第1章 第1节 新知探究课1 反应热 焓变-【名师导航】2023-2024学年高中化学选择性必修1同步课件(人教版2019)

第一章　化学反应的热效应 第一节　反应热 新知探究课1　反应热　焓变 学习任务 1．分析物质化学变化和伴随发生的能量转化与物质微观结构之间的关系，培养“宏观辨识与微观探析”的化学核心素养。 2．认识化学能与热能的相互转化，恒温恒压条件下化学反应的反应热可以用焓变表示，培养“证据推理与模型认知”的化学核心素养。  新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 必备知识·自主预习 01 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 3 一、反应热及其测定 1．体系(系统)与环境 (以研究盐酸与NaOH溶液反应为例) 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 2．热量：指因_____不同而在_____与_____之间交换或传递的能量。 3．反应热 (1)含义：在_____条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的_____，称为化学反应的热效应，简称反应热。 (2)测定方法：许多反应热可以通过_______直接测定。 温度 体系 环境 等温 热量 量热计 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 微点拨：反应热概念中的“等温条件下”是指化学反应发生后，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。 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 4．中和热 (1)定义：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_______ H2O时，放出的热量。 (2)测定方法：根据测得的体系的_____变化和有关物质的_______等计算反应热。 (3)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______ kJ的热量。 1 mol 温度 比热容 57.3 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 二、反应热与焓变 1．内能(符号为U)：体系内物质的各种能量的总和，受_____、_____和_______________等影响。化学反应前后体系的内能变化产生了反应热。 2．焓与焓变 (1)焓(符号为H)：与内能有关的物理量。 (2)焓变：在_____条件下进行的化学反应(严格地说，对反应体系做功还有限定，中学阶段一般不考虑)，其反应热等于反应的焓变，符号：___，单位：________(或___________)。 (3)焓变(ΔH)的表达式： ΔH＝H(生成物)－H(反应物)。 温度 压强 物质的聚集状态 等压 ΔH kJ/mol kJ·mol-1 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 3．焓变与吸、放热反应 (1)吸热反应：ΔH___0或ΔH为_____，体系的焓_____。 (2)放热反应：ΔH___0或ΔH为_____，体系的焓_____。 ＞ 正值 增大 ＜ 负值 减小 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 4．从微观角度理解焓变 (1)焓变(ΔH)等于_______断键吸收的能量减去_______成键释放的能量。 (2)示例：以H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)为例 在25 ℃和101 kPa下，1 mol H2中的化学键断裂时需要吸收436 kJ的能量，1 mol Cl2中的化学键断裂时需要吸收243 kJ的能量，而2 mol HCl中的化学键形成时要释放431 kJ/mol×2 mol＝862 kJ的能量，则该反应的反应热为ΔH＝(436＋243) kJ/mol－862 kJ/mol＝－183 kJ/mol。 (3)能量变化的主要原因：_________________时的能量变化。 反应物 生成物 化学键断裂和形成 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 判一判　判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (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)物质发生化学变化都伴有能量的变化。 (　　) (3)焓变和反应热虽然说法不同但意义完全相同。 (　　) (4)断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量。 (　　) (5)同一化学反应中物质状态不同，但焓变可以相同。 (　　) × √ × √ × 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 关键能力·情境探究 02 学习任务1　中和反应反应热的测定 学习任务2　化学反应中能量变化的原因　 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 12 某学校化学兴趣小组的同学利用如图装置测定中和反应反应热，实验步骤如下： 学习任务1　中和反应反应热的测定 ①用量筒量取50 mL 0.25 mol·L-1硫酸倒入小烧杯中，用温度计测出硫酸温度。用水把温度计上的酸冲洗干净，擦干备用。 ②用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液， 用温度计测出其温度。 ③将量筒中的NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之 混合均匀，测出混合液最高温度。 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 回答下列问题： [问题1]　装置中的玻璃搅拌器能否用金属(不与酸、碱反应)搅拌器代替？为什么？ 提示：不能。原因是金属搅拌器易导热，造成实验过程中热量损失。 [问题2]　实验步骤③将量筒中的NaOH溶液倒入小烧杯的正确操作是什么？