第一章化學反應的熱效應

第一節反應熱

課程學習目標

1.了解反應熱及其測定，掌握中和反應反應熱的測定方法；能根據實驗中測定并記錄的數據計算反應熱。

2.能從宏觀和微觀兩個角度構建模型，了解反應熱與焰變的含義，能夠進行反應熱的簡單計算。

3.認識熱化學方程式，了解熱化學方程式表示的意義，能用熱化學方程式表示反應中的能量變化。

4.認識燃燒熱，能正確書寫關于燃燒熱的熱化學方程式。

學科核心素養

1.宏觀辨識與微觀探析：能從宏觀和微觀相結合的視角分析化學反應中的能量變化。

2.變化觀念與平衡思想：化學變化需要一定的條件；化學變化的本質是有新物質生成，并伴有能量的轉化。

3.科學態度與社會責任：具有節約資源、保護環境的可持續發展意識。形成簡約適度、綠色低碳的生活方式。

4.宏觀辨識與微觀探析：能從宏觀角度認識熱化學方程式表示的意義；能把握書寫熱化學方程式的規則。

【新知學習】

自然界的能量存在形式有很多種：勢能、生物能、熱能、太陽能、風能等。其中熱量的釋放或吸收是化學反

應中能量變化的常見形式，如下表。

如何定量描述化學反應過程釋放或吸收的熱量?

反應熱及其測定

1.體系與環境

以鹽酸與NaOH溶液的反應為例

體系是與周圍其他部分區分開來的根據需要所研究的對象。

體系-環境

如將試管中的鹽酸、NaOH溶液及發生的反應等看作一個反應體系，簡稱體系（系統）

環境是與體系相互影響的其他部分。

環境-體系

如盛有溶液的試管和溶液之外的空氣等看作環境。

關聯體系與環境之間存在物質交換或能量交換。

2.反應熱概念

在條件下，化學反應體系向環境釋放或從環境吸收的，稱為化學反應的熱效應，簡稱反應熱。

說明熱量：指因溫度不同而在體系與環境之間交換或傳遞的能量。

3.反應熱測定

通常可用______直接測定。

4.中和反應反應熱的測定

jinn.

