1.1反应热 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第1课时　反应热 焓变 第一章　化学反应的热效应 第一节　反应热 1 1、教学目标 (1)了解反应热的概念；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。 (2)能从宏观和微观两个角度建构模型，并解释反应热产生的原因。 (3)理解热化学方程式的意义，能正确书写热化学方程式。 (4)知道燃烧热的概念；通过燃烧热的学习，认识能源在生产、生活中的重要意义。 2、教学重点和难点 (1)重点：从宏观和微观两个角度认识反应热；热化学方程式的书写。 (2)难点：从宏观和微观两个视角认识反应热。 能量变化 物质 变化 (基础) 热能 电能 光能 …… 吸热 放热 任务一 ：在实际应用中，人们如何定量地描述化学反应过程中释放或吸收的热量呢? 反应热 化学反应的特征 新课导入 (1)体系与环境 被研究的物质系统称为体系(又称为系统) 体系： 环境： — 以盐酸与NaOH溶液的反应为例 与体系相互影响的其他部分称为环境 体系 体系 反应物：盐酸、NaOH溶液 发生的反应：HCl＋NaOH＝NaCl＋H2O 生成物：NaCl、H2O 环境：如试管、空气等 环境 知识精讲 1. 反应热及其测定 (2)体系与环境的热量交换——反应热 体系 环境 热量 ①反应热： ②直接测定反应热的方法： 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。 等温：即反应前后体系的温度相等 测量仪器 测定原理 量热计 用温度计测量反应前后体系的温度变化，根据测定体系的温度变化和有关物质的比热容等来计算反应热 知识精讲 1. 反应热及其测定 反应热测定：中和反应反应热的测定 [实验测量] 用简易量热计测量盐酸与氢氧化钠溶液反应前后的温度。 （1）反应物的温度的测量 ①用量筒量取50mL0.50mol/L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。用水把温度计的酸冲洗干净，擦干备用。 ②用另一个量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，用温度计测量并记录NaOH溶液的温度。 （2）反应后体系温度的测量 打开杯盖，将量筒中的NaOH溶液迅速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，将最高温度记录为反应后体系的温度(t2)。 温度 实验次数 反应物的温度℃ 反应前体系温度 反应后体系温度 温度差 盐酸 NaOH溶液 t1/℃ t2/℃ (t2-t1)/℃ 平均值 1 2 3 21.0 21.0 21.0 20.8 21.4 21.1 21.1 21.3 21.2 24.6 24.4 24.5 3.6 3.3 3.3 3.4 （2）取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据。 （3）根据温度差和比热容等计算反应反应热。 50ml0.5mol/L盐酸质量: 50ml0.55mol/L氢氧化钠溶液质量: ①稀溶液的密度近似看作1g/cm3(即1g/ml) m=ρV m1=50ml× 1g/ml=50g m2=50ml× 1g/ml=50g m=m1+m2=50g+50g=100g c=4.18J/(g · ℃)=4.18 ×10-3 KJ/(g · ℃) NaOH＋HCl=NaCl＋H2O ②Q放＝m·c · △t=100g × 4.18 ×10-3 KJ/(g · ℃)×（t2－t1）℃ =0.418（t2－t1）kJ ③生成1molH2O时放出的热量为： n(H2O)=n(HCl)= 0.05L × 0.5mol/L =0.025 mol = － 　0.418 （t2－t1） 0.025 kJ/mol ΔH ＝ - n Q放 =- 0.418×3.4 0.025 kJ/mol =-56.8kJ/mol 大量实验测得，在25℃和101kPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1molH2O时，放出57.3kJ的热量。 中和热： 测定反应热时的注意事项： 1、防止热量散失： 隔热层隔热效果要好；用玻璃搅拌器搅拌，而不能用金属棒搅拌；实验时动作要迅速。 2、酸、碱溶液应当使用强酸、强碱的稀溶液 弱酸、弱碱的溶液，因电离需吸热；强酸、强碱浓溶液，因为稀释放热。