为什么要测最高温度？ 提示：实验中为了减少热量的散失，应将量筒中的NaOH溶液一次迅速倒入小烧杯中。反应过程中热量可能损失，造成体系温度下降。 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 [问题3]　实验中使硫酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是怎样的？ 提示：用套在温度计上的玻璃搅拌器上下轻轻地匀速搅动。 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 [问题4]　该实验小组获得实验数据如下表，请填写下表中的空白，并思考应如何处理实验数据？ 　温度 实验 　 　 次数 起始温度t1℃ 终止温度 t2/℃ 温度 差/℃ 温度差平 均值(t2－ t1)/℃ H2SO4 NaOH 平均值 1 26.2 26.0 26.1 29.5 3.4 ____  2 27.0 27.4 27.2 32.3 5.1 3 25.9 25.9 25.9 29.2 3.3 4 26.4 26.2 26.3 29.8 3.5 提示：3.4 ℃　本实验应先求每组实验数据的终止温度和起始温度的平均差值，若某数据与其他数据相差太大，应舍去，再取平均值。 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 [问题5]　近似地认为0.55 mol·L-1 NaOH溶液和0.25 mol·L-1硫酸溶液的密度都是1 g·cm-3，中和后生成的溶液的比热容c＝4.18 J/(g·℃)。利用上述数据计算该反应中和热ΔH? 提示：ΔH＝－＝－≈ －56.8 kJ·mol-1。 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 1．中和反应反应热的测定 (1)实验步骤 ―→―→ ―→ (2)计算中和反应反应热 ΔH＝－ kJ·mol-1[比热容c＝4.18 J/(g·℃)] 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 2．为了提高测定的准确度，可以采取的措施 (1)上述实验中硫酸和氢氧化钠溶液的体积相同，为了保证硫酸充分反应，NaOH溶液的浓度略大于硫酸浓度的2倍。 (2)硫酸和氢氧化钠溶液的浓度要小，若使用浓溶液，混合时会放出热量，放热增多。 (3)量热器的保温要好，避免热量损失。 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 (4)实验测定温度时应该用同一支温度计，以减少实验系统误差；测定酸溶液温度后温度计要用水清洗干净，擦干后再测定碱溶液温度，否则温度计上附着的酸会中和碱而放热，导致测得的碱溶液起始温度偏高。 (5)多组实验数据时要注意无效数据的舍弃。 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 　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 ℃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·℃-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·℃-1·kg-1。常温下，液态水的比热为·kg-1。 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 50 mL 1.0 mol·L-1盐酸与50 mL 1.1 mol·L-1氢氧化钠溶液在如图所示装置中进行中和反应，并通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和反应反应热。 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 请回答下列问题： (1)大小烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是_______________________ ________________________________________________________。 (2)________(填“能”或“不能”)将玻璃搅拌器改为环形铜棒，其原因是___________________________________________________ _______________________________________________________。 (3)大烧杯上如不盖硬纸板，对求得中和热数值的影响是________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 (4)如果改用60 mL 1.0 mol·L-1盐酸跟50 mL 1.1 mol·L-1氢氧化钠溶液进行反应，则与上述实验相比，所放热量_________________ _____________________(填“增加”“减少”或“不变”)，理由是 ______________________________________________________； 所求中和反应反应热数值________(填“增加”“减少”或“不变”)，理由是______________________________________________ _________________________________________________________。 (5)若玻璃搅拌器用铁制搅拌器代替，所测中和热ΔH________(填“偏大”或“偏小”或“不变”)。 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 [解析]　中和反应反应热的测定实验，一是要防止热量损失，如大烧杯上加盖硬纸板、两个烧杯口要相平、在两个烧杯之间填充碎泡沫塑料或碎纸条、用玻璃搅拌器搅拌而不能用金属棒(丝)搅拌、实验时动作要迅速等；二是酸、碱溶液浓度宜小不宜大，温度计读数要准确等。加过量碱溶液可使酸完全反应，碱过量对中和热测定没有影响；铁制搅拌器导热，反应过程损失热量，中和热偏小，但ΔH偏大。 