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第1节　反应热（第1课时）
预习新知
1．反应热是指化学反应在一定的温度下进行时，反应所________或________的热量。通常用符号ΔH表示。反应吸热时，ΔH为________，反应放热时，ΔH为________。
2．简易量热计的构造
3．计算公式
Q＝________，其中c表示溶液及量热计的________，T1、T2分别表示________体系的温度。
4．反应热的测定
(1)实验目的：测定________反应的反应热，体验化学反应的热效应。
(2)实验原理：利用一定质量的酸和碱发生反应，测出反应前后溶液________差，再根据Q＝cm(T2－T1)求出混合溶液的________。
预习自测
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)所有的化学反应都伴有能量的变化，伴有能量变化的过程可能发生化学反应。(　　)
(2)放热反应在任何条件下都可以发生，吸热反应不加热就不能发生。(　　)
(3) 氢氧化钠的稀溶液与浓硫酸反应时生成1 mol水时的能量变化就是中和反应反应热。(　　)
(4)测中和反应反应热时所用的盐酸和氢氧化钠溶液的浓度一般是相同的。(　　)
(5)测中和反应反应热时通过玻璃搅拌器的上下移动使溶液混合均匀。(　　)
(6)测定中和反应反应热时，只要选择强酸、强碱的稀溶液，即可确保实验成功。(　　)
(7)在测定中和反应反应热的实验中，只需要测定并记录3次温度。(　　)
(8)测定中和反应反应热的实验中，若所使用的NaOH的物质的量稍大于HCl，则会导致所测得的中和热数值偏高。(　　)
2．思考探究：
Ⅰ.已知有下列变化过程：
①浓硫酸溶于水；
②盐酸和氢氧化钠溶液的反应；
③甲烷在空气中燃烧；
④氢气和氯气反应，ΔH小于0；
⑤二氧化碳气体与碳共热生成一氧化碳，该反应ΔH＞0；
⑥加热石灰石生成生石灰；
⑦液态水变成水蒸气；
⑧铝与盐酸反应产生氢气；
⑨常温下，Ba(OH)2·8H2O晶体研细后与NH4Cl晶体反应。
问题思考：
(1)以上变化中，需要吸收热量的是哪几个？是不是都需要加热？
(2)上述变化中，属于化学反应并且能够放出热量的有哪些？
(3)反应④在光照和点燃条件下均可以发生上述反应，那么该反应的ΔH是否发生变化？
Ⅱ.已知在稀溶液里盐酸与氢氧化钠溶液发生中和反应生成 1 mol 水时，放出的热量为 57.3 kJ。
请思考：
(1)弱碱与弱酸反应放出的热量是否为57.3 kJ
(2)浓硫酸与稀氢氧化钠溶液反应放出的热量是否为57.3 kJ
(3)稀硫酸与氢氧化钡溶液反应放出的热量是否也为是57.3 kJ
要点突破
1．常见的放热反应和吸热反应
(1)常见的放热反应
①活泼金属与H2O或酸的反应，如
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑。
②所有酸碱中和反应，如
2KOH＋H2SO4===K2SO4＋2H2O。
③所有燃烧反应，如2CO＋O22CO2。
④绝大多数化合反应，如
CaO＋H2O===Ca(OH)2。
⑤部分特殊反应，如铝热反应、过氧化钠与水或CO2的反应、氨的催化氧化等。
(2)常见的吸热反应
①绝大多数分解反应，如
CaCO3CaO＋CO2↑。
②铵盐与碱的反应，如
2NH4Cl(s)＋Ba(OH)2·8H2O(s)===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O。
③以C、CO和H2为还原剂的氧化还原反应，如C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。
2．中和热的测定
Ⅰ.实验装置
右图所示的简易装置可用来测定中和反应的反应热：
在大烧杯底部垫泡沫塑料(或纸条)，使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平，两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减少热量损失。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料(或纸条)，达到保温隔热、减少实验过程中热量损失的目的。大烧杯上用泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和玻璃搅拌器通过。
【注意】
(1)玻璃搅拌器的作用：匀速搅拌，使溶液混合均匀。实验中不能用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器，因为铜丝易导热，使热量损失较大。
(2)泡沫塑料板(或碎纸条、碎泡沫塑料)的作用：保温隔热、减少实验过程中热量损失。
(3)不能用同一个量筒测量盐酸和NaOH溶液的体积。因为量筒内的酸会与碱发生反应而使热量散失。
(4)酸、碱混合时，要把烧杯中的NaOH溶液快速倒入量热计中而不能缓缓倒入，若动作迟缓，将会使热量损失而使误差增大。
Ⅱ.实验产生误差的原因
