必備知識　自主預習儲備
一、實驗探究中和反應反應熱的測量1．測定原理：環(huán)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。即利用公式Q＝cmΔT進行計算。2．實驗中用到的儀器和藥品(1)實驗儀器：
(2)各部分儀器的作用：①環(huán)形玻璃攪拌棒的作用是________________________。②隔熱層的作用是______________。③溫度計的作用是測定反應前后反應體系的溫度。(3)實驗藥品：0.50 ml·L-1的鹽酸，0.50 ml·L-1的NaOH溶液。
使反應物混合均勻充分接觸
3．實驗步驟(1)用量筒量取50 mL 0.50 ml·L-1鹽酸，倒入__________中，測量并記錄鹽酸的溫度(T1)。(2)用另一量筒量取50 mL 0.50 ml·L-1氫氧化鈉溶液，測量并記錄氫氧化鈉溶液的溫度(T2)。(3)測量最高溫度(T3)：將量筒中的氫氧化鈉溶液迅速倒入盛有鹽酸的簡易量熱計中，立即蓋上蓋板，用______________輕輕攪拌，觀察溫度計的溫度變化，準確讀出并記錄反應體系的最高溫度(T3)。
(2)某實驗小組測定數(shù)據如下，請?zhí)顚懕碇锌瞻住?br/>設溶液的密度均為1 g·cm-3，中和后溶液的比熱容c＝4.18 J·g-1·℃-1，根據實驗數(shù)據計算出該反應放出的熱量Q≈_____ kJ，則生成1 ml H2O時放出的熱量約為_____ kJ。該反應的熱化學方程式為_______________________________________________________。
H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－56.8 kJ·ml－1
5．實驗預測用同樣的方法分別測定氫氧化鉀與鹽酸反應、氫氧化鈉與硝酸反應的反應熱，所測得的中和反應的反應熱______，理由是：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
參與反應的物質都是強酸、強堿，它們在水中完全電離，中和反應的離子方程式都是氫離子和氫氧根離子反應生成液態(tài)水，并且反應的其他條件相同，所以反應熱也相同
二、蓋斯定律1．蓋斯定律的內容大量實驗證明，一個化學反應，不論是____完成，還是______完成，其總的熱效應是________的。換句話說，在恒壓條件下，化學反應的反應熱只與反應體系的____和____有關，而與反應的____無關。
2．蓋斯定律的意義應用蓋斯定律可以間接計算以下情況(不能直接測定)的反應熱：(1)有些反應進行得很慢。(2)有些反應不容易直接發(fā)生。(3)有些反應的生成物不純(有副反應發(fā)生)。3．應用蓋斯定律的計算方法舉例如果一個熱化學方程式可通過其他幾個熱化學方程式相加減而得到，則該反應的焓變可由相對應的熱化學方程式的焓變相加減而得到。
判一判　(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)化學反應的反應熱不僅與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，也與反應的途徑有關。(　)(2)蓋斯定律遵守能量守恒定律。(　)(3)利用蓋斯定律可間接計算通過實驗難測定的反應的反應熱。(　)(4)利用蓋斯定律可以計算有副反應發(fā)生的反應的反應熱。(　)
關鍵能力　情境探究達成
[情境素材]中和熱的測定是高中化學的定量實驗之一，如圖裝置是某同學利用50 mL 0.50 ml·L-1鹽酸與50 mL 0.55 ml·L-1 NaOH 溶液進行中和反應。通過測定反應過程中所放出的熱量計算中和熱。
[問題探究][問題1]　測定NaOH溶液的溫度前，溫度計上的鹽酸為什么要用 水沖洗干凈？沖洗后的溶液能否倒入鹽酸中？其原因是什么？
提示：測定NaOH溶液的溫度時，若溫度計上沾有酸，二者反應放出熱量，測得NaOH溶液的溫度偏高；沖洗后的溶液不能倒入鹽酸中，若倒入，會使混合液的總質量增加，導致實驗結果產生誤差。
[問題2]　鹽酸和NaOH溶液混合時，為什么要將量筒中的NaOH 溶液一次性倒入鹽酸中而不能緩慢(或分多次)倒入？
提示：本實驗的關鍵是測反應的反應熱，若動作遲緩(或分多次倒入)，會使熱量損失而使誤差增大。
[問題3]　實驗中為何使用0.55 ml·L-1 NaOH溶液與0.50 ml·L-1鹽酸反應，而不是選用0.50 ml·L-1 NaOH溶液？
提示：堿過量的目的是保證鹽酸完全反應。
[問題4]　用濃硫酸代替鹽酸對結果會產生什么影響？用醋酸代替鹽酸對結果會產生什么影響？若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液測定中和反應反應熱，對結果會產生什么影響？
提示：濃硫酸溶于水時放熱，所測反應熱的數(shù)值偏大；弱酸、弱堿電離吸熱，所測反應熱的數(shù)值偏小；若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液測定反應熱，生成BaSO4沉淀還會多放出一部分熱量，所測反應熱的數(shù)值偏大。
