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

人教版 高二年级 选择性必修二 第一节 第1课时 反应热 焓变 第一章 高中化学 选择性必修一 1．能从宏观和微观相结合的视角分析化学反应中的能量变化。培养学生“宏观辨识与微观探析”的学科素养。 2．知道化学变化需要一定的条件，并遵循一定规律；认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化。培养学生“变化观念与平衡思想”的学科素养。 3．通过建立节约资源、保护环境的可持续发展意识。从自身做起，形成简约适度、绿色低碳的生活方式。培养学生“科学态度与社会责任”的学科素养。 学习目标 1．能辨识化学反应中的能量转化形式，能解释化学反应中能量变化的本质。 2．结合真实情境中的应用实例，能从多角度认识放热反应和吸热反应。认识化学反应中能量变化在生活、生产中的应用。 3．能运用反应焓变合理选择和利用化学反应。 学习目标 素养目标 “神舟”火箭发射精彩瞬间 神舟十六号载人飞船北京时间2023年5月30日发射，执行神舟十六号发射任务的长征二号F遥十六运载火箭 情境引入 情境引入 热量的释放或吸收是化学反应中能量变化的常见形式。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。 回顾旧知 ③ 酸碱 中和反应 ①燃烧 ④ 大部分 化合反应 ②金属与水 /酸反应 ⑤ 铝热 反应 0 1 生活中常见的放热反应 回顾旧知 ③Ba(OH)2·8H2O 和NH4Cl反应 ① C/CO/H2 还原 金属氧化物 ②大多分解反应 KMnO4 0 2 生活中常见的吸热反应 情境引入 KMnO4 在化学反过程中，物质变化的同时，一定伴随着能量变化。 放热反应 吸热反应 定性描述 定量描述 必修二 选择性必修1 回顾旧知 新课导入 5月7日11时21分，我国在太原卫星发射中心成功发射长征六号丙运载火箭，搭载发射的海王星01星、智星一号C星、宽幅光学卫星和高分视频卫星顺利进入预定轨道 液氢-液氧 煤油-液氧 火箭发动机一般选用化学推进剂，它是由燃料和氧化剂组成的，反应后产生高温气体用于火箭推进。 新课导入 放热反应 新课导入 假如你是火箭设计工程师，如何确定需要多少燃料？ 火箭发射需要多少能量？ 一定量的燃料充分燃烧时释放多少能量？ 定量地描述化学反应过程中释放或吸收的热量 教学过程 一、反应热与焓变 1.体系和环境 以盐酸与NaOH溶液的反应为例 环境： 与体系相互影响的其他部分，如盛有溶液的试管和溶液之外的空气等看作环境。 体系：在热学中，体系是与周围其他部分区分开来的根据需要所研究的对象。如我们可将盐酸、 NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系，简称体系（又称系统）。 存在物质交换或能量交换 体系与环境之间 教学过程 2.反应热与焓变 (1)反应热 ①含义：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。 (2)内能、焓、焓变 ①内能(符号为U )：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。 教学过程 ②焓(符号为H )：与物质内能有关的物理量 ③焓变：焓变(∆H)：是变化前后物质的焓值差，化学反应的焓变，为生成物的总焓值与反应物的总焓值之差，即：ΔH＝H(生成物)－H(反应物) ④在等压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：ΔH，单位：kJ/mol (或kJ·mol－1) ⑤意义：当反应体系放热时其焓减小，ΔH 为负值，即ΔH<0。 当反应体系吸热时其焓减小，ΔH 为正值，即ΔH>0。 教学过程 (3)从反应物与生成物总能量的相对大小分析焓变 ① 放热反应（ΔH＜0）：反应物的总能量大于生成物的总能量。 ② 吸热反应（ΔH＞0）：反应物的总能量小于生成物的总能量。 ③计算公式：ΔH = 生成物的总能量－反应物的总能量 教学过程 (4)从反应物与生成物总键能的相对大小分析焓变 教学过程 (4)从反应物与生成物总键能的相对大小分析焓变 以H2(g)＋Cl2(g) = 2HCl(g)反应的能量变化为例说明： 能量 2HCl 2H + 2Cl 吸收能量 679kJ 放出能量 862kJ 反应进程 生成物能量 H2 + Cl2 反应物能量 原子的能量 相关键能数据 化学键 H-H Cl-Cl Cl-H 键能(kJ/mol) 436 243 431 H2 + Cl2 = 2HCl H-H Cl-Cl 2H-Cl 2H 2Cl 放出能量 183 kJ 故该反应的△H= -183kJ/mol 在热化学中规定： 放热反应的△H为“-” 活化能 环境 体系：被研究的物质系统 热量 向试管中加入盐酸和氢氧化钠溶液，发生中和反应 环境：与体系相互影响的其他部分 体系 盐酸、氢氧化钠溶液及发生的反应 试管、空气等 在__________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_________。 