1.1.1 反应热 焓变-【精讲课】2024-2025学年高二化学同步教学优质课件（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 四川省双流棠湖中学 海棠化学备课组 核心素养学习目标 1.科学探究：理解反应热测定的原理和方法，会分析产生误差的原因，不断完善和改进测定方法。 2.宏观辨识与微观探析：能从宏观和微观的角度理解化学反应中能量变化的本质，正确认识和判断放热反应和吸热反应。 3.变化观念与平衡思想：能辨识化学反应中的能量转化形式，形成能量可以相互转化的观念，正确理解反应热和焓变的概念。 情 境 创 设 2020年7月23日12时41分，长征五号遥四火箭托举着我国首次火星探测任务“天问一号”探测器，在中国海南文昌航天发射场点火升空。 长征五号布局结构 箭长56.97米 芯级直径5米 助推器直径3.35米 总质量870吨 液氢-液氧 煤油-液氧 自然界能量存在形式有很多：势能、生物能、热能、太阳能、风能等。 情 境 创 设 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。 情 境 创 设 任务一 反应热及相关概念 【归纳总结】 能量有各种不同的形式，它能从一种形式转化为另一种形式，或者从一物体传递给另一物体，但在转化和传递过程中，能量的总值是保持不变的(这叫能量守恒定律)。 化学反应的过程，既是物质的转化过程，也是化学能与热、电等其他形式能量的转化过程，而且在反应过程中遵循着 守恒定律和 守恒定律。 质量 能量 化学反应的实质与特征： 实质：反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。 特征：既有物质变化，也伴随着能量变化；主要表现为 的变化。 热能 常见的吸热反应和放热反应 任务一 反应热及相关概念 【回顾旧知】 ①所有的燃烧反应 ②酸碱中和反应 ③大多数化合反应 ④活泼金属与水或酸的反应 ⑤物质的缓慢氧化 ⑥铝热反应(见第八章) ①大多数分解反应 ②铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2·8H2O晶体或Ca(OH)2与NH4Cl晶体反应 ③以C、H2、CO为还原剂的部分氧化还原反应，如C与H2O(g)反应，C与CO2反应 ④NaHCO3与盐酸的反应 盐酸与镁反应前 后溶液的温度变化 20 ℃ 60 ℃ 化学反应吸热使烧杯 与木片间的水凝结成冰 1．体系与环境 体系：被研究的物质及发生的反应(又称系统) 如HCl(aq)、NaOH(aq)及发生的反应 环境：与体系相互影响的其他部分 如试管、空气等 体系 环境 (1)热量： 因温度不同在体系与环境之间交换或传递的能量 化学反应 体系与环境 温度不同 能量交换 或传递 2．反应热 【概念学习】 任务一 反应热及相关概念 【概念学习】 如何定量描述化学反应中释放或者吸收的热量 【思考交流】 (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。 反应前后体系的温度相等 结合Δt、比热容、m等可测量 如何准确测量一个化学反应释放或吸收的热量? 任务一 反应热及相关概念 【概念学习】 【思考交流】 反应热的测定： 方法：通过量热计直接测定 实例：中和热的测定 保温杯式量热计 (1)放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应 (2)浓硫酸溶于水是放热反应 (3)锌与稀硫酸反应导致体系温度升高，且向环境中释放热量 (4)物质发生化学变化都伴有能量的变化 任务一 反应热及相关概念 【评价训练1】 判断以下说法是否正确？ × × √ √ 有下列常见的化学反应：①Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应　②大多数的分解反应　③大多数的化合反应　④铝热反应　⑤C和H2O(g)、C和CO2的反应　⑥中和反应　⑦可燃物的燃烧　⑧金属与酸的置换反应 其中属于放热反应的是______________(填序号，下同)， 属于吸热反应的是__________。 ③④⑥⑦⑧ ①②⑤ 任务一 反应热及相关概念 【评价训练2】 热容和比热 在不发生化学反应和物质聚集状态不变的条件下，物质吸收热量，温度每升高1 K时所吸收的热量称为该物质的热容。热容用符号c表示，其单位为J·K-1。 纯物质的热容与其质量成正比。单位质量的物质的热容称为该物质的比热容，简称比热。比热的单位为kJ·K-1·kg-1。常温下，液态水的比热为4.18 kJ·K-1·kg-1 。 任务一 反应热及相关概念 【拓展延伸】 任务二 中和反应反应热的测定 【实验探究】 阅读教材P5 ，思考归纳：如何测定一个中和反应的反应热呢？需要从哪些方向思考？ 