1.1 化学反应的热效应 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第一章 化学反应的热效应 第一节 化学反应与能量变化 一、化学反应中的热量变化 1．实质: 2．特征： 3．能量转化形式通常有_____________________等，但主要表现为热量的变化。 二、化学反应中能量变化的原因 能量 反应过程 能量 反应过程 三、反应热、焓变 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该化学反应的热效应，简称反应热。 1、反应热： 反应物： 发生的反应： 生成物： 体系 环境 与体系相互影响的其他部分，如盛有溶液的试管和溶液外的空气等看作环境。 ΔH的单位：kJ/mol。 H称为“焓”，是与物质内能有关的物理量，生成物与反应物的焓值差ΔH称为“焓变”，数值上等于某反应恒压条件下的反应热。 2、焓变： 规定： 当∆H为“－”（ ∆H<0）时，为放热反应； 当∆H为“＋”（ ∆H>0）时，为吸热反应。 【例1】在25 °C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: 【例2】在同温、同压下，比较下列反应放出热量Q1、Q2的大小。 A: S(g)+O2(g) = SO2(g)+Q1 ∆H1 S(s)+O2(g) = SO2(g)+Q2 ∆H2 B: C(s)+1/2O2(g) = CO(g)+Q1 ∆H1 C(s)+O2(g) = CO2(g)+Q2 ∆H2 【例3】氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰，在反应中，破坏1 mol H — H键消耗的能量为Q1kJ，破坏1 mol O = O键消耗的能量为Q2kJ， 形成1 mol H — O键释放的能量为Q3kJ。下列正确的是（ ） A. 2Q1 + Q2 > 4Q3 B. 2Q1 + Q2 < 4Q3 C. Q1 + Q2 < Q3 D. Q1 + Q2 = Q3 ∆H比大小—— 吸/放热比大小—— 讨论2：总结计算反应热的方法 △H = E(吸收)－ E(释放) △H= E(生成物总能量) － E(反应物总能量) 反应物-生成物 生成物-反应物 规定放热反应的ΔH 为“－”，是指体系的能量降低；环境的能量升高。 讨论1：放热反应中，体系能量如何变化，环境能量如何变化？ △H = E(反总键能)－ E(生总键能) 1、1molC与1molH2O(g)反应生成lmol CO(g)和1mol H2(g)，需要吸收131.5kJ的热量，该反应的反应热为△H= ________ kJ/mol。 2、H—H键、 N—H键、N≡N键的键能分别是436kJ/mol、391kJ/mol、 946kJ/mol，则1mol N2生成NH3的反应热为 ___________，1mol H2生成NH3的反应热为 。 3、 预测生成2molHBr和2molHCl时，哪个反应放出的热量多？并说出你的理由。 4、H2(g)＋O2(g)==H2O(g)反应过程中的能量变化如图所示，请判断a、b、c分别代表的含义： 5、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 6、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 7、水煤气变换反应是重要的化工过程，我国学者结合实验与计算机模拟结果研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程(如图所示)，其中吸附在金催化剂表面的物种用·标注。 由图可知，水煤气变换的ΔH_______0 四、热化学方程式 1、定义： 表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式 2、书写注意事项 （4）需注明ΔH 的“+”与“-”，正逆反应的ΔH绝对值相等，符号相反。 （2）需注明反应物和生成物的聚集状态（s、l、g、aq） 。 （3）热化学方程式各物质前的化学计量数可以是整数，也可以是分数， 当化学计量数不同时，其ΔH 也不同，但单位始终为 kJ/mol （1）要注明温度和压强（250C ，101kPa时不注明）； 例：H2(g) + O2(g) = H2O(g) ΔH = -241.8 kJ/mol H2(g) + O2(g) = H2O(l) ΔH = -285.8 kJ/mol 注意：a. ΔH 与测定条件有关; 讨论1：已知0.5 mol甲烷和0.5 mol水蒸气在t ℃，p k Pa时，完全反应生成一氧化碳和氢气（合成气），吸收了a kJ热量。该反应的热化学方程式是：_____________________________________________。 练习：教材P13 1、2题 b.利用反应热大小可以判断物质稳定性的强弱，能量越低越稳定 A. 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H=－4b kJ/mol B. C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) △H=+2b kJ/mol C. 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H=－2b kJ/mol D. 