1.1 反应热 焓变(第一课时) 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第一章 化学反应的热效应 第一节 反应热 第一课时 反应热 焓变 1．了解化学反应中的能量转化，认识放热反应和吸热反应。 2．了解反应热、焓变的概念，从宏观和微观角度分析化学反应过程中能量的变化，认识反应热的实质，了解焓变与反应热之间的关系。能进行有关反应热的简单计算。 3. 能解释中和反应反应热的测定原理，能根据实验中的数据计算反应热。培养学生的科学探究能力。 核心素养 情境导学 飞机飞得高，全靠燃油烧，来回狂飞几千里，热量独领风骚。飞机的运行动力来源于航空燃油的燃烧，不同燃料燃烧放出的热量不同，我们如何定量地描述这些过程中的热量变化呢？ 复习回顾 化学反应在发生物质变化的同时伴随着能量变化。请列举常见的吸热反应和放热反应。 放热反应 物质与氧气的反应 （燃烧与缓慢氧化） 中和反应 金属与水或酸 生石灰和水反应 大部分化合反应 铝热反应 吸热反应 1．氢氧化钙与氯化铵晶体的反应 2．C(s) + CO2(g) === 2CO(g) 3．水煤气制取：C(s) + H2O(g) === CO(g) + H2(g) 4．大多数分解反应（2KClO3 === 2KCl+3O2典型放热反应） 5．弱电解质的电离与盐类水解 6.NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O △ 高温 高温 【思考】如何定量地描述反应过程中释放或吸收的热量呢？ 任务一：反应热及其测定 1.体系与环境 体系(系统)：被研究的物质系统称为体系。 环境：与体系相互影响的其它部分。 以盐酸与NaOH溶液的反应为例： 环境 如盛装溶液试管、空气等 体系 反应物：盐酸、NaOH溶液 发生的反应：HCl+NaOH= NaCl+H2O 生成物： NaCl、H2O 热量交换 热量是指因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量。 任务一：反应热及其测定 2.反应热 在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量， 称为化学反应的热效应，简称反应热。  ①注：等温条件下，指化学反应发生后，使反应后体系的温度恢复到反应前体系的温度，即反应前后体系的温度相等。 如何测定反应放出的热量？ 简易量热计示意图 任务一：反应热及其测定 3.反应热的测定 (以盐酸和NaOH溶液反应为例) 测量原理： 用温度计测量反应前后体系的温度变化，根据有关物质的比热容等来计算反应热。 计算公式：Q = CmΔt Q：反应放出的热量。 m：反应混合液的质量。 C：反应混合液的比热容。 Δt：反应前后溶液温度的差值。 c≈c水=4.18J/(g∙℃) m=ρV,ρ≈ρ水=1.0g/mL 单位：kJ Δt 应多次测量取平均值 任务一：反应热及其测定 3.反应热的测定 (以盐酸和NaOH溶液反应为例) 实验测量： 任务一：反应热及其测定 3.反应热的测定 数据处理： 任务一：反应热及其测定 3.反应热的测定 数据处理： （1）利用公式计算反应放出的热量： Q= c ·(m酸+m碱) ·(t2－t1) = 4.18×(50+50)×(t2－t1)×10-3=0.418（t2－t1）kJ （2）生成1mol H2O时放出的热量为： 0.418×(t2－t1) 0.025 = kJ 0.418×3.4 0.025 = kJ = 56.8 kJ/mol 大量实验测得，在250C和101kPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1mol H2O时，放出57.3kJ的热量。 任务一：反应热及其测定 3.反应热的测定 误差分析： 为什么测量值与理论值相比较偏小？ 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.测了酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。 任务一：反应热及其测定 3.反应热的测定 思考交流： 1.为什么采用碱稍过量的方法？ 2.能不能用金属搅拌器代替玻璃搅拌器？ 3.实验中是否可以更换温度计？ 因碱会吸收空气中的CO2，为保证盐酸完全被中和 不能。金属易导热，会造成热量损失 不能，会存在仪器误差 任务一：反应热及其测定 3.反应热的测定 思考交流： 4.