第一节 反应热 第1课时（教学课件）化学人教版2019选择性必修1

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 人教版 2019选择性必修1 反应热与焓变 2 反应热及其测定 1 知识导航 1.认识化学能可以与热能等其他形式能量之间相互转化，能量的转化遵循能量守恒定律。 2.知道内能是体系内物质的各种能量的总和受温度、压强、物质的聚集状态的影响。 3.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。 明·学习目标 化学反应中的能量变化是以物质变化为基础的，能量变化的多少与参加反应的物质种类和多少密切相关，研究化学反应中的能量变化同样具有重要意义。 如何定量描述化学反应中释放或者吸收的热量呢? 木炭在空气里燃烧 木炭在氧气里燃烧 木炭在液氧里燃烧 引·新课导入 01 反应热及其测定 示例：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 盛溶液的试管和溶液之外的空气等看作环境 因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量 热量 体系(系统) 被研究的物质系统 环境 与体系相互影响的其他部分 反应热及其测定 一些说明 研究反应热时，需要明确体系和环境 探·知识奥秘 热量 化学反应的热效应(反应热) 反应前后体系 的温度相等 体系 环境 化学反应的热效应(反应热) 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 反应热及其测定 一些说明 探·知识奥秘 许多反应热可以通过量热计直接测定 反应热的测定工具 反应热及其测定 一些说明 探·知识奥秘 例如：盐酸与NaOH溶液反应的过程中会放出热量，导致体系与环境之间的温度产生差异。 c：水的比热容 m ：溶液的总质量 t1、t2：反应前和反应后体系的温度 Q：反应热 Q＝－c ·m ·(t2－t1) 反应热的计算公式 反应前后，若环境的温度未变化，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。 常温下，液态水的比热容为 4.18 J/(g· ℃ ) 探·知识奥秘 (确保HCl被完全中和) 用量筒量取50 mL 0.50 mol/L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。 步骤一 用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液①，用温度计测量并记录NaOH溶液的温度(数据填入下表)。 步骤二 测量项目一 反应物温度的 实验测量 反应热及其测定 实验探究：中和反应反应热的测定 探·知识奥秘 测量项目二 反应后体系温度 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(t2)。 步骤三 步骤四 重复上述步骤( 1)至步骤(2)两次。 (目的是减少误差) 不能用金属搅拌器，实验过程中会造成热量损失 反应热及其测定 实验探究：中和反应反应热的测定 实验测量 探·知识奥秘 数据处理 取盐酸温度和NaOH溶液温度的平均值记为反应前体系的温度(t1)。计算温度差( t2-t1)，将数据填入下表。 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/℃ ( t2-t1)/℃ 1 2 3 反应热及其测定 实验探究：中和反应反应热的测定 探·知识奥秘 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： ① 50 mL 0.50 mol/L 盐酸的质量 m1＝____ g， 50 mL 0.55 mol/L NaOH 溶液的质量m2 ＝____ g ； 取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据。 根据温度差和比热容等计算反应热。 (目的是减少误差) 50 50 反应热及其测定 实验探究：中和反应反应热的测定 数据处理 探·知识奥秘 ②反应后生成的溶液的比热容c＝4.18 J/(g·℃ )， 50 mL 0.50 mol/L盐酸与 50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液发生中和反应时放出的热量为： (m1＋m2)·c· (t2－t1)＝__________________________＝_____________。 根据温度差和比热容等计算反应热。 ③生成1 mol H2O时放出的热量为______________。 100×4.18(t2-t1) ×10-3kJ kJ 0.418(t2－t1) 0.025 NaOH＋HCl＝ NaCl＋H2O 0.025 mol 0.025 mol 0.025 mol 0.418(t2-t1) 反应热及其测定 实验探究：中和反应反应热的测定 数据处理 探·知识奥秘 01 准确测量酸、碱溶液的初始温度及反应后溶液的最高温度。