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H=+b kJ/mol 讨论2：已知充分燃烧a g 乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是（ ） 讨论3：已知 （1）H2( g )＋1/2O2 ( g ) ＝ H2O ( g ) ΔH1 = a kJ/mol （2）2H2( g )＋O2 ( g ) ＝2H2O ( g ) ΔH2 = b kJ/mol （3） H2( g )＋1/2O2 ( g ) ＝ H2O ( l ) ΔH3 = c kJ/mol （4） 2H2( g )＋O2 ( g ) ＝2H2O ( l ) ΔH4 = d kJ/mol 则a、b、c、d的关系正确的是 。 A、a<c<0 B、b>d>0 C、2a=b< 0 D、2c=d>0 ΔH 的数值与反应方程式中系数对应成比例。 讨论4：各组热化学方程式程，化学反应的ΔH前者大于后者的是（ ） ①C(s)＋O2(g)＝CO2(g) ΔH1 C(s)＋1/2O2(g)＝CO(g) ΔH2 ②S(s)＋O2(g)＝SO2(g) ΔH3 S(g)＋O2(g)＝SO2(g) ΔH4 ③H2(g )＋1/2O2(g)＝H2O( l) ΔH5 2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l) ΔH6 ④CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g) ΔH7 CaO(s)＋H2O(l)＝Ca(OH)2(s) ΔH8 ⑤2K(s)＋2H2O(l)===2KOH(aq)＋H2(g)　ΔH9 2Na(s)＋2H2O(l)===2NaOH(aq)＋H2(g)　ΔH10 A．①⑤ B．④ C．②③④ D．①②③⑤ 讨论5：白磷和红磷分别与氧气反应生成1 mol P4O10(s)过程中的能量变化如图(E表示能量)。下列说法正确的是(　　) A．红磷比白磷稳定 B．白磷燃烧是吸热反应 C．红磷转变为白磷是放热反应 D．红磷燃烧的热化学方程式是4P(s)＋5O2(g) = P4O10(s) ΔH＝－(E3－E2)kJ·mol－1 讨论6：（北京高考）用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A，可实现氯的循环利用。反应A:4HCl+O2 2Cl2+2H2O 已知: Ⅰ 反应A中， 4mol HCI被氧化，放出115.6kJ的热量。 Ⅱ ① H2O的电子式是_______________。 ②反应A的热化学方程式是_______________。 ③断开1 mol H—O 键与断开 1 mol H—Cl 键所需能量相差约为 ______KJ，H2O中H—O 键比HCl中H—Cl键（填“强”或“弱”）____。 400℃ 一定压强 五、中和热 1、定义： 强酸和强碱的稀溶液发生中和反应，生成可溶性盐和 1 mol H2O时放出的热量 强酸与强碱的稀溶液反应，它们的中和热是相同的。 H+(aq)+OH-(aq)=H2O (l) △H= ―57.3kJ／mol （1）1L1mol/L稀盐酸和1L1mol/LNaOH溶液发生中和反应放出的热 量为57.3kJ。 （2）1L1mol/LH2SO4和2L1mol/LNaOH溶液发生中和反应放出的热 量为114.6kJ。 例如： 保温杯式量热计 测定装置：量热计 绝热（保温）！ 【思考】如何测定化学反应中释放或者吸收的热量？ 测定的关键是什么？ 防止（或减少）热量的散失 1、已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) △H=-57.3kJ/mol，计算下列反应中放出的热量。 （1）用20g NaOH 配成稀溶液跟足量稀盐酸反应，放出热量为 kJ。 （2）用0.1molBa(OH)2配成稀溶液跟足量稀硝酸反应，放出热量为 kJ。 思考与交流： ①在25 0C和101 kPa下，浓硫酸与强碱稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O时，放出的热量____57.3 kJ，原因是________________ ②在25 0C和101 kPa下，稀硫酸与稀氨水发生中和反应生成1 mol H2O时，放出的热量____57.3 kJ，原因是____________________ ③在25 0C和101 kPa下，稀硫酸与氢氧化钡发生中和反应生成1 mol H2O时，放出的热量____57.3 kJ，原因是____________________ 【问题1】在测定中和反应的反应热时，应该测量哪些数据?如何根据测得的数据计算反应热? t1反应物的温度 t2反应后的体系温度 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: ①50 mL 0.50 mol/L盐酸的质量m1=50 g, 50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液的质量m2=50 g。 ②反应后生成的溶液的比热容c=4.18 J/(g . 0C)。 2、中和热的测定 【实验步骤】 （1）反应物温度的测量 ①用量筒量取50mL0.50mol/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用另一个量简量取50mL0.55mol/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 打开杯盖，将量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计的内简中，立即盖上杯盖，插入温度计，用玻璃搅拌棒匀速搅拌。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（l）至步骤（2）两次。 2.实验中是否可以更换温度计？ 3.能否测完酸后直接测量碱的温度？ 5.能否将NaOH分多次倒入热量计中？ 6.为什么NaOH的浓度稍稍比酸大？ 7.玻璃搅拌棒能否用金属搅拌棒代替？ 1.杯盖、隔热层的作用？ 