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

新人教版 化学 选修一 第一章 化学反应的热效应 第一节 反应热 第1讲 反应热 焓变 自然界的能量存在形式有很多种，势能、生物能、热能、太阳能、风能等。 新课导入 化学反应的特征：有物质变化，还伴随能量变化 能量变化 当能量变化以热能的形式表现时： 电能 光能 …… 热能 化学反应 吸热反应 放热反应 在实际应用中，人们如何定性和定量地描述化学反应过程中释放或吸收的热量呢? 新课导入 吸热反应和放热反应 1、据反应物及生成物的总能量的大小（宏观） 反应物总能量>生成物总能量 放热反应： 吸热反应： 反应物总能量<生成物总能量 2、据断键吸热和成键放热的相对大小（微观） 断键吸收的能量>成键放出的能量 断键吸收的能量<成键放出的能量 放热反应： 吸热反应： 新课导入 模块一 反应热及其测定 一、反应热 1、体系与环境 以盐酸与NaOH溶液的反应为例 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）。 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。 体系与环境之间存在_______交换或_______交换。 物质 能量 反应物：NaOH溶液、盐酸 发生的反应：NaOH+HCI=NaCl+H2O 生成物：NaCl、H2O 探究角度1 体系与环境的判断 例1 某试管中盛有镁条和稀盐酸,下列有关说法不正确的是(　　) A.试管、镁条、稀盐酸及发生的反应可看作一个体系 B.除反应物、生成物及相关反应外,其他均看作环境 C.Mg与稀盐酸反应导致体系温度升高,且向环境中释放热量 D.Mg与稀盐酸反应的反应热可以通过量热计测定 A 课堂练习 拓展延伸　敞开体系与封闭体系 根据体系与环境之间的关系,可以将体系分为不同类型,其中有敞开体系、孤立体系和封闭体系。 (1)敞开体系:体系与环境之间既有物质交换,又有能量交换的体系叫做敞开体系,如烧杯中锌与稀硫酸的反应就是一个敞开体系。 (2)封闭体系:体系与环境之间无物质交换,但有能量交换的体系叫做封闭体系,如烧杯中NaOH溶液与稀硫酸的反应就是一个封闭体系。 (3)孤立体系:体系与环境之间无物质交换,也无能量交换的体系叫做孤立体系,如坚固的不导热壁包裹的气体或液体就是一个孤立体系。 一、反应热 2. 体系与环境的热量交换——反应热 ①热量：因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量。 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。 指化学反应发生后，使反应后体系的温度恢复到反应前体系的温度，即反应前后体系的温度相同。 测量仪器 量热计 ③反应热的测定 测定原理 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 一、反应热 常见的放热反应与吸热反应 放热反应 吸热反应 ①金属及其氧化物和水或酸的反应 ②酸碱中和反应 ③大多数化合反应 ④所有燃烧反应 ⑤物质的缓慢氧化 ⑥铝热反应 ①Ba(OH)2·8H2O（或Ca(OH)2）＋NH4Cl固体的反应 ②盐酸和碳酸氢钠的反应 ③大多数分解反应 ④以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应 ⑤ N2+O2 = 2NO 放电或高温 二、反应热的测定 反应热的测定视频 二、反应热的测定 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的数值 m：反应混合液的质量 C：反应混合液的比热容 Δt：反应前后体系温度的差值 Q ＝ c · m ·Δt 测量仪器： 简易量热计 (以盐酸和NaOH溶液反应为例) 实验探究——中和反应反应热的测定 二、反应热的测定 思考讨论 （1）测量哪些数据？ （2）如何利用数据计算反应热？ Q代表的是反应热吗？那如何求反应热呢 盐酸&NaOH的温度 反应后体系的温度（最高温度） Q = ( m1+m2 ) ×c ×（ t2 - t1 ） ∆ H = Q / n（H2O） 减少热量散失，降低实验误差。 使反应物迅速混合并充分反应，保持体系的温度均匀。 （3）需要哪些实验仪器？ 简易量热计、温度计、玻璃棒、玻璃搅拌器 实验步骤 【实验操作】 （1）反应物温度的测量t1。 ①用量筒量取50mL 0.50mol/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。 ②用另一个量筒量取50mL 0.55mol/L 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）反应后体系温度的测量t2。 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。 使碱稍稍过量，保证盐酸被完全中和。盐酸过量也可以 ①不能靠在容器壁上或接触底部②水银球部分要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间再记下读数 减少热量散失 盐酸和氢氧化钠配好后要充分冷却至室温，才能使用 防止残留的酸与碱反应，造成酸碱消耗，热量损失 数据处理 (1)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 ①t2 - t1若异常要舍去②取二者中物质的量少的一种计算 (2)取三次温度差的平均值作为计算依据。 (3)根据温度差和比热容计算反应热。 25.2 25.5 25.35 28.8 3.45 25.1 25.5 25.3 28.7 3.4 25.0 24.5 24.75 26.5 1.75 为了计算简便，可以近似的认为实验所用酸、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： ①50mL 盐酸的质量m1=50g, 50mL NaOH溶液质量m2＝50g； 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/LNaOH溶液发生中和反应时放出的热量为： (m1+m2)·c·(t2-t1)=________ 0.418(t2-t1) kJ ③生成1mol水时放出的热量为 。 0.418(t2 - t1) 0.025 kJ HCl(aq) + NaOH (aq) ＝ H2O(l) + NaCl (aq) 1 1 1 Q1 0.025mol 0.025mol 0.025mol Q = 0.418(t2-t1) kJ 数据处理 思考讨论 1.为什么使用后要清洗温度计，能否更换温度计？ 2.为什么碱的浓度稍大，可以换成酸过量吗？ 3.为什么要等反应物冷却到室温再测量、使用？ 4.玻璃搅拌棒的作用是什么？可以使用铜制的吗？ ①防止残留的酸与碱反应，造成酸碱消耗，热量损失②不能，会存在仪器误差 5.如果在实验中①量取溶液时仰视读数②实验过程中有液体溅出③混合溶液时动作慢④没有进行重复实验，会使测得的热量偏大还是偏小？ 6.如果在测定过程中选用的不是强酸强碱的稀溶液，而是选用①CH3COOH和NaOH的稀溶液②HCl和NaOH的浓溶液③H2SO4和Ba(OH)2的稀溶液，放出的热量会偏大还是偏小，为什么？ ①偏大②偏小③偏小④不确定 ①偏小②偏大③偏大 思考讨论 导致中和反应反应热测定存在误差的原因 ①量取溶液的体积不准确。 ②温度计读数有误（如未读取到混合溶液的最高温度，就记为终止温度）。 ③实验过程中有液体溅出。 ④混合酸、碱溶液时，动作缓慢。 ⑤隔热层隔热效果不好，实验过程中有热量损失。 ⑥测过酸溶液的温度计未用水清洗便立即去测碱溶液的温度。 ⑦溶液浓度不准确。 ⑧没有进行重复实验。 ①量取溶液的体积不准确。（热量仰大俯小） ②温度计读数有误（如未读取到混合溶液的最高温度，就记为终止温度）。 ③实验过程中有液体溅出。（热量偏小） ④混合酸、碱溶液时，动作缓慢。（热量偏小） ⑤隔热层隔热效果不好，实验过程中有热量损失。（热量偏小） ⑥测过酸溶液的温度计未用水清洗便立即去测碱溶液的温度。（热量偏小） ⑦溶液浓度不准确。 ⑧没有进行重复实验。 二、反应热的测定 ①强酸、强碱的稀溶液(即H+(aq) + OH-(aq) =H2O(l))：则生成1molH2O放出的热量约为57.3kJ。 3、中和热 (1)定义：在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1mol 液态水和可溶性盐时所释放的热量。 (2)注意事项： ②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＜57.3kJ。（eg. CH3COOH(aq) + OH-(aq) =H2O(l)+ CH3COO-(aq)） ③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＞57.3kJ。 ④反应后会生成难溶物的强酸、强碱的稀溶液，生成1molH2O放热大于57.3kJ。 （eg. H2SO4和Ba(OH)22H+(aq) +SO42-(aq) +Ba2+(aq) +2OH-(aq) =2H2O(l)+ BaSO4(s)） 1、关于能量转化，下列说法不正确的是（ ） A．燃气灶具中的能量转化：化学能主要转化为光能 B．太阳能电池的能量转化：光能(太阳能)→电能 C．生物光合作用中的能量转化：光能(太阳能)→生物质能(化学能) D．化学反应过程中，除了物质变化外，一定伴有能量变化 A 2.某试管中盛有Al粉和稀盐酸，下列有关说法不正确的是 （ ） A.试管、Al粉、稀盐酸及发生的反应可看作一个体系 B.除反应物、生成物及相关反应外，其他均看作环境 C.Al与稀盐酸反应导致体系温度升高，且向环境中释放热量 D.Al与稀盐酸反应的反应热可以通过量热计测量 A 课堂练习 3、在测定中和热的实验中，下列说法正确的是（ ） A．使用环形玻璃搅拌器是为了加快反应速率，减小实验误差 B．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触 C．用 0.5mol·L－1NaOH 溶液分别与 0.5mol·L－1 的盐酸、醋酸溶液反应，如所取的溶液体积相等，则测得的中和热数值相同 D．在测定中和热实验中需要使用的仪器有量筒、烧杯、酒精灯、温度计等 A 课堂练习 4、50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和反应反应热。 (1)从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃仪器是_____________。 (2)如果不盖杯盖，所求得的中和反应反应热的绝对值将会__________ (3)实验中改用60 mL 0.50 mol·L-1盐酸跟50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液进行反应，调整反应物用量后所放出的热量与原实验_________(填“相等”或“不相等”，下同)；所求中和反应反应热与原实验_____，简述理由：_________。 