高中化學(xué) 第1章 第1節(jié) 第1課時 化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱對點訓(xùn)練 魯科版選修4

第1章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第1節(jié)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)第1課時化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱[目標(biāo)要求]1.了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因，能說出常見的能量轉(zhuǎn)化形式。2.了解化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用。3.能舉例說明化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化。一、放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)1．放熱反應(yīng)是指化學(xué)反應(yīng)中放出熱量的反應(yīng)。2．吸熱反應(yīng)是指化學(xué)反應(yīng)中吸收熱量的反應(yīng)。二、反應(yīng)熱當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在一定溫度下進(jìn)行時，反應(yīng)所吸收或放出的熱量稱為該反應(yīng)在此溫度下的熱效應(yīng)，簡稱為反應(yīng)熱。表示符號：Q。三、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是反應(yīng)物分子中舊化學(xué)鍵斷裂和生成物生成時新化學(xué)鍵形成的過程。任何化學(xué)反應(yīng)都有反應(yīng)熱，這是由于在化學(xué)反應(yīng)過程中，當(dāng)反應(yīng)物分子間的化學(xué)鍵斷裂時，需要克服原子間的相互作用，這需要吸收能量；當(dāng)原子重新結(jié)合成生成物分子，即新化學(xué)鍵形成時，又要釋放能量。四、中和反應(yīng)的反應(yīng)熱的測定1．在稀溶液中，酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1_mol_H2O，這時的反應(yīng)熱就是中和熱。表達(dá)式：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－12．實驗探究：根據(jù)實驗步驟，測出氫氧化鈉與鹽酸、氫氧化鉀與鹽酸、氫氧化鈉與硝酸三個反應(yīng)的反應(yīng)前后的溫度值，領(lǐng)會量熱計的使用過程。(1)實驗?zāi)康模簻y定強(qiáng)酸與強(qiáng)堿反應(yīng)的反應(yīng)熱，體驗化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)。(2)實驗原理酸堿中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)，利用一定質(zhì)量的酸和堿發(fā)生反應(yīng)，測出反應(yīng)前后溶液溫度差，再根據(jù)參加反應(yīng)的酸溶液和堿溶液的體積求出混合溶液的質(zhì)量，根據(jù)公式計算：Q＝－c·m·Δt，其中：c＝4.18J·g－1·℃－1，m為酸堿溶液的質(zhì)量和，Δt＝t2－t1，t是酸溶液溫度與堿溶液溫度的平均值。然后換算成生成1molH2O放出的能量即可。(3)實驗步驟①制作簡易的量熱器。②用量筒準(zhǔn)確量取反應(yīng)溶液，準(zhǔn)確測量溫度(精確到0.1℃③將溶液混合反應(yīng)，記錄終止溫度。④重復(fù)實驗步驟②、③三次。實驗起始溫度t1/°C終止溫度t2/°C溫度差(t2－t1)/°C反應(yīng)熱Q/JHCl與NaOHHCl與KOHHNO3與NaOH(4)數(shù)據(jù)處理根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算反應(yīng)熱。為了使計算簡便一些，我們近似地認(rèn)為：①1.0mol·L－1鹽酸和1.0mol·L－1NaOH溶液的密度都是1g·cm－3，所以可求出鹽酸的質(zhì)量m1、NaOH溶液的質(zhì)量m2。②中和后生成的溶液的比熱容c＝4.18J·g－1·℃－1，則100mL1.0mol·L－1鹽酸與100mL1.0mol·L－1NaOH溶液發(fā)生中和反應(yīng)時放出的熱量可根據(jù)公式Q＝－c·(m1＋m2)·(t2－t1)求出。知識點一反應(yīng)熱的概念1．實驗室制取下列氣體的反應(yīng)為放熱反應(yīng)的是()A．由無水醋酸鈉制CH4B．由乙醇制C2H4C．由電石制C2H2D．由碳酸鈣受熱分解制CO2答案C解析A項、B項、D項都需要持續(xù)加熱，不是放熱反應(yīng)，只有C項是放熱反應(yīng)。2．已知在相同狀況下，同一化學(xué)鍵斷裂需要吸收的能量等于形成該化學(xué)鍵放出的能量。下列說法正確的是()A．電解熔融的Al2O3可以制得金屬鋁和氧氣，該反應(yīng)是一個放出能量的反應(yīng)B．水分解產(chǎn)生氫氣和氧氣時放出能量C．相同狀況下，反應(yīng)2SO2＋O2===2SO3是一個放熱反應(yīng)，則反應(yīng)2SO3===2SO2＋O2是一個吸熱反應(yīng)D．