(1)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 mL都会造成误差)。
(2)温度计的读数有误。
(3)实验过程中有液体洒在外面。
(4)混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。
(5)隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。
(6)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。
Ⅲ.实验结论
所测得的三次中和反应的反应热相同。
Ⅳ.实验分析
溶液中所发生的反应均为H＋＋OH－===H2O。由于三次实验中所用溶液的体积相同，溶液中H＋和OH－的浓度也是相同的，因此三次反应的反应热也是相同的。
典例探究
【例1】　如图所示，有关化学反应和能量变化的说法正确的是(　　)
A．图a表示的是吸热反应的能量变化
B．图b中反应物比生成物稳定
C．图a可以表示氯化铵固体与氢氧化钡晶体反应的能量变化
D．图a不需要加热就能发生，图b一定需要加热才能发生
【解析】　由题图a可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，表示的是放热反应的能量变化，A错误；图b中反应物的总能量小于生成物的总能量，根据能量最低原理，则反应物比生成物稳定，B正确；氯化铵固体与氢氧化钡晶体反应为吸热反应，则不能用图a表示能量变化，C错误；图a表示的为放热反应，有些放热反应也需要加热才能发生，如碳的燃烧，D错误。
【答案】　B
【例2】　50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L 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，据此回答下列问题：
(1)从实验装置上看，图中缺少的一种玻璃用品是____________。
(2)实验中改用60 mL 0.50 mol/L盐酸与60 mL 0.55 mol/L 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”)。所求得的中和热________(填“相等”或“不相等”)，简述理由：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)实验中改用6.94 mL 15 mol/L硫酸溶液跟60 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所求中和反应的反应热______(填“相等”或“不相等”)，简述理由：________________________________________________________________________。
(4)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，而终止温度与起始温度差(t2－t1)分别为①3.3 ℃、②3.5 ℃、③4.5 ℃，则最终代入计算式的温差平均值为________℃。
【解析】　(1)测定过程中要用玻璃搅拌器搅拌使NaOH与HCl充分反应。(2)放出的热量与参加反应的NaOH、HCl的量有关，参加反应的物质的量越多，放出的热量越多，但酸碱中和反应的中和热指生成1 mol H2O(l)时放出的热量，所以为定值。第(4)问涉及了定量实验中数据处理的常识，一般来说，定量实验需要平行操作多次，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平均值相差较大，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③4.5 ℃应舍去。
【答案】　(1)玻璃搅拌器
(2)不相等　相等　中和反应的反应热是指稀酸与稀碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)时所放出的热量，与酸碱用量无关
(3)不相等　浓硫酸稀释时会放出热量
(4)3.4
反思归纳：考查有关中和反应的反应热的测定，掌握中和反应的反应热的测定原理、过程是解题的关键，中和热测定实验成败的关键是保温工作，烧杯间填满碎纸条的作用是保温；中和反应的反应热是稀的强酸溶液和强碱溶液反应生成1 mol水时放出的热量，与酸碱的用量无关；应用玻璃搅拌器搅拌溶液，而不能用温度计代替。
题组必刷
必刷1　吸热反应和放热反应的判断
1．下列诗句或谚语中包含吸热反应过程的是(　　)
A．野火烧不尽，春风吹又生
B．春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干
C．爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏
D．千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲
2．下列说法正确的是(　　)
A．反应热是1 mol物质参加反应时的能量变化
B．ΔH越大，说明反应放出的热量越多
C．任何条件下，化学反应的焓变都等于化学反应的反应热
