第1章 第1节 第1课时 反应热 焓变-【创新教程】2025-2026学年高中化学选择性必修1五维课堂同步Word教案（人教版2019）

第一节　反应热 第1课时　反应热　焓变 课标要点 核心素养 1.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 2．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 3．能辨识化学反应中的能量转化形式，能解释化学反应中能量变化的本质 1.变化观念与平衡思想 2.证据推理与模型认知 3.科学态度与社会责任 (1)能从质量守恒角度分析化学变化；并能定量分析化学变化及其伴随发生的能量转化 (2)能认识化学变化伴随着能量变化 能从宏观和微观结合上收集证据，分析化学变化中的能量吸收或释放的原因 能运用所学知识分析和探讨某些化学过程对人类健康、社会可持续发展可能带来的双重影响，逐步养成严谨求实的科学态度 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [知识梳理] [知识点一]　反应热及其测定　 1．认识体系与环境(以盐酸与NaOH溶液的反应为例) 2．反应热 (1)含义：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。 (2)测定方法：利用　量热计　直接测定。 3．中和反应反应热的测定 (1)实验装置 (2)实验测量数据 ①反应物温度(t1)的测量：用一个量筒量取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。用水把温度计上的酸冲洗干净，擦干备用；用另一个量筒量取50 mL0.55 mol·L－1NaOH溶液，用温度计测量并记录NaOH溶液的温度，取两温度平均值为t1。 ②反应后体系温度(t2)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，立即盖上杯盖，插入温度计，用搅拌器匀速搅拌。并准确读取混合溶液的　最高温度　，并记录为t2。 ③重复实验操作，记录每次的实验数据，取其平均值作为计算依据。 ④实验数据处理 盐酸、氢氧化钠溶液为稀溶液，其密度近似地认为都是1 g·cm－3，反应后生成的溶液的比热容c＝4.18 J/(g·℃)。该实验中盐酸和NaOH溶液反应放出的热量是　0.418_(t2－t1)kJ　，中和热为　－ kJ·mol－1　。 [知识点二]　反应热与焓变　 1．内能、焓、焓变 (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(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，符号：　ΔH　，单位：　kJ/mol　(或　kJ·mol－1　)。 (4)反应热与焓变的关系 2．从微观角度认识反应热的实质 (1)以H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)(25 ℃，101 kPa下)的能量变化为例，填写下表中的空白。 化学键 反应中能量变化 1 mol A—B化学键 反应中能量变化 H—H 吸收　436　 kJ 共吸收　679　 kJ Cl—Cl 吸收　243　 kJ H—Cl 放出　431　 kJ 共放出　862　 kJ 结论 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的 反应热ΔH＝　－183_kJ·mol－1　 (2)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。 [自我评价] 判断对错(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”) (1)化学反应过程中一定伴随着能量的变化。( √ ) (2)反应热、焓变均指化学反应中的热量变化，单位为kJ或J。( × ) (3)化学反应中反应物总能量一定大于反应产物总能量。( × ) (4)吸热反应的ΔH＜0，放热反应的ΔH＞0。( × ) (5)反应体系的内能变化就是反应热。( × ) (6)焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化。( × ) (7)在加热条件下发生的反应均为吸热反应。( × ) (8)一个化学反应中，当反应物的总能量大于反应产物的总能量时，反应放热，ΔH为负值。( √ ) (9)同温同压下，反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH相同。( √ ) 　 中和反应的反应热测定 (素养养成——科学探究与创新意识) [实验素材] 在实验室用如图所示装置测定中和反应的反应热。 [思考探究] 1．用50 mL 0.50 mol·L－1的盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1的NaOH溶液，在如图所示的装置中分别进行中和反应反应热的测定，测定的结果是否相同？哪个结果更接近于真实值？为什么？ 提示：两种装置测定的结果不同。用图2装置测定中和反应的反应热更接近于真实值。因为图2装置热量损失少。 2．谈一谈中和反应的反应热测定实验成功与否的关键是什么？ 提示：中和反应的反应热测定实验成功的关键是比较准确地配制一定物质的量浓度的溶液，量热器要尽量做到保温、绝热且可使体系温度尽快达到一致；在量热的过程中要尽量避免热量的散失。 [核心突破] 1．中和反应的实质是H＋和OH－反应生成H2O。若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质、难电离物质等)，这部分反应热不在中和反应反应热之内。 2．测定中和反应的反应热需注意的几个问题 (1)实验中要用强酸、强碱的稀溶液(0.1～0.55 mol·L－1)。 (2)操作时动作要快，尽量减少热量的损失，使用绝热装置，避免热量散发到反应体系外。 (3)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。 (4)读取的中和反应的温度(T2)是反应混合液的最高温度。 (5)不能用弱酸或弱碱，因弱酸、弱碱电离时吸收热量而使测量数值偏低。 (6)中和反应的反应热的数值是57.3 kJ·mol－1，测定时与强酸、强碱的用量无关。 [典例示范] [典例1]　某实验小组用0.50 mol·L－1 NaOH溶液和0.50 mol·L－1 H2SO4溶液反应进行反应热(中和热)的测定。 Ⅰ.配制0.50 mol·L－1 NaOH溶液。 Ⅱ.测定H2SO4溶液和NaOH溶液反应的中和热的实验装置如下图所示。 每次取50 mL NaOH溶液和30 mL H2SO4溶液进行实验，共实验4次，部分实验数据如下表。 实验次数 酸、碱溶液温度/℃ 酸、碱溶 液温度平 均值t1/℃ 酸、碱 混合液 最高温 t2/℃ (t2－t1)的平均值/℃ H2SO4 NaOH 1 26.2 26.0 26.1 30.1 2 27.0 27.4 27.2 33.3 3 25.9 25.9 25.9 29.8 4 26.4 26.2 26.3 30.4 (1)一般地，定量实验要平行进行多次(如2～3次)，目的是采用多次实验结果的平均值，减小实验误差。在上表中，有一次实验的数据不能采用，它是第　________　次实验，原因是________________________________________________________________________。 (2)上表中(t2－t1)的平均值是　________　℃。 (3)酸跟碱在稀溶液里反应生成1 mol液态水时放出的热量称为中和热(常用单位为kJ·mol－1)，利用上述合理数据进行计算，NaOH与H2SO4的中和热为53.5 kJ·mol－1，它与理论值57.3 kJ·mol－1有偏差，产生偏差的原因可能是　________　(填字母)。 a．实验装置保温、隔热效果差 b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数 c．分多次把NaOH溶液倒入盛有稀硫酸的小烧杯中 d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度 解析：(1)利用相同的实验试剂、仪器和原理进行多次平行实验，正常情况下，各次实验的差别很小，而第2次实验的数据明显偏大，即第2次实验数据误差较大，所以不能采用。 (2)实验1、3和4的t1的平均值是26.1 ℃，t2的平均值是30.1 ℃，则(t2－t1)的平均值是4.0 ℃。 (3)53.5 kJ·mol－1＜57.3 kJ·mol－1，说明实验过程中有热量散失，a、c正确。d的做法会使测得的H2SO4的初始温度偏高，最终温度差(t2－t1)的平均值偏小，实验结果偏低，故d正确。 答案：(1)2　实验数据误差较大(表达合理即可)　(2)4.0　(3)acd [易错提醒]　本实验的关键是防止热量散失和准确获取混合液的最高温度，因此，需迅速使酸碱混合反应，并观察记录反应后的最高温度。 [学以致用] 1．为了测定反应的中和热，计算时需要的数据是(　　) 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：g) 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 解析：C　[由反应热测定时所需物理量及Q＝可知，C项正确。] 　　　 　焓变与化学键、物质能量之间的关系 (素养养成——宏观辨识与微观探析) [情境素材] 1 mol H2和1 mol Cl2反应生成2 mol HCl的能量转化关系如图所示： [思考探究] 1．断裂1 mol H2分子和1 mol Cl2分子中的化学键吸收的能量是多少？ 提示：436 kJ·mol－1×1 mol＋243 kJ·mol－1×1 mol＝679 kJ。 2．由H原子形成1 mol H—H所放出的能量是多少？ 提示：由H原子形成1 mol H—H所放出的能量等于断裂1 mol H—H吸收的能量，即436 kJ。 3．该反应是吸热反应还是放热反应？(通过计算回答) 提示：ΔH＝436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1－2×431 kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1＜0，故该反应为放热反应。 [核心突破] 1．焓变与化学键变化的关系 化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因(如图)。 吸收能量E1 　　　↓ 反应物反应产物 　　　↓　　　　放出能量E2 E1＞E2　反应吸收能量　ΔH＞0 E1＜E2　反应放出能量　ΔH＜0 2．焓变与物质能量变化的关系 放热反应 吸热反应 关系 反应物具有的总能量大于反应产物具有的总能量 反应物具有的总能量小于反应产物具有的总能量 表示 方法 ΔH＜0 ΔH＞0 图示 实例 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－183.0 kJ·mol－1 C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1 [典例示范] [典例2]　已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是(　　) A．每生成2分子AB吸收b kJ热量 B．该反应热ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1 C．该反应中反应物的总能量高于反应产物的总能量 D．断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键，放出a kJ能量 [思维建模]　解答本类试题思维流程如下： 解析：B　[观察题给图像可以得到，上述反应的反应物的总能量低于生成物的总能量，为吸热反应，其中反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1。化学反应过程中，化学键断裂为吸热过程，化学键形成为放热过程。] 