1.1.1反应热与焓变-2024-2025学年高二化学人教版2019选择性必修1

第一节 反应热 第一章 化学反应的热效应 第一课时 反应热与焓变 作者编号：35003 作者编号：35003 1.能从体系和环境的角度认识反应热的概念。 2.能利用简易量热计测定中和反应的反应热。 3.能从体系内能变化的角度认识反应热。 4.能从化学键断裂和形成时的能量变化认识反应热的微观实质。 作者编号：35003 放热反应 【思考】 1、燃烧反应 2、活泼金属与水或酸的反应 3、酸碱中和反应 4、多数化合反应 5、缓慢氧化反应 吸热反应 1、氢氧化钙与氯化铵晶体的反应 2、以C、CO、H2为还原剂的氧化还原反应： 3、大多数分解反应 4、碳酸氢钠与稀盐酸的反应 实际中，如何定量地测定化学反应过程中释放或吸收的热量？ 常见放热反应与吸热反应 作者编号：35003 作者编号：35003 一、体系与环境——以HCl溶液与NaOH溶液反应为例 (如试管、溶液之外的空气等) (如图中的盐酸、NaOH溶液、以及发生的中和反应：HCl+NaOH NaCl+H2O) 体系 环境 热量 1.体系(系统)：试管中的溶液及发生的反应等。 2.环境：与体系相互影响的其它部分 3.反应热：反应前后体系的温度相等，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。 概念明确 作者编号：35003 二、如何测定盐酸与氢氧化钠溶液中和反应的反应热呢 问题1:在测定中和反应的反应热时，什么原理?用到的仪器是什么? 测量仪器：量热计 测量原理： 在反应前后,如果环境的温度没有变化，则反应放出的热量就会使体系的温度升高，这时可以根据测得的体系的温度变化和有关物质的比热容等来计算反应热。 Q=cmΔt 保温杯式量热计 应测得数据: 问题2:在测定中和反应的反应热时，应该测量哪些数据? m: 体系的质量 c: 体系的比热容 Δt: 反应前后体系温度的差值 作者编号：35003 【1】反应物温度的测量 ①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1盐酸，打开杯盖，倒入量热计的内筒，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用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液，用温度计测量并记录NaOH溶液的温度(数据填入下表) 【2】反应后体系温度测量 打开杯盖，将量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计的内筒，立即盖上杯盖，插入温度计，用玻璃搅拌器匀速搅拌。密切关注温度不变化，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 防止残留的酸与碱反应，导致测量的t不准 防止热量散失 数据更准确 问题3:该如何进行实验操作，哪些措施可以提高实验的准确度? 为了保证HCl被完全中和 作者编号：35003 作者编号：35003 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/℃ Δt=(t2－t1)/℃ 1 20.1 20.3 _____ 23.6 ____ 2 20.3 20.5 _____ 23.8 ____ 3 20.4 20.6 ____ 24.9 ____ 20.2 20.4 20.3 3.4 3.3 4.6 c：反应混合液的比热容 c = 4.18×10-3kJ/(g·℃)。 m：反应混合液的总质量 50mL 0.5mol/L盐酸的质量 m1=50g 50mL 0.55mol/L NaOH溶液的质量 m2=50g m=m1+m2=100g Δt：三次测量所得温度差（t2-t1）的平均值 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 则反应放出的热量Q≈ kJ， 1.42 生成1 mol H2O放出的热量为 Q ’＝ ＝ 。 57.3 kJ 问题4:实验数据如何处理? 作者编号：35003 问题5:为了提高测定的准确度，应该注意哪些方面?有什么改进? 不可将温度计当搅拌器使用；玻璃搅拌器应上下移动 应使用玻璃搅拌器，不能用金属质搅拌器代替，因为金属质环形搅拌棒易导热，造成实验过程中热量损失 为保证盐酸被完全中和，碱的浓度应稍大，若使盐酸过量，也是可以的 酸碱溶液混合要迅速，防止热量散失 测量盐酸的温度后，要将温度计上的酸冲洗干净后，再测量NaOH溶液的温度，避免酸、碱在温度计的表面反应放热而影响测量结果 数据处理时，相差较大的数据可能是偶然误差引起的，应舍去 作者编号：35003 电动搅拌器 磁力搅拌器 电子温度计 温度传感器 实验改进 作者编号：35003 (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 作者编号：35003 作者编号：35003 【思考】请从宏观角度思考，化学反应为什么会产生反应热？ 因为化学反应前后体系的总能量（即内能符号为U）发生了变化。 三、焓 用来描述物质所具有的内能的物理量。 ①定义： H ②符号： ③单位： kJ·mol－1 或 kJ/mol 物质的焓与内能有关，不同的物质所具有的内能不同，其焓也不同 ④说明： 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。 作者编号：35003 ⑤影响因素 1、物质的量： 2、物质状态： 3、温度： H(2mol H2O) > H(1mol H2O) 1mol H2O，H(g)>H(l)>H(s) 升高温度，焓增大。 研究表明，在等温等压条件下进行的化学反应，其反应热等于反应的焓的变化（即焓变），用符号△H表示。 三、焓 作者编号：35003 四、焓变 生成物的总焓与反应物的总焓之差。 ①定义： ②符号：△H ③单位：kJ·mol－1 或 kJ/mol ④数学表达式：ΔH＝ H(生成物) - H(反应物) 焓变不为0 反应物 反应过程 焓 (H) Δ H ＜ 0 生成物 △H为“-”，即△H<0， 放热反应 反应物 反应过程 焓 (H) Δ H ＞ 0 生成物 △H为“+”，即△H>0， 吸热反应 ⑤图像： 宏观角度 作者编号：35003 据此判断下列说法中正确的是 A.石墨转变为金刚石是吸热反应 B.白磷比红磷稳定 C.S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1 S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2　则ΔH1>ΔH2 D.CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH>0 【例1】下图表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。 A 作者编号：35003 作者编号：35003 ①焓(H)是与内能有关的物理量，内能描述的是物质所具有的能量，是物质固有的性质之一。不同的物质，其焓不同；相同的物质，如果温度或压强不同，物质的状态不同，其焓是相同的【 】   ②焓、焓变、反应热代表的意义不同；焓只有正值，而焓变有正值、负值之分【 】 ③能量越低越稳定。同一物质能量由高到低：气体(g)＞液体(l)＞固体(s)；稳定性：气体(g)＜液体(l)＜固体(s)【 】 ④任何化学反应在发生物质变化的同时都伴随着能量的变化，只表现为热量变化【 】 ⑤化学反应的能量变化主要表现为热量变化，但并不完全是热量变化，还有光能、电能等【 】   ⑥物质发生化学反应一定伴随着能量变化，但伴随能量变化的物质变化一定是化学变化【 】 × √ √ × √ × 正误判断 作者编号：35003 作者编号：35003 六、从微观角度分析化学反应中的焓变 反应物 反应过程 焓 (H) Δ H ＜ 0 生成物 放热反应 ΔH＝E(断键吸收)－E(成键放出) 断键时吸收的总能量 成键时放出的总能量 ＜ 吸热反应 反应物 焓 (H) 生成物 > 断键时吸收的总能量 成键时放出的总能量 反应过程 Δ H > 0 作者编号：35003 H H H H 436 kJ·mol－1 243 kJ·mol－1 431 kJ·mol－1 431 kJ·mol－1 能量 键断裂 键断裂 键形成 键形成 ＋ ＋ 能量 H H 能量 能量 Cl Cl Cl Cl Cl Cl H2(g)＋Cl2(g) = 2HCl(g) 的反应热ΔH＝ 。 概念明确 作者编号：35003 宏观角度 微观角度 Δ H = H (生成物) – H (反应物) Δ H = 反应物的总键能 – 生成物的总键能 Δ H<0 放热反应 Δ H>0 吸热反应 概念明确 作者编号：35003 【例2】 N≡N 键的键能为 941 kJ·mol-1 ，N一N 键的键能为 193 kJ·mol-1 ，且 N4 的空间构型为正四面体，则反应 2N2 = N4 (g) 的反应热为 。 作者编号：35003 作者编号：35003 【例3】某反应的反应机理、能量与反应进程的关系如图所示，已知S2O82－中硫的化合价为＋6价，下列说法正确的是(　　) A．Fe2＋是该反应的催化剂              B．第一步反应的反应物断裂化学键吸收的能量比第二步反应的小 C．S2O82－在第一步反应中作还原剂      D．两步反应都是放热反应 A 作者编号：35003 作者编号：35003 【例4】2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)反应过程中的能量变化如图所示。已知1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3(g)的ΔH1＝－99 kJ·mol－1。 ⇌ 请回答下列问题： (1)该反应属于 反应(填“放热”或“吸热”)。 (3)E的大小对该反应的反应热有无影响？ 。 (4)图中ΔH＝ kJ·mol－1。 (2)图中A表示 。 作者编号：35003 作者编号：35003 下课！ 做笔记不是一时的，而是要像每天吃饭一样坚持，日积月累你的知识就会像滚雪球一样越滚越大。 第一章 化学反应的热效应 第一课时 反应热与焓变 作者编号：35003 作者编号：35003 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 $$