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 [答案]　(1)保温隔热，减少热量损失　(2)不能　铜棒传导热的能力较强，使热量损失较多　(3)偏低 (4)增加　反应消耗的酸、碱增多，放出热量增加　不变　中和热是指稀强酸与稀强碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)放出的热量，与酸、碱的用量无关 (5)偏大 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 纯净的H2可以在Cl2中安静地燃烧，发出苍白色火焰，反应生成的气体是HCl，它在空气中与水蒸气结合形成白雾。下面是反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的能量变化示意图： 学习任务2　化学反应中能量变化的原因　 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 [问题1]　断裂1 mol H—H、1 mol Cl—Cl吸收的总能量是_______，形成2 mol H—Cl放出的能量是______，故H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反应______的热量为________，由此判断该反应的ΔH＝______。 [提示]　679 kJ　862 kJ　放出　183 kJ　－183 kJ·mol-1 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 [问题2]　根据图示中数据判断2HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)的焓变ΔH是多少？与问题1中的ΔH相比，得出的结论是什么？ [提示]　ΔH＝＋183 kJ·mol-1。同一反应的正、逆两方向的ΔH互为相反数。 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 [问题3]　1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)的总能量与2 mol HCl(g)的总能量谁高？ [提示]　H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)为放热反应，1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)的总能量较高。 [问题4]　H2(g)和Cl2(g)在光照条件下也可以发生上述反应，那么该反应的ΔH是否发生变化？为什么？ [提示]　焓变不发生变化，ΔH仍为－183 kJ·mol-1。因为化学反应的焓变与反应条件无关。 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 1．从反应物和生成物的总能量相对大小确定反应类型 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 2．化学键的变化(键能)确定反应类型 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 3．焓变ΔH的计算 ΔH＝H(生成物)－H(反应物)＝反应物的总键能－生成物的总键能。 [注意]　在物质的转化过程中，能量越低越稳定，如金刚石的能量高于石墨的，石墨比金刚石稳定。 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 1．下列物质间的反应，其能量变化符合如图的是(　　) A．葡萄糖在人体内氧化 B．碳酸钙的分解 C．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体混合 D．灼热的碳与二氧化碳反应 √ 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 A　[从图可知，该反应为放热反应。CaCO3的分解、Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体混合反应和灼热的碳与CO2反应均为吸热反应，葡萄糖在人体内氧化为放热反应，A正确，B、C、D错误。] 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 2．已知几种化学键的键能(E)如表所示，则下列说法错误的是 (　　) 化学键 H—H F—F H—F H—Cl H—I E/(kJ·mol-1) 436 157 568 431 299 A．表中最牢固的化学键是H—F B．431 kJ·mol-1＞E(H—Br)＞299 kJ·mol-1 C．1 mol H2(g)与1 mol F2(g)生成2 mol HF(g)放出25 kJ的能量 D．1 mol H2(g)分解成2 mol H(g)需吸收436 kJ的能量 √ 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 C　[共价键的键能越大越牢固，则表中最牢固的化学键是H—F，A项正确；卤族元素的非金属性越强，对应的简单氢化物越稳定，简单氢化物中化学键的键能越大，结合表中数据可知431 kJ·mol-1＞E(H—Br)＞299 kJ·mol-1，B项正确；1 mol H2(g)与1 mol F2(g)生成2 mol HF(g)放出的能量为(2×568－436－157) kJ＝543 kJ，C项错误；H—H键能为436 kJ·mol-1，断裂化学键需吸收能量，则1 mol H2(g)分解成2 mol H(g)需吸收436 kJ的能量，D项正确。] 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 3．已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，下列说法正确的是(　　) A．该反应的ΔH＝＋(a－b)kJ·mol-1 B．1 mol A2(g)与1 mol B2(g)反应生成2 mol AB(g)，吸收b kJ能量 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 A2(g)中A—A和1 mol B2(g)中B—B， 放出a kJ能量 √ 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 A　[A.反应物的总能量低于生成物的总能量，该反应为吸热反应，即ΔH＝＋(a－b)kJ·mol-1，故A正确；B.1 mol A2(g)与1 mol B2(g)反应生成2 mol AB(g)吸收的能量为(a－b)kJ，故B错误；C.