氯化氫分解成氫氣和氯氣時放出能量答案C解析由題意可以推測，如果一個反應(yīng)過程放出能量，那么使該反應(yīng)向反方向進(jìn)行則需要吸收能量，所以C正確；另外氫氣和氧氣反應(yīng)、氫氣和氯氣反應(yīng)、鋁和氧氣反應(yīng)都是放出能量的反應(yīng)，與它們相反的反應(yīng)：水、氯化氫和Al2O3的分解都應(yīng)該是吸收能量的反應(yīng)，故A、B、D錯誤。知識點二反應(yīng)熱與化學(xué)鍵鍵能關(guān)系3．通常人們把拆開1mol某化學(xué)鍵所吸收的能量看成該化學(xué)鍵的鍵能?，F(xiàn)給出化學(xué)鍵的鍵能(見下表)：化學(xué)鍵H—HCl—ClCl—H鍵能/(kJ·mol－1)436243431請計算H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反應(yīng)熱()A．862kJ·mol－1B．679kJ·mol－1C．－183kJ·mol－1D．183kJ·mol－1答案C解析拆開1molH2和1molCl2中的化學(xué)鍵所吸收的能量是436kJ·mol－1＋243kJ·mol－1＝679kJ·mol－1；形成2molHCl所放出的能量是431kJ·mol－1×2＝862kJ·mol－1，所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱是679kJ·mol－1－862kJ·mol－1＝－183kJ·mol－1。4．已知H—H鍵鍵能(斷裂時吸收或生成時釋放的能量)為436kJ·mol－1，N—H鍵鍵能為391kJ·mol－1，根據(jù)熱化學(xué)方程式：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1。則N≡N鍵的鍵能是()A．431kJ·mol－1B．945.6kJ·mol－1C．649kJ·mol－1D．896kJ·mol－1答案B解析ΔH＝反應(yīng)物鍵能總和－生成物鍵能總和ΔH＝3×E(H—H)＋E(N≡N)－6E(N—H)＝3×436kJ·mol－1＋E(N≡N)－6×391kJ·mol－1＝－92.4kJ·mol－1，所以E(N≡N)＝－92.4kJ·mol－1＋6×391kJ·mol－1－3×436kJ·mol－1＝945.6kJ·mol－1。知識點三中和熱的測定5.50mL0.50mol·L－1鹽酸與50mL0.55mol·L－1NaOH溶液在如圖所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)，通過測定反應(yīng)過程中所放出的熱量可計算中和熱。試回答下列問題：(1)大小燒杯間填滿碎紙條的作用是_________________________________________。(2)大燒杯上如不蓋硬紙板，求得的中和熱數(shù)值將________(填“偏大”、“偏小”或“無影響”)。結(jié)合日常生活的實際該實驗在______中進(jìn)行效果更好。(3)實驗中改用60mL0.50mol·L－1鹽酸與50mL0.55mol·L－1NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng)，與上述實驗相比，所放出的熱量________(填“相等”或“不相等”)，所求中和熱________(填“相等”或“不相等”)，簡述理由______________________________________________________________________。(4)用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進(jìn)行上述實驗，測得的中和熱的數(shù)值會________；用50mL0.5mol·L－1NaOH溶液進(jìn)行上述實驗，測得的中和熱的數(shù)值會________________________________________________________________________。(均填“偏大”、“偏小”或“無影響”)答案(1)減少實驗過程中的熱量損失(2)偏小保溫杯(3)不相等相等因中和熱是在稀溶液中，1molH＋和1molOH－發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時所放出的熱量，與酸堿的用量無關(guān)(4)偏小偏小解析要掌握實驗操作要點：①量熱計保溫效果要好；②酸堿溶液的濃度要小；③酸堿一方要過量；④操作迅速準(zhǔn)確，減少熱量損失；⑤及時準(zhǔn)確記錄數(shù)據(jù)。中和熱是在稀溶液中，1molH＋和1molOH－發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時所放出的熱量，強(qiáng)酸與強(qiáng)堿反應(yīng)的實質(zhì)是H＋＋OH－===H2O，計算出來的中和熱是相同的。練基礎(chǔ)落實1．下列說法正確的是()A．化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，都表示為熱量的變化B．需要加熱才能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，一定是吸熱反應(yīng)C．放熱反應(yīng)在常溫下一定很容易發(fā)生D．反應(yīng)是放熱還是吸熱必須看反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對大小答案D2．下列反應(yīng)中既是氧化還原反應(yīng)，又是吸熱反應(yīng)的是()A．鋁與稀鹽酸反應(yīng)B．灼熱的炭與二氧化碳反應(yīng)C．