1.1.1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

第一章 化学反应的热效应 　第一节　反应热 第1课时　反应热与焓变 【引入】 【回顾】化学反应有哪些特征？ 化学反应在生成新物质的同时，还伴随着能量的变化。而且能量转化形式是多样的。 热量的释放或吸收是化学反应能量变化的常见形式 吸热反应和放热反应 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 吸热反应与放热反应 放热反应： 吸热反应： 把释放热量的化学反应称为放热反应。 把吸收热量的化学反应称为吸热反应。 1.所有的燃烧反应； 2.大多数的化合反应； 3.活泼金属跟酸或水的反应； 4.酸碱中和反应 5.物质的缓慢氧化 常见的放热反应 1.大多数的分解反应； 2.盐酸和碳酸氢钠的反应； 3.铵盐与碱的反应； 如：Ba(OH)2·8H2O 晶体与 NH4Cl晶体反应 4.以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应 常见的吸热反应 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？ 问题来了 一、反应热及其测定 （1）体系与环境——以盐酸与NaOH溶液之间的反应为例 被研究的物质系统称为体系（system） 与体系相互影响的其他部分称为环境（surrounding） 体系 环境 物质热量 热量（heat）：是指因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量。 （2）反应热的定义 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：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。 （3）反应热的测定方法 测量仪器 量热计 【探究】中和反应反应热的测定 反应原理 Q=cm△t 通过实验用温度计测定一定量的盐酸和NaOH溶液在反应前后的温度变化，根据有关物质的比热容等来计算反应热。 反应热计算公式： Q：中和反应放出的_____；m：反应混合液的_____； c：反应混合液的_______；Δt：反应前后溶液_____的差值。 热量 质量 比热容 温度 使反应物迅速混合，使反应充分进行，保持体系的温度均匀。 测量反应前后体系的温度 反应容器 减少热量散失， 降低实验误差。 减少热量散失，降低实验误差。 【实验测量】 （1）反应物温度的测量 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（数据填入下表）。用水把温度计上的酸冲洗干净，擦干备用。 ②用另一个量简量取50mL0.55mol/L.NaOH溶液，用温度计测量并记录NaOH溶液的温度（数据填入下表）。 实验次数 反应物的温度/℃ 反应前体系的温度 盐酸 NaOH溶液 t1/℃ 1 25.0 25.2 _____ 2 24.9 25.1 _____ 3 25.6 25.4 _____ 25.1 25.0 25.5 11 【实验测量】 (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简中，立即盖上杯盖，插入温度计，用玻璃搅拌器匀速搅拌。密切关注温度变化，将最高温度记为反应后体系的温度（t2）。 (3)重复上述步骤（1）至步骤（2）两次。 数据处理： 某小组用50 mL 0.5 mol·L－1的盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1的NaOH溶液进行实验。 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 25.0 25.2 _____ 28.5 ____ 2 24.9 25.1 _____ 28.3 ____ 3 25.6 25.4 _____ 29.0 ____ 25.1 3.4 3.3 25.0 25.5 3.5 根据温度差和比热容等计算反应热。 设溶液的密度均为1 g·cm－3，反应后溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1，则反应放出的热量Q＝cmΔt＝c·[m(盐酸)＋m(NaOH溶液)]·(t2－t1)≈ kJ，那么生成1 mol H2O放出的热量为 ＝ ＝ 。 特别提醒　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。 1.42 56.8 kJ 为了计算简便，可以近似地认为实验所用酸、碱稀溶液的密度、比热容与水的相同，并忽略量热计的比热容，忽略混合后溶液体积的变化，则: ①50 mL 0.50 mol/L盐酸的质量m1=50 g, 50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液的质量m2=50 g。 15 （中和反应的反应热）中和热 定义：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应，生成1mol水时的反应热叫 做中和热。 要点： Ⅰ、条件：稀溶液。稀溶液是指溶于大量水的离子 Ⅱ、反应物： 强酸与强碱 Ⅲ、生成1mol水。