内容正文:
第一章 化学反应的热效应
第一节 反应热
1.1.1 反应热 焓变
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1
导
课前两问
1. 常见的吸热反应与放热反应?
2. 反应热的计算方法?
[学习目标]
1.了解反应热、焓变的定义;熟悉中和反应反应热的测定方法。
2.了解化学反应中能量变化的原因;掌握微观角度利用化学键键能数据来计算反应热的方法。
[重点难点]
1.宏观、微观理解反应热。
2.反应热的计算。
思
1、物质在化学反应中发生能量变化的主要原因是什么?
2、反应热、焓变定义及计算方法?吸热反应和放热反应及其表示方法?3、中和反应反应热测定过程中,提高测定反应热准确度的措施有哪些?
议
1、物质在化学反应中发生能量变化的主要原因是什么?
2、反应热、焓变定义及计算方法?吸热反应和放热反应及其表示方法?3、中和反应反应热测定过程中,提高测定反应热准确度的措施有哪些?
展
【旧知回顾】
常见放热反应
③ 酸碱
中和反应
①燃烧
④ 大部分
化合反应
②金属与水
/酸反应
⑤ 铝热
反应
常见吸热反应
① Ba(OH)2·8H2O
和NH4Cl
② C/CO/H2 还原
金属氧化物
③ 大多分解反应
如何定量描述反应释放或吸收的能量呢?
【旧知回顾】
KMnO4
一、反应热及其测定
1.体系(系统)与环境
体系:被研究的物质及发生的反应
如HCl(aq)、NaOH(aq)及其反应
环境:与体系相互影响的其他部分
如试管、空气等
热量:指因温度不同在体系与环境之间交换或传递的能量
化学反应
体系与环境
温度不同
能量交换
或传递
体系
环境
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。
则过程中体系
温度会变
结合 m、Δt、比热容等可测量
2. 如何准确测量一个化学反应释放或吸收的热量?
方法:通过量热计直接测定
实例:中和热的测定
问题讨论
一、反应热及其测定
热容和比热
在不发生化学反应和物质聚集状态不变的条件下,物质吸收热量,温度每升高1 K时所吸收的热量称为该物质的热容。热容用符号c表示,其单位为J·K-1。
纯物质的热容与其质量成正比。单位质量的物质的热容称为该物质的比热容,简称比热。比热的单位为kJ·K-1·kg-1。常温下,液态水的比热为4.18 kJ·K-1·kg-1 。
资料卡片
3.反应热的测定
(1)测定原理:
反应热计算公式 Q = m c Δt
中和反应放出的热量
反应混合液的质量
反应混合液的比热容
反应前后溶液温度的差值
(2)测定装置:
一、反应热及其测定
(1)反应物温度的测量。
①用量筒量取50 mL 0.50 mol/L盐酸,打开杯盖,倒入量热计的内筒中,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 mL0.55 mol/LNaOH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。
打开杯盖,将量筒中的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(t2)。
(3)重复上述步骤(1)至步骤(2)三次。
(3) 实验步骤
3.反应热的测定
数据处理:
[m(HCl) +m(NaOH)] c(T2-T1)
n(H2O)
Q=
(50 +50)g× 4.18 J/(g·℃)×3℃
0.05 L×0.5 mol/L
=
=50.16 kJ·mol-1
一、反应热及其测定
实验过程中有哪些因素会造成实验误差?
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
酸碱溶液的比热容和密度均大于水
采用近似值计算,
【误差分析】
3.反应热的测定
1. 为了提高测定的准确度,应该采取哪些措施?
问题讨论
①使用比较精确的温度计读出温度变化;
②需要保温装置,减少与外界发生热交换;
③搅拌器搅拌,保证溶液温度均匀;
一、反应热及其测定
④动作迅速,减少热量损失;
2. 能否用氨水代替NaOH溶液?对结果会产生什么影响?
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。
问题和讨论
不能。氨水电离会吸收热量,所测数值会偏小。
中和热
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液态水
HCl
NaOH
HNO3
Ba(OH)2
✔
✔
H2SO4
HNO3
NH3·H2O
Ba(OH)2
CH3COOH
NaOH
×
×
×
一、反应热及其测定
H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)
化学反应过程中为什么会产生反应热?
为什么有的化学反应释放热量,有的化学反应吸收热量?
