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专题1
第一单元　化学反应的热效应
课时2　反应热的测量与计算　能源的充分利用
化学反应与能量变化
1．进一步理解化学反应热效应与反应的焓变之间的关系。
2．学会测定中和反应的反应热。
3．认识重要的反应热——燃烧热。
4．能用盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的简单计算。
5．学会有关反应热计算的方法技巧，进一步提高化学计算的能力。
活动一：实验测定盐酸与氢氧化钠溶液反应的反应热
1．如何根据溶液的质量、比热计算热容，结合热容、温度变化计算反应放出的热量和反应的反应热。
比热：比热容又称比热容量(specific heat)，简称比热，是单位质量物质的热容量，即单位质量物质改变单位温度时吸收或释放的内能。通常用符号小写c表示。单位质量的某种物质温度升高1 ℃吸收的热量(或降低1 ℃释放的热量)叫作这种物质的比热容。
用比热容c计算热能：Q＝____________；用热容C计算热能：Q＝__________。
mcΔT
CΔT
2．测量中和反应的反应热。
请按照下列操作步骤用简易量热计测定盐酸与氢氧化钠溶液反应的反应热。
(1) 用量筒取50 mL 0.50 mol/L盐酸，倒入简易量热计中，测量并记录盐酸的温度(T1)。
(2) 另取一量筒取50 mL 0.50 mol/L氢氧化钠溶液，测量并记录氢氧化钠溶液的温度(T2)。
(3) 将量筒中的氢氧化钠溶液迅速倒入盛有盐酸的简易量热计中，立即盖上盖板，用环形玻璃搅拌棒轻轻搅拌，观察温度计的温度变化，准确读出反应体系的最高温度(T3)并记录。
反应中体系温度变化ΔT＝______________℃(用T1、T2、T3表示)。
(4) 水的比热为4.18 J/(g·℃)，假定溶液的比热与水的比热相等，溶液的密度与水的密度相等，忽略量热计的比热，该反应体系的热容C＝______________________________________(用VHCl、VNaOH、ρHCl、ρNaOH表示)，根据升高温度，计算：NaOH(aq)＋HCl(aq)═══NaCl(aq)
＋H2O(l)　ΔH＝______________________(用C、ΔT表示)。
[(VHCl·ρHCl＋VNaOH·ρNaOH)×4.18] J/℃
(5) 如果用同样的方法测定氢氧化钾溶液与盐酸反应、氢氧化钠溶液与硝酸反应的反应热，请预测其反应热是否相同并说明理由。
【答案】 相同。参加反应的酸、碱的物质的量相等，则放出的热量相等。
(6) 如果用同样的方法测定用稀醋酸或浓硫酸代替稀盐酸与NaOH溶液反应的反应热，请预测其反应热是否相同并说明理由。
【答案】 不相同，醋酸电离吸收热量，导致反应产生的热量偏低；浓硫酸稀释放热，导致反应产生的热量偏高。
3．了解量热计的构造。
在科学研究中，科学家常用量热计来测量反应热。
量热计中保温层的作用是什么？为什么要设计搅拌器？
【答案】 减少热量散失。搅拌器可使容器中温度均匀。
活动二：认识、应用盖斯定律
1．阅读教材，盖斯定律的内容是什么？
【答案】 一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相等的。或者说一个化学反应的焓变仅与反应的起始状态和反应的最终状态有关，而与反应的途径无关。
2．结合图示，写出各反应热之间的关系。
【答案】 ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5
3．盖斯定律有哪些应用？
【答案】 在众多的化学反应中，有些反应的反应速率很慢，有些伴有副反应发生，还有些不易直接进行，测定这些反应的热效应就很困难，运用盖斯定律则可以计算出它们的反应热。
4．例题：
298 K时，C(s)、CO(g)燃烧的热化学方程式如下：
①C(s)＋O2(g)═══CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ/mol