中和反应的实质是H+和OH-化合生成H2O，若反应过 程中有其他物质生成，这部分反应热也不在中和热之内 Ⅳ、放出的热量：57.3kJ 1.25 ℃和101 kPa下，强酸和强碱稀溶液发生中和反应生成1 mol水时，放出57.3 kJ的热量。但是实验测得的数据常小于57.3，原因是什么？ 深度思考 深度思考 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？ 提示　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。 1、用浓硫酸代替盐酸对反应热的数值会产生什么影响？ 2、用醋酸代替盐酸对反应热的数值会产生什么影响？ 3、若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定中和反应反应热，对反应热的数值会产生什么影响？ 1、浓硫酸溶于水时放热，所测反应热的数值偏大； 2、弱酸、弱碱电离吸热，所测反应热的数值偏小； 3、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。 深度思考 3.若用NaOH固体代替NaOH溶液，对结果会产生什么影响？ 提示　NaOH固体溶于水时放热，使测得的反应热的数值偏大。 1.实验过程中是否可以更换温度计？ 不能，会存在仪器误差 2.能否测完酸后直接测量碱的温度？那如何操作？ 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。 3.能否将NaOH分多次倒入热量计中？ 为了保证盐酸完全被中和 不能，操作时动作要快，尽量减少热量的散失 4.为什么NaOH的浓度稍稍比酸大？ 5.玻璃搅拌棒能否用金属搅拌棒代替？ 不能。原因是金属质搅拌器易导热，造成实验过程中热量损失。 (1)浓硫酸与NaOH溶液反应生成1 mol H2O(l)，放出的热量为57.3 kJ(　　) (2)同一中和反应的反应热与酸碱的用量有关(　　) (3)中和反应反应热的测定实验中的玻璃搅拌器换成铜质搅拌器效果更好 (　　) (4)中和反应反应热的测定实验中，应将50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液分多次倒入小烧杯(　　) (5)中和反应反应热的测定实验中，测定盐酸后的温度计没有冲洗干净，立即测NaOH溶液的温度(　　) × × × × 正误判断 × 【思考与交流】 化学反应过程中为什么会产生反应热？为什么有的化学反应释放热量，有的化学反应吸收热量？ 化学反应之所以会产生反应热是因为化学反应前后体系的内能（符号为U）发生了变化。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。 【思考】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。如何描述等压条件下的反应热？ （4）反应热的表示 （1）焓（H）： 焓是物质所具有的能量，是与内能有关的物理量，符号是H。 （2）焓变（△H）： 在等压条件下进行的化学反应，其反应热等于反应的焓变。 对于一个化学反应， 生成物的总焓与反应物的总焓之差称为焓变，符号是△H。 ①数学表达式：△H=H(生成物)—H(反应物)。 ②常用单位：kJ/mol（或kJ·mol-1） （3）焓、焓变与放热反应、吸热反应的关系 放热反应 反应体系对环境放热，其焓减小 △H为负值（-），即△H<0， 吸热反应 反应体系从环境吸热，其焓增加 △H为正值（+），即△H>0， 【例1】 在25 °C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: △H= -184.6 kJ/mol 在25 ° C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: △H= +131.5 kJ/mol 注：右端的+或-不要省略，单位kJ/mol必须标出。 大量实验测得，在25 0C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。 △H= -57.3 kJ/mol 中和热的表示： H+(aq)+OH-(aq)=H2O (l) 在相同条件下，由原子形成1 mol化学键时所 ，与断开1 mol相同化学键所 是相等的。 放出的能量 吸收的能量 反应热的实质 H2 + Cl2 = 2HCl Q吸收=436+243=679 kJ/mol Q放出=431×2=862 kJ/mol H（kJ/mol） 反应历程 H2 + Cl2 2H+2Cl 2HCl -183 kJ/mol 436 kJ/mol (H2) 243 kJ/mol (Cl2) 2×(-431 kJ) = 862 kJ/mol 反应热 △H=679-862= -183 kJ/mol 1.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。 步步高P3深度思考 (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（焓变） (2)该反应是_____(填“放热”或“吸热”)反应，ΔH___(填“>”或“<”)0。 放热 < ΔH＝E(反应物的总键能)－E(生成物的总键能) △H 的计算方法 (1)ΔH＝H(生成物)－H(反应物)。 (2)ΔH＝E(反应物的总键能)－E(生成物的总键能)。 化学反应的实质 反应物旧化学键断裂 生成物新化学键形成 化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。 