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1节 反应热 选择性必修一 化学反应原理 放热反应： 把释放热量的化学反应称为放热反应。 常见的放热反应： （1）燃料的燃烧 （2）酸碱中和反应 （3）金属和酸或水的反应 （4）大多数化合反应 （5）铝热反应 温故知新 吸热反应： 把吸收热量的化学反应称为吸热反应。 常见的吸热反应： 1.相关概念 （1）体系 （2）环境 我们将试管中的盐酸、氢氧化钠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） 与体系相互影响等其他部分，如盛溶液等试管和溶液之外等空气等看作环境 与体系相互影响的其他部分称为环境。 被研究的物质系统称为体系 一、反应热及其测定 3 （3）热量 （4）反应热 指因为温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量。 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.反应热的测定 许多反应热通过量热计直接测定 1.玻璃搅拌器的作用是 使反应物混合均匀充分接触 。 2.隔热层的作用是 减少热量的散失 。 3.温度计的作用是测定反应前后 反应体系 的温度。 4 5 20.0 23.5 22.8 23.3 3.5 20.0 20.0 20.0 20.0 20.0 20.0 20.0 20.0 2.8 3.3 数据处理： ①m酸 = m碱 =(50mL×1g/mL) =50g ②平均温差： 3.4℃ ③ Q = Cm溶液Δt = 4.18×100×3.4= 1421J = 1.421kJ ΔH= —Q放/nH2O= — （1.421÷0.025）= — 56.8kJ/mol 依据： n酸=0.025mol ， H++OH-=H2O （已知 C=4.18J/(g℃） ρ稀液≈1g/mL） nH2O=0.025mol 中和反应的反应热： 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 思考：你所测得的数据不是为57.3 kJ/mol，分析产生误差的原因。 可能的原因有： 1.量取溶液的体积有误差（测量结果是按50 mL的酸、碱进行计算，若实际量取时，多于50 mL或小于50 mL都会造成误差） 2.温度计的读数有误。 3.实验过程中有液体洒在外面。 4.混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。 5.隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。 6.测了酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。 7 1.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。 2.中和热的表示：H+(aq)+OH-(aq)=H2O (1) △H=-57.3kJ／mol 3.中和热 3.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。中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应 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)弱酸弱碱稀溶液，因为电离吸热，故生成1molH2O放热<57.3 kJ (2)强酸强碱浓溶液，因为稀释放热，故生成1molH2O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 而一般的化学反应之中，旧键的断裂所吸收的总能量和新键形成所放出的总能量是不相等的，而这个差值就是反应中能量的具体变化。所以化学反应过程中都会有能量的变化。 化学反应过程中为何会发生能量的变化？ 化学反应的实质就是反应物分子中化学键断裂然后形成了新的化学键，重新组合然后生成物的分子的一个过程。 旧键的断裂是需要从中吸收能量， 而新键的形成是需要放出能量的。 二、反应热与焓变 知识回顾：化学反应的本质是什么？ 旧化学键的破坏和新化学键的形成。 吸收能量 释放能量 例如：H2 + Cl2 = 2HCl H-H Cl-Cl 436KJ/mol 吸收 243KJ/mol 吸收 键断裂 H H Cl Cl + + 键形成 H-Cl H-Cl 431KJ/mol 431KJ/mol 释放 键能：破坏一个化学键消耗的能量或生成一个化学键释放的能量。 1.从化学键的角度加以分析（微观） E生成物分子成键时释放的总能量 > E反应物分子化学键断裂时吸收的总能量 放热反应 2.从能量守恒的角度：（宏观） E反应物总能量>E生成物总能量 E反应物总能量<E生成物总能量 放热反应 吸热反应 产物的总能量 产物的总能量 结论：任何化学反应都伴随着能量的变化！ 