【答案】 ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－393.5 kJ/mol－(－283.0 kJ/mol)＝－110.5 kJ/mol
5．C(石墨)与O2(g)反应生成CO(g)、CO2(g)和H2(g)与O2(g)反应生成H2O(g)、H2O(l)的能量变化如图所示。实验测得ΔH1＝－393.5 kJ/mol、ΔH2＝－283.0 kJ/mol、ΔH5＝－44.0 kJ/mol、ΔH6＝－241.8 kJ/mol；科学家通过研究发现ΔH3＝－110.5 kJ/mol、ΔH4＝－285.8 kJ/mol。请你仔细分析ΔH1、ΔH2与ΔH3之间以及ΔH4、ΔH5与ΔH6之间分别存在怎样的关系？
【答案】 ΔH1＝ΔH2＋ΔH3或ΔH3＝ΔH1－ΔH2　ΔH4＝ΔH5＋ΔH6或ΔH6＝ΔH4－ΔH5
活动三：体会盖斯定律的应用
1．某次发射火箭，用N2H4(肼)在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O。已知：
N2(g)＋2O2(g)═══2NO2(g)　ΔH1＝＋68 kJ/mol
N2H4(g)＋O2(g)═══N2(g)＋2H2O(l)　ΔH2＝－534 kJ/mol
请写出发射火箭时燃烧反应的热化学方程式。
【答案】 2N2H4(g)＋2NO2(g)═══3N2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－1 136 kJ/mol
2．已知：①C(石墨，s)＋O2(g)═══CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJ/mol
②C(金刚石，s)＋O2(g)═══CO2(g)　ΔH2＝－395.0 kJ/mol
写出石墨变成金刚石的热化学方程式(25 ℃、101 kPa时)，这个热化学方程式说明了什么？
【答案】 C(石墨，s)═══C(金刚石，s)　ΔH＝＋1.5 kJ/mol
石墨的能量略低于金刚石；石墨比金刚石更稳定，它不会自发变成金刚石。
3．比较下列各组反应中ΔH1、ΔH2的大小。
2H2(g)＋O2(g)═══2H2O(l)　ΔH2
则ΔH1______ΔH2。
(2) S(g)＋O2(g)═══SO2(g)　ΔH1　S(s)＋O2(g)═══SO2(g)　ΔH2
则ΔH1______ΔH2。
＞
＜
＜
2H2(g)＋O2(g)═══2H2O(l)　ΔH2
则ΔH1______ΔH2。
(5) HCl(aq)＋NaOH(aq)═══NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH1
CH3COOH(aq)＋NaOH(aq)═══CH3COONa(aq)＋H2O(l)　ΔH2
则ΔH1______ΔH2。
＞
＜
活动四：能源的充分利用
1．阅读教材，了解能源的开源节流是事关人类可持续发展的重大问题之一。人类生产和生活所需要能量的重要来源是什么？
【答案】 燃料燃烧过程中释放的热能是人类生产和生活所需要能量的重要来源。
2．什么是标准燃烧热、热值？如何理解完全燃烧？
【答案】 标准燃烧热是101 kPa时，1 mol物质完全燃烧的反应热。1 g物质完全燃烧的反应热叫作该物质的热值。完全燃烧指反应生成稳定的物质，即氮元素转化为N2(g)，硫元素转化为SO2(g)，碳元素转化为CO2(g)，氢元素转化为H2O(l)。
3．了解常见燃料的标准燃烧热，分析下表数据，氢气和甲烷中，哪种气体的热值较大？
一些物质的标准燃烧热(25 ℃)
名称 化学式 ΔH/(kJ/mol) 名称 化学式 ΔH/(kJ/mol)
氢气 H2(g) －285.8 乙烷 C2H6(g) －1 559.8
一氧化碳 CO(g) －283.0 乙烯 C2H4(g) －1 411.0
甲烷 CH4(g) －890.3 乙炔 C2H2(g) －1 299.6
甲醇 CH3OH(l) －726.5 蔗糖 C12H22O11(s) －5 640.9
乙醇 C2H5OH(l) －1 366.8 苯 C6H6(l) －3 267.5