[歸納總結]1．中和熱的概念(1)中和熱是指在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應生成1 ml液態(tài)水所放出的熱量。(2)理解時應注意：①強酸和強堿的稀溶液發(fā)生反應，其中和熱是相等的，都約是57.3 kJ·ml-1。H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·ml-1。
②強酸和弱堿或弱酸和強堿的稀溶液發(fā)生反應，中和熱數(shù)值一般小于57.3 kJ·ml-1，因為弱電解質的電離是吸熱的。③中和反應的實質是H＋和OH－化合生成H2O(l)。若反應過程中有其他物質生成(如生成不溶性物質、難電離物質等)，這部分反應熱不在中和熱之內。
②計算中和反應的反應熱：為了計算簡便，近似地認為實驗所用酸、堿溶液的密度和比熱容都與水相同，并忽略實驗裝置的比熱容。50 mL 0.50 ml·L-1鹽酸的質量m1＝50 g，50 mL 0.55 ml·L-1 NaOH溶液的質量m2＝50 g。中和后生成的溶液的比熱容c＝4.18 J·g-1·℃-1，50 mL 0.50 ml·L-1鹽酸與50 mL 0.55 ml·L-1 NaOH溶液發(fā)生中和反應后放出的熱量Q＝(m1＋m2)·c·(T2－T1)＝0.418(T2－T1)kJ。
(3)注意事項。①操作要快、隔熱效果要好，以確保熱量盡可能少散失。②環(huán)形玻璃攪拌棒不能用易導熱的金屬制品代替，防止熱量通過金屬傳導而散失。攪拌時，要輕輕攪動，防止碰碎溫度計。③測量酸、堿、混合溶液的溫度時，要使用同一支溫度計且數(shù)據穩(wěn)定后再記錄下最高溫度。測量酸液溫度后，在測量堿液溫度之前，要洗凈溫度計上的酸。④測量溫度時，水銀球要處于溶液中間，不能接觸燒杯壁或燒杯底部，不能將溫度計當攪拌器使用。
[能力達成]1．某同學通過實驗測出稀鹽酸和稀NaOH溶液(堿稍過量)反應生成1 ml液態(tài)水的反應熱ΔH＝－52.3 kJ·ml-1，造成這一結果的原因不可能是(　　)A．實驗裝置保溫、隔熱效果差B．用量筒量取鹽酸時仰視讀數(shù)C．分多次將NaOH溶液倒入量熱計的內筒中D．用測量鹽酸的溫度計直接測定NaOH溶液的溫度
B　[若裝置保溫、隔熱效果差，會造成較多的熱量損失，測得的反應熱數(shù)值偏小，A項可能；仰視讀數(shù)時，實際量取的酸溶液體積多于應該量取的溶液體積，會導致放出的熱量變多，B項不可能；C項操作會導致較多的熱量損失，C項可能；D項操作會導致測得的NaOH溶液的初始溫度偏高，最后計算出的反應放出的熱量比實際放出的熱量少，D項可能。]
2．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)的反應熱ΔH＝－57.3 kJ·ml-1，回答下列有關中和反應的問題：(1)用0.1 ml Ba(OH)2配成稀溶液與足量稀硝酸反應，能放出________kJ的能量。(2)如圖所示裝置中，儀器A的名稱是________________，作用是_________________________；儀器B的名稱是________________，作用是__________________。
(3)通過實驗測定的中和反應反應熱的數(shù)值常常小于57.3 kJ·ml-1，其原因可能是____________________________________。(4)用相同濃度和體積的氨水(NH3·H2O)代替NaOH溶液進行上述實驗，測得的反應熱的數(shù)值________(選填“偏大”“偏小”或“無影響”，下同)。(5)用足量稀硫酸代替稀硝酸溶液進行上述實驗，測得的中和反應反應熱的數(shù)值__________________。
實驗中不可避免有少量熱量損失
[問題探究][問題1]　潮濕的煤炭燃燒是否能夠放出更多熱量？
提示：不能。碳燃燒的最終產物是二氧化碳，該反應不管是一步完成還是分幾步完成，反應熱是相同的。
[問題2]　分析題圖，你能否從能量守恒的角度解釋化學反應的熱效應只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關？
提示：在指定狀態(tài)下，各種物質的焓值都是確定的，因此無論經過哪些步驟從反應物變成生成物，它們的差值是不會改變的，即反應的焓變是一樣的。
[問題3]　已知以下幾個反應：C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＜0C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH2＞02CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH3＜02H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH4＜0ΔH1與ΔH2、ΔH3、ΔH4的數(shù)學關系是什么？
[歸納總結]1．“虛擬路徑”法若反應物A變?yōu)樯晌顳，可以有兩個途徑：①由A直接變成D，反應熱為ΔH；②由A經過B變成C，再由C變成D，每步的反應熱分別為ΔH1、ΔH2、ΔH3。如圖所示：則有ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。
2．加合法加合法就是運用所給熱化學方程式通過加減乘除的方法得到所求的熱化學方程式。