能否测完酸后直接测量碱的温度？ 5.能否将NaOH溶液分多次倒入量热计中？ 不能，残留的酸与碱反应，造成酸碱消耗，热量损失。测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干再测别的溶液。 不能，应将NaOH溶液一次性迅速倒入，尽量减少热量的散失。 任务一：反应热及其测定 3.反应热的测定 思考交流： 6.能否用浓硫酸代替盐酸？能否用NaOH固体代替NaOH溶液？ 用醋酸代替盐酸对结果会产生什么影响？ 若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定中和反应反应热，对结果会产生什么影响？ 不能。浓硫酸溶于水时放热，所测反应热的数值偏大↑； 弱酸、弱碱电离吸热，所测反应热的数值偏小↓； NaOH固体溶于水要放热，会使测得的反应热数值偏大↑； 若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定反应热，生成BaSO4沉淀还会多放出一部分热量，所测反应热的数值偏大↑。 任务一：反应热及其测定 4.中和热 25 ℃和101 kPa下，强酸和强碱稀溶液发生中和反应生成可溶性盐与1 mol水时，放出57.3 kJ的热量。 注意： ①必须是稀溶液，若使用浓溶液，稀释放热，会导致热量值增大； ②必须是强酸强碱，若使用弱酸弱碱，电离吸热，会导致热量值减小； ③生成1mol H2O(l)，液态水，放出的热量； ④反应不可以生成沉淀（如Ba(OH)2+H2SO4=BaSO4↓+2H2O)。 课堂练习 1.某同学用一定浓度的 <m></m> 溶液与稀盐酸进行中和反应反应热的测定 实验时，测得生成1mol <m>11液态水时的热量小于57.3KJ，产生这种偏差 的原因不可能是( ) A.用量筒量取盐酸时仰视读数 B.实验装置保温、隔热效果差 C.分 <m></m> 次把 <m></m> 溶液倒入盛有稀盐酸的小烧杯中 D.用量取完稀盐酸的量筒直接量取氢氧化钠溶液 A 2.在测定中和反应反应热的实验中，下列说法正确的是( ) A.使用玻璃搅拌器是为了增大反应速率，减小实验误差 B.为了准确测定反应混合液的温度，实验中温度计水银球应与量热计的内 筒底部接触 C.用 <m></m> 溶液分别与 <m></m> 的盐酸、醋酸溶液 反应，所取的溶液体积相同，测得的中和反应反应热数值也相同 D.在测定中和反应反应热实验中需要使用的仪器有量筒、烧杯、酒精灯、 温度计等 A 3.当50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液在图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。回答下列问题： （1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是 。 （2）烧杯间填满碎纸条的作用是 。 （3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值 （填“偏大”“偏小”“无影响”）。 （4）实验中改用60 mL 0.50 mol/L盐酸跟50 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”），所求中和热 （填“相等” 或“不相等”）， 简述理由 玻璃搅拌器 保温，减少实验过程中的热量损失 偏小 不相等 相等 因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1mol液态 H2O所放出的能量，与酸碱的用量无关 任务二：反应热与焓变 化学反应中为什么会产生反应热? 化学反应前后体系的内能发生了变化。 1.内能 体系内物质的各种能量的总和，受_______ 和 等影响。（符号为 ） 温度、压强 物质的聚集状态 U 在科学研究和生产实践中，化学反应通常是在等压条件下进行的。 为了描述等压条件下的反应热，科学上引入了一个与内能有关的物理量——焓(符号为 H)。 任务二：反应热与焓变 2.焓 其符号为_______；焓是与_________有关的物理量。 H 内能 3.焓变 在等压条件下进行的化学反应其反应热等于反应的 ，（严格地说，对反应体系做功有限定，中学阶段一般不考虑）符号：________，单位：_____________ （或_____________）。 焓变 ΔH kJ / mol kJ·mol-1 ΔH＝H生－H反 4.