常见的吸热和放热反应 (1)常见的吸热反应：大多数分解反应、Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应、C或CO与CuO或H2O(g)的反应等。 (2)常见的放热反应：中和反应、金属与水或酸反应、燃烧、化合反应(大多数)、铝热反应等。 [学以致用] 2．CO(g)与H2O(g)反应的能量变化如图所示，有关两者反应的说法正确的是(　　) A．该反应为吸热反应 B．1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)具有的总能量大于1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)具有的总能量 C．该反应不需要加热就能进行 D．1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)要放出41 kJ热量 答案：B [素养提升] 作为一种适用范围广泛的环保化学试剂，碳酸二甲酯在绿色反应中的应用日益广泛。通过二氧化碳和甲醇直接合成碳酸二甲酯(简称DMC)的反应因其原子经济性以及在二氧化碳减排上的重要意义受到广泛关注。其化学方程式如下：2CH3OH＋CO2===(CH3O)2C＝O＋H2O 该反应变化过程中的能量变化如图所示。回答以下问题。 图中E1、E2分别表示什么含义？该反应是“吸热”还是“放热”反应？能否用E1、E2表示ΔH? 提示：E1、E2分别表示破坏旧化学键吸收的能量和形成新化学键放出的热量。该反应过程中，反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应；反应热等于破坏旧化学键吸收的能量—形成新化学键放出的能量，即ΔH＝E1－E2。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．2020年11月24日，长征五号遥五运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空，运送嫦娥五号探测器进入预定轨道，开启中国首次地外天体采样返回之旅，火箭发射中涉及许多的化学反应与能量变化。下列说法不正确的是(　　) A．反应热既包括放热反应放出的热量，又包括吸热反应吸收的热量 B．化学反应可分为吸热反应和放热反应 C．化学反应中的能量变化多少与反应物的量有关 D．化学反应中的能量变化都是以热能形式表现出来的 解析：D　[化学反应中的能量变化主要是化学能与热能之间的转化，但化学能也可以转化为光能、电能等。] 2．下列变化为放热的化学反应的是(　　) A．H2O(g)===H2O(l) B．2HI(g)===H2(g)＋I2(g) C．形成化学键时共放出能量862 kJ的化学反应 D．能量变化如图所示的化学反应 解析：D　[A项不属于化学反应；B项为吸热反应；C项中化学反应是放热反应还是吸热反应取决于断开反应物中的化学键吸收的能量与形成反应产物的化学键放出能量的相对大小，该项说法无法确定该反应是放热反应还是吸热反应。] 3．下列反应中反应产物总能量高于反应物总能量的是(　　) A．碳酸钙受热分解 B．乙醇燃烧 C．Al与Fe2O3反应 D．CaO溶于水 解析：A　[反应产物总能量高于反应物总能量的反应为吸热反应，B、C、D三项反应均为放热反应。] 4．某反应的反应机理、能量与反应进程的关系如图所示，已知S2O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．S2O在第一步反应中作还原剂 D．两步反应都是放热反应 解析：A　[由图可知，亚铁离子参加反应，最后又生成亚铁离子，且Fe2＋的物质的量不变，则Fe2＋是该反应的催化剂，故A正确；图中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大，故B错误；第一步中铁元素的化合价升高，则S2O中氧元素的化合价降低，则S2O在第一步反应中作氧化剂，故C错误；第一步为吸热反应，第二步与总反应为放热反应，故D错误。] 5．在量热计中(如图所示)将100 mL 0.50 mol·L－1的CH3COOH溶液与100 mL 0.55 mol·L－1NaOH溶液混合，温度从298.0 K升高到300.7 K，已知量热计的热容常数(量热计各部件温度每升高1 K所需要的热量)是150.5 J·K－1，溶液密度均为1 g·mL－1，充分混合后溶液的比热容c＝4.184 J·(g·K)－1 (1)CH3COOH的中和热ΔH＝　________　。 (2)CH3COOH的中和热的文献值为56.1 kJ·mol－1，你认为(1)中测得的实验值出现偏差可能的原因是____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)实验中NaOH过量的目的是________________________________________________。 (4)你认为CH3COOH的中和热与HCl的中和热数值相比，　________　的中和热数值较大，其原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)根据题中所给信息可推算出酸和碱的物质的量，酸为0.050 mol，碱为0.055 mol，可知碱是过量的，应以酸的量计算，算出生成0.050 mol水时放出的热量，进而算出生成1 mol水时放出的热量，即可得出CH3COOH的中和热：ΔH＝－ ≈－5.33×104 J·mol－1＝－53.3 kJ·mol－1。 (2)本实验方法测得的CH3COOH的中和热数值小于文献值，原因可能有以下几个方面：①量热计的保温瓶绝热效果不好；②酸、碱溶液混合不迅速；③温度计不够精确等。 (3)过量的碱能保证CH3COOH完全被中和，从而提高实验准确度。 (4)CH3COOH是弱酸，只是少部分电离，发生电离时要吸热，中和时放热较少。 答案：(1)－53.3 kJ·mol－1　(2)量热计的保温瓶绝热效果不好，酸、碱溶液混合不迅速，温度计不够精确等(合理即可)　(3)保证CH3COOH完全被中和，从而提高实验准确度　(4)HCl　CH3COOH是弱酸，只是少部分电离，发生电离时要吸热，中和时放热较少 [课堂小结] 学科网（北京）股份有限公司 $$