甲烷在空氣中燃燒D．Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)答案B3．已知C(石墨，s)===C(金剛石，s)(吸熱反應(yīng))，P4(白磷，s)===4P(紅磷，s)(放熱反應(yīng))，下列判斷正確的是()A．說明金剛石的內(nèi)能比石墨低B．說明紅磷比白磷穩(wěn)定C．說明紅磷比金剛石穩(wěn)定D．此種變化為物理變化答案B4．研究物質(zhì)變化時，人們可以從不同的角度、不同的層面來認(rèn)識物質(zhì)變化時所引起的化學(xué)鍵及能量變化。據(jù)此判斷以下敘述中錯誤的是()A．金屬鈉與氯氣反應(yīng)生成氯化鈉后，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性增強(qiáng)，體系的能量降低B．物質(zhì)燃燒可看作是儲存在物質(zhì)內(nèi)部的能量(化學(xué)能)轉(zhuǎn)化為熱能釋放出來C．氮氣分子內(nèi)部存在著很強(qiáng)的化學(xué)鍵，故通常情況下氮氣的化學(xué)性質(zhì)很活潑D．需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)不一定是吸收能量的反應(yīng)答案C練方法技巧5．將V1mL1.00mol·L－1HCl溶液和V2mL未知濃度的NaOH溶液混合均勻后測量并記錄溶液溫度，實驗結(jié)果如圖所示(實驗中始終保持V1＋V2＝50mL)。下列敘述正確的是()A．做該實驗時環(huán)境溫度為22B．該實驗表明化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為熱能C．NaOH溶液的濃度約為1.00mol·L－1D．該實驗表明有水生成的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)答案B解析從圖中曲線可以看出，溫度為22℃時，V1為5mL，則V2為45mL，此時已經(jīng)開始發(fā)生反應(yīng)，所以22℃一定不是室溫，A錯；曲線隨V1增多而升高，隨反應(yīng)的進(jìn)行，溶液溫度升高，說明反應(yīng)放熱，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，B正確；當(dāng)V1＝30mL時溫度最高，說明此時兩者恰好完全反應(yīng)，則[NaOH]＝練綜合拓展6．某學(xué)習(xí)小組設(shè)計以下實驗，探究化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)，把試管放入盛有25℃實驗中觀察到的現(xiàn)象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是_________________________________________________。(3)寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式：___________________________________________。(4)由實驗推知，MgCl2和H2的總能量______(填“大于”、“小于”或“等于”)鎂片和鹽酸的總能量。(5)如果將本題中“25℃的飽和石灰水”換成“20______________________________________________________________________________________________，其原因是____________________________________________________________________________________________________________。答案(1)試管中鎂片逐漸溶解，并有氣體產(chǎn)生，燒杯中石灰水變渾濁(2)鎂與稀鹽酸反應(yīng)是放熱反應(yīng)，該反應(yīng)放出的熱量使石灰水溫度升高，Ca(OH)2的溶解度隨溫度的升高而減小，故變渾濁(3)Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑(4)小于(5)燒杯中液體放出氣泡的速率逐漸加快氣體的溶解度隨著溫度的升高而減小解析鎂與鹽酸反應(yīng)是放熱反應(yīng)，鎂與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的熱量使石灰水的溫度升高，Ca(OH)2的溶解度隨溫度的升高而減小，氣體的溶解度也隨溫度的升高而減小。7．下表中的數(shù)據(jù)是破壞1mol物質(zhì)中的化學(xué)鍵所消耗的能量(kJ)：物質(zhì)Cl2Br2I2HClHBrHIH2能量(kJ)243193151432366298436根據(jù)上述數(shù)據(jù)回答(1)～(5)題。(1)下列物質(zhì)本身具有的能量最低的是()A．H2B．Cl2C(2)下列氫化物中，最穩(wěn)定的是()A．HClB．HBrC．HI(3)X2＋H2===2HX(X代表Cl、Br、I)的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？答：________________________________________________________________________。(4)相同條件下，X2(X代表Cl、Br、I)分別與氫氣反應(yīng)，當(dāng)消耗等物質(zhì)的量的氫氣時，放出或吸收的熱量最多的是________________________________________