反应热的实质 任务二：反应热与焓变 (1)宏观解释 放热反应： 吸热反应： ΔH＜0或 ΔH 为“—” ΔH＞0 或ΔH 为“＋” ΔH＝H生－H反 ∆H＝ E生－ E反 例1、在25℃和101 kPa下，1 molH2与1 mol Cl2反应生成2 mol HCl时放出184.6 kJ的热量，则该反应的反应热为: 例2、在25 ℃和101 kPa下，1 mol C(如无特别说明，C均指石墨)与1 mol H2O(g)反应，生成1 mol CO和1 mol H2,需要吸收131.5 kJ的热量，则该反应的反应热为: ΔH= -184.6 kJ/mol ΔH= +131.5 kJ/mol 例3、反应 A+B= C(ΔH<0)分两步进行: ①A+B→ X(ΔH>0) ②X→C(ΔH<0)。下列图中能正确表示总反应过程中能量变化的是（ ） B 任务二：反应热与焓变 4.反应热的实质 (2)微观解释 化学反应的本质：___________________________________ 旧化学键的断裂 和 新化学键的形成 吸收能量 释放能量 如何计算1 mol H2 与 1 mol Cl2生成2 mol HCl的反应热？ ∆H＝ E断吸－ E成放 =E反键总－ E生键总 键能：在25 ℃和101 kPa下，断开或形成1mol气态分子AB(g)中的共价键所吸收或释放的能量。 H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g） ∆H＝−183 kJ/mol 2H2（g）+2Cl2（g）=4HCl（g） ∆H＝? ∆H＝−366 kJ/mol ∆H数值必须与化学方程式前的系数一一对应 如何计算1 mol H2 与 1 mol Cl2生成2 mol HCl的反应热？ 例4、断开 1mol H－H键、1mol N－H键、1mol N≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ， 则1mol N2生成NH3的反应热为 ， 则1mol H2生成NH3的反应热为 。 －92.0 kJ/mol －30.67 kJ/mol 例5、C(石墨 s) = C(金刚石 s) ΔH = +1.9kJ/mol，石墨、金刚石哪个更稳定？试分析物质稳定性与键能的关系。 金刚石 石墨 ∆H > 0，吸热反应， 石墨键能大，总能量低，更稳定。 能量 反应进程 石墨 金刚石 E吸 E放 ②物质总能量越低，物质越稳定。 ①键能越大，物质越稳定。 例6、根据图像回答下列问题： ΔH1与ΔH2相比，哪一个较大？ ΔH1较大，因为两者都是放热反应，放热越多，则焓变越小。 例7、已知：H2（g）+F2（g）=2HF（g） △H=-270kJ·mol-1，下列说法正确的是( ) A.在相同条件下，1molH2（g）与1molF2（g）的能量总和大于2mol HF（g）的能量 B.1mol H2（g）与1molF2（g）反应生成2mol液态HF放出的热量小于270kJ C.该反应的逆反应是放热反应 D.该反应过程的能量变化可用右图表示 A 若正反应为放热反应，其逆反应为吸热反应。 例8、强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应，H+(aq) + OH-(aq) = H2O(l)；△H=–57.3kJ/mol，向1L0.5mol/L的NaOH溶液中加入稀醋酸、浓H2SO4、稀硝酸，则恰好完全反应时的热效应△H1、△H2、△H3的关系正确的是( ) A. △H1>△H2>△H3 B. △H1<△H3<△H2 C. △H2>△H1>△H3 D. △H1>△H3>△H2 D 例9、白磷与氧气可发生如下反应：P4＋5O2=P4O10。已知断裂化学键需要吸收的能量分别为：P—P a kJ·mol－1、P—O b kJ·mol－1、P=O c kJ·mol－1、O=O d kJ·mol－1。根据下图所示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是(　　) A．(6a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1 B．(4c＋12b－6a－5d) kJ·mol－1 C．(4c＋12b－4a－5d) kJ·mol－1 D．(4a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1 A $$