【答案】 氢气。
【答案】 C的燃烧热为393.5 kJ/mol，H2的燃烧热为285.8 kJ/mol。
5．已知：一些物质的燃烧热(25 ℃、101 kPa)如下表所示。
物质 甲烷[CH4(g)] 乙炔[C2H2(g)] 乙醇[C2H5OH(l)] 葡萄糖[C6H12O6(s)]
ΔH/(kJ/mol) －890.3 －1 299.6 －1 366.8 －2 803
(1) 请分别写出乙炔、葡萄糖燃烧的热化学方程式。
(2) 参照上题及本题的信息，比较等质量的 C、H2及CH4分别完全燃烧后，哪一种放出热量最多？
【答案】 氢气。
活动五：了解新能源的特点
1．新能源应该具有哪些特点？为什么？
【答案】 新能源应具有资源丰富、可再生、无污染或少污染等特点，只有这样才能实现人类社会绿色、生态化、可持续的发展。
2．哪些能源属于新能源？
【答案】 太阳能、氢能、风能、地热能、潮汐能和生物质能等。
1．利用CO2催化加氢制二甲醚，可以实现CO2的再利用，该过程中涉及以下两个反应。
1
A．2ΔH1＋ΔH2　 B．2ΔH1－ΔH2
C．ΔH1＋2ΔH2　 D．ΔH1＋ΔH2
A
2． 中和热测定实验中，用50 mL 0.50 mol/L盐酸和50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行实验，下列说法正确的是 (　　)
A．测定中和热实验只需要以下玻璃仪器：温度计、烧杯、量筒
B．为了使反应物混合均匀，减小误差，应使用温度计轻轻搅拌溶液
C．改用60 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.50 mol/L NaOH溶液进行反应，求出的中和热数值和原来不相同
D．测量酸溶液的温度后，未冲洗温度计就测碱溶液的温度，会使求得的ΔH偏大
2
2
【解析】 中和热实验除了需要温度计、烧杯、量筒，还需要环形玻璃搅拌棒，A错误；温度计不能用于搅拌，B错误；中和热是生成1 mol液态水时放出的热量，所以测得的中和热数值和原来相等，C错误；测量酸溶液的温度后，未冲洗温度计，直接放入碱溶液中，会中和放热，使测得的碱溶液初始温度偏高，温差ΔT偏小，根据Q＝mcΔT，测得放出的热量偏小，则ΔH偏大，D正确。
【答案】 D
3． 下列说法正确的是 (　　)
A．1 mol H2SO4与1 mol Ba(OH)2完全中和所放出的热量为中和热
B．25 ℃、101 kPa时，1 mol S和2 mol S的标准燃烧热相等
C．CO是不稳定的氧化物，它能继续和氧气反应生成稳定的CO2，所以CO的燃烧反应一定是吸热反应
D．101 kPa时，1 mol碳燃烧所放出的热量为碳的标准燃烧热
3
【解析】 1 mol H2SO4与1 mol Ba(OH)2反应生成 2 mol H2O，同时还有BaSO4沉淀生成，不符合中和热的定义，A错误；标准燃烧热与可燃物的物质的量无关，B正确；CO的燃烧属于放热反应，C错误；1 mol 碳燃烧不一定生成1 mol CO2，D错误。
B
4．[2025苏州四校联考]下列根据实验事实，得出的热化学方程式正确的是 (　　)
4
4
选项 实验事实 热化学方程式
C H＋(aq)＋OH－(aq)═══H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ/mol，将稀硫酸与Ba(OH)2稀溶液混合 H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)═══ BaSO4(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－114.6 kJ/mol
D 25 ℃、101 kPa 下，12 g石墨完全燃烧放出热量393.51 kJ CO2(g)═══C(s，石墨)＋O2(g)　ΔH＝＋393.5 kJ/mol
4
【解析】 焓变只与物质的始态和终态有关，与反应条件无关，两种条件下焓变相同，A错误；合成氨反应为可逆反应，放出46.1 kJ的热量时，0.5 mol N2(g)并不能完全反应，故1 mol N2(g)完全反应放出的热量多于92.2 kJ，B错误；生成BaSO4沉淀中的离子键也会放出热量，故目标热化学方程式的ΔH≠－114.6 kJ/mol，C错误。