均影响正常测量的结果。 任务二 ：探究化学反应中为什么会有反应热 化学反应前后体系的内能(符号为U)发生了变化 知识精讲 (1)内能： 是体系内物质的各种能量的总和，受温度、压强、和物质的聚集状态等影响。 (2)焓： 与内能有关的物理量，用符号H表示。 (3)焓变: 单位：kJ/mol 或 kJ·mol−1 数学表达式： 在等压条件下进行的化学反应，其反应热等于反应的焓变(符号：ΔH ) ΔH＝H生成物−H反应物 严格上讲，焓变是指在恒温、恒压条件下，体系仅做体积功、不做其他功的变化过程的热效应。如无特殊说明，化学反应的热效应就是该反应的焓变。 知识精讲 2. 反应热与焓变 ∆H＜0 (4)化学反应过程中焓变产生的原因 ①宏观角度 焓(H) 反应物 生成物 焓(H) 反应物 生成物 ΔH＝H生成物−H反应物 放热反应 ∆H＞0 吸热反应 结论：一个化学反应是吸热反应还是放热反应，取决于反应物与生成物的总能量的相对大小。 知识精讲 2. 反应热与焓变 (4)化学反应过程中焓变产生的原因 ②微观角度 化学反应的本质及特点 化学 反应 物质变化 能量变化 反应物 生成物 旧键断裂 新键形成 吸收能量 释放能量 反应热 差值 知识精讲 2. 反应热与焓变 ②微观角度 以1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)在在25℃和101kPa下反应生成2 mol HCl(g)的能量变化为例。 吸收：436 kJ＋243 kJ＝679 kJ 释放：431 kJ/mol×2 mol ＝862 kJ 知识精讲 2. 反应热与焓变 以1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)在在25℃和101kPa下反应生成2 mol HCl(g)的能量变化为例。 断键吸收：679 kJ 成键释放：862 kJ 键能估算：ΔH＝−183 kJ/mol 实验测得：ΔH＝−184.6 kJ/mol 结论：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。 知识精讲 2. 反应热与焓变 E吸＝679 kJ/mol E放＝ 862 kJ/mol ∆H＝ E吸－ E放＝ E反键总－ E生键总 ＝-183kJ/mol ＝(436kJ/mol+ 243kJ/mol)-431kJ/mol×2 ＝679kJ/mol-862kJ/mol H 图示模型 知识精讲 (5)ΔH的计算方法 ①ΔH(估算)＝∑E(反应物键能)− ∑E(生成物键能) ②ΔH＝∑E(生成物的总能量)− ∑E(反应物的总能量) 注意：利用键能计算反应热时，反应物与生成物均为气态，若有固态或液态则不能用键能计算。 一、化学热 焓变 知识精讲 例1. 2.00gC2H2完全燃烧生成液态水和CO2,放出99.6KJ热量，求该反应的反应热。 解： n(乙炔)= 2.00g 26g·mol-1 = 1 13 mol ΔH ＝ - n Q放 ＝ - 99.6KJ ＝ -99.6×13kJ/mol ＝ -1294.8kJ/mol =（436kJ/mol×2 + 496kJ/mol） - 463kJ/mol×4= -484kJ/mol 例2.已知键能H-H、O=O、O-H分别为436 kJ/mol,496 kJ/mol，463kJ/mol，试说明 2H2+ O2 = 2H2O中的能量变化。 2H-H + O=O = 2H-O-H △H =E反键总 - E生键总 1 13 mol 习题精练 例3.已知 HH键、NH键、NN键键能分别是436 kJ/mol、391 kJ/mol、946 kJ/mol，则1 mol N2(g)转化为NH3(g)时的反应热是多少？ ＝ 946 kJ/mol + 3×436 kJ/mol  6×391 kJ/mol ＝ 92 kJ/mol ∆H＝E (反键总）－E (生键总） NN + 3 HH －N－H － 2 H H 习题精练 例4、白磷与氧可发生如下反应：P4+5O2=P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P—P akJ/mol、P—O bkJ/mol、 P=O ckJ/mol、O=O dkJ/mol，根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的△H为 。 －(4c + 12b －6a －5d ) kJ/mol +5 = 习题精练 放热反应 吸热反应 键能变化 E反键总 E生键总 E反键总 E生键总 能量变化 E生总 E反总 E生总 E反总 表现行式 联系 键能越 ，物质能量越 ，越 ；反之键能越 ，物质能量越 ，越 。 △H 0或△H为“ ” △H 0或△H为“ ” E反总 能量 反应过程 E反键总 E生键总 △H E生总 能量 反应过程 E反键总 E生键总 E反总 E生总 △H < > > < < - > + 大 低 稳定 小 小 不稳定 小结1：放热反应与吸热反应对比 归纳小结 小结2：反应热的计算方法 微观: 宏观: ΔH = E生总 － E反总 ΔH ＝E吸－E放＝E反键总－E生键总 测量计算: ΔH ＝ ± n Q [问题与讨论] 1化学方程式H2+Cl2 2HCl 表明了什么变化，它能不能表明能量变化？ 2.化学方程式H2(g)+Cl2(g) ＝2HCl(g) ∆H＝184.6 kJ/mol表明了什么变化？ 表明了物质的变化，不能表明能量的变化。 表明了物质的变化，同时表明能量变化。 归纳小结 第2课时　热化学方程式 燃烧热 第一章　化学反应的热效应 第一节　反应热 23 （1）理解热化学方程式的意义,正确书写热化学方程式。 （2）了解燃烧热的概念,并掌握相关计算,发展宏观辨识与微观探析的学科核心素养。 （3）认识能源在生产、生活中的重要意义,形成科学合理利用化学反应中能量变化的意识和能源节约意识,发展科学态度与社会责任的学科核心素养。 教学目标 24 化学反应同时存在着物质变化和能量变化，用什么方法可以既表示物质变化也表示其能量变化呢？ 新课导入 新课导入 H2 （g） + Cl2 （g） = 2HCl（g） △H= -184.6 kJ/mol 化学方程式可以表明什么？ 化学反应中的物质变化 上面这个书写方式可以表明什么？ 物质变化 能量变化 上述方程式就叫热化学方程式 表明了1mol气态 H2和1mol气态 Cl2反应生成了2mol气态 HCl时，放出热量184.6KJ。 1. 热化学方程式 （1）概念：表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式 （2）意义：表明了化学反应中的物质变化和能量变化。 H2(g)+Cl2(g)======2HCl(g) △H=－184.6 kJ/mol 点燃 物质变化 能量变化 热化学方程式既表明了物质变化，又表明了能量变化。普通化学方程式只包含物质变化一个部分。 知识精讲 27 2. 热化学方程式的书写 知识精讲 (1)写出符合质量守恒定律的化学方程式 热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数，只表示物质的量。因此，它可以用整数或分数表示。 H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g) △H＝－184.6kJ/mol ① 1/2H2(g)＋1/2Cl2(g)＝HCl(g) △H＝－92.3kJ/mol ② 显然，反应①的△H是反应②的两倍。因此，书写热化学方程式时，△H必须与方程式一一对应。同一化学反应，热化学方程式中同一物质的化学计量数和△H成正比。 易错警示 (2)注明反应物和生成物的聚集状态 焓增大 1g液态水 1g气态水 熔化 蒸发 1g 冰 H2(g)+ O2(g)==H2O(g) △H=－241.8kJ/mol 1 2 H2(g)+ O2(g)==H2O(l) △H=－285.8kJ/mol 1 2 标明各物质的聚集状态 (s、l、g、aq) 不需要标记“↓”和“↑” 不用写“点燃”“加热” 等引发条件 同一物质能量： 气态（g） > 液态（l） > 固态（s） 2. 热化学方程式的书写 H2O(g)==H2O(l) △H=－44kJ/mol H2O(l)==H2O(g) △H=＋44kJ/mol 2. 热化学方程式的书写 知识精讲 (3)需注明反应时的温度和压强。 因为反应时的温度和压强不同，其△H也不同。但中学所用△H的数据，一般都是25℃和101kPa时的数据，因此可不特别注明。 (4)用∆H表示化学反应放出或吸收的热量 放热反应的∆H为“-”，吸热反应的∆H为“+”； ∆H的常用单位kJ/mol（或KJ‧mol-1)用∆H必须与化学方程式一一对应。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的ΔH 数值相等，符号相反 (5)根据化学计量数计算∆H值 知识精讲 【例1】 由氢气与氧气反应生成1 mol水蒸气放出241.8 kJ的热量，1 g水蒸气转化为液态水放出2.45 kJ的热量，则下列热化学方程式书写正确的是(　) 【解析】放热反应的ΔH为“－”，C、D错误；1 mol水蒸气转化为相同条件下的1 mol液态水时要放出44.1 kJ的热量，可求出ΔH为－285.9 kJ·mol－1，B错误，故选A项。 