LU

環境溫度不變時，根據測得的體系的溫度變化和有關物質的比熱容等來計算反應熱。

測定原理

計算公式：

（玻璃

溫度計、

/攪拌器各部分儀器的作用

內筒7

丁杯蓋a.玻璃攪拌器的作用是____________________________。

實驗裝置

隔熱層、、Vb.隔熱層的作用是________________。

、外殼

c.溫度計的作用是______________________________o

簡易量熱計示意圖

測量混合前50mL0.50molL-1鹽酸、50mL0.55mol-L1氫氧化鈉溶

①反應物溫度測量（公

液的溫度，取兩溫度平均值，記錄為起始溫度力

②反應后體系溫度測將酸堿溶液迅速混合，用玻璃攪拌器輕輕攪動溶液，并準確讀取混合

實驗步驟量㈤溶液的最高溫度，記錄為終止溫度打

③重復實驗操作兩次記錄每次的實驗數據，取其平均值作為計算依據

說明：O為了保證鹽酸完全被中和，采用稍過量的NaOH溶液；?測量完鹽酸的溫度后，溫度計

應沖洗干凈并擦干；?酸堿溶液一次迅速混合。

反應前體系反應后體系

反應物的溫度FC溫度差

實驗次數溫度溫度

鹽酸NaOH溶液/1/℃5℃色一切/℃

125.025.225.128.53.4

224.925.125.028.33.3

實驗數據325.625.425.529.03.5

處理設溶液的密度均為1g-cm-3,中和后溶液的比熱容。=4.18J-gT,oCT,則反應放出的熱量0=

34+33+35

?［加（鹽酸）+〃z（NaOH溶液）］?2—力）=4.18J-gf℃Tx（50g+50g）x------——-℃=1

421J-1.42kJo

那么生成1molH2O放出的熱量為一2—=________o

冽（H2O）_________

大量實驗測得，在25。（2和101kPa下，強酸的稀溶液與強堿的稀溶液，發生中和反應生成1mol

實驗結論

印0時，放出_______的熱量。

易錯問題防范

提高中和反應反應熱的測定準確度的措施

為使測得的數據更準確，酸、堿溶液應當使用強酸、強堿的稀溶液。

測定實驗中若用弱酸或弱堿，因其電離吸熱使測定數值偏小；若用濃酸或濃堿，因其溶解放

原理方面

熱使測定數值偏大。

為保證鹽酸被完全中和，堿的濃度應—o

酸堿溶液混合要迅速，防止熱量—O

操作方面在測量反應混合液的溫度時，溫度計不要貼在容器壁上或插入容器底部，要隨時讀取溫度值，

記錄下最高溫度值。

不可將溫度計當攪拌器使用；玻璃攪拌器應—移動。

儀器方面

應使用玻璃攪拌器，不能用金屬質攪拌器代替。

典例⑵-24高二上?寧夏?期末）某實驗小組學生用50mL0.50mol的稀硝酸與50mL0.55mol的NaOH

溶液在如圖所示的裝置中進行中和反應，通過測定反應過程中放出的熱量可計算中和反應的反應熱。下列說法不

正確

溫度計

硬紙板

碎紙條

A.圖中實驗裝置缺少玻璃攪拌器

B.若用銅絲做成攪拌器，求得的反應熱偏大

C.把稀硝酸體積改為60mL,所求中和反應的反應熱改變

D.燒杯間填滿碎紙條的作用是減少實驗過程中的熱量損失，減小實驗誤差

化學反應為什么會產生反應熱?

二.反應熱與婚變

1.內能

①內能是體系內物質的各種能量的總和。

②符號：u

③影響因素：溫度、壓強和物質的聚集狀態。

2.焰與焰變

里卜~與內能有關的物理量，用符號“打”表示

定義

I>生成物與反應物的焰值差

■|~S31_生成物)-H(反應物)

-----表達式

I單位，kJ?moL或kJ/mol

。反應熱與焰變的關系一等壓條件下進行的化學反應，其反應熱—反應的焰變，因此常用A/7表示反應熱。

?焰只有正值，而熔變的值可能帶“十”或“一”號，即A/Z>或AZ/<0。

?化學反應有焰變，物質的溶解、物質的聚集狀態變化、化學鍵的斷裂或形成，電解質的電離等都有能量變化。

如H2O(1)=H2<)(g)AH—+44kJmol-'o

3.焰變(A/7)與吸熱反應和放熱反應的關系

①放熱反應：反應體系向環境釋放能量，反應體系的焰減小，A8為,即M__0。

②吸熱反應：反應體系從環境中吸收能量，反應體系的焰增大，AH為—,即Aa_0。

培(H)反應物始(功］，生成物

AHgO\H>0

\生成物|反應物/

放熱反應吸熱反應

4.從微觀角度理解反應熱的實質

以H2(g)+Cb(g)=2HCl(g)反應的能量變化為例說明，如圖所示：

假想的

中間物質

鍵

形

成

431kJ/mol

能杭

由圖可知:

反應中能量變化

化學鍵

斷裂或形成1mol化學鍵的能量變化斷裂或形成化學鍵的總能量變化

H—H吸收436kJ

共吸收679kJ

Cl—C1吸收243kJ

H—C1放出431kJ共放出862kJ

1

結論H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的反應熱\H=_____kJ-mol-

①圖示：化學反應過程中形成化學鍵、斷裂化學鍵能量變化可用如圖表示:

1Z—\?