化学反应的能量变化的本质 2.根据图像回答下列问题： (1)金刚石和石墨谁更稳定？ 深度思考 　内能越低越稳定，则石墨更稳定。 (2)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。 宏观：石墨的能量比金刚石的能量更低，石墨更稳定； 微观：石墨的总键能比金刚石的总键能更大，石墨更稳定。 1.(2023·保定高二检测)反应A2(g)＋2BC(g)===2BA(g)＋C2(g)过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是 A.E1等于拆开1 mol A2(g)中化学键和2 mol BC(g)中化学键所需能量之和 B.该反应的热效应ΔH＝E1－E2 C.该反应的ΔH<0 D.该反应既有极性键和非极性键的断裂又有极性键和非极性键的形成 √ P5：3、SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F。已知：1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ，断裂1 mol F—F、S—F需吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。 则反应S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的反应热ΔH为 A.－1 780 kJ·mol－1 B.－1 220 kJ·mol－1 C.－450 kJ·mol－1 D.＋430 kJ·mol－1 √ 解析　利用ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和进行计算， ΔH＝280 kJ·mol－1＋3×160 kJ·mol－1－6×330 kJ·mol－1＝－1 220 kJ·mol－1。 (1)化学变化中的能量变化都是化学能与热能间的相互转化(　　) (2)所有的化学反应都伴有能量的变化(　　) (3)伴有能量变化的一定是化学反应(　　) (4)加热条件下发生的反应均为吸热反应(　　) (5)在一个化学反应中，当反应物总焓大于生成物的总焓时，反应放热，ΔH为负值(　　) (6)浓硫酸溶于水，体系的温度升高，该过程属于放热反应(　　) × √ × × √ × 下列说法正确的是( ) A.反应热是1mol物质参加反应时的能量变化 B.当反应放热时△H>0，反应吸热时△H<0 C.任何条件下，化学反应的焓变都等于化学反应的反应热 D.在一定条件下，某一化学反应是吸热反应还是放热反应，由生成物与反应物的焓值差决定 随堂小练 D 35 第一章 化学反应的热效应 　第一节　反应热 第2课时　热化学方程式 燃烧热 【例1】 在25 °C和101 kPa下，1 mol气态H2与1 mol 气态Cl2反应生成2 mol 气态HCl时放出184.6 kJ的热量，则该反应的热化学方程式为: H2 (g) + Cl2 (g) = 2HCl(g) △H= -184.6 kJ/mol 【思考】我们已经知道了该如何表示化学反应中的物质变化，又知道了如何表示反应热。该怎样将这两者同时表示出来呢？ 热化学方程式：能表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。 请根据上述例子尝试写出以下反应的热化学方程式。 （1）在25 0C和101 kPa下，1 mol气态H2与0.5mol气态O2反应生成1 mol 气态H2时，放出241.8 kJ的热量。 思考：如果反应是其他温度、压强下进行的 ，反应热一样吗? 热化学方程式书写注意事项一： 需注明反应温度和压强，若不注明条件，即指:25℃ ，101kPa。 对于 25℃、101kPa时进行的反应可不注明. 普通化学方程式不需注明温度和压强. H H2O(l) ΔH2＝-285.8 kJ/mol ΔH1＝-241.8 kJ/mol H2(g)＋ O2(g) 1 2 H2O(g) 思考：如果生成的是H2O(l) ，反应热一样吗? 热化学方程式书写注意事项二： 需注明物质聚集状态(s、l、g、aq），因为聚集状态不同，内能、焓均不同 如果H2与O2消耗量增倍,反应热一样吗? 热化学方程式书写注意事项三： 1.化学计量数不表示分子数，仅表示物质的量 （可以是整数，也可以是分数） 但普通化学方程式不能是分数 2.∆H 数值与化学计量数相对应 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) ∆H2 ＝-285.8×2=-483.6 kJ/mol 如果以1mol H2O作为反应物生成1mol H2和0.5mol O2, 反应热一样吗? 热化学方程式书写注意事项四： 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 ★书写热化学方程式的注意事项 1、化学方程的右边必须写上△H， △H：吸热用“+”，放热用：“－”，单位是kJ/mol 2、需注明反应的温度和压强，如不注明条件， 即指: 25℃,1.01×105Pa； 3、物质后需标聚集状态（s、l、g、aq） 4、化学计量数可以是整数也可以是分数 5、若化学方程式中各物质的系数加倍，则△H的数值也加倍；若反应逆向进行，则△H改变符号，但绝对值不变 留意：热化学方程式一般不需要写反应条件，不需标“↓”、“↑” 5.