新高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)精品學(xué)案 第7章 第39講　反應(yīng)熱的測(cè)定與計(jì)算（含解析）

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考點(diǎn)一 中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定
1．概念
在25 ℃和101 kPa下，在稀溶液中，強(qiáng)酸和強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 ml H2O(l)時(shí)所放出的熱量。
2．測(cè)定原理
ΔH＝－eq \f(?m酸＋m堿?·c·?t終－t始?,n)
c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1；n為生成H2O的物質(zhì)的量。稀溶液的密度用
1 g·mL－1進(jìn)行計(jì)算。
3．裝置圖
4．實(shí)驗(yàn)步驟
①絕熱裝置組裝→②量取一定體積酸、堿稀溶液→③測(cè)反應(yīng)前酸、堿液溫度→④混合酸、堿液測(cè)反應(yīng)時(shí)最高溫度→⑤重復(fù)2～3次實(shí)驗(yàn)→⑥求平均溫度差(t終－t始)→⑦計(jì)算中和反應(yīng)反應(yīng)熱ΔH。
思考 (1)在中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，使用弱酸或弱堿會(huì)使測(cè)得的中和反應(yīng)反應(yīng)熱數(shù)值________(填“偏高”“不變”或“偏低”)，其原因是______________________________。
答案 偏低 弱酸或弱堿在水溶液中部分電離，在反應(yīng)過(guò)程中，分子會(huì)繼續(xù)電離，而電離是吸熱的過(guò)程
(2)有兩組實(shí)驗(yàn)：①50 mL 0.50 ml·L－1鹽酸和50 mL 0.55 ml·L－1NaOH溶液，②60 mL
0.50 ml·L－1鹽酸和50 mL 0.55 ml·L－1NaOH溶液。實(shí)驗(yàn)①②反應(yīng)放出的熱量________(填“相等”或“不相等”，下同)，測(cè)得的中和反應(yīng)反應(yīng)熱_______________________________，
原因是________________________________________________________________________。
答案 不相等 相等 中和反應(yīng)反應(yīng)熱是以生成1 ml液態(tài)水為標(biāo)準(zhǔn)的，與反應(yīng)物的用量無(wú)關(guān)
1．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，則H2SO4和Ba(OH)2反應(yīng)的ΔH＝2×(－57.3) kJ·ml－1( )
2．在測(cè)定中和反應(yīng)反應(yīng)熱的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)把NaOH溶液分多次倒入( )
3．為測(cè)定反應(yīng)H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)的ΔH，也可以選用0.1 ml·L－1NaHSO4溶液和
0.1 ml·L－1 NaOH溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)( )
4．實(shí)驗(yàn)時(shí)可用銅絲攪拌器代替玻璃攪拌器( )
答案 1.× 2.× 3.√ 4.×
1．中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)，下列關(guān)于中和反應(yīng)反應(yīng)熱測(cè)定的說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A．等溫條件下，試管中進(jìn)行的中和反應(yīng)，反應(yīng)體系向空氣中釋放的熱量就是反應(yīng)的熱效應(yīng)
B．測(cè)定中和反應(yīng)反應(yīng)熱時(shí)，需要快速的將兩種溶液混合
C．測(cè)定中和反應(yīng)反應(yīng)熱時(shí)，最重要的是要保證實(shí)驗(yàn)裝置的隔熱效果
D．不同的酸堿反應(yīng)生成1 ml液態(tài)水釋放的熱量可能不相同
答案 A
解析 等溫條件下，試管中進(jìn)行的中和反應(yīng)，反應(yīng)體系向環(huán)境中釋放的熱量就是反應(yīng)的熱效應(yīng)，環(huán)境是指與體系相互影響的其他部分，如盛有溶液的試管和溶液之外的空氣等，A錯(cuò)誤；快速混合，防止熱量散失，B正確；若用的是弱酸或弱堿，其電離需吸收一部分熱量，D正確。