根据题图可知，该反应中反应物的总能量低于生成物的总能量，故C错误；D.断键吸收能量，故D错误。] 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 体系与环境之间的能量交换 体系和环境之间的能量交换有两种形式：热和功。由于体系和环境的温度不同而在体系和环境之间交换的能量称为热，用符号Q表示；并且约定，体系吸热时Q取正值，体系放热时Q取负值。除热能外，体系与环境之间交换的其他形式的能(如电能、光能、机械能等)都称为功，用符号W表示；并且约定，环境对体系做功时W取正值，体系对环境做功时W取负值。 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 知识必备 课堂小结 1．生成物的总能量大于反应物的总能量表现为吸热反应，反之为放热反应。 2．ΔH＝H生成物－H反应物＝反应物的总键能－生成物的总键能。 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 学习效果·随堂评估 03 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 42 1．下列变化中属于吸热反应的是(　　) ①液态水汽化　②CaCO3高温分解　③CO2＋C2CO　 ④Ba(OH)2·8H2O与固体NH4Cl混合　⑤C＋H2O(g)CO＋H2　⑥Al与盐酸反应 A．②③④⑤ B．①②③④⑤ C．①②④⑥ D．①④⑤ A　[①液态水汽化吸热但不是化学反应，不属于吸热反应；⑥Al与盐酸反应为放热反应。] 1 2 3 4 5 √ 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 2．(实验探究)如图是某兴趣小组组装的中和反应反应热测定装置，分别取40 mL 0.50 mol·L-1盐酸与40 mL 0.55 mol·L-1氢氧化钠溶液进行中和反应反应热的测定，已知弱酸、弱碱电离需要吸热。下列说法错误的是(　　) A．稍过量的氢氧化钠是为了确保盐酸完全反应 B．仪器A的名称是玻璃搅拌器 C．在测定中和反应反应热的每次实验中，至少需要测定并记录3次温度 D．用硫酸和Ba(OH)2溶液代替盐酸和氢氧化钠溶液，其结果也是相同的 D　[硫酸和Ba(OH)2反应中还有沉淀生成，也存在热量变化，D错误。] 1 2 3 4 5 √ 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 3．(情境探究)反应2H2O2(l)⥫⥬2H2O(l)＋O2(g)的能量变化如图所示，下列说法正确的是(　　) 1 2 3 4 5 A．因为是分解反应，所以该反应吸热 B．由途径a变成b改变了反应的热效应 C．1 mol H2O2(l)的能量高于1 mol H2O(l)的能量 D．该反应说明H2O2(l)比H2O(l)稳定 √ 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 C　[由题图可知该反应反应物的总能量高于生成物的总能量，所以为放热反应，故A错误；由题图可知途径a变为b时反应物和生成物的能量没有发生变化，所以不改变反应的热效应，故B错误；能量越低越稳定，所以H2O(l)更稳定，故D错误。] 1 2 3 4 5 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 4．(情境探究)甲烷与水蒸气催化重整的反应为CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)，其能量变化如图所示。已知断裂1 mol O—H所需的能量是460 kJ，则断裂1 mol C—H所需的能量是(　　) 1 2 3 4 5 A．414 kJ B．454 kJ C．517 kJ D．529 kJ √ 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 A　[根据题图，断裂4 mol C—H、2 mol O—H共吸收(2 782－206)kJ的能量，已知断裂1 mol O—H所需的能量是460 kJ，则断裂1 mol C—H所需的能量为 kJ＝414 kJ，故选A。] 1 2 3 4 5 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 5．化学反应N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)的能量变化如图所示。 请回答下列问题： (1)图中A、C分别表示______________、__________________________________， 反应________(填“吸收”或“放出”)能量。 [解析]　根据示意图可知，图中A表示1 mol N2(g)和3 mol H2(g)的总能量，C表示2 mol NH3(g)的总能量，反应物总能量高于生成物总能量，因此反应放出能量。 [答案]　1 mol N2(g)和3 mol H2(g)的总能量　2 mol NH3(g)的总能量　放出　 1 2 3 4 5 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 (2)反应过程中断裂的化学键为____________________________， __________(填“吸收”或“放出”)的能量为__________；形成的化学键为________，________(填“吸收”或“放出”)的能量为________。 [解析]　化学反应N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)，反应过程中断裂的化学键为1 mol N≡N和3 mol H—H，断键吸热，则吸收的能量为E1；形成的化学键为6 mol N—H，成键放热，则放出的能量为E3。 [答案]　1 mol N≡N和3 mol H—H　吸收　E1　6 mol N—H　放出　E3 1 2 3 4 5 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 (3)E2＝________或________(用A、C或E1、E3表示)。 1 2 3 4 5 [解析]　根据以上分析结合示意图可知E2＝A－C或E3－E1。 [答案]　A—C　E3－E1 新知探究课1　反应热　焓变 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 $$