反应热计算公式 Q ＝ m c 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 环境温度不变 任务二 中和反应反应热的测定 【实验探究】 HCl + NaOH === NaCl + H2O HCl(aq)、NaOH(aq)用量越多，产生的水越多，放热就越多，即生成水的量与放热成正比，所以计算生成1 mol水放出的热量即为中和热。 测定原理 计算式 中和热＝ Q n(H2O) (体系放热值记为Q ，Q又与体系的质量及比热容有关) ＝ [m(HCl(aq)) +m(NaOH(aq))] c(t2-t1) n(H2O) t2为反应结束时温度,t1为反应前温度，因m(aq)＝V(aq)·ρ，V (aq)可直接测量，本实验在反应过程中要测得的数据就是t1、t2 2. 实验装置 ? 作用 迅速混合，充分反应 保温 任务二 中和反应反应热的测定 【实验探究】 这里计算热量时乎略了量热计(环境)自身吸收的热量，实验测量的值会偏小。 3. 实验操作步骤 任务二 中和反应反应热的测定 【实验探究】 热量损失 高 1.为什么采用碱稍过量的方法？ 2.能否用金属搅拌器代替玻璃搅拌器？ 3. 测量盐酸和NaOH溶液的温度时能否选用不同的温度计？ 4. 测完酸后能否直接测量碱的温度？如何操作？ 5.为什么将溶液迅速倒入内筒后，立即盖上杯盖？ 6.能否将NaOH溶液分多次倒入量热计中？ 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，会造成热损 不能，会存在仪器误差 不能，残留的酸会与碱反应，造成热损。 必须用水冲洗干净并用滤纸擦干后再测 减少热损 不能，迅速操作，减少热损 任务二 中和反应反应热的测定 【思考交流】 4. 数据处理 [m(HCl) +m(NaOH)] c(t2-t1) n(H2O) Q＝ (50+50)g× 4.18J/(g·℃)×3℃ 0.05 L×0.5 mol/L ＝ ＝50.16 kJ·mol-1 特别注意：误差太大的数据要舍去 任务二 中和反应反应热的测定 【实验探究】 5. 误差分析 (1)本次实验测得数据小于57.3 kJ·mol－1，试分析产生误差可能的原因。 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。 任务二 中和反应反应热的测定 【实验探究】 【思考交流】 误差分析 大量实验测得，在25℃和101 kPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生 中和反应生成1 mol H2O时，放出57.3 kJ的热量。 (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？ 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。 (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，使所测反应热的数值偏大；弱酸、弱碱电离时吸热，使所测反应热的数值偏小。 任务二 中和反应反应热的测定 【思考交流】 在____溶液中,酸跟碱发生中和反应生成_______水时的反应热。 稀 1 mol H+(aq)+OH-(aq) == H2O(l) ΔH = -57.3 kJ•mol-1 ①弱酸弱碱稀溶液，因为电离吸热，故生成 1 mol H2O放热 < 57.3 kJ ②强酸强碱浓溶液，因为稀释放热，故生成 1 mol H2O放热 >57.3 kJ ③计量标准必须是生成 1 mol H2O(l)，故写中和热热化学方程式时H2O(l)前系数必须为1 中和热 (1)概念: (2)表示方法: (3)定义精析 任务二 中和反应反应热的测定 【概念学习】 21 化学反应中为什么会有反应热？ 产生反应热 体系内能改变 焓(H) 与之有关的物理量 焓变(ΔH) 等压条件下 U 任务三 反应热与焓变 【思考交流】 1. 焓和焓变 反应热与焓变的关系 内能：体系内物质的各种能量的总和， 符号U。 焓(H)：与内能有关的物理量， 用符号H表示。 焓变： ΔH＝H生成物－H反应物 单位：kJ/mol或kJ·mol－1。 反应热：中学阶段认为，等压条件下化学反应的反应热等于反应的焓变 任务三 反应热与焓变 【概念学习】 2. 反应热产生的原因分析 (1)从反应体系始末状态的能量视角分析 任务三 反应热与焓变 【宏观辨识】 1.从能量变化的角度分析放热反应过程，如图所示: 【思考交流】 E反应物总能量 E生成物总能量 热量 2. 反应热产生的原因分析 (1)从反应体系始末状态的能量视角分析 任务三 反应热与焓变 【宏观辨识】 如图所示:请从能量的角度分析化学反应中为什么一定定存在能量变化? 