2．某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組用簡(jiǎn)易量熱計(jì)(裝置如圖)測(cè)量中和反應(yīng)的反應(yīng)熱，實(shí)驗(yàn)采用50 mL
0.5 ml·L－1鹽酸與50 mL 0.55 ml·L－1 NaOH溶液反應(yīng)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A．采用稍過(guò)量的NaOH溶液是為了保證鹽酸完全被中和
B．儀器a的作用是攪拌，減小測(cè)量誤差
C．NaOH溶液應(yīng)迅速一次性倒入裝有鹽酸的內(nèi)筒中
D．反應(yīng)前測(cè)完鹽酸溫度的溫度計(jì)應(yīng)立即插入NaOH溶液中測(cè)量溫度
答案 D
解析 若分多次倒入則熱量損失大，C正確；反應(yīng)前測(cè)完鹽酸溫度的溫度計(jì)應(yīng)洗凈、擦干后再插入NaOH溶液中測(cè)量溫度，D錯(cuò)誤。
考點(diǎn)二 蓋斯定律及其應(yīng)用
1．內(nèi)容
一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，不管是一步完成的還是分幾步完成的，其反應(yīng)熱是相同的。即化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)。
2．意義
間接計(jì)算某些反應(yīng)的反應(yīng)熱。
3．應(yīng)用
1．(2022·北京豐臺(tái)模擬)依據(jù)圖示關(guān)系，下列說(shuō)法不正確的是( )
A．ΔH2＞0
B．1 ml S(g)完全燃燒釋放的能量小于2 968 kJ
C．ΔH2＝ΔH1－ΔH3
D．16 g S(s)完全燃燒釋放的能量為1 484 kJ
答案 B
解析 硫固體轉(zhuǎn)化為硫蒸氣的過(guò)程為吸熱過(guò)程，A正確；硫蒸氣的能量高于硫固體，B錯(cuò)誤；由蓋斯定律可知，焓變?chǔ)2＋ΔH3＝ΔH1，則焓變?chǔ)2＝ΔH1－ΔH3，C正確；由圖可知，16 g硫固體完全燃燒釋放的能量為eq \f(16 g,32 g·ml－1)×2 968 kJ·ml－1＝1 484 kJ，D正確。
2．已知(g)===(g)＋H2(g) ΔH1＝＋100.3 kJ·ml－1①
H2(g)＋I(xiàn)2(g)===2HI(g) ΔH2＝－11.0 kJ·ml－1②
對(duì)于反應(yīng)：(g)＋I(xiàn)2(g)===(g)＋2HI(g)
ΔH3＝________kJ·ml－1。
答案 ＋89.3
解析 根據(jù)蓋斯定律，將反應(yīng)①＋反應(yīng)②得到目標(biāo)反應(yīng)，則ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝[＋100.3＋
(－11.0)]kJ·ml－1＝＋89.3 kJ·ml－1。
3．火箭的第一、二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)中，所用的燃料為偏二甲肼和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼來(lái)制備。用肼(N2H4)作燃料，四氧化二氮作氧化劑，二者反應(yīng)生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水。已知：
①N2(g)＋2O2(g)===N2O4(g)
ΔH＝＋10.7 kJ·ml－1
②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－543 kJ·ml－1
寫(xiě)出氣態(tài)肼和N2O4反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：________________________________________
____________________________________________________________________________。
答案 2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝－1 096.7 kJ·ml－1
解析 根據(jù)蓋斯定律，由2×②－①得：
2N2H4(g)＋N2O4(g)===3N2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝2×(－543 kJ·ml－1)－(＋10.7 kJ·ml－1)＝－1 096.7 kJ·ml－1。
“三步”確定熱化學(xué)方程式或ΔH
考點(diǎn)三 反應(yīng)熱大小的比較
1．根據(jù)反應(yīng)物量的大小關(guān)系比較反應(yīng)焓變的大小
①H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(g) ΔH1
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH2