【答案】 D
5．[2025南通如皋中学月考]下列说法正确的是 (　　)
5
M
N
B．已知CH4(g)═══C(s)＋2H2(g)的反应为吸热反应，则将1 mol CH4(g)完全燃烧放出的能量比先转化为C(s)、H2(g)后再完全燃烧放出的能量多
C．吸热反应一定要在加热条件下才能进行
D．由H＋(aq)＋OH－(aq)═══H2O(l)可知，稀盐酸与NaOH固体反应的热化学方程为HCl(aq)＋NaOH(s)═══H2O(l)＋NaCl(aq)　ΔH＝－57.3 kJ/mol
5
【解析】 能量越低越稳定，M的能量低于N，故M比较稳定，A正确；焓变只与物质的始态和终态有关，与反应路径无关，两种方式放出的能量一样多，B错误；吸热反应不一定要在加热条件下才能进行，如Ba(OH)2晶体和NH4Cl晶体在室温下即可发生吸热反应，C错误；NaOH固体溶解也会放热，故目标热化学方程式的ΔH≠－57.3 kJ/mol，D错误。
【答案】 A
6
(1) 上述反应中属于吸热反应的是______(填序号，下同)。
(2) 表示C的燃烧热的热化学方程式的是______。
(3) 10 g H2完全燃烧生成水蒸气，放出的热量为_____________。
(4) 写出CO燃烧的热化学方程式：____________________________ ______________________。
①
6
③
1 209 kJ
ΔH＝－283 kJ/mol
7．[鲁科版教材习题]回答下列问题。
(1) 相同温度下，反应①比反应②释放的热量多，为什么？
CH4(g)＋2O2(g)═══CO2(g)＋2H2O(l)　①
CH4(g)＋2O2(g)═══CO2(g)＋2H2O(g)　②
【答案】 反应①与反应②比，不同点为生成物H2O的状态，相同条件下，液态水的能量比气态水更低，故相同条件下，反应①放出的热量更多。
7
(2) 相同条件下，反应③和反应④释放的热量几乎相等，从化学键的角度分析，原因是什么？
C2H4(g)＋H2(g)═══C2H6(g)　③
C3H6(g)＋H2(g)═══C3H8(g)　④
(注：C2H4的结构简式为CH2═══CH2，C2H6的结构简式为CH3CH3，C3H6的结构简式为CH3CH═══CH2，C3H8的结构简式为CH3 CH2CH3)
【答案】 反应③和反应④从能量变化的实质分析，断键皆发生于C══C中，成键皆形成于C—H中，故相同条件下，反应③④释放的热量相差不大。
7
8．某化学小组用50 mL 0.50 mol/L NaOH溶液和30 mL 0.50 mol/L硫酸溶液进行中和热的测定实验(实验装置如图所示)。
(1) 实验中大约要使用250 mL NaOH溶液，配制溶液时至少需要称量______g NaOH固体。
8
(2) 图中还缺少的一种仪器是__________。
(3) 实验时环形玻璃搅拌棒的运动方向是______(填字母)。
a．上下运动　　　　 b．左右运动　　
c．顺时针运动　　　　 d．逆时针运动
5.0
温度计
a
(4) 他们记录的实验数据如下表所示。
①请填写表中的空白。
实验
序号 反应物的温度T1/℃ 生成物的
温度T2/℃ 温度差平均值
(T2－T1)/℃
H2SO4 NaOH
1 25.0 25.0 29.1 ΔT＝_______
2 25.0 25.0 29.8
3 25.0 25.0 28.9
4 25.0 25.0 29.0
4.0
8
②已知：溶液的比热容c＝4.18 J/(g·℃)，溶液的密度均为1 g/cm3。
写出稀硫酸和氢氧化钠稀溶液反应表示中和热的热化学方程式：
______________________________________________________________
(用该实验的数据计算ΔH，取小数点后一位)。
8

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