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

——这就是学习化学反应原理的目的 化学研究的核心问题是化学反应。化学中最有创造性的工作是设计和创造新的分子。 化学家们通常是利用已发现的原理来进行设计并实现这个过程，如果对化学原理的理解不够清楚则无法做到。 化学反应是怎样发生的？为什么有的反应快、有的反应慢？它遵循怎样的规律？如何控制化学反应为人所用？ 走进化学反应原理 选择性必修1 《化学反应原理》 化学反应原理的研究始终是与物质变化、能量变化相联系的，复杂反应也是有规律可循的。 像研究氢气与氧气反应那样，从宏观到微观、从定性到定量、从静态到动态对化学反应进行多角度、多层次的实验与理论探讨，将会使我们更深入地理解化学反应的过程和本质，也可以更有效地预测和控制化学反应的进行。 方法导引 平衡理论 及其应用 化学能与热能、 电能的转化 本书主要内容 第一章 化学反应的热效应 第二章 化学反应速率和化学平衡 第三章 水溶液中的离子反应与平衡 第四章 化学反应与电能 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 学习目标 1.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.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.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。 一、反应热及其测定 1.体系与环境 体系与环境之间 存在物质交换或能量交换 环境 体系 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 热效应：是指在一定温度下，体系在变化过程中放出或吸收的热量。 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。 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? 方法：通过量热计直接测定 实例：中和热的测定 注：等温条件指反应前后体系的温度相等 Q ＝ c · m · Δt 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 。 一、反应热及其测定 3.实验探究：中和反应反应热的测定 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。 Q ＝ c · m · Δt 中和反应反应热 体系的比热容 体系的质量 反应前后体系 温度的差值 Q = ( m1+m2 ) ×c ×（ t2 - t1 ） ∆ H = Q / n（H2O） 【数据处理】 （1）取盐酸温度和NaOH溶液温度的平均值记为反应前体系的温度（t1）。计算温度差（t2 - t1），将数据填入下表。 平均值 实验次数 反应物的温度/℃ 反应前体系的温度 反应后体系的温度 温度差 盐酸 NaOH溶液 t1 / ℃ t2/ ℃ （t2 - t1）/ ℃ 1 26.2 26.0 2 25.9 25.9 3 26.4 26.2 26.1 25.9 26.3 29.5 29.4 29.6  3.4  3.5  3.3 （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热。 P6 生成1mol H2O时放出的热量为 特别注意： 误差太大的数据要舍去 13 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。 56.84 kJ 57.3 kJ VS 本次实验数据 大量实验数据 导致中和反应反应热测定存在误差的原因有哪些？ 中和反应反应热 1.装置本身缺陷： 2.实验操作： 3.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。 隔热层隔热效果不好，实验过程中有热量损失 溶液的体积测量不准确； 温度计读数有误(如未读取到混合溶液的最高温度，就记为终止温度)； 实验过程中有液体溅出； 混合酸、碱溶液时，动作缓慢； 测过酸溶液的温度计未用水清洗便立即去测碱溶液的温度； 溶液浓度不准确； 没有进行重复实验； 实验过程中有哪些因素会造成实验误差？ 提高测定反应热准确度的措施 试剂选择 稀强酸强碱 碱过量 充分反应 装置选择 同一温度计 玻璃搅拌棒 保温效果好 操作过程 一次性迅速加入 重复3次实验 (1)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？ (2)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？ 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。 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。 思考与讨论 二、反应热与焓变 1.焓与焓变 产生反应热 体系内能改变 焓(H) 焓变(ΔH) 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 二、反应热与焓变 (1)从反应体系始末状态的能量视角分析焓变 △H为“-”，即△H<0，放热反应 焓（H） 反应物 生成物 ΔH ＜ 0 放热反应 ΔH ＞ 0 吸热反应 生成物 反应物 焓（H） 焓减小，体系向环境放热 △H为“+”，即△H>0，吸热反应 焓增大，体系向环境吸热 H生成物< H反应物 H生成物>H反应物 二、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 断键：吸收能量，+akJ 成键：释放能量，-bkJ 能量变化量= +反应物吸收能量值+（—生成物释放能量值） 反应物键能 生产物键能 ΔH = 反应物的总键能－生成物的总键能 二、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 ΔH = 反应物的总键能－产物的总键能 = (436+243) kJ·mol -1－2×431 kJ·mol -1 = －183 kJ·mol -1 “化学账单”焓变 根据每次的消费情况计算家庭资产： 收入：+436+243=679元 支出： -2*431=-862元 变化量：收入+，支出- 资产变化量：+679-862=-183元 根据总钱数计算家庭资产： 早上：679元 晚上：862元 变化量：末－初 资产变化量：679-862=-183元 根据始末状态的总能量计算焓变： 反应前：反应物的焓（ H反应物 ） 反应后：生成物的焓（ H生成物） 变化量：末－初 焓变：ΔH＝H生成物－H反应物 根据化学键的能量变化计算焓变： 吸收能量：反应物断键吸收能量+ 放出能量：生成物断键释放能量- 变化量：断键+，成键- 焓变：ΔH = 反应物的总键能－产物的总键能 重点 ΔH＝H生成物－H反应物 ΔH = 反应物总键能－生成物总键能 ΔH <0是放热反应 ΔH >0是吸热反应 反应热、焓变 概念定义 反应热 焓、焓变 实验探究 中和反应反应热测定 反应热的计算 ΔH＝H生成物－H反应物 ΔH = 反应物总键能－生成物总键能 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 < 1.正误判断 (1)ΔH的单位采用kJ·mol－1时，表示1 mol反应的焓变 (2)NaOH溶液与稀H2SO4反应的ΔH>0 (3)一个化学反应，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应放热， ΔH<0 (4)石墨转化为金刚石需要吸收能量，所以石墨更稳定 √ × √ √ 1.某同学通过实验测出稀盐酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水放出的热量为52.3kJ，造成这一结果的原因不可能是的是(　　) A、实验装置保温、隔热效果差 B、用量筒量取盐酸时仰视读数 C、分多次将NaOH溶液倒入量热计的内筒中 D、用测量盐酸的温度计直接测定NaOH溶液的温度 B B 2.关于中和热的测定实验，下列说法正确的是（ ） A．在实验中，温度计只使用2次 B．为了使反应进行的更完全，可以使酸或碱适当过量 C．向盛装酸的烧杯中加碱时要小心缓慢以免洒出 D．用铁丝代替玻璃棒搅拌，会使测得的中和热数值偏大 3．用50 mL 0.50 mol·L－1的盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1的NaOH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计算反应热。下列关于实验和中和反应的说法正确的是(　　) A．如图条件下实验过程中没有热量损失 B．玻璃搅拌器可用铜质材料代替 C．中和反应的逆反应是吸热反应 D．在25 ℃和101 kPa下，强酸和强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O时，放出57.3 kJ·mol－1的热量 C 4.已知在25 ℃、101 kPa下，1 mol氢气在氧气中燃烧生成气态水的能量变化如图所示，下列有关说法正确的是 A.H2O(g)分解为H2(g)与O2(g)时放出热量 B.甲、乙、丙中物质所具有的总能量：乙>甲>丙 C.H2(g)具有的能量高于H2O(g)具有的能量 D.乙→丙的过程中若生成液态水，释放的能量将小于930 kJ √ 分解吸热 甲→乙吸收685 kJ能量，乙>甲 乙→丙释放930 kJ能量，乙>丙 无法比较 等量的H2O(g)具有的能量高于H2O(l)，乙→丙若生成液态水，放出的能量大于930 kJ $$