4.能否用同一支量筒量取酸碱？ 数据处理： 某小组用50 mL 0.5 mol·L－1的盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1的NaOH溶液进行实验。 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 25.0 25.2 _____ 28.5 ____ 2 24.9 25.1 _____ 28.3 ____ 3 25.6 25.4 _____ 30.0 ____ （2）取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据。 （3）根据温度差和比热容等计算反应热。 △H= - 0.418·(t2-t1) kJ/mol 0.025 结论： 在25 0C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。 ①对同一化学反应来说，中和反应的反应热大小与所用酸、碱溶液的用量有关。 ②中和热是指生成1mol H2O(l)时的反应热，故酸、碱溶液的用量对中和反应反应热的测定结果没有影响。 即中和反应的反应热 中和热 = 六、燃烧热 在101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成 指定产物时所放出的热量。 生成物不能继续燃烧 C – CO2 （g） S – SO2 （g） H– H2O（l） N –N2 （g） 单位: kJ/mol 限定燃料的物质的量 1.定义: 2.表示的意义： 如: CH4的燃烧热为890.3 KJ/mol。 含义: 在101KPa时， 1mol CH4完全燃烧时，放出890.3 KJ的热量。 3. 表示燃烧热的热化学方程式的书写： 应以1mol物质的标准来配平其余物质的化学计量数(常出现分数) 1、已知： 2H2( g ) + O2 ( g) = 2H2O ( l ) ΔH= - 571.6 kJ/mol H2( g ) +1/2 O2 ( g) = H2O ( g ) ΔH= - 241.8 kJ/mol 则氢气的燃烧热ΔH= —————。 2、 25℃、101kPa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是 393.5 kJ/mol、285.8 kJ/mol、890.3 kJ/mol、2800 kJ/mol，则 下列热化学方程式正确的是（ ） A．C(s)＋1/2O2(g)＝CO(g) ΔH＝－393.5 kJ/mol B．2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g) ΔH＝＋571.6 kJ/mol C．CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3 kJ/mol D．1/2C6H12O6(s)＋3O2(g)＝3CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－1400 kJ/mol 3、甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是 ①CH3OH(g)＋H2O(g) = CO2(g)＋3H2(g)； ΔH = + 49.0 kJ·mol－1 ②CH3OH(g)＋1/2O2(g) = CO2(g) ＋2H2(g)； ΔH =－192.9 kJ·mol－1 下列说法正确的是( ) A. CH3OH的燃烧热为192.9 kJ·mol－1 B. 反应①中的能量变化如图所示 C. CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量 D. 根据②推知反应：CH3OH(l)+1/2O2(g) = CO2(g)+2H2(g)的 ΔH＞－192.9 kJ·mol－1 4、25 ℃，101 k Pa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ/mol，辛烷的燃烧热为5518 kJ/mol。下列热化学方程式书写正确的是（ ） A．2H+(aq)+SO42－(aq)+Ba2＋(aq)+2OH-(aq)=BaSO4(s)+2H2O(1) ΔH= - 57.3 kJ/mol B．KOH(aq) +1/2H2 SO4(aq)=1/2K2SO4(aq)+H2O(l) ΔH= - 57.3kJ/mol C．C8H18(I)+ 25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(g) ΔH= D．2C8H18(g)+25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(1) ΔH= - 5518 kJ/mol -5518 kJ/mol 5、已知反应： ①101kPa时，2C(s)＋O2(g)＝2CO（g） △H＝－221kJ/mol ②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)＝H2O(1) △H＝－57.3kJ/mol 下列结论正确的是（ ） A．碳的燃烧热大于110.5 kJ/mol B．①的反应热为221 kJ/mol C．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为－57.3 kJ/mol D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出57.3 kJ 热量 弱酸与弱碱在中和反应中由于电离吸热，其中和热小于57.3 kJ 燃烧热 中和热 不同点 反应热的 定义 反应物的量 生成物的量 相同点 能量变化 ΔH 小结 $$