化学反应放热还是吸热取决于什么因素? 【思考交流】 提示:由于化学反应中反应物能量之和与生成物能量之和不相等，所以化学反应中一定有能量变化。 一个化学反应是释放能量还是吸收能量取决于:反应物总能量与生成物总能量的相对大小。 焓、焓变与放热反应、吸热反应的关系? 放热反应 ΔH <0 焓(H) 反应物 生成物 吸热反应 ΔH >0 焓(H) 生成物 反应物 ΔH＝H生成物－H反应物 2. 反应热产生的原因分析 (1)从反应体系始末状态的能量视角分析 任务三 反应热与焓变 【宏观辨识】 (2) 从微观化学反应过程化学键的变化视角分析 2. 反应热产生的原因分析 如何计算1 mol H2 与 1 mol Cl2生成2 mol HCl的反应热？ 任务三 反应热与焓变 【微观探析】 H ＝ −183 kJ/mol 吸收能量679 kJ 释放能量862 kJ 吸收436 kJ + 243 kJ＝679 kJ 释放431 kJ/mol×2 mol＝862 kJ 【思考交流】 (2) 从微观化学反应过程化学键的变化视角分析 2. 反应热产生的原因分析 任务三 反应热与焓变 【微观探析】 ∆H＝−183 kJ/mol 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？ 键能估算 实验测得 ∆H＝−184.6 kJ/mol H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) ∆H＝ ？ 【思考交流】 (2) 从微观化学反应过程化学键的变化视角分析 2. 反应热产生的原因分析 任务三 反应热与焓变 【微观探析】 【归纳小结】 ∆H(估算)＝∑E (反应物键能）－∑E (生成物键能） 反应物 生成物 化学反应 键断裂 键生成 原子重新组合 吸收能量 放出能量 吸收能量 ＞ 释放能量 吸热反应 吸收能量 ＜ 释放能量 放热反应 E放 E吸 E放 E吸 是断开反应物中所有化学键需要吸收的总能量，即反应物的总键能； E放 是形成生成物中所有化学键需要放出的总能量，即生成物的总键能。 ∆H ＝ 反应物的总键能(E吸) - 生成物的总键能(E放) ΔH<0 ΔH>0 E吸 放热反应 吸热反应 任务三 反应热与焓变 (2) 从微观化学反应过程化学键的变化视角分析 3. 研究反应热的意义 任务三 反应热与焓变 【学以致用】 CH4 H2S CH4 Fe2S3, H2O CO，H2 CH4（10%） H2O(g) CO，H2 N2 H2O(g) CO2，H2 N2 N2，H2 KHCO3 N2，H2 NH3 NH3 CO2 S(硫) 空气 二次转化 一次转化 合成 K2CO3(aq) Fe(OH)3 O2 脱硫 接下行左端 利用天然气合成氨的工艺流程示意图 CH4(g) + H2O(g) CO(g)+ 3H2(g) ∆H ＞0 反应吸收大量热，如果不及时供应所需要的热量，反应就不能顺利进行，甚至停止。 3. 研究反应热的意义 任务三 反应热与焓变 【学以致用】 利用天然气合成氨的工艺流程示意图 CH4 H2S CH4 Fe2S3, H2O CO，H2 CH4（10%） H2O(g) CO，H2 N2 H2O(g) CO2，H2 N2 N2，H2 KHCO3 N2，H2 NH3 NH3 CO2 S(硫) 空气 二次转化 一次转化 合成 K2CO3(aq) Fe(OH)3 O2 脱硫 接下行左端 反应放热。如果不设法将这些热量移走，反应器内的温度就会过高，不仅会烧毁催化剂，使产量降低，还可能发生爆炸事故。 已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(g)，反应过程中的能量变化如图所示， 回答下列问题。 (1)a、b、c分别代表什么意义？ a：___________________； b：____________________； c：_______。 旧键断裂吸收的能量 新键形成放出的能量 反应热 (2)该反应是_____(填“放热”或“吸热”)反应，ΔH____(填“>”或“<”)0。 放热 < 任务三 反应热与焓变 【评价训练】 (2)根据键能理论计算反应热 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。 ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和 (1)化学反应过程与反应热的关系 归纳小结 ΔH＝H生成物－H反应物 ∆H =E(反应物断裂化学键吸收的能量) －E(形成化学键放出的能量) 键能≠总能量；键能越大，能量越低，物质越稳定。 ∆H < 0，放热反应，“﹣” ∆H > 0，吸热反应，“﹢” Lavf58.29.100 FormatFactory : www.pcfreetime.com $$