D．在一定条件下，某一化学反应是吸热反应还是放热反应，由生成物与反应物的焓的差值来决定
必刷2　中和反应的反应热的测定
3．在测定中和热的实验中，下列说法正确的是(　　)
A．使用玻璃搅拌器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·L－1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量筒、烧杯、滴定管、温度计等
4．在量热计中(如图所示)将100 mL 0.50 mol/L的CH3COOH溶液与100 mL 0.55 mol/L NaOH溶液混合，温度从298.0 K升高到300.7 K，已知量热计的热容常数(量热计各部件温度每升高1 K所需要的热量)是150.5 J/K，溶液密度均为1 g·mL－1，充分混合后溶液的比热容c＝4.184 J/(g·K)。
(1)试求CH3COOH与NaOH发生中和反应的反应热ΔH＝________。
(2)CH3COOH的中和反应反应热的文献值为－56.1 kJ/mol，你认为(1)中测得的实验值出现偏差可能的原因是________________________________________________________________________。
(3)实验中NaOH过量的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)你认为CH3COOH与HCl的中和反应反应热数值相比______________________较大，其原因是________________________________________________________________________
参考答案
第1节　化学反应的热效应
第1课时　化学反应的反应热
教材预览
1．吸收　放出　正值　负值
2．反应前后　保温作用
3．cm(T2－T1)　比热容　反应前后
4．中和　温度　反应热
预习自测
1．(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)×
(8)×
2．Ⅰ.(1)⑤⑥⑦⑨　不是，⑨不需要加热
(2)②③④⑧
(3)不发生变化。ΔH与反应条件无关。
Ⅱ.(1)提示　因为弱酸、弱碱在电离过程中需要吸热，所以弱酸、弱碱发生中和反应生成1 mol H2O 放出的热量要小于 57.3 kJ。
(2)提示　因为浓硫酸与稀NaOH 溶液的反应过程中还包括浓硫酸的稀释，稀释时要放出大量的热，所以浓硫酸与稀NaOH 溶液发生中和反应生成1 mol H2O 放出的热量要大于 57.3 kJ。
(3)提示　稀硫酸与稀氢氧化钡溶液发生中和反应，不仅生成H2O，而且生成BaSO4沉淀，生成BaSO4沉淀时会放出热量，所以此反应生成1 mol水时放出热量要大于57.3 kJ。
题组必刷
1．D　野火烧不尽，春风吹又生，涉及物质的燃烧，为放热反应，故A错误；春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干，涉及烃类物质的燃烧，为放热反应，故B错误；爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏，涉及黑火药的反应，为放热反应，故C错误；千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲，涉及碳酸钙的分解，为吸热反应，故D正确。
2．D　一定量的物质在恒压条件下反应所释放或吸收的热量称为反应热，A项错误；对于放热反应，ΔH越大，说明反应放出的热量越少，B项错误；只有在恒压条件下，化学反应的焓变才等于化学反应的反应热，C项错误；一个化学反应是吸热反应还是放热反应，取决于生成物和反应物的焓的差值，D项正确。
3．A　实验中温度计水银球不能接触烧杯底部，B不正确；醋酸是弱酸，电离时吸收热量，C不正确；D项不需要滴定管，错误。
4．解析：(1)根据题中所给信息可推算出酸和碱的物质的量，酸为0.050 mol，碱为0.055 mol，可知碱是过量的，应以酸的量计算，算出生成0.050 mol水时放出的热量，进而算出生成1 mol水时放出的热量，即可得出CH3COOH与NaOH发生中和反应的反应热：ΔH＝
－
≈－5.33×104 J·mol－1＝－53.3 kJ·mol－1。(2)本实验方法测得的CH3COOH的中和反应反应热小于文献值，原因可能有以下几个方面：①量热计的保温瓶绝热效果不好；②酸碱溶液混合不迅速；③温度计不够精确等。(3)过量的碱能保证CH3COOH完全被中和，从而提高实验准确度。(4)CH3COOH是弱酸，只是少部分电离，发生电离时要吸热，故反应时放热较少。
答案：(1)ΔH＝－53.3 kJ·mol－1
(2)①量热计的保温瓶绝热效果不好　②酸碱溶液混合不迅速　③温度计不够精确等
(3)保证CH3COOH完全被中和，从而提高实验准确度
(4)HCl的中和反应反应热数值　CH3COOH是弱酸，只是少部分电离，发生电离时要吸热，反应时放热较少
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