【特別提醒】　(1)熱化學方程式的化學計量數(shù)加倍，ΔH也相應加倍。(2)熱化學方程式相加減，同種物質之間可加減，反應熱也相應加減。(3)將熱化學方程式顛倒時，ΔH的正負必須隨之改變。
[能力達成]1．在298 K、100 kPa時，已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1　①Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)　ΔH2?、?Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)　ΔH3?、蹌tΔH3與ΔH1和ΔH2間的關系正確的是(　　)A．ΔH3＝2ΔH2＋ΔH1　　B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．ΔH3＝2ΔH2－ΔH1　　D．ΔH3＝ΔH2－ΔH1
C　[由蓋斯定律可得，第三個熱化學方程式(目標熱化學方程式)可由2×②式－①式得到，故ΔH3＝2ΔH2－ΔH1。]
[解析]　根據蓋斯定律，將熱化學方程式①－②得目標熱化學方程式，所以ΔH＝－348.3 kJ·ml-1－(－31.0 kJ·ml-1)＝－317.3 kJ·ml-1。
－317.3 kJ·ml-1
學習效果　隨堂評估自測
1．下列說法正確的是(　　)A．中和熱一定是強酸跟強堿反應放出的熱量B．1 ml酸與1 ml堿完全反應放出的熱量是中和熱C．在稀溶液中，酸與堿發(fā)生中和反應生成1 ml H2O(l)時的反應熱叫作中和熱D．表示強酸與強堿反應的中和熱的熱化學方程式為H＋＋OH－===H2O　ΔH＝－57.3 kJ·ml-1
C　[中和熱是指稀酸、稀堿反應生成1 ml液態(tài)H2O時放出的熱量。]
3．載人航天器中，可以利用CO2與H2的反應，將航天員呼出的CO2轉化為H2O等，再通過電解H2O獲得O2，實現(xiàn)O2的再生。已知：①CO2(g)＋4H2 (g)===CH4 (g)＋2H2O(l)　ΔH＝－252.9 kJ/ml。②2H2O(l)===2H2 (g)＋O2 (g)ΔH＝571.6 kJ/ml。請寫出甲烷與氧氣反應生成二氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式：_________________________________________________________。
CH4(g)＋2O2(g)===CO2 (g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ·ml-1
[解析]　由①CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－252.9 kJ·ml-1。②2H2O(l)===2H2 (g)＋O2(g)　ΔH＝571.6 kJ·ml-1。結合蓋斯定律可知，－①－②×2得到CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝252.9 kJ·ml-1－2×571.6 kJ·ml-1＝－890.3 kJ·ml-1。
基礎課時固基練(2)　反應熱的測量與計算
1．“中和熱”是一個在熱化學中的重要概念，“中和熱”的定義為：在稀溶液中，酸與堿發(fā)生中和反應生成1 ml液態(tài)H2O，這時的反應熱叫作中和熱。以下關于中和熱的敘述正確的是(　　)A．在稀溶液中所有酸和堿反應的中和熱數(shù)值都相等B．在稀溶液中強酸與強堿反應的中和熱都相等
C．在稀溶液中1 ml強酸和1 ml強堿反應放出的熱量都相等D．將濃硫酸滴入氫氧化鈉溶液中剛好生成1 ml水時，產生的熱量即為中和熱
B　[A.弱酸、弱堿電離吸熱，故A錯誤；B.在稀溶液中強酸與強堿反應的中和熱都相等，均對應生成1 ml液態(tài)H2O，故B正確；C.若生成沉淀則額外放熱，如硫酸與氫氧化鋇的反應，故C錯誤；D.濃硫酸稀釋放熱，放出的熱量偏大，故D錯誤。]
3．下列說法或表達式正確的是(　　)A．0.5 ml H2SO4溶液與0.5 ml Ba(OH)2溶液反應放出a kJ熱量，則中和熱為－a kJ·ml-1B．如圖，　　　　則熱量變化關系式：ΔH1＋ΔH3＋ΔH5＝－(ΔH2＋ΔH4)C．ΔH與熱化學方程式中的化學計量數(shù)，物質的狀態(tài)和可逆反應均有關D．同溫同壓下，H2( g)＋Cl2(g)===2HCl (g)在光照和點燃條件下的ΔH不同
B　[A.0.5 ml H2SO4溶液與0.5 ml Ba(OH)2溶液反應放出a kJ熱量，包括鋇離子和硫酸根離子之間反應放出的熱量，則中和熱大于－a kJ·ml-1，故A錯誤；B.根據蓋斯定律，轉化過程的焓變等于零，所以ΔH1＋ΔH3＋ΔH5＝－(ΔH2＋ΔH4)，故B正確；C.ΔH與熱化學方程式中的化學計量數(shù)，物質的狀態(tài)有關，和反應是否可逆無關，故C錯誤；D.反應熱只與反應物和生成物的總能量大小有關，與反應條件和途徑無關，同溫同壓下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點燃條件下的ΔH相同，故D錯誤。]
6．(易錯題)如圖所示，有關轉化關系(X代表鹵素)的說法正確的是(　　)A．ΔH1越小，HX越不穩(wěn)定B．按Cl、Br、I順序，ΔH2依次減小C．ΔH3＞0D．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝0