反应物和生成物总能量通常不相等 11 ∆H kJ/mol 1. 焓变 （1）概念 焓变：等压条件下的反应热也可称为“焓变” 焓：与内能有关的物理量 （2）符号 （3）单位 （4）规定 反应体系的能量升高（即吸热反应），则∆H为“＋”； 即： 当△H为“－”（∆H<0）时，为放热反应 当△H为“＋”（∆H>0）时，为吸热反应 12 1.实验测得1molH2与1molCl2反应生成2molHCl时放出184.6kJ的热量，从微观角度应如何解释？ 键能数据： H-H : 436 kJ/mol Cl-Cl :243 kJ/mol H-Cl : 431 kJ/mol 比较：由实验测得的反应热为184.6kJ/mol 一般用实验数据表示反应热 E断键=436 kJ/mol+243 kJ/mol=679 kJ/mol E成键=2×431 kJ/mol=862 kJ/mol E反应放出=862 kJ/mol-679 kJ/mol=183 kJ/mol 这一反应对外放出了183 KJ/mol热量 【结论】反应完成时，生成物中形成新化学键时释放的总能量（862 kJ）比断裂反应物中旧化学键时吸收的总能量（679 kJ）大，故为放热反应. 该反应的反应热计算为（放热反应）： ΔH =E（反应物总键能）- E（生成物总键能） =（436+243）-（431+431）=-184.6（ kJ／mol） 能量 能量 反应物 反应物 生成物 生成物 反应过程（I） 反应过程（II） 说说：I和II哪个是放热反应，哪个是吸热反应？ 能量的差值表示什么？ 2.从物质自身具有的总能量角度来看，对于一个化学反应，反应物和生成物的总能量不相等。 反应物的总能量高 生成物的总能量低 放热 生成物的总能量高 反应物的总能量低 吸热 反应体系能量降低 反应体系能量升高 对反应研究的对象是反应的反应物和生成物叫反应体系 体系以外的其他部分叫环境 △H = E生成物总能量-E反应物总能量 （宏观） 由于反应后放出的热量使反应体系的能量降低(使环境的能量升高)，故放热反应的ΔH为“－”，ΔH＜0；而吸热反应使反应体系的能量升高(使环境的能量降低)，ΔH为“＋”，ΔH＞0。 △H =E(生成物总能量)—E(反应物总能量) △H =Σ(反应物总键能)—Σ(生成物总键能) △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) （5）计算方法 特别提醒 物质键能越小，破坏它需要的能量就越小，稳定性越弱，说明本身具有的能量越高；反之物质键能越大，破坏它需要的能量就越大,稳定性越强，说明本身具有的能量越低。 17 放热反应 吸热反应 键能 变化 生成物总键能 反应物总键能 生成物总键能 反应物总键能 能量 变化 反应物的总能量 .生成物的总能量 反应物的总能量 .生成物的总能量 表现 行式 联系 键能越大，物质能量越低，越稳定；反之键能越小，物质能量越高，越不稳定。 大于 大于 △H﹤0或△H为“—” 小于 小于 △H﹥0或△H为“+” 18 3)根据反应物和生成物的键能差判断。 　若反应物的总键能大于生成物的总键能，则为吸热反应； 若反应物的总键能小于生成物的总键能，则为放热反应。 　　 　2)根据反应物和生成物的总能量差判断。 　　若E(反应物)>E(生成物)，为放热反应； 若E(生成物)>E(反应物)，则为吸热反应。 4)根据反应类型或具体的化学反应判断。如所有的燃烧反应、酸、碱中和反应都属于放热反应。 判断一个化学反应是放热反应还是吸热反应的方法 ②当ΔH为“＋”或ΔH>0时，为吸热反应 ①当ΔH为“－”或ΔH<0时，为放热反应 1)根据ΔH的“＋”和“－”判断。 需要加热发生行的反应一定是吸热反应吗？ 　　[注意] 　　(1)需要加热才能进行的反应不一定都是吸热反应，如木炭的燃烧。 　　(2)常温下就能进行的反应不一定都是放热反应，如氢氧化钡晶体和氯化铵固体的反应。 　　(3)任何化学反应都伴随着能量变化，但能量变化不一定都表现为热量变化，还可能以声、光、电等形式表现出来。 三、热化学方程式 1、概念：表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式 2、意义：表明了化学反应中的物质变化和能量变化。 H2(g)+Cl2(g)======2HCl(g) △H=－184.6 kJ/mol 点燃 101kPa 物质变化 能量变化 热化学方程式既表明了物质变化，又表明了能量变化。普通化学方程式只包含物质变化一个部分。 21 3、书写热化学方程式的方法 (1)需注明反应时的温度和压强。 因为反应时的温度和压强不同，其△H也不同。但中学所用△H的数据，一般都是25℃和101kPa时的数据，因此可不特别注明。 (2)写出符合质量守恒定律的化学方程式 热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数，只表示物质的量。因此，它可以用整数或分数表示。 