第一节 第1课时 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

新人教化学选择性必修一《化学反应原理》 第一章 化学反应的热效应 第一节 反应热 第1课时 反应热 焓变 2 3 学习目标 中和热的测定 反应热 体系 环境 反应热 焓变 内能 焓 焓变 中和热定义 化学反应的特征：有物质变化，还伴随能量变化 当能量变化以热能的形式表现时： 化学反应 吸热反应 放热反应 常见放热反应 01 02 03 04 05 物质的燃烧 中和反应 金属与酸、水、盐反应 铝热反应 大多数化合反应 C＋CO2例外 【旧知回顾】 01 02 03 04 05 大多数分解反应 C＋CO2 C＋H2O H2＋CuO Ba(OH)2·8H2O ＋NH4Cl 常见吸热反应 木块与烧杯粘在一起 【旧知回顾】 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? 定量描述指的是：表示、测定和计算反应热。 如何描述化学反应中释放或吸收的能量呢？ 例：盐酸与NaOH溶液的反应 试管中的盐酸、NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系 体系(系统) 被研究的物质系统 环境 盛溶液的试管和溶液之外的空气等看作环境 与体系相互影响的其他部分 因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量 热量 资料在线 体系与环境之间存在_______交换或____________交换。 物质 能量(热量) 1.体系与环境———以盐酸与NaOH溶液之间的反应为例 （阅读教材P4） 一、反应热及相关概念 环境：与体系相互影响的其他部分称为环境； 体系：被研究的物质系统称为体系(又称为系统)； 体系 环境 热量 因温度不同， 8 体系 环境 T2 T1 热量 T2＞T1 释放 T1＞T2 吸收 化学反应的热效应 反应前后体系的温度相等 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 (反应热) 热量：因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量； 等温：指化学反应发生后，即反应前后体系的温度相同 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。 体系 环境 热量 符号:Q 单位:kJ·mol－1 一、反应热及相关概念 意义:定量描述化学反应过程中及收获放出的热量 保温杯式量热计 原理 测量仪器——量热计 【思考与讨论2】如何测定化学反应中释放或者吸收的热量？ 11 1、中和热：25℃，101kPa，在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1 mol 液态H2O 时所释放的热量。 二、反应热的测定（以中和反应为例） 2、数值：稀溶液中，强酸与强碱的中和热为定值 57.3kJ/mol (△H:焓变，表示反应吸收或放出的热量） 中和热 △H= - 57.3kJ/mol 仅表示反应 H+ + OH- = H2O 在25℃和101kPa下，_________跟_______的______溶液发生中和反应生成_____________时所释放的热量为 57.3 kJ。 强酸 强碱 稀 1mol水 HCl NaOH HNO3 Ba(OH)2 ✔ ✔ H2SO4 HNO3 NH3·H2O Ba(OH)2 CH3COOH NaOH × × × 【课堂练习】 ①测定中和热使用的若是强酸、强碱的稀溶液(即反应满足H+(aq) + OH-(aq) =H2O(l))，则生成1molH2O放出的热量为定57.3kJ。 ②测定中和热使用的若是弱酸、弱碱的稀溶液，由于弱酸、弱碱在电离时会吸热，所以生成1molH2O放热小于57.3kJ。 ③测定中和热使用的若是酸、碱的浓溶液，由于酸、碱的浓溶液在稀释时会放热，所以生成1molH2O放热大于57.3kJ。 二、中和反应反应热的测定 3.注意事项： 二、中和反应反应热的测定 4.测量工具（量热计）： 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。 使反应物迅速混合，使反应充分进行，保持体系的温度均匀。 减少热量散失，降低实验误差。 二、中和反应反应热的测定 5.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—中和反应放出的热量（kJ） c—混合液的比热容（J/(g∙℃)） m—反应混合液的质量（g） Δt—反应前后溶液温度的差值（℃） 查阅：c水=4.18J/(g∙℃) 测溶液体积，查溶液密度，算溶液质量； 16 6.