酸、碱溶液应当用稀溶液，且配好后要充分冷却至室温才能使用。 注意事项 02 该实验中只用一个温度计，每次测量完温度后，必须用水洗净并用滤纸擦干后再使用。 03 在测量反应混合液的温度时要随时读取温度值，并记录最高温度值。 反应热及其测定 实验探究：中和反应反应热的测定 探·知识奥秘 在上述过程中，提高测定反应热准确度的措施有哪些? 使用比较精确的温度计读出温度变化 A 需要保温装置，保证反应过程中，不与外界发生热交换 B 搅拌器搅拌，保证溶液温度均匀 C …… D 探·知识奥秘 实验测量 大量实验测得，25 ℃和101 kPa下，强酸与强碱稀溶液发生中和反应生成1 mol水时，放出57.3 kJ的热量。 中和反应反应热 水为液态 ①若用浓硫酸(或NaOH固体)，中和热数值通常比 57.3 kJ· mol-1大，因为它们溶解放热，放热增多。 ②若用弱酸代替强酸(或弱碱代替强碱)，中和热数值通常比 57.3 kJ· mol-1小，因为弱电解质电离时吸热，放热减少。 反应热及其测定 实验探究：中和反应反应热的测定 探·知识奥秘 回顾实验，思考并回答以下问题 酸、碱混合时，为何要把量简中的NaOH溶液一次迅速倒入量热计的内简中而不能缓慢分多次倒人? 问题1 本实验的关键是尽可能减少热量散失，若动作迟缓或分多次倒入，会使热量损失导致实验产生误差。 否；中和热是指在稀溶液中强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O时的反应热，数值与反应物的量的多少无关，故所测结果应与本次实验结果基本相同。 若改用100mL0.50 mol·L-1盐酸与100 ml0.55 mol·L-1NaOH溶液混合，所测中和热的数值是否为本实验结果的2倍? 问题2 稀硫酸和稀氢氧化钡反应生成1mol水的∆H是否为中和热? 问题3 否；有沉淀生成。 反应热及其测定 实验探究：中和反应反应热的测定 探·知识奥秘 【例1】为了测定酸碱反应的中和热，计算时至少需要的数据是(　　) ①酸溶液的浓度和体积　 ②碱溶液的浓度和体积　 ③比热容　 ④反应后溶液的质量(单位：kg)　 ⑤生成水的物质的量　 ⑥反应前后温度变化　 ⑦操作所需的时间 A．①②③⑥ B．①③④⑤ C．③④⑤⑥ D．全部 C 析·典型范例 02 反应热与焓变 体系 内能改变 产生 反应热 内能(U)是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。 化学反应为什么会产生反应热? 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)。 研究表明，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，用符号ΔH表示。 体系 内能改变 产生 反应热 等压 反应热 (焓变) 化学反应为什么会产生反应热? 化学 反应 向环境 释放能量 放热反应 反应物具有的总能量高 生成物具有的总能量低 ∑H (反应物)＞ ∑H(生成物) ∆H < 0 反应物 生成物 放热反应 焓 (H) 图示 规定：当反应体系放热时其焓减小，Δ H为负值 (Δ H＜0) 反应热与焓变 从宏观角度认识反应热 探·知识奥秘 ①可燃物的燃烧 ②酸碱中和反应 ③金属与酸的置换反应 ④物质的缓慢氧化 ⑤铝热反应 ⑥大多数化合反应 ⑦原电池反应 过氧化氢分解为放热反应！ 注意 (1)常温下不需要加热就能发生的反应不一定是放热反应 (2)不需加热或加热停止后仍能进行的反应，通常是放热反应 [Ba(OH)2·8H2O与NH4C1的反应] 常见的放热反应 反应热与焓变 从宏观角度认识反应热 探·知识奥秘 化学 反应 从环境 吸收能量 吸热反应 生成物具有的总能量高 反应物具有的总能量低 ∑H (反应物) ＜ ∑H(生成物) 图示 ∆H > 0 反应物 生成物 吸热反应 焓 (H) 规定：当反应体系吸热时其焓增大，Δ H为正值 (Δ H＞0) 反应热与焓变 从宏观角度认识反应热 探·知识奥秘 26 (1)需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应 注意 ①大多数的分解反应 ②Ba(OH)2·8H2O与NH4C1的反应 ③C和 H2O(g) 、C和和CO2的反应 ④电离、水解反应(选一第三章) (2)需要不停加热的反应，通常是吸热反应 (TNT的爆炸需要雷管引爆) 常见的吸热反应 反应热与焓变 从宏观角度认识反应热 探·知识奥秘 化学反应为什么会产生反应热? 研究表明，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，用符号ΔH表示。 体系 内能改变 产生 反应热 等压 反应热 (焓变) ∆H＝ H生成物－ H反应物 单位： kJ/mol 或 kJ•mol-1 探·知识奥秘 键断裂，吸收能量 键形成，释放能量 436 kJ/mol 436 kJ/mol 键能：25 ℃和101 kPa下，断开1 mol 气态分子AB(g)中的共价键，使其生成气态原子 A(g)和 B(g)所吸收的能量。 