B　[A.ΔH1越小，能量越低，HX越穩(wěn)定，故A錯誤；B.原子半徑：ClI—I鍵，斷裂1 ml X—X鍵吸收的能量：Cl>Br>I，故按Cl、Br、I順序，ΔH2依次減小，故B正確；C.途徑Ⅲ是形成化學鍵的過程，是放熱過程，ΔH3＜0，故C錯誤；D.反應焓變與起始物質和終了物質有關，與變化途徑無關，途徑Ⅰ生成HX的反應熱與途徑無關，所以ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，則ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝2ΔH1≠0，故D錯誤。]
8．聯(lián)氨(N2H4)常溫下為無色液體，可用作為火箭燃料。下列說法不正確的是(　　)①2O2(g)＋N2(g)===N2O4(l)　ΔH1②N2(g)＋2H2(g)===N2H4(l)　ΔH2③O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g)　ΔH3④2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH4＝－1 048.9 kJ·ml-1A．ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1B．O2(g)＋2H2(g)===2H2O(l)　ΔH5，ΔH5＞ΔH3C．1 ml O2(g)和2 ml H2(g)具有的總能量高于2 ml H2O(g)D．聯(lián)氨和N2O4作為火箭推進劑的原因之一是反應放出大量的熱且產物無污染
B　[根據蓋斯定律計算2×③－2×②－①得到④2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1，A項正確；O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g)　ΔH3，O2(g)＋2H2(g)===2H2O(l) ΔH5，氣態(tài)水變?yōu)橐簯B(tài)水過程中放出熱量，焓變?yōu)樨撝?，則ΔH5＜ΔH3，B項錯誤；由于O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g)為放熱反應，ΔH3＜0，反應物的總能量高于生成物的總能量，即1 ml O2(g)和2 ml H2(g)具有的總能量高于2 ml H2O(g)，C項正確；根據2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH4＝－1 048.9 kJ·ml-1分析可知，反應放出大量熱，生成的氮氣和水蒸氣對環(huán)境無污染，D項正確。]
9．(1)工業(yè)上常用磷精礦[Ca5(PO4)3F]和硫酸反應制備磷酸。已知25 ℃，101 kPa時：CaO(s)＋H2SO4(l)===CaSO4(s)＋H2O(l)　 ΔH＝－271 kJ·ml-15CaO(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)===Ca5(PO4)3F(s)＋5H2O(l)　ΔH＝－937 kJ·ml-1則Ca5(PO4)3F和硫酸反應生成磷酸的熱化學方程式是____________________________________________________________________________。
Ca5(PO4)3F(s)＋5H2SO4(l)===5CaSO4(s)＋HF(g)＋3H3PO4(l)　ΔH＝－418 kJ·ml-1
(2)已知：Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(s)＋3CO(g) ΔH1＝1 344.1 kJ· ml-12AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g)ΔH2＝1 169.2 kJ· ml-1由Al2O3(s)、C(s)和Cl2(g)反應生成AlCl3(g)的熱化學方程式為_____________________________________________________________________。
Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g)　ΔH＝174.9 kJ·ml-1
[解析]　(1)已知：①CaO(s)＋H2SO4(l)===CaSO4(s)＋H2O(l)　ΔH＝－271 kJ·ml-1②5CaO(s)＋3H3PO4(l)＋HF(g)===Ca5(PO4)3F(s)＋5H2O(l)　ΔH＝－937 kJ·ml-1則根據蓋斯定律可知①×5－②即得到Ca5(PO4)3F和硫酸反應生成磷酸的熱化學方程式是Ca5(PO4)3F(s)＋5H2SO4(l)===5CaSO4(s)＋HF(g)＋3H3PO4(l)　ΔH＝－418 kJ·ml-1。

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第一單元 化學反應的熱效應

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