1.1.1 反应热 焓变 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第一节 反应热　 人教版选择性必修1 第一章　化学反应的热效应 第1课时 反应热 焓变 “神舟”火箭发射精彩瞬间 神舟十六号载人飞船北京时间2023年5月30日发射，执行神舟十六号发射任务的长征二号F遥十六运载火箭 情境引入 【导】 热量的释放或吸收是化学反应中能量变化的常见形式。化学反应过程中释放或吸收的热量在生活、生产和科学研究中具有广泛的应用。 ③ 酸碱 中和反应 ①燃烧 ④ 大部分 化合反应 ②金属与水 /酸反应 ⑤ 铝热 反应 放热反应 ③Ba(OH)2·8H2O 和NH4Cl反应 ① C/CO/H2 还原金属氧化物 ②大多分解反应 KMnO4 吸热反应 情境引入 KMnO4 在化学反过程中，物质变化的同时，一定伴随着能量变化。 放热反应 吸热反应 定性描述 定量描述 必修二 选择性必修1 化学反应中的能量变化是以物质变化为基础的，能量变化的多少与参加反应的物质种类和多少密切相关。与研究化学反应中的物质变化一样，研究化学反应中的能量变化同样具有重要意义。那么，如何定量描述化学反应中释放或者吸收的热量呢？ 从宏观和微观两个视角认识反应热 1、了解反应热、焓变的概念，能解释中和反应反应热的测定原理，能根据实验中测定并记录的数据计算反应热。培养学生“科学探究与创新意识”的学科素养。 2、能从宏观和微观相结合的视角分析化学反应中的能量变化。培养学生“宏观辨识与微观探析”的学科素养。 【导】 素养目标 重点难点 一、反应热及其测定 1、体系和环境 以盐酸与NaOH溶液的反应为例 环境： 与体系相互影响的其他部分，如盛有溶液的试管和溶液之外的空气等看作环境。 体系：被研究的物质及发生的反应。如盐酸、 NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系，简称体系（又称系统）。 存在物质交换或能量交换 体系与环境之间 因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量。 2、热量 【评】 研究反应热时，需要明确体系和环境 在热学中，体系是与周围其他部分区分开来的根据需要所研究的对象。 3、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。 反应前后体系的温度相等 问题讨论 如何准确测量一个化学反应释放或吸收的热量? 方法：通过量热计直接测定 实例：中和反应反应热的测定 根据测得的体系的温度变化和有关物质的比热容等来计算反应热 结合Δt、比热容、m等可测量 【思】 例如，盐酸与NaOH溶液反应的过程中会放出热量，导致体系与环境之间的温度产生差异。 在反应前后，如果环境的温度没有变化，则反应放出的热量就会使体系的温度升高，这时可以根据测得的体系的温度变化和有关物质的比热容等来计算反应热 4、反应热的测定 测定原理： (以盐酸和NaOH溶液反应为例) 实验探究——中和反应反应热的测定 Q ＝ c · m ·Δt 中和反应放出的热量 反应混合液的质量 反应混合液的比热容 反应前后溶液温度的差值 实验装置： 简易量热计 迅速混合，充分反应，保持体系的温度均匀。 减少热量散失，降低实验误差。 ? 作用 【评】 操作步骤： （1）反应物温度的测量 （2）反应后体系温度的测量 （3)重复上述步骤（1）至步骤（2）两次 分别测量盐酸与NaOH溶液的温度 迅速混合并搅拌，记录最高温度。 50 mL 0.50 mol/L 盐酸 50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液 为了保证HCl被完全中和 目的是减少误差 为了保证0.50mol· L－1的盐酸完全被NaOH中和，采用0.55mol·L－1NaOH溶液，使碱稍稍过量，因为过量的碱并不参加中和反应。（酸稍微过量也可以） 盐酸过量则应以氢氧化钠为标准计算生成的水，但溶液吸收空气中的二氧化碳，消耗了一部分氢氧化钠，无法保证氢氧化钠完全与盐酸反应。 为了计算简便，盐酸、氢氧化钠稀溶液的密度近似地认为都是1 g·cm-3，反应后生成的溶液的比热容c＝4.18 J/(g·℃)。 该实验中盐酸和NaOH溶液反应放出的热量是 Q ＝ c · m ·Δt 0.418(t2-t1) kJ 生成1mol水时放出的热量为 0.418(t2 - t1) 0.025 kJ = (m1+m2)· c· (t2-t1)= HCl(aq) + NaOH (aq) ＝ H2O(l) + NaCl (aq) 1 1 1 Q1 0.025mol 0.025mol 0.025mol Q = 0.418(t2-t1) kJ 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。 特别提醒 数据处理： 【评】 中和反应反应热是反应热的一种！！！ (5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm－3，又知中和反应后生成的溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1。为了计算中和反应反应热，某学生的实验记录数据如下： 完成表格并依据该学生的实验数据计算，该实验中生成1 mol H2O时放出的热量为____kJ(结果保留一位小数)。 