反应热与焓变 从微观角度认识反应热 示例：以H2与Cl2反应生成HCl来讨论反应热的实质 探·知识奥秘 29 图示 焓(H) ∆H2＝−436 kJ/mol H2(g) 2H(g) ∆H1＝+436 kJ/mol 示例：以H2与Cl2反应生成HCl来讨论反应热的实质 反应热与焓变 从微观角度认识反应热 探·知识奥秘 H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) ∆H＝? 释放431 kJ/mol×2 mol＝862 kJ ∆H＝−183 kJ/mol 吸收436 kJ + 243 kJ＝679 kJ 示例：以H2与Cl2反应生成HCl来讨论反应热的实质 反应热与焓变 从微观角度认识反应热 探·知识奥秘 31 图示 吸收能量679 kJ 释放能量862 kJ 反应热 ∆H＝−183 kJ/mol 示例：以H2与Cl2反应生成HCl来讨论反应热的实质 反应热与焓变 从微观角度认识反应热 探·知识奥秘 32 化学键断裂和形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因。 实验测得与理论分析的数据接近，说明了什么? ∆H＝−183 kJ/mol 键能估算 实验测得 ∆H＝−184.6 kJ/mol H2(g)＋Cl2(g) 2HCl(g) ∆H＝? 实验测得与理论分析的数据 33 吸收能量 ＞ 释放能量 吸热反应 吸收能量 ＜ 释放能量 放热反应 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 ∆H(估算)＝∑E (反应物键能)－∑E (生成物键能) 计算公式： 反应热与焓变 化学反应中焓的变化 探·知识奥秘 34 【例1】依据信息估算2 mol H2(g) 和1 mol O2(g) 反应生成2 mol H2O(g) 的反应热∆H＝? ∆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(g)＋O2(g) 2H2O(g) ∆H＝? 2H2 O2 4H 2O 2H2O 1 mol H2(g)中的H－H键 断裂吸收436 kJ能量 1 mol O2(g)中的化学键 断裂吸收498 kJ能量 形成H2O(g)中1 mol H－O 键释放463.4 kJ能量 析·典型范例 35 三种热力学体系 迁·拓展延伸 1．下列说法正确的是(　　) A．吸热反应使环境的温度升高 B．当反应放热时ΔH＞0，反应吸热时ΔH＜0 C．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为负值 D．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 C 练·技能实战 2．化学反应A2(g)＋B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示。下列有关叙述正确的是(　　) A．该反应每生成2 mol AB(g)吸收b kJ热量 B．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放出a kJ能量 B 练·技能实战 3．SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F。已知：1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ，断裂1 mol F—F、S—F需吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。则反应S(s)＋3F2(g)＝SF6(g)的反应热ΔH为(　　) A．－1 780 kJ·mol－1 B．－1 220 kJ·mol－1 C．－450 kJ·mol－1 D．＋430 kJ·mol－1 B 练·技能实战 下列判断正确的是( ) A．由实验可知，(a)、(b)、(c)所涉及的反应都是放热反应 B．将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量有所增加 C．实验(c)中将玻璃搅拌器改为铜质搅拌器，则测定结果数值偏低 D．若用NaOH固体测定中和反应反应热，则测定结果无影响 4．某同学设计如图所示实验，探究反应中的能量变化。 C 练·技能实战 5．下表是部分化学键的键能数据： (1)已知1 mol白磷燃烧生成P4O10(s)的反应热ΔH＝－2 982 kJ·mol－1，白磷(P4)、P4O6、P4O10结构如图所示，则上表中x＝________。 (2)0.5 mol白磷(P4)与O2完全反应生成固态P4O6放出的热量为________kJ。 化学键 P—P P—O O==O P==O 键能/(kJ·mol－1) 198 360 498 x 585 819 练·技能实战 一些说明 反应热的计算公式 中和反应反应热的测定 原理 表征：等压条件下反应热等于反应的焓变 原因 宏观 微观 符号：ΔH 单位：kJ/mol 第一节 反应热 第1课时 反应热及 其测定 反应热 与焓变 理·核心要点 感谢 您的聆听 THANKS 人教版 2019选择性必修1 $$