测量步骤： (2)反应后体系温度的测量。 打开杯盖，将量简中的NaOH溶液迅速倒入量热计的内筒中，立即盖上杯盖，插入温度计，用搅拌器匀速搅拌。密切关注温度变化，将最高温度记为反应后体系的温度。 (3)重复上述步骤（1）至步骤（2）两次。 (1)反应物温度的测量。 ①用量简量取50mL0.50 mol/L盐酸，打开杯盖 倒入量热计的内简中，盖上杯盖，插入温度计， 测量并记录盐酸的温度。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 mL0.55 moI/L NaOH溶液中，用温度计测量并记录NaOH溶液的温度 2.实验中是否可以更换温度计？ 不能，会存在仪器误差 3.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。 4.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 5.为什么NaOH的浓度稍稍比酸大？ 6.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，造成热量损失。 1.能否用浓硫酸代替盐酸？对结果会产生什么影响？ 不能。浓硫酸溶解于水时放热，所测数值会偏大。 二、中和反应反应热的测定 7.实验数据处理 （1）计算温度差(t2−t1) 取盐酸温度和NaOH溶液温度的平均值（t1记为反应前体系的温度(t2)。 实验次数 反应物的温度/℃ 反应前体系的温度 t1/℃ 反应后体系的温度 t2/℃ 温度差 (t2－t1)/℃ 盐酸 NaOH溶液 1 21.0 21.0 24.6 2 20.9 21.1 24.4 3 21.2 21.0 24.3 21.0 3.6 3.4 21.0 21.1 3.2 （2）取三次测量所得温度差的平均值 作为计算依据。 3.4℃ 二、中和反应反应热的测定 19 = 4.18×(50+50)×(t2－t1)=418（t2－t1）J=0.418（t2－t1）kJ Q= c ·(m酸+m碱) ·(t2－t1) 注：混合溶液的比热容c=4.18 × 10-3kJ/(g · ℃) ；混合溶液密ρ=1g/cm3 (3) 利用公式计算反应放出的热量： = 51.8 kJ/mol （4）生成1mol H2O时放出的热量 0.418×3.1 0.025 = kJ 二、中和反应反应热的测定 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。 20 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。 51.8kJ 57.3kJ VS 我们的数据 大量实验数据 为什么测量值与理论值相比较偏小？ 二、中和反应反应热的测定 21 实验过程中有哪些因素会造成实验误差？ 误差分析 ①装置本身缺陷： ②实验操作： ③数据处理： 如动作慢，造成热量损失。 保温性能差。 采用近似值计算，酸碱溶液的比热容和密度均大于水。 二、中和反应反应热的测定 22 【思考】在实验过程中为提高实验的准确度的措施有哪些？ 措施 作用 实验药品用量 采用碱稍过量的方法 保证酸、碱完全中和 实验装置、 仪器选择 内筒和外筒上口对齐，内外筒中间有隔热层 可以减少热量损失 实验过程使用同一支温度计进行温度测量 减少仪器本身的误差，使测量的温度更准确 使用玻璃搅拌器(金属质搅拌器易导热，造成热量损失) 可以减少热量损失 实验操作 用温度计测量完盐酸的温度后，用水将温度计上的酸冲洗干净，擦干再测量碱溶液的温度 测量的初始温度更准确 将溶液迅速倒入内筒后，立即盖上杯盖 减少热量的损失 重复实验2～3次 测量的温度差更准确 23 【问题与讨论】 提高测定反应热准确度的措施有哪些？ ①反应物：a.准确配制浓度，且NaOH溶液浓度稍大于盐酸； b.一次性迅速混合，不洒出，且匀速搅拌； ②减少热量损失：a.量热计保温隔热； b.不能用铜制搅拌器代替玻璃搅拌器； c.酸碱混合要迅速，并盖上盖子； ③仪器：a.温度计测定一种溶液后洗净擦干再测别的溶液； b.不能用同一个量筒量取酸碱； ④重复三次，减小误差。 符号： U 1.内能：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 三、反应热和焓变 阅读书本P6：化学反应为什么产生反应热？ 反应前后体系内能(U)改变 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。 焓（H ）：是一个与内能有关的物理量。 