实验序号 反应物的温度/℃ 反应前体系的温度t1/℃ 反应后体系的温度t2/℃ 盐酸 氢氧化钠溶液 1 20.0 20.1   23.2 2 20.2 20.4   23.4 3 20.3 20.3   24.2 4 20.5 20.6   23.6 思考交流 1、能不能用金属搅拌器代替玻璃搅拌器？ 不能。金属易导热，会造成热量损失。 2、测量盐酸和NaOH溶液的温度时能否选用不同的温度计？ 不能，会存在仪器误差。 3、能否测完酸后直接测量碱的温度？如何操作？ 不能，残留的酸会与碱反应，放出热量，造成温度计温度偏高。 必须用水冲洗干净并用滤纸擦干后再测 【思】 思考交流 1、本次实验测得反应放出的热量小于57.3 kJ，试分析产生误差可能的原因。 2、若改用100 mL 0.50 mol·L－1的盐酸与100 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液混合，所测中和反应反应热的数值是否为本实验结果的2倍？ ①量取溶液时，操作或读数不当，量取体积小于50 mL； ②量热计保温效果不好； ③溶液混合时速度不够快，或没有及时盖上杯盖； ④读取反应后温度时，过早或过晚，不是读取的最高温度。 否；中和反应反应热是指在稀溶液中强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O时的反应热，其数值与反应物的量的多少无关，故所测结果应与本次实验结果基本相同。 【思+议+展】 （1、3、4实验操作）（2、装置本身缺陷）（5、数据处理：采用近似值计算，酸碱溶液的比热容和密度均大于水）6、试剂要求 3、用浓硫酸代替盐酸对结果会产生什么影响？用醋酸代替盐酸对结果会产生什么影响？ 浓硫酸溶于水时放热，所以生成1molH2O时放热大于57.3kJ；弱酸、弱碱电离时吸热，所以生成1molH2O时放热小于57.3kJ。 4、上述过程中，提高测定反应热准确度的措施有哪些？ ①反应物：a.准确配制浓度，且NaOH溶液浓度稍大于盐酸； b.一次性迅速混合，不洒出，且匀速搅拌； ②减少热量损失：a. 量热计保温隔热； b. 不能用铜制搅拌器代替玻璃搅拌器； c. 酸碱混合要迅速，并盖上盖子； ③仪器：a. 温度计测定一种溶液后洗净擦干再测别的溶液； b. 不能用同一个量筒量取酸碱； ④重复三次，减小误差。 测定中和热使用的若是弱酸、弱碱的稀溶液，由于弱酸、弱碱在电离时会吸热，所以生成1molH2O放热小于57.3kJ。 测定中和热使用的若是酸、碱的浓溶液，由于酸、碱的浓溶液在稀释时会放热，所以生成1molH2O放热大于57.3kJ。 使用比较精确的温度计读出温度变化 混合两种反应物时动作迅速、操作规范； 课堂检测 1、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加快反应速率，减小实验误差 B．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触 C．用 0.5mol·L－1NaOH 溶液分别与 0.5mol·L－1 的盐酸、醋酸溶液反应，如所取的溶液体积相等，则测得的中和热数值相同 D．在测定中和热实验中需要使用的仪器有量筒、烧杯、酒精灯、温度计等 A 【检】 2、将V1 mL 1.0 mol·L-1HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度,实验结果如图所示(实验中始终保持V1+V2=50 mL)。下列叙述正确的是 (　　) A、做该实验时环境温度为22 ℃ B、该实验表明化学能可以转化为热能 C、NaOH溶液的浓度约是1.00 mol·L-1 D、该实验表明有水生成的反应都是放热反应 B 【检】 3、50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1NaOH溶液在如图所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反应反应热。 (1)从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃仪器是_____________。 (2)如果不盖杯盖，所求得的中和反应反应热的绝对值将会__________ (3)实验中改用60 mL 0.50 mol·L-1盐酸跟50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液进行反应，调整反应物用量后所放出的热量与原实验_________(填“相等”或“不相等”，下同)；所求中和反应反应热与原实验_____，简述理由：_________。 【答案】 （1）玻璃搅拌器 （2）偏小 （3） 不相等 相等 中和反应反应热是指强酸与强碱的稀溶液发生中和反应 生成1 mol水时的反应热，与酸碱的用量无关 【检】 二、反应热与焓变 1、焓和焓变 （1）内能(符号为U )：体系内物质的各种能量的总和，受温度、压强和物质聚集状态等的影响。 （2）焓(符号为H )：与物质内能有关的物理量。 （4）焓变(符号为∆H)：ΔH＝H(生成物)－H(反应物)，单位：kJ/mol(或kJ·mol－1) （3）反应热：中学阶段认为，在等压条件下进行的化学反应其反应热等于反应的焓变。 