体系 环境 热量 等温：反应前后_______的温度相等。 等温条件 热量 反应热 体系 Q：中和反应放出的热量 m：反应混合液的质量。 c：反应混合液的比热容。 Δt：反应前后溶液温度的差值 【反应原理】 放出热量，体系温度不变 阻止热量传递 体系温度改变 Q = mcΔt 29.5 ℃ 29.5 ℃ 32.9 ℃ 32.1 ℃ 29.4 ℃ 28.4 ℃ 29.6 ℃ 29.4 ℃ 33.1 ℃ 29.5 ℃ 28.9 ℃ 29.5 ℃ 3.4 ℃ 3.2 ℃ 3.6 ℃ 3.4 ℃ 教材P5 = 56.8 kJ 1.42 kJ 0.025 Q n = n酸=0.025mol n碱=0.0275mol m = V酸 ρ酸＋V碱 ρ碱 V酸=V碱 =50 mL 为了计算方便，可近似认为实验所用酸、碱稀溶液的密度与水的相同，并忽略量热计的比热容 ρ酸=ρ碱=1 g/cm3 c=4.18 J/(g·℃) Δt=3.4 ℃ Q = mcΔt = 4.18 ×10-3 ×(50+50)×3.4 kJ = 1.42 kJ n水=0.025mol 生成1mol水时放出的热量为 两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减少热量损失；填碎纸条的作用是保温隔热、减少实验过程中热量损失。 1.大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎泡沫塑料（或碎纸条）的作用是什么？ 2.为什么不用环形铁搅拌棒？ ①铁与盐酸之间会发生反应；②铁的导热性好，会造成热量的损失。 思考探究 3.温度计上的酸为何要用水冲洗干净？冲洗后的溶液能否倒入小烧杯？ 若不冲洗，温度计上残留的酸会和碱发生中和反应，而使热量散失；冲洗后的溶液不能倒入小烧杯，若倒入，会使溶液的总质量增加，而导致实验结果误差。 思考探究 4.实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为何不是1∶1而是NaOH过量？ 为了保证盐酸完全被NaOH中和 不宜用盐酸过量：因为在空气中盐酸相对碱稳定，碱极易与空气中CO2反应，故如果盐酸过量，此时所用的碱很难保证完全与HCl反应。 ①使用比较精确的温度计读出温度变化 ②需要保温装置，保证反应过程中，不与外界发生热交换 ③搅拌器搅拌，保证溶液混合均匀 思考探究 为了提高测定的准确度，可以采取哪些措施？ 保温杯式量热计 大量实验测得，在25℃和101kpa下，强酸稀溶液与强碱稀溶液发生中和反应生成1mol水时，放出57.3kJ的热量 弱酸弱碱稀溶液，因为电离吸热，故生成1molH2O放热 < 57.3 kJ 强酸强碱浓溶液，因为稀释放热，故生成1molH2O放热 >57.3 kJ 拓展补充 内能是体系内物质的各种能量的总和 其受温度、压强和物质的聚集状态等影响 化学反应前后体系的内能(符号为U)发生了变化。 放热反应 吸热反应 化学反应为什么会产生反应热？ 思考探究 ∆H＝ H生成物－ H反应物 单位： kJ/mol 或 kJ•mol-1 等压条件下，反应热等于焓的变化量，简称焓变 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。为了描述等压条件下的反应热，科学上引入了一个与内能有关的物理量——焓(符号为H) 四、焓与焓变 ∆H＝∑H(生成物）－ ∑H(反应物） ∆H ＜0 ∆H ＞0 放热反应 吸热反应 H 反应物 生成物 反应物 生成物 H ∑H (反应物）＞ ∑H(生成物） ∑H (反应物）＜ ∑H(生成物） 四、焓与焓变 1.宏观分析 断键吸收 679 kJ/mol 成键释放862 kJ/mol H2(g) + Cl2(g)= 2HCl(g) ∆H＝？ ∆H＝−183 kJ/mol 四、焓与焓变 2.微观分析 吸收能量679 kJ 释放能量862 kJ ∆H＝ −183 kJ/mol 四、焓与焓变 2.微观分析 ∆H＝∑E (反应物键能）－∑E (生成物键能） ∆H(估算)＝ ∑E (反应物键能）－∑E (生成物键能） ＝ 2×436 kJ/mol＋498 kJ/mol－4×463.4 kJ/mol ＝ −483.6 kJ/mol 2H2 O2 4H 2O 2H2O 1 mol H2(g)中的H－H键断裂吸收436 kJ能量 1 molO2(g)中的化学键断裂吸收498 kJ能量 形成H2O(g)中1 molH-O键释放463.4 kJ能量 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g) ∆H＝？ 思考探究 ＝ 946 kJ/mol + 3×436 kJ/mol - 6×391 kJ/mol ＝ -92 kJ/mol ∆H(估算) ＝∑E (反应物键能）－∑E (生成物键能） 断开 1 mol H-H键、1 mol N-H键、1 mol N N键所需能量分别是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则1 mol N2(g)转化为NH3(g)时的反应热是多少？ N2(g) + 3H2(g) 2NH3 (g) ∆H＝? 思考探究 反应热 焓变 焓 概念 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 化学反应中生成物的总焓与反应物的总焓之差 物质所具有的能量 符号 ΔQ ΔH H 单位 kJ/mol 数值 正值表示反应吸热；负值表示反应放热 只有正值 联系 反应热=焓变（等压）；ΔH=H(生成物)－H(反成物) 注意 焓变、焓、反应热代表的意义不同。 任何化学反应都有反应热。 物质三态之间变化的焓变不能叫反应热，反应热是化学反应的焓变。 典例1． 下列说法正确的是(　　) A．焓变单位中kJ·mol－1，是指1 mol物质参加反应时的能量变化 B．当反应放热时ΔH>0，反应吸热时ΔH<0 C．一个化学反应中，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应放热， ΔH 为“－” D．一个化学反应中，生成物总键能大于反应物的总键能时，反应吸热，ΔH 为“＋” 【答案】C　【解析】焓变单位中的kJ·mol－1，是指每摩尔具体的反应，不一定指参加反应的物质，A错；在反应中物质所具有的总能量减少，反应就放热，反之就吸热，C对；化学反应的实质是旧化学键的断裂，新化学键的形成，断键时吸收能量，成键时放出能量，所以D错。 课堂练习 化学反应A2(g)＋B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，下列叙述中正确的是(　　) A．每生成2个AB分子吸收(a－b)kJ热量 B．该反应热ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1 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 A—A和1 mol B—B键，放出a kJ能量 典例2． 【答案】B 课堂练习 根据键能数据计算CH4(g)+4F2(g) =CF4(g)+4HF(g)的反应热ΔH 为(　　) 化学键 C—H C—F H—F F—F 键能/kJ·mol-1 414 489 565 155 A．－1 940 kJ·mol-1　　　　 B．＋1 940 kJ·mol-1 C．－485 kJ·mol-1　　　　　　 D．＋485 kJ·mol-1 典例3． 【答案】A　【解析】由“ΔH=反应物键能之和－生成物键能之和”可知：ΔH=(414×4+155×4－489×4－565×4) kJ·mol-1=－1 940 kJ·mol-1。 课堂练习 化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷(P4)和P4O6的分子结构如图所示；现提供以下化学键的键能；P—P键键能为198 kJ·mol-1、P—O键键能为360 kJ·mol-1、氧气分子内氧原子间的键能为498 kJ·mol-1，则P4(s)+3O2(g) === P4O6(s)的反应热ΔH为(　　) A．＋1 638 kJ·mol-1　 B．－1 638 kJ·mol-1 C．－126 kJ·mol-1 D．＋126 kJ·mol-1 典例4． 【答案】B　【解析】反应热ΔH=反应物总键能－生成物总键能,所以反应P4(s)+3O2(g)===P4O6(s)的反应热ΔH=6×198 kJ·mol-1+3×498 kJ·mol-1－12×360 kJ·mol-1=－1 638 kJ·mol-1。 课堂练习 1.下列变化为放热的化学反应的是(　　) A．H2O(g) = H2O(l)　ΔH＝－44.0 kJ/mol B．2HI(g) = H2(g)＋I2(g)　ΔH＝＋14.9 kJ/mol C．形成化学键时共放出能量862 kJ的化学反应 D．能量变化如图所示的化学反应 D 巩固练习 2.氢气在氧气中燃烧，在反应中破坏1molH－H键消耗的能量为Q1kJ，破坏1molO = O键消耗的能量为Q2kJ，形成1molH－O键释放的能量为Q3kJ。下列关系式中正确的是（ ） A. 2Q1 + Q2 > 4Q3 B. 2Q1 + Q2 < 4Q3 C. Q1 + Q2 < Q3 D. Q1 + Q2 = Q3 B 3、已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，已知以下键能(kJ/mol):P－P：198，P－O：360，O＝O：498 则反应 P4(白磷)＋3O2＝ P4O6的反应热△H为( ) A．－1638kJ/mol 白磷 P4O6 B．＋1638kJ/mol C．－126kJ/mol D．＋126kJ/mol A 课堂小结 ∆H＝∑H(生成物）－ ∑H(反应物 ∆∆H＝∑E (反应物键能）－∑E (生成物键能） 课后小任务 Lavf57.62.100 Lavf57.4.100 $$