【答案】 （1）玻璃搅拌器 （2）偏小 （3） 不相等 相等 中和反应反应热是指强酸与强碱的稀溶液发生中和反应 生成1 mol水时的反应热，与酸碱的用量无关 课堂练习 模块二 反应热与焓变 三、焓变 【思考】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。如何描述等压条件下的反应热？ 为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)。 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的影响。 2．焓（符号为H）：与内能有关的物理量。 3．焓变：在等压条件下进行的化学反应其反应热等于反应的焓变。 三、焓变 3、焓变—— 生成物的总焓与反应物的总焓之差，符号为∆H (1)表达式：ΔH = H(生成物) - H(反应物) (3)规定： ①当反应体系放热时其焓减小，ΔH为“－”，即ΔH < 0； ②当反应体系吸热时其焓增大，ΔH为“＋”，即ΔH > 0。 (2)单位：kJ/mol(或kJ·mol-1) 焓(H) 反应物 生成物 反应进程 焓(H) 反应物 生成物 反应进程 三、焓变 【例1】在25℃和101 kPa下，1 molH2与1 mol Cl2反应生成2 mol HCl时放出184.6 kJ的热量，则该反应的反应热为: ΔH= － 184.6 kJ/mol 【例2】在25 ℃和101 kPa下，1 mol C(如无特别说明，C均指石墨)与1 mol H2O(g)反应，生成1 mol CO和1 mol H2,需要吸收131.5 kJ的热量，则该反应的反应热为: ΔH= +131.5 kJ/mol 【注意】ΔH右端的+或-不可省略，单位kJ/mol必须标出。 (4)焓变的表示方法 三、焓变 4、反应热的实质 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、焓变 5、从反应物与生成物总键能相对大小分析焓变 以1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)在在25℃和101kPa下反应生成2mol HCl(g)的能量变化为例。 求H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g)反应的反应热？ 断键吸收能量： 436 KJ + 243 kJ = 679 kJ 成键放出能量： 431 kJ + 431 kJ = 862 kJ ΔH = -183 kJ/mol 计算公式：∆H＝反应物的总键能(E吸) - 生成物的总键能(E放) 气态分子中 1 mol 化学键解离成气态原子所吸收的能量或形成1 mol 化学键所释放的能量。单位：kJ•mol-1 计算反应热的三种方法： ∆H＝ E（生成物的总能量）－ E（反应物的总能量） ∆H＝ E（反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量）－E（生成物分子化学键形成时所释放的总能量） ∆H＝ E（反应物的总键能）－ E（生成物的总键能） 课堂总结 课堂总结 1、C (石墨，s) = C (金刚石，s) ΔH = +1.9 kJ/mol，石墨、金刚石哪个更稳定？试分析物质稳定性与键能的关系。 (1)物质总能量越低，物质越稳定； (2)键能越大，破坏该化学键需要的能量越高，该化学键越难断裂，所以物质越稳定。 能量 反应进程 石墨 金刚石 E吸 E放 ∆H > 0，吸热反应，石墨键能大，总能量低，更稳定。 课堂练习 2、已知 2O(g)=O2(g) ∆H = - 496 kJ ∙mol -1，结合能量变化示意图。下列说法正确的是（ ） A．拆开 1 mol H2(g) 中的化学键需要 吸收 932 kJ能量 B．拆开 1 mol H2O(g) 中所有化学键需要 吸收 926 kJ能量 C．1 mol H2O(l) 转变为 1mol H2O(g)需要吸收 88 kJ能量 D．2 mol H2(g) 和 1mol O2(g) 反应生成 2 mol H2O(l)，共放热 1940 kJ B 课堂练习 3、下列图象分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。 据此判断下列说法中正确的是(　 ) A．由图1知，石墨转变为金刚石是吸热反应 B．由图2知，S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH1， S(s)+O2(g)=SO2(g)ΔH2 ，则ΔH1＞ΔH2 C．由图3知，白磷比红磷稳定 D．由图4知，CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH＞0 A 课堂练习 4、断开 1mol H－H键、1mol N－H键、1mol N≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ， 则1 mol N2生成NH3的反应热为 ， 则1mol H2生成NH3的反应热为 。 －92.0 kJ/mol －30.67 kJ/mol 课堂练习 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.76 $$