【评】 是变化前后物质的焓值差，化学反应的焓变，为生成物的总焓值与反应物的总焓值之差， 2、宏观认识反应热 ΔH＝生成物的焓(H生) - 反应物的焓(H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: ΔH= －184.6 kJ/mol 【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= +131.5 kJ/mol 【注意】ΔH右端的+或-不可省略，单位kJ/mol必须标出。 ①当反应体系放热时其焓减小，ΔH为“－”，即ΔH < 0；ΔH 越小，放出热量越多。 ②当反应体系吸热时其焓增大，ΔH为“＋”，即ΔH > 0。ΔH越大，吸收热量越多。 3、微观认识反应热 H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) ∆H＝？ 释放431 kJ/mol×2 mol＝862 kJ ∆H＝−183 kJ/mol 吸收436 kJ + 243 kJ＝679 kJ 化学反应的实质：反应物中旧键的断裂(吸热)，生成物中新键的形成(放热)。 涉及哪几个过程？ 哪个过程吸收多少能量？哪个过程释放多少能量？ 问题1：请在坐标图上定量表示H2+Cl2=2HCl反应过程中的能量变化 问题2：请同学们归纳从微观角度如何计算化学反应的反应热？ 问题3：请尝试用方程式表示出H2+Cl2=2HCl反应过程中的能量变化。 ΔH＝反应物的总键能(E吸) - 生成物的总键能(E放) 键能：一般认为断裂1 mol化学键所吸收的能量，或形成1 mol化学键所释放的能量。 键能：一般认为断裂1 mol化学键所吸收的能量，或形成1 mol化学键所释放的能量。 化学键断裂和形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因。 实验测得与理论分析的数据接近，说明了什么？ ∆H＝−183 kJ/mol 键能估算 实验测得 ∆H＝−184.6 kJ/mol H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) ∆H＝？ 实验测得与理论分析的数据 4、下列说法正确的是(　　) A．焓变单位中kJ·mol－1，是指1 mol物质参加反应时的能量变化 B．当反应放热时ΔH>0，反应吸热时ΔH<0 C．一个化学反应中，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应放热， ΔH 为“－” D．一个化学反应中，生成物总键能大于反应物的总键能时，反应吸热，ΔH 为“＋” 【答案】C　【解析】焓变单位中的kJ·mol－1，是指每摩尔具体的反应，不一定指参加反应的物质，A错；在反应中物质所具有的总能量减少，反应就放热，反之就吸热，C对；化学反应的实质是旧化学键的断裂，新化学键的形成，断键时吸收能量，成键时放出能量，所以D错。 课堂检测 C 【检】 5、化学反应A2(g)＋B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，下列叙述中正确的是(　　) A．每生成2个AB分子吸收(a－b)kJ热量 B．该反应热ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1 C．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 D．断裂1 mol A—A和1 mol B—B键，放出a kJ能量 B 【检】 6、键能数据计算CH4(g)+4F2(g) =CF4(g)+4HF(g)的反应热ΔH 为(　　) 化学键 C—H C—F H—F F—F 键能/kJ·mol-1 414 489 565 155 A．－1 940 kJ·mol-1　　　　 B．＋1 940 kJ·mol-1 C．－485 kJ·mol-1　　　　　　 D．＋485 kJ·mol-1 【答案】A　【解析】由“ΔH=反应物键能之和－生成物键能之和”可知：ΔH=(414×4+155×4－489×4－565×4) kJ·mol-1=－1 940 kJ·mol-1。 A 【检】 7、化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷(P4)和P4O6的分子结构如图所示；现提供以下化学键的键能；P—P键键能为198 kJ·mol-1、P—O键键能为360 kJ·mol-1、氧气分子内氧原子间的键能为498 kJ·mol-1，则P4(s)+3O2(g) = P4O6(s)的反应热ΔH为(　　) A．＋1 638 kJ·mol-1　 B．－1 638 kJ·mol-1 C．－126 kJ·mol-1 D．＋126 kJ·mol-1 【答案】B　【解析】反应热ΔH=反应物总键能－生成物总键能,所以反应P4(s)+3O2(g)===P4O6(s)的反应热ΔH=6×198 kJ·mol-1+3×498 kJ·mol-1－12×360 kJ·mol-1=－1 638 kJ·mol-1。 B 【检】 课堂小结 ∆H＝∑H(生成物）－ ∑H(反应物 ∆∆H＝∑E (反应物键能）－∑E (生成物键能） 【评】 $$