A.H2(g)＋ O2(g)＝H2O(l) △H＝－285.9kJ/mol B.H2(g)＋ O2(g)＝H2O(l) △H＝－241.8kJ/mol C.H2(g)＋ O2(g)＝H2O(l) △H＝＋285.9kJ/mol D.H2(g)＋ O2(g)＝H2O(g) △H＝＋241.8kJ/mol 1 2 1 2 1 2 1 2 A 习题精练 【例2】沼气的主要成分是甲烷。0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2和H2O（l）时，放出445 kJ的热量。则下列热化学方程式中正确的是（ ） A、2CH4( g ) ＋ 4O2( g ) ＝ 2CO2( g ) ＋ 4H2O ( l ) ΔH = + 890 kJ/mol B、CH4 ＋ 2O2 ＝ CO2 ＋ H2O ΔH = – 890 kJ/mol C、CH4 ( g ) ＋ 2 O2 ( g ) ＝ CO2 ( g ) ＋ 2 H2O ( l ) ΔH = – 890 kJ/mol D、 1/2CH4 ( g ) ＋ O2 ( g ) ＝ 1/2CO2 ( g ) ＋ H2O ( l ) ΔH = – 890 kJ/mol C 未标状态 正负号错 ΔH = – 445 kJ/mol 习题精练 “五查”法判断热化学方程式正误 ①看方程式是否配平； ②看各物质的聚集状态是否正确； ③看ΔH 变化的“＋”、“－”是否正确； ④看反应热的单位是否为 kJ·mol－1； ⑤看反应热的数值与化学计量数是否相对应。 知识精讲 2. 热化学方程式的书写 【例3】依据事实，写出下列反应的热化学方程式。 0.5mol Cu(s)与适量O2(g)反应生成CuO(s)，放出78.65kJ的热量。 【例4】已知：（1）1 mol N2(g)中的化学键断裂时需要吸收946kJ的能量。 （2）1 mol O2(g)中的化学键断裂时需要吸收498kJ的能量。 （3）1 mol NO(g)中的化学键形成时要释放632kJ的能量。 请写出N2(g)与O2(g)反应生成NO(g)的热化学方程式。 N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) △H＝＋180kJ/mol Cu(s)＋1/2O2(g)＝CuO(s) △H＝－157.3kJ/mol 习题精练 思考1. 在同温、同压下，比较下列反应放出热量△H的大小 A：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H1＝－Q1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2 ＝－Q2 △H1 △H2 B: S(g)+O2(g)=SO2(g) △H1＝－Q1 S(S)+O2(g)=SO2(g) △H2 ＝－Q2 △H1 △H2 Q1 Q2 放少，负少 放多，负多 放热 吸热 放少，负少 放多，负多 Q1 Q2 < > > < 3. △H的大小比较 △H1 △H2 C: H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H1 1/2H2(g)+1/2Cl2(g)= HCl(g) △H 2 < 根据反应物的物质的量比较：物质的量越多，对于放热反应，放热越多，△H越小；对于吸热反应，吸热越多，△H越大。 根据反应物或生成物的状态比较（同温同压） 知识精讲 1.概念： 在101 kPa时，1 mol 物质完全燃烧生成 指定产物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。 ★注意事项★： (1)条件： ；(2)可燃物的用量： ； (3)生成 的产物： 如:C →________，S →_______, H → _________ ，N → _________。 (4)单位： ； (5)书写燃烧热的热化学方程式时，以 可燃物为配平标准，其余可出现分数。 101 kPa 1 mol 指定 CO2(g) SO2(g) H2O (l) N2 (g) kJ/mol 1 mol 4. 燃烧热 知识精讲 燃烧热通常利用量热计由实验测得。