反應(yīng)②中H2的量更多，因此放熱更多，|ΔH1|0
D．優(yōu)良的催化劑降低了反應(yīng)的活化能，并減小了ΔH3，節(jié)約了能源
答案 C
解析 根據(jù)圖像可知總反應(yīng)生成物的總能量大于反應(yīng)物的總能量，因此為吸熱反應(yīng)，故ΔH3>0，反應(yīng)Ⅰ也為吸熱反應(yīng)，故A、B錯(cuò)誤，C正確；優(yōu)良的催化劑降低了反應(yīng)的活化能，但焓變不變，故D錯(cuò)誤。
6．(2022·內(nèi)蒙古包鋼一中模擬)已知：①2Na(s)＋O2(g)===Na2O2(s) ΔH1＝－a kJ·ml－1；
②C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－b kJ·ml－1；
③2Na(s)＋C(石墨，s)＋eq \f(3,2)O2(g)===Na2CO3(s) ΔH3＝－c kJ·ml－1；
④CO2(g)＋Na2O2(s)===Na2CO3(s)＋eq \f(1,2)O2(g) ΔH4。
下列說(shuō)法不正確的是( )
A．石墨的燃燒熱ΔH＝－b kJ·ml－1
B．C(石墨，s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO(g) ΔH>－b kJ·ml－1
C．反應(yīng)④中，ΔH4＝(c－a－b) kJ·ml－1
D．若將反應(yīng)①設(shè)計(jì)成原電池，則32 g O2在正極反應(yīng)轉(zhuǎn)移2 ml電子
答案 C
解析 由蓋斯定律，③－②－①得④，ΔH4＝ (－c＋a＋b) kJ·ml－1，C說(shuō)法錯(cuò)誤。
7．Li/Li2O體系的能量循環(huán)如圖所示。下列說(shuō)法正確的是( )
A．ΔH3ΔH5
D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0
答案 C
解析 O2的氣態(tài)分子變?yōu)闅鈶B(tài)原子，需要斷裂分子中的化學(xué)鍵，因此要吸收能量，ΔH3>0，A項(xiàng)錯(cuò)誤；物質(zhì)含有的能量只與物質(zhì)的始態(tài)與終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)途徑無(wú)關(guān)，根據(jù)物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＝ΔH6，B、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。
8．發(fā)射運(yùn)載火箭使用的是以液氫為燃料、液氧為氧化劑的高能低溫推進(jìn)劑，已知：
①H2(g)===H2(l) ΔH1＝－0.92 kJ·ml－1
②O2(g)===O2(l) ΔH2＝－6.84 kJ·ml－1
下列說(shuō)法正確的是( )
A．H2(g)與O2(g)反應(yīng)生成H2O(g)放熱483.6 kJ
B．氫氣的燃燒熱ΔH＝－241.8 kJ·ml－1
C．火箭中液氫燃燒的熱化學(xué)方程式為2H2(l)＋O2(l)===2H2O(g) ΔH＝－474.92 kJ·ml－1
D．H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－88 kJ·ml－1
答案 C
解析 由題圖可知，每2 ml H2(g)與1 ml O2(g)反應(yīng)生成2 ml H2O(g)放熱483.6 kJ，選項(xiàng)中未指明反應(yīng)物的物質(zhì)的量，故A錯(cuò)誤；氫氣的燃燒熱ΔH＝－eq \f(483.6＋88,2) kJ·ml－1＝－285.8 kJ·
ml－1，故B錯(cuò)誤；由蓋斯定律可知，火箭中液氫燃燒的熱化學(xué)方程式為2H2(l)＋O2(l)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·ml－1－(－0.92×2－6.84)kJ·ml－1＝－474.92 kJ·ml－1，故C正確；由題圖可知，H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ·ml－1，故D錯(cuò)誤。
9．下列示意圖表示正確的是( )
A．甲圖表示反應(yīng)CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋205.9 kJ·m1－1的能量變化
B．乙圖表示碳的燃燒熱
C．丙圖表示實(shí)驗(yàn)的環(huán)境溫度為20 ℃，將物質(zhì)的量濃度相等、體積分別為V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合，混合液的最高溫度隨Veq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(NaOH))的變化(已知V1＋V2＝60 mL)
D．已知穩(wěn)定性順序：B