反應物|反應熱

?成物

。反應過程

其中，田表示反應物斷裂化學鍵吸收的總熱量，及表示生成物形成化學鍵放出的總熱量，Ei與瓦的差值表示反

應熱。上述反應過程表示該反應為放熱反應。

②焰變計算公式：AJ7=__或NH=__o

易.?示

1.吸熱反應和放熱反應均為化學變化。

2.吸熱反應和放熱反應與反應條件沒有必然聯系，需要加熱的反應也可能是放熱反應。

3.一般來說，物質具有的能量越低，物質越穩定；物質內的總鍵能越大，物質越穩定。

4.加入催化劑可以使反應歷程一能量曲線的“山峰”降低，改變了反應歷程，但加入催化劑前后反應物和生成物

的總能量差不變，即前后的“落差”不變，故加入催化劑不影響反應的AH,如圖所示（圖中b曲線表示加入催化劑

后的能量變化）。

*B

/一、a

/b\

H--.................十一f

J__LJ,-T-

5.一般情況下，熱化學方程式中不用寸”、“廣來表示氣體和沉淀。

典例2|（22-23高二上?天津薊州?階段練習）下列說法正確的是

A.在化學反應中發生物質變化的同時，一定發生能量變化

B.AH〉。表示放熱反應，AH<0表示吸熱反應

c.AH的大小與熱化學方程式中化學計量數無關

D.生成物釋放的總能量大于反應物吸收的總能量時，AH>0

典例3|（23-24高一下?河南鄭州?階段練習）物質變化與能量變化是化學反應的兩大特征，下列有關化學反應中的

能量變化說法不正確的是

能量IA八

IC

反應過程

A.所有的化學反應都有能量變化，一個反應不是吸熱就是放熱

B.反應A+B=C的過程如圖所示，可知該反應為放熱反應

C.乙醇燃燒生成C02（g）和H20（l）是放熱反應，說明乙醇斷鍵吸收的能量比形成C02（g）和Hz。。）放出的總能

量少

D.吸熱反應需要加熱才能進行，放熱反應都不需要加熱

三.熱化學方程式

概念表明反應所釋放或吸收的—的化學方程式

意義不僅表示化學反應中的________,也表明了化學反應中的_________

（1）寫出相應的化學方程式。

熱化學方程式中各物質化學式前的化學計量數只表示其物質的量，可以是整數或分數。

（2）標注反應的溫度和壓強。沒有特殊說明是指_____________o

熱化學不用標明反應條件（如“加熱”“高溫”“催化劑”等）o

方程式（3）標注各物質聚集狀態。

的書寫在物質后面用括號標注各物質的聚集狀態：氣體用液體用固體用溶液用

方法（4）標注的正負。

化學方程式后面空一格標注附，若為放熱反應，△〃為若為吸熱反應，△〃為

（5）計算AH的數值。

根據化學方程式中的化學計量數計算寫出M的數值。△〃單位是_______

A77的單位中“moL”的含義：

說明對一個化學反應，的單位中“mori”不是指每摩爾具體物質，而是指“每摩爾反應”。因此AZ/

必須與化學方程式一一對應。

典例4|（22-23高二上?天津薊州?階段練習）下列說法中正確的是

A.反應熱指的是反應過程中放出的熱量

B.熱化學方程式中各物質前的化學計量數的意義之一是表示分子的個數

C.在熱化學方程中生成物必須標明聚集狀態，反應物不需標明

D.所有的化學反應都伴隨著能量變化

［典例］（23-24高二下?廣東深圳?階段練習）已知N2H4是一種高效清潔的火箭燃料。。萬^^^凡㈤完全燃燒生

成風僅）和凡。修）時，放出133.5kJ熱量。則下列熱化學方程式書寫正確的是

(N2H4(g)+1o2(l)=lN2(g)+H2O(g)AH=+267kJ?moL

A.222

yN2H4(g)+1O2(g)=yN2(g)+：H,O(g)AH=+133.5k〉moL

B.4442

CN2H4(g)+O2(g)=N2(g)+H2O(g)AH=-534kJ-moL

1

DN2H4(g)+O2(g)=N2(g)+H2O(g)AH=-133.5kJmor

一熱化學方程式易錯點

1.可逆反應的熱效應

可逆反應中的表示的是完全反應時對應的焰變值。若按該反應的化學計量數投料進行反應，由于可逆反應

不能進行徹底，那么吸收或放出的熱量一定比該值小。

2.熱化學方程式中的物質必須指明聚集狀態。

3.A4的單位為kJ-moL。

4.“=”上方不寫反應條件，而寫發生反應的環境狀況如溫度和壓強。

四.燃燒熱

概念在101kPa時，1mol純物質________生成指定產物時所放出的熱量。

單位—

甲烷的燃燒熱為890.3kJ-molT,或AH=-890.3kJ-moL,它表示25。(2、101kPa時，1mol甲烷

意義

完全燃燒生成1molCO2(g)和2mol叢0(1)時放出890.3kJ的熱量。

書寫表示燃燒熱的熱化學方程式時，以燃燒1mol可燃物為標準來配平其余物質的化學計量數，同

書寫1

時可燃物要完全燃燒且生成指定產物。例如：H2(g)+^O2(g)=H2O(l)-285.8kJmol-

典例6|(23-24高二上?四川成都?階段練習)依據如下反應可知某純物質的燃燒熱的是(燃燒熱數值正確)

A.2C(s)+O2(g)=2CO(g)AH=-221kJ?moH

1

B.CH4(g)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g)AH=-890.3kJ.mol-

C.4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l)AH=-1265.2kJ?mor1

D.2H2S(g)+O2(g)=2H2O(l)+2S(s)AH=-632kJ?moH

燃燒熱：①燃料Imol；②完全燃燒；③生成指定產物。如：C元素-CC)2(g)、H元素一比0(1)、S元素

-SO2(g)>N元素-N2(g)；④燃燒熱的數值與化學計量數無關。

反應熱燃燒熱

能量的變化放熱或吸熱放熱

NH的大小放熱時，AHC0；吸熱時，NH>QA//<0

反應物的量不限1mol純物質

生成物無要求指定產物

熱化學方程式有無數個唯一

【效果檢測】

1.下列反應屬于吸熱反應的是

A.硫酸與氫氧化鈉反應B,氫氣的燃燒

C.氧化鈣和水反應D.Ba(OH)2?8H2O與NH4cl固體反應

2.已知化學反應A2(g)+B2(g尸2AB(g)的能量變化如圖所示，判斷下列敘述中正確的是

|能量/(kj-mol-1)

