时数值不同，C错；D项仪器中不需要天平、滴定管，D错。答案：A6(2015经典习题选萃)依据事实，写出下列反应的
30、热化学方程式。(1)N2(g)与适量H2(g)反应，生成1 mol NH3(g)，放出46.1kJ热量。_。(2)1 g乙炔(C2H2)气体完全燃烧生成CO2和液态水放出热量50 kJ。_。(3)含1 mol H2SO4的稀硫酸与足量NaOH溶液反应放出热量114.6 kJ。_。答案：(1)12N2(g)32H2(g)=NH3(g)H46.1 kJ/mol或 N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H92.2 kJ/mol(2)C2H2(g)52O2(g)=2CO2(g)H2O(l)H1 300 kJ/mol 或 2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l)H2 600 kJ/mo
31、l(3)12H2SO4(aq)NaOH(aq)=12Na2SO4(aq)H2O(l)H57.3 kJ/mol新提升达标作业（点此链接）新视点专家博客反应热与化学键键能的关系已知：破坏 1 mol 物质的化学键时所消耗的能量与相同条件下形成 1 mol 该物质的化学键时所放出的能量相等。放出的热量越多，物质本身具有的能量越低，分子越稳定。下表中的数据是破坏 1 mol 物质中的化学键所消耗的能量(kJ)：物质Cl2Br2I2HCl HBrHIH2能量(kJ)243193151431366298436探究课题(1)下列物质本身具有的能量高低：H2、Cl2、Br2、I2。(2)下列氢化物的稳定性：H
32、Cl、HBr、HI。(3)X2H2=2HX(X 代表 Cl、Br、I)的反应的热效应。(4)相同条件下，X2(X 代表 Cl、Br、I)分别与氢气反应，消耗等物质的量的氢气时的热效应。(5)若无表中的数据，你能正确回答出问题(4)吗？探究过程(1)物质化学键键能越大，越稳定，物质本身具有的能量越低。由表中数据看出 H2 中 HH 键键能最大，所以_能量最低。(2)同样分析 HCl、HBr、HI 的键能知_最稳定。(3)反应 X2H2=2HX 中，根据 H反应物键能和生成物键能和，当X为Cl、Br、I时，反应的H分别为183 kJmol1、103 kJmol1、9 kJmol1H 都为负值，所以均为_(填“吸热”或“放热”)反应。(4)由(3)容易看出消耗 1 mol H2 时，放出热量最多的为_。(5)_。【解析】元素半径越小，键长越短物质化学键键能越大物质越稳定物质本身具有的能量越低。【答案】(1)H2(2)HCl(3)放热(4)Cl2(5)由于三种元素中Cl的半径最小，键长最短，形成HCl时放出的热量最多