课时 1 反应热 焓变
一、刷基础
1．下列属于放热反应的是（ ）
①过氧化氢分解 ②碳和二氧化碳反应
③固体 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 溶于水 ④铝热反应
⑤镁和稀硫酸反应 ⑥ $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{H}}_{4}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 晶体与 $ {\rm \mathrm{B}\mathrm{a}{(\mathrm{O}\mathrm{H})}_{2}\cdot 8{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ 混合搅拌
A．①③⑥
B．①④⑤
C．①③④
D．②④⑥
答案：B
解析：过氧化氢分解属于放热反应，①符合题意；碳与二氧化碳反应吸热，②不符合题意；固体 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 溶于水发生的是物理变化，放热但不属于放热反应，③不符合题意；铝热反应是典型的放热反应，④符合题意；镁与酸反应放热，⑤符合题意； $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{H}}_{4}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 晶体与 $ {\rm \mathrm{B}\mathrm{a}{(\mathrm{O}\mathrm{H})}_{2}\cdot 8{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ 混合搅拌发生的是吸热反应，⑥不符合题意；故选 $ {\rm \mathrm{B}} $ 。
2．某同学设计的探究化学反应吸、放热的装置如图。下列各组物质反应的能量变化不符合该图示的是（ ）
A． $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $
B．铁和稀盐酸
C．碳酸氢钠与盐酸
D．少量 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $
答案：C
解析：
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反应物
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反应类型
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$ {\rm \mathrm{U}} $ 形管液面
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选项判断
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$ {\rm \mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O}} $ 与 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $
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放热反应
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左低右高
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$ {\rm \mathrm{A}} $ 不符合题意
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铁与稀盐酸
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放热反应
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左低右高
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$ {\rm \mathrm{B}} $ 不符合题意
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碳酸氢钠与盐酸
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吸热反应
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左高右低
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$ {\rm \mathrm{C}} $ 符合题意
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$ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}} $ 与 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $
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放热反应
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左低右高
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$ {\rm \mathrm{D}} $ 不符合题意
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3．中华传统文化蕴含着丰富的化学知识，下列诗词描述的变化中，涉及吸热反应的是（ ）
A．杨万里的《桑茶坑道中》：晴明风日雨干时，草满花堤水满溪
B．李商隐的《无题》：春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干
C．于谦的《石灰吟》：千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲
D．杜牧的《赤壁》：折戟沉沙铁未销，自将磨洗认前朝
答案：C
解析：“雨干”是汽化过程，此过程吸热，但属于物理变化， $ {\rm \mathrm{A}} $ 不符合题意；蜡烛燃烧是放热反应， $ {\rm \mathrm{B}} $ 不符合题意；“烈火焚烧”是指碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳的过程，是吸热反应， $ {\rm \mathrm{C}} $ 符合题意；铁的销蚀过程中铁和氧气接触会发生氧化反应，是放热反应， $ {\rm \mathrm{D}} $ 不符合题意。
4．下列说法中正确的是（ ）
A．伴有能量变化的过程都是化学变化
B．需要加热的化学反应，生成物的总能量一定高于反应物的总能量
C．生成物的总焓大于反应物的总焓时，反应吸热， $ {\rm \mathrm{\Delta }H > 0} $
D．任何条件下，化学反应的焓变都等于化学反应的反应热
答案：C
解析：氢氧化钠固体溶于水时放热，但是没有发生化学变化， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；加热的目的只是促使反应发生，与反应吸、放热无关， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；生成物的总焓大于反应物的总焓时，该反应需要吸收热量，则 $ {\rm \mathrm{\Delta }H > 0} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；在恒压条件下，化学反应的焓变等于化学反应的反应热， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。
5．用 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 催化加氢可以制取乙烯，其热化学方程式为 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})+3{\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g})⇌\dfrac{1}{2}{\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{H}}_{4}(\mathrm{g})+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})\mathrm{\Delta }H=-153\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}.} $ 。相关化学键的键能（键能指气态分子中 $ 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 化学键解离成气态原子所吸收的能量）如表所示：