例如， 25℃、101KPa时，1mol H2 完全燃烧生成液态水时放出的能量为285.8 kJ 的热量，这就是的燃烧热，其燃烧热化学方程式如下： H2(g) + O2(g) H2O(l) ∆H＝−285.8kJ/mol 1 2 煤、石油、天然气是当今世界重要的化石燃料。煤的主要成分是碳单质（C），石油加工产品——汽油的成分之一是辛烷（C8H18）,天然气的主要成分是甲烷（CH4）,它们燃烧的热化学方程式分别表示如下： C(s) + O 2 (g)=CO2 (g) △H=-393.5kJ ·mol -1 C8H18 (l) + O 2 =8CO2(g) +9H2O(l) △H=-5518kJ ·mol -1 25 2 CH4 (g) +2O2 (g) = CO2 (g) +2H2O(l) △H=-890.3kJ ·mol -1 25℃、101KPa时，某些物质的燃烧热参见附表Ⅰ。 某些物质的燃烧热(25℃、101KPa) 名称 化学式（状态） △H（kJ ·mol -1） 石墨 C(s,石墨) -393.5 金刚石 C(s,金刚石) -395.0 氢气 H2 (g) -285.8 一氧化碳 CO(g) -283.0 甲烷 CH4 (g) -890.3 甲醇 CH3OH(l) -726.5 乙烷 C2H 6 (g) -1559.8 乙烯 C2H4 (g) -1411.0 乙炔 C2H 2 (g) -1299.6 乙醇 C2H2OH(l) -1366.8 丙烷 C3H 8 (g) -2219.9 苯 C6H 6(l) -3267.5 【例5】下列热化学方程式中△H代表燃烧热的是（ ） A . CH4(g)+3/2O2 (g)=2H2O(l)+CO(g) △H1 B . S(g)+3/2O2(g)=SO3(s) △H2 C . C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) △H3 D . 2CO(g)+O2(g)= 2CO2(g) △H4 C 习题精练 【例6】已知下列两个热化学方程式： 2H2(g)+O2(g) =2H2O(l) △H＝-571.6 kJ•mol-1 C3H8(g)+5O2(g) =3CO2(g)+4 H2O(l) △H＝-2220 kJ•mol-1 （1）H2的燃烧热为 ，C3H8的燃烧热为 ; （2）2gH2和2mol C3H8组成的混合气体完全燃烧放出的热量为:___________ （3）现有H2和C3H8的混合气体5 mol，完全燃烧时放出热量3847 kJ，则混合气体中H2和C3H8的体积比为____。 285.5 kJ•mol-1 2220 kJ•mol-1 4725.8 kJ 3:1 x+y=5 285.8x+2220y=3847 设H2和C3H8的物质的量分别为x、y 解得： x=2.75 y=1.25 习题精练 n( CH4 ) 【例7】1.00gCH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出55.6kJ热量，计算CH4的燃烧热。 设1mol CH4燃烧放热为Q 16g·mol-1 55.6kJ = Q放 = -55.6×16 kJ/mol 1.00g = -889.6kJ/mol 答：CH4的燃烧热 △H=－ 889.6kJ/mol － △H＝ － 公式法： 比例法： 16g·mol-1 1.00g ： 55.6kJ ＝ 1mol ： Q Q 16g·mol-1 55.6kJ× 1mol 1.00g ＝ ＝ 55.6×16 kJ = 889.6kJ 【例8】1g氢气在氧气中燃烧生成液态水，放出142.9kJ的热量，表示该反应的热化学方程式是（ ） A. H2 +1/2 O2 == H2O ∆H= -285.8kJ/mol B.2H2(g)+O2(g)==2H2O(l) ∆H= -285.8kJ/mol C.H2(g)+1/2 O2(g)==H2O(l) ∆H= -285.8kJ/mol D.H2(g)+1/2 O2(g)== H2O(g) ∆H= -285.8kJ/mol C 习题精练 【例9】已知 ： （1）H2(g)＋1/2O2 (g) ＝ H2O (g) ΔH1 = a kJ/mol （2）2H2(g)＋O2 (g) ＝2H2O (g) ΔH2 = b kJ/mol （3） H2(g)＋1/2O2 (g) ＝ H2O (l) ΔH3 = c kJ/mol （4） 2H2(g)＋O2 (g) ＝2H2O (l) ΔH4 = d kJ/mol 则a、b、c、d的关系正确的是( ) A、a<c<0 B、b>d>0 C、2a=b< 0 D、2c=d>0 C 习题精练 $$