按要求规范书写热化学方程式 (1)11.2 L(标准状况)H2在足量Cl2中燃烧生成HCl气体，放出91.5 kJ热量：___________________________________________。 (2)已知1 mol C(s，石墨)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)，吸收131.3 kJ 热量：________________________________________________________。 (3)1.7 g NH3(g)发生催化氧化反应生成气态产物，放出22.67 kJ热量： _____________________________________________________。 思考交流 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－183 kJ·mol－1 C(s，石墨)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1 返回 步步高P5 4.判断下列热化学方程式的正误，错误的指明原因。 (1)2NO2===O2＋2NO　ΔH＝＋116.2 kJ·mol－1(　　) ___________________。 思考交流 物质未标明聚集状态 (2)3.2 g CH4完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出178 kJ的热量，其热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890 kJ (　　) __________________________。 数值正确，单位应为kJ·mol－1 × × 步步高P4 (3)已知N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1，则NH3(g) 　ΔH＝＋46 kJ·mol－1(　　) 思考交流 √ (4)2 mol HgO分解生成液态汞和氧气时，吸收181.4 kJ的热量，HgO(s)===Hg(l)＋ O2(g)　ΔH＝－90.7 kJ·mol－1(　　) ____________________________。 × 该反应吸热，ΔH应为“＋”值 深度思考 2.已知：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1， kJ·mol－1的含义是什么？若1 mol N2和3 mol H2在一定条件下发生反应，放出的热量等于92 kJ吗？ 提示　kJ·mol－1表示每摩尔反应反应完全后所放出的热量。该反应是可逆反应，不能进行完全，1 mol N2和3 mol H2在一定条件下发生反应放出的热量小于92 kJ。 热化学方程式正误判断的方法 由于反应的情况不同，反应热可分为多种。其中，与燃料品质相关的燃烧热在实际中应用较广。 定义：在101kPa时，1mol纯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，单位是kJ/mol。 3.指定产物：指可燃物中的碳元素变为CO2(g),氢元素变为H2O(1)，硫元素变为SO2(g),氮元素变为N2(g)等。 1.在表示燃烧热的热化学方程式里可燃物的化学计量数为1。 燃烧热 2.必须完全燃烧 50 2.表示的意义： 如: 乙醇的燃烧热为1366.8 KJ/mol. 含义: 在25 ℃ ,101KPa时, 1mol乙醇完全燃烧时,放出1366.8KJ的热量. 3.表示燃烧热的热化学方程式的书写： 应以1mol物质的标准来配平其余物质的化学计量数(常出现分数) 4.一定量可燃物完全燃烧时放出的热量 Q放=n(可燃物) × △H 51 ★燃烧热与中和热的区别与联系 相 同 点 燃烧热 中和热 能量变化 放热反应 ΔH ΔH<0 , 单位 kJ/mol 不 同 点 反应物的量 1mol可燃物 可能是1mol也可以是0.5mol(不限) 生成物的量 不限量 1mol H2O 反应热 的含义 1mol反应物完全燃烧时放出的热量;不同的物质燃烧热不同 酸碱中和生成1molH2O时放出的热量,强酸强碱间的中和反应中和热大致相同,均约为57.3kJ/mol 2. 同温、同压下，比较Q1与Q2的大小： S(g)+O2(g) = SO2(g) ΔH1= - Q1 kJ/mol S(s)+O2(g) = SO2(g) ΔH2= - Q2 kJ/mol Q1>Q2 再思考：若是比较ΔH1、ΔH2的大小呢？ ΔH1<ΔH2 深度思考 3.在25 ℃和101 kPa下，H2(g)与O2(g)的热化学方程式如下： ①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1 ②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2 对比上面①②两个热化学方程式，两个反应放出的热量是否相同？哪个放出热量多？哪个ΔH大？ 提示　因为水的聚集状态不同，H2O(g)和H2O(l)的内能不同，所以放出的热量不同，生成H2O(l)放出热量比生成H2O(g)放出热量多，但反应放热，ΔH为负值，ΔH1>ΔH2。 人教版必修第二册 人教版必修第二册 eq \f(1,2) NH3(g)＋O2(g)===NO(g)＋H2O(g)　ΔH＝－226.7 kJ·mol－1 N2(g)＋H2(g) $$