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化学键
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$ {\rm \mathrm{C}\xlongequal{}\mathrm{O}} $
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$ {\rm \mathrm{H}—\mathrm{H}} $
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$ {\rm \mathrm{C}\xlongequal{}\mathrm{C}} $
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$ {\rm \mathrm{C}—\mathrm{H}} $
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$ {\rm \mathrm{H}—\mathrm{O}} $
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键能/ $ {\rm (\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1})} $
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803
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436
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$ x $
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414
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464
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则表中的 $ x $ 为（ ）
A．766
B．154
C．890
D．2 622
答案：A
解析：由题表中数据可知， $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} (\mathrm{g} )+3{\mathrm{H}}_{2} (\mathrm{g} )⇌\dfrac{1}{2}{\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{H}}_{4} (\mathrm{g} )+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O} (\mathrm{g} )\mathrm{\Delta }H=-153\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}= [2×803+3×.} $ $ {\rm 436-\dfrac{1}{2} (x+4×414 )-2×2×464 ]\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ ，解得 $ x=766 $ ，选 $ {\rm \mathrm{A}} $ 。
6．汽车发动机工作时会引发 $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 反应，其能量变化如图所示，已知 $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}(\mathrm{g})+{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\xlongequal{}2\mathrm{N}\mathrm{O}(\mathrm{g})\mathrm{\Delta }H=+180\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ 。键能指气态分子中 $ 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 化学键解离成气态原子所吸收的能量。下列说法错误的是（ ）
A． $ a=498 $
B． $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{O}(\mathrm{g})} $ 中化学键的键能为 $ {\rm 632\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $
C．物质所具有的总能量：甲 $ > $ 丙 $ > $ 乙
D． $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{N}\mathrm{O}(\mathrm{g})} $ 分解为 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{N}(\mathrm{g})} $ 与 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{O}(\mathrm{g})} $ 时吸收 $ {\rm 1264\mathrm{k}\mathrm{J}} $ 的热量
答案：C
解析： $ {\rm 946\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ 为 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{N}} $ 的键能， $ {\rm a\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ 为 $ {\rm \mathrm{O}\xlongequal{}\mathrm{O}} $ 的键能， $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{O}(\mathrm{g})} $ 中化学键的键能为 $ {\rm 1264\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}×\dfrac{1}{2}=632\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确； $ {\rm \mathrm{\Delta }H=} $ 反应物键能之和 $ - $ 生成物键能之和，则 $ a=180+1264-946=498 $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；氮气和氧气吸收能量转化为乙，所以乙的总能量高于甲的总能量，乙 $ \to $ 丙释放热量，则物质所具有的总能量：乙 $ > $ 丙，又因为反应为吸热反应，生成物的总能量大于反应物的总能量，即丙 $ > $ 甲，则物质具有的总能量：乙 $ > $ 丙 $ > $ 甲， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；由图可知， $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{N}(\mathrm{g})} $ 和 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{O}(\mathrm{g})} $ 生成 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{N}\mathrm{O}(\mathrm{g})} $ 时释放 $ {\rm 1264\mathrm{k}\mathrm{J}} $ 的热量，则 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{N}\mathrm{O}(\mathrm{g})} $ 分解为 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{N}(\mathrm{g})} $ 和 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{O}(\mathrm{g})} $ 时吸收 $ {\rm 1264\mathrm{k}\mathrm{J}} $ 的热量， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。
7．碳量子点是一类具有显著荧光性能的零维碳纳米材料，直径在 $ 2\sim 10\mathrm{n}\mathrm{m} $ 之间。我国化学家研究的一种新型复合光催化剂［碳量子点/氮化碳（纳米复合物）］可以利用太阳光实现高效分解水，其原理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．已知反应Ⅱ是放热反应，则反应Ⅰ一定是吸热反应
B．该过程将太阳能转化为化学能
C．该过程存在非极性键的断裂和形成
D．碳量子点属于胶体
答案：D