化学反应之所以会产生反应热是因为化学反应前后体系的内能发生了变化。
内能(U):体系内物质的各种能量的总和,
受温度和物质的聚集状态等影响。
(二)焓变(ΔH)
生成物的焓值与反应物的焓值之差,用ΔH表示。
①计算:ΔH = H(生成物) - H(反应物)
②单位:kJ/mol 或 kJ·mol-1
在等压条件下进行的化学反应,反应热等于反应的焓变。
③规定:放热反应,体系焓减小,ΔH<0
吸热反应,体系焓增大,ΔH>0
(一)焓(H) 焓是物质所具有的能量,是与内能有关的物理量,用H表示。
二、反应热与焓变
1.概念
[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:①必须带有 + 或 - ②单位 kJ/mol 必须标出
ΔH1= -92.3kJ/mol
ΔH1= +263.0 kJ/mol
ΔH<0时, ΔH越小,放出热量越多。
ΔH>0时, ΔH越大,吸收热量越多。
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2.理解
(1)宏观解释
二、反应热与焓变
ΔH=H生成物-H反应物
化学键的键能变化(微观)
化学反应的实质:旧键的断裂(吸热),新键的形成(放热)。
能量
反应进程
反应物
生成物
E吸
E放
能量
反应进程
生成物
反应物
E放
E吸
放热反应 ΔH<0
放热反应 ΔH>0
二、反应热与焓变
2.理解
(2)微观解释(键能)
如何计算1 mol H2 与 1 mol Cl2生成2 mol HCl的反应热?
ΔH = 反应物的总键能-生成物的总键能
= (436+243) kJ·mol -1-2×431 kJ·mol -1
= ﹣183 kJ·mol -1
二、反应热与焓变
归纳总结
ΔH=H生成物-H反应物
ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和
放热反应 吸热反应
反应热(ΔH) ΔH<0 ΔH>0
总能量 反应物>生成物 反应物<生成物
键能之和 反应物<生成物 反应物>生成物
二、反应热与焓变
(1)热能综合利用
(2)工艺条件优化
(3)理论分析
…………
三、研究反应热的意义
结
测
A
测
1、下列说法正确的是( )A.焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化B.当反应放热时ΔH>0,反应吸热时ΔH<0C.在加热条件下发生的反应均为吸热反应D.一个化学反应中,当反应物能量大于生成物能量时ΔH的符号为“-”
D
测
2、关于中和反应反应热的测定实验,下列说法正确的是( )A.在实验中,温度计只使用2次B.为了使反应进行的更完全,可以使酸或碱适当过量C.向盛装酸溶液的内筒中加碱溶液时要小心缓慢,以免洒出D.用铁丝代替玻璃搅拌器搅拌,会使测得的反应热数值偏大
B
测
3、下列说法正确的是( )A.化学反应中的能量变化都表现为热量变化B.反应热是指1 mol物质参加反应时的能量变化C.在一个确定的化学反应关系中,反应物的总焓与生成物的总焓一定不同D.在一个确定的化学反应关系中,反应物的总焓总是高于生成物的总焓
C
测
4.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.-1220 kJ·mol-1
C.-450 kJ·mol-1 D.+430 kJ·mol-1
B
测
5、根据图示,下列说法正确的是( )A.断开非极性键和生成极性键的能量相同B.反应Ⅱ比反应Ⅲ生成的O—H更牢固C.O2(g)+H2(g) = OH(g)+H(g) ΔH>0D.H2O(g)= O2(g)+H2(g) ΔH<0
C
6.用50 mL 0.5 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1氢氧化钠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的反应热。回答下列问题:
(1)仪器A的名称___________;碎泡沫塑料的作用是______________________
_______________。
玻璃搅拌器
保温、隔热、减少实验
过程中热量损失
测
7.用如图所示的装置进行中和反应反应热的测定。下列说法正
确的是( )
A.如图条件下实验过程中没有热量损失
B.玻璃搅拌器可用铜质材料代替
C.为了使反应均匀进行,药品可以分几次
加入
D.分别测量NaOH与醋酸和硫酸中和反应
的反应热,数值不同
D
8.某同学设计如图所示实验,探究反应中的能量变化。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.若用NaOH固体测定中和热,则测定中和热(ΔH)偏高
C.实验(c)设计存在缺陷
D.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
谢谢
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37
Lavf57.4.100
$$