H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g) △H＝－184.6kJ/mol ① 1/2H2(g)＋1/2Cl2(g)＝HCl(g) △H＝－92.3kJ/mol ② 显然，反应①的△H是反应②的两倍。因此，书写热化学方程式时，△H必须与方程式一一对应。同一化学反应，热化学方程式中同一物质的化学计量数和△H成正比。 易错警示 （3）用∆H表示化学反应放出或吸收的热量 放热反应的∆H为“-”，吸热反应的∆H为“+”； ∆H的常用单位是kJ/mol（或KJ‧mol-1)用∆H必须与化学方程式一一对应。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 (4)注明反应物和生成物的聚集状态 因为物质发生状态的变化也伴随着能量的变化，所以书写热化学方程式时必须注明物质的聚集状态。 通常用g、1、s、aq分别表示气态、液态、固态、在水溶液中。 由图可知物质状态不同焓值不同，即能量不同，所以必须注明状态、必须注明状态、必须注明状态 (1)一查化学方程式是否书写正确。 (2)二查是否标明各物质的聚集状态:固(s)、液(l)、气(g)、溶液(aq)。 (3)三查ΔH的“+”“-”号是否与吸热、放热一致。 (4)四查ΔH的单位是否正确,一般用kJ·mol-1(或kJ/mol)。 (5)五查ΔH的绝对值是否与热化学方程式中各物质前面的计量数相对应。 “五查”法判断热化学方程式正误 四、燃烧热 1.燃烧热的的概念: 在25℃ 、101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。 指定温度、压强 生成物不能继续燃烧 C -- CO2 （g） S – SO2 （g） H– H2O（l） N--N2（g） 单位: kJ/mol 限定燃料的物质的量 2C8H18（l）+25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(l) △H=－11036KJ/mol 思考:①C8H18的燃烧热是多少? △H=－5518KJ/mol ②1mol C8H18燃烧时放出了多少热? 5518KJ 在25℃ 、101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成制定产物时所放出的热量。 说明： Ⅰ、在25℃ 101kPa时，完全燃烧生成指定产物 如:C→C02 (g)，H→H20(l)，S→S02 (g)，N→N2（g） Ⅱ、燃烧热通常由实验测得 Ⅲ、燃烧热规定了可燃物的物质的量为1mol. IV、物质是在O2 中燃烧：没有特别说明时，燃烧一般是指在氧气中燃烧。 V、物质的燃烧热要求纯物质，比如石墨、金刚石组成的混合物，虽然只含同一种元素，但配比不同，燃烧热不同。 VI、由于燃烧是放热反应，故文字表达不标明“+”“-”,但用△H表示时必须注明“-”。（△H＜0） H2(g)+ ½O2(g)=H2O(l) ∆H =- 285.8kJ/mol H2的燃烧热为285.8kJ/mol， 文字表示 在25℃ 101kPa时，1molH2完全燃烧放出285.8kJ的热量 用符号表示为：△H =-285.8kJ/mol CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.31 kJ•mol-1 反应的热化学方程式为_____________________。 例如,CH4的燃烧热为_____________,表示在25 ℃、101 kPa时,______CH4(g)完全燃烧生成______________时放出890.31 kJ的热量。 CO2(g)和H2O(l) 890.31 kJ•mol-1 1 mol 2、表示意义: 3、一定量可燃物完全燃烧时放出的热量 物质的量 n(可燃物)×|ΔH| 燃烧热ΔH的绝对值 一定量的可燃物完全燃烧放出的热量,等于可燃物的__________乘以该物质的__________________,即Q放= ___________________。 4.表示燃烧热的热化学方程式的书写： 应以1mol可燃物质的标准来配平其余物质的化学计量数(常出现分数) 燃烧热的热化学方程式的书写注意： ① 燃烧的条件是在25℃ 、101kPa（一般省略）； ②应以1mol物质的标准来配平其余物质的化学计量数.在燃烧热的热化学方程式中，可燃物的化学计量数必须为1，其余物质的化学计量数可为分数； ③ 物质燃烧都是放热反应，所以表达物质燃烧时的△H均为负值； ④生成的产物是稳定的氧化物，C的燃烧热是指生成CO2，而不是CO；H2的燃烧热是指生成H2O(l)，而不是H2O(g) ；H2S的燃烧热是指生成SO2 。 如H2(g)+ 1/2 O2(g) = H2O(l) △H =－285.8 kJ/mol ⑤燃烧的热化学方程式和燃烧热的热化学方程式、中和反应的热化学方程式和中和热的热化学方程式 $$