J2molAB(g)

1molA2(g)+1molB2(g)

反應進程

A.該反應有可能是放熱反應

B.1molA2(g)和1molB?(g)反應生成2molAB(g)吸收的熱量為(a-b)kJ

C.該反應中反應物的總能量高于生成物的總能量

D.斷裂1molA-A和1molB-B鍵，放出akJ能量

3.下列有關反應熱的說法不正確的是

A.在等溫、等壓條件下進行的化學反應，其反應熱等于反應的焰變(AH)

B.反應H2(g)+Cb(g尸2HCl(g)AH=T84.6kJ-molT,表示每摩爾反應放出184.6kJ的熱量

C.在等溫條件下，酸堿中和反應是放熱反應，反應體系內能減少

D.所有反應的反應熱都可以通過量熱計直接測量

4.下列說法不正確的是

A.化學反應除了生成新物質外，還伴隨著能量的變化

B.放熱反應不需要加熱就能發生，吸熱反應不加熱就不能發生

C.吸熱反應在一定條件(如常溫、加熱等)也能發生

D.同溫同壓下，反應H2(g)+Cb(g)=2HCl(g)在光照和點燃條件下的AZ/相同

+

5.強酸與強堿的稀溶液發生中和反應時：H(aq)+OH-(aq)=H2O(1)AH=-57.3kJ/molo向1L0.5mol/L的NaOH

溶液中分別加入下列物質至恰好完全反應：①稀醋酸②濃硫酸③稀硝酸。下列說法正確的是

A.三者放出的熱量均為28.65kJB.濃硫酸反應放出的熱量小于28.65kJ

C.稀硝酸反應放出的熱量為28.65kJD.稀醋酸放出的熱量大于28.65kJ

6.在測定中和熱的實驗中，下列說法正確的是

A.用0.55mol-L」NaOH溶液分別與0.5mol-L」的鹽酸、醋酸溶液反應，如所取的溶液體積相等，則測得的中和

熱數值相同

B.為了準確測定反應混合溶液的溫度，實驗中溫度計水銀球應與小燒杯底部接觸

C.在測定中和熱實驗中需要使用的儀器有：天平、量筒、燒杯、滴定管、溫度計

D.使用環形玻璃攪拌棒是為了使反應物混合均勻，加快反應速率，減小實驗誤差

7.下列說法正確的是

A.反應熱指的是反應過程中放出的熱量

B.熱化學方程式的化學計量數可表示分子的個數

C.在熱化學方程式中無論反應物還是生成物都必須標明聚集狀態

D.所有化學反應均伴隨熱量變化

8.已知0.1mol硫黃完全燃燒時放出的熱量為29.6kJ,對應的熱化學方程式是

1

A.S+O2=SO2AH=-296kJmol

1

B.S(s)+O2(g>SO2(g)AH=-29.6kJmol-

C.S(s)+O2(g)=SO2(g)AH=-296kJmol-'

D.S⑸+O2(g尸SC)2(g)AH=+296kJmol-1

9.下列熱化學方程式書寫正確的是

催化劑?

2+3乂一-2N4AH=-92.2kJ?n?l1

A.IWJ溫iWj壓

H,(g)+-O,(g)=H,O(l)AH=-285.8kJ-mol-1

B.2

C2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)AH=-571.6kJ

Dq石墨，s)+以g)=9(g)AH=+393.5kJ.n?r1

10.已知：H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)AHL184.6kJ-mol,則恥股)=;凡②+#叫)的反應熱公凡是

A.+92.3kJ-mol-1B.-92.3kJ-mo『

C.+184.6kJmor'D.-369.2kJ-molT

11.實驗測得：101kPa時，1mol用完全燃燒生成液態水，放出285.8kJ的熱量；1molCR完全燃燒生成液態

水和CO2,放出890.3kJ的熱量。下列熱化學方程式書寫正確的是

1

A.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)AH^STl.ekJmol-

B.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(1)AH=-890.3kJ

1

C.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)AH=-890.3kJmol

1

D.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(1)AH=890.3kJmor

+

12.已知強酸與強堿的稀溶液發生中和反應的熱化學方程式為：H(aq)+OH(aq)=H2O(l)下

列說法正確的是

A.該反應是吸熱反應

B.該反應的生成物的總能量低于反應物的總能量

C.該化學方程式表示lmolH+和Imol°田完全反應吸收57.3kJ的能量

1

D,由題給熱化學方程式可推出2H+(aq)+2OH-(aq尸2H2。(1)AH=1