焓变（ ∆H ）： 等压条件下的反应热 ，单位： kJ/mol 或 kJ•mol-1 ΔH＝ H生成物 H反应物 － 反应热与焓变的关系：等压条件下的化学反应：反应热 =“焓变” 在恒压的条件下，化学反应过程中能量变化全部转化为热能，所以焓变=反应热。 三、反应热和焓变 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)。 图示 反应物具有的总能量高 生成物具有的总能量低 放热反应 ∑H (反应物)＞∑H(生成物) ∆H＜0 焓(H) 反应物 生成物 当反应体系放热时其焓减小，Δ H为负值，即ΔH＜0 化学 反应 向环境 释放能量 （1）宏观角度----焓角度 三、反应热和焓变 图示 生成物具有的总能量高 反应物具有的总能量低 化学 反应 从环境 吸收能量 吸热反应 ∑H (反应物) ＜ ∑H(生成物) ∆H＞0 焓(H) 反应物 生成物 当反应体系吸热时其焓增大，ΔH为正值，即ΔH＞0 三、反应热和焓变 （1）宏观角度----焓角度 焓变计算公式：ΔH＝ H生成物总能量 H反应物总能量 － （2）微观角度----键能（本质） 焓变计算公式：∆H＝ E断键－ E成键 = E反应物总键能－ E生成物总键能 ＝-183kJ/mol ∆H＝(436kJ/mol+ 243kJ/mol)-431kJ/mol×2 化学反应的本质：___________________________________ 旧化学键的断裂 和 新化学键的形成 吸收能量 放出能量 ①以H2(g)+ Cl2(g)=2HCl(g)为例 断 1 mol H——H 断 1 mol Cl——Cl 生成 2 mol H——Cl 436kJ/mol 243kJ/mol 431kJ/mol×2 三、反应热和焓变 Q放=431×2=862 Q吸=436+243=679 以H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g)反应能量变化为例 化 学 键 反应中能量变化 断裂或形成1 mol 化学键的能量变化 断裂或形成化学 键的总能量变化 H−H 吸收 kJ 共吸收 kJ Cl−Cl 吸收 kJ H−Cl 放出 kJ 共放出 kJ H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g) ΔH＝ ____________ 436 243 679 431 862 −183 kJ/mol 三、反应热和焓变 （2）微观角度----键能（本质） 焓变计算公式：∆H＝ E断键－ E成键 = E反应物总键能－ E生成物总键能 反应物 生成物 化学反应 键断裂 键生成 原子重新组合 吸收能量 放出能量 吸收能量 ＜ 释放能量 吸收能量 ＞ 释放能量 放热反应 吸热反应 ∆H(估算)＝∑E (反应物键能)－∑E (生成物键能) （2）微观角度----键能（本质） 三、反应热和焓变 化学反应的实质：反应物中旧键的断裂(吸热)，生成物中新键的形成(放热)。 能量 反应进程 生成物 反应物 E放 E吸 能量 反应进程 反应物 生成物 E吸 E放 放热反应 ΔH<0 吸热反应 ΔH>0 三、反应热和焓变 计算反应热的方法： ∆H＝ E（生成物的总能量）－ E（反应物的总能量） ∆H＝ 反应物的总键能－ 生成物的总键能 【课堂练习】 1、请从能量变化的角度判断下列反应的类型，并计算反应热。 放热反应；H ＝ −183 kJ/mol 比热容：热力学中常用的一个物理量。它指单位质量的某种物质升高（或下降）单位温度所吸收（或放出）的热量。 【课堂练习】 2、 反应 A+B= C(ΔH<0)分两步进行: ①A+B→ X(ΔH>0) ②X→C(ΔH<0)。下列图中能正确表示总反应过程中能量变化的是 B 比热容：热力学中常用的一个物理量。它指单位质量的某种物质升高（或下降）单位温度所吸收（或放出）的热量。 3.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 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。 高中化学选择性必修1( 【课堂练习】 小结 焓 焓变 焓：与内能有关的物理量。符号 H 焓变 内能：体系内物质的各种能量的总和，受T、P和物质 聚集状态等影响。 单位： kJ/mol 或 kJ•mol-1 等压条件下的反应热 ，符号 ∆H 规定 放热反应(体系能量降低)： ∆H < 0，为“－” 吸热反应(体系能量升高)： ∆H > 0，为“ + ” 吸正放负 表达式 ΔH＝ H生成物－ H反应物 ∆H＝∑H(生成物）－ ∑H(反应物） ∆∆H＝∑E (反应物键能）－∑E (生成物键能） www.aliyun.com - Media Transcoding $$