解析：分解水的总反应是吸热反应 $ {\rm (\mathrm{\Delta }H > 0)} $ ，由原理图可知，分解水的反应分两步进行，反应Ⅱ为放热反应 $ {\rm (\mathrm{\Delta }{H}_{2} < 0)} $ ，则反应Ⅰ一定吸热， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；该过程利用太阳光分解水，太阳能转化为化学能储存在 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 中， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；过程Ⅰ中生成 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{O}}_{2}} $ 时形成 $ {\rm \mathrm{O}—\mathrm{O}} $ 非极性键，过程Ⅱ中 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{O}}_{2}} $ 分解时 $ {\rm \mathrm{O}—\mathrm{O}} $ 非极性键断裂， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；胶体是分散质粒子直径为 $ 1\sim 100\mathrm{n}\mathrm{m} $ 的分散系（混合物），而碳量子点是零维碳纳米材料（纯净物），并非分散系，不属于胶体， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。
8．某同学设计如图所示实验探究化学反应中的能量变化，下列叙述正确的是（ ）
A．实验甲、乙、丙中所涉及的反应均是放热反应
B．实验乙中搅拌的目的是使反应的焓变增大
C．实验丙中若使用铜质搅拌器对实验结果没有影响
D．实验丙中用温度计测定 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 溶液起始温度后直接测定盐酸的温度，所测中和反应反应热 $ {\rm \mathrm{\Delta }H} $ 比理论值大
答案：D
解析：甲为铝与盐酸反应，属于放热反应；乙为 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}} $ 与盐酸反应，该反应为吸热反应；丙为酸碱中和反应，属于放热反应， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误。焓变 $ {\rm (\mathrm{\Delta }H)} $ 与反应物和生成物的状态、反应时的温度和压强、化学方程式的表示方式有关，搅拌的目的是使反应更充分，不会改变焓变大小， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误。丙为中和反应
反应热测定实验，需尽可能减少热量损失，铜是热的良导体，使用铜质搅拌器会导致反应放出的热量通过铜传导散失，对实验结果有影响， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误。用温度计测定 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 溶液起始温度后，直接测定盐酸温度，残留的 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 会与盐酸发生中和反应放热，导致测量的盐酸起始温度偏高，而反应后体系的温度偏低，使测得的放出的热量偏小，所得的 $ {\rm \mathrm{\Delta }H} $ 比理论值大， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。
9．某实验小组用 $ {\rm 0.55\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 溶液和
$ {\rm 0.50\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ 盐酸进行中和反应反应热的测定。利用如图装置测定中和反应反应热的实验步骤：
①用量筒量取 $ {\rm 50\mathrm{m}\mathrm{L}0.50\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ 盐酸，打开杯盖，倒入量热计的内筒中，盖上杯盖，插入温度计，测量并记录盐酸的温度。用水将温度计上的酸冲洗干净，擦干备用。
②用另一个量筒量取 $ {\rm 50\mathrm{m}\mathrm{L}0.55\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 溶液，用温度计测量并记录 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 溶液的温度，用水把温度计冲洗干净，擦干备用。
③打开杯盖，将量筒中的 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 溶液倒入量热计的内筒中，立即盖上杯盖，插入温度计，用搅拌器匀速搅拌。密切关注温度变化，将最高温度记为反应后体系的温度，用水把温度计冲洗干净，擦干备用。
④重复上述步骤①~③两次。
回答下列问题：
（1） 倒入 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 溶液的正确操作是 （填序号）。
A．沿玻璃棒缓慢倒入B．分三次倒入
C．一次性迅速倒入D．一边搅拌一边一次性滴入
（2） 实验中使用搅拌器的正确方法是 。
（3） 近似认为 $ {\rm 0.55\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 溶液和 $ {\rm 0.50\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ 盐酸的密度都是 $ 1\mathrm{g}\cdot {\mathrm{c}\mathrm{m}}^{-3} $ ，中和后混合溶液的比热容为 $ {\rm 4.18\mathrm{J}\cdot {\mathrm{g}}^{-1}\cdot {℃}^{-1}} $ ，三次实验后，测得温度平均升高 $ 3.3℃ $ 。利用上述数据计算该反应放出的热量 $ {\rm Q\approx} $ $ {\rm \mathrm{k}\mathrm{J}} $ （保留两位小数，下同），生成 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{l})} $ 所放出的热量约为 。
（4） 测量过程中，将 $ {\rm 50\mathrm{m}\mathrm{L}0.55\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ 氢氧化钠溶液错取成了 $ {\rm 50\mathrm{m}\mathrm{L}0.55\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ 氨水，其他过程无误，测得中和反应反应热的绝对值 （填“偏大”“不变”或“偏小”，下同）；量取盐酸时仰视读数，测得中和反应反应热的绝对值 ；内筒洗净后，未及时烘干，直接用该内筒进行实验，测得中和反应反应热的绝对值 。
答案：（1） C
（2） 上下轻轻移动
（3） 1.38； $ {\rm 55.18\mathrm{k}\mathrm{J}} $
（4） 偏小；偏大；偏小
解析：（1） 为减少反应过程中的热量损失，减小实验误差，正确操作是将 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 溶液一次性迅速倒入量热计的内筒，并立即盖上杯盖。
（2） 玻璃搅拌器中含圆环，装置中含有温度计，为防止打破温度计，实验中使用玻璃搅拌器的操作是上下轻轻移动。
（3） 反应放出热量 $ {\rm Q=cm\mathrm{\Delta }t=4.18\mathrm{J}\cdot {\mathrm{g}}^{-1}\cdot {℃}^{-1}×3.3℃×100\mathrm{g}=1379.4\mathrm{J}\approx 1.38\mathrm{k}\mathrm{J}} $ ，反应中氢氧化钠过量，氢离子完全反应，则生成 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{l})} $ 所放出的热量为 $ {\rm \dfrac{1.3794}{0.050×0.50}\mathrm{k}\mathrm{J}\approx 55.18\mathrm{k}\mathrm{J}} $ 。
（4） 一水合氨为弱碱，反应过程中不断电离，电离过程吸热，则用 $ {\rm 50\mathrm{m}\mathrm{L}0.55\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ 氨水进行实验，其他过程无误，导致放出的热量减小，测得中和反应反应热的绝对值偏小；量取盐酸时仰视读数，使得量取的盐酸的体积偏大，发生反应的物质的量增多，放出热量增大，测得中和反应反应热的绝对值偏大；内筒洗净后，未及时烘干，直接用该内筒进行实验，导致溶液总质量增大，温度变化值偏小，测得中和反应反应热的绝对值偏小。