第一章 第一节 反应热 课件-2025-2026学年高二上学期化学人教版 选择性必修1

人教版化学选择性必修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 火箭推进剂 火箭发动机一般选用化学推进剂，它是由燃料和氧化剂组成的，反应后产生高温气体用于火箭推进。 二级推进剂是液氢、液氧 一级燃料是N2H4(肼)和NO2 煤油-液氧 2 能量变化 物质变化 基础 化学反应的特征 热能 电能 光能 …… 吸收能量 释放能量 质量守恒 能量守恒 3 体系 环境 热量 被研究的物质系统称为体系， 与体系相互影响的其他部分称为环境。 任务一 思考如何定量描述化学反应中释放或者吸收的热量 体系与环境 4 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。 体系 环境 热量 等温：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等。 任务一 思考如何定量描述化学反应中释放或者吸收的热量 5 许多反应的反应热可以通过量热计直接测定。 保温杯式量热计 反应热的测定 例如，盐酸与NaOH溶液反应过程中会放出热量，导致体系与环境之间的温度产生差异。在反应前后，如果环境的温度没有变化，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。 6 中和反应反应热的测定 7 中和反应反应热的测定 【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 （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。 9 测出温度的变化量(t2 －t1) 求放出的热量Q Q ＝c×m×(t2－t1) c:比热容 m:质量 (t2－t1) ：温度的变化量 中和反应反应热的测定 10 n酸=0.025mol n碱=0.0275mol 4.18× (50+50) ×(t2－t1)=418(t2－t1)J=0.418(t2－t1)kJ (t2－t1) 中和反应反应热的测定 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、比热容与水相同，并忽略量热计的比热容，则： ①50mL 0.50mol/L盐酸的质量m1=50g， 50mL 0.55mol/LNaOH溶液的质量m2=50g。 ②反应后生成的溶液的比热容c=4.18J/(g▪℃）， 50mL 0.50mol/L盐酸与50mL 0.55mol/LNaOH溶液发生中和反应时放出的热量为： c×(m1+m2)×(t2－t1)= ③生成1mol H2O时放出的热量为_______________。 11 思考：为了提高测定的准确度，应该采取哪些措施？ 1.使用比较精确的温度计读出温度变化 2. 需要保温装置，保证反应过程中，不 与外界发生热交换 3. 搅拌器搅拌，保证溶液温度均匀等 中和反应反应热的测定 12 大量实验测得，在25℃和101kPa下强酸稀溶液与强碱稀溶液发生中和反应生成1mol水时，放出57.3kJ的热量 弱酸弱碱稀溶液，因为电离吸热，故生成1 mol H2O放热 < 57.3 kJ 强酸强碱浓溶液，因为稀释放热，故生成1 mol H2O放热 > 57.3 kJ 中和反应反应热的测定 弱酸弱碱稀溶液？强酸强碱浓溶液？ 13 焓变(∆H )： ∆H＝ H生成物－ H反应物 单位： kJ/mol 或 kJ▪mol-1 等压条件下，反应热等于焓变。 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) 焓与焓变 14 产生 反应热 体系 内能改变 等压 反应热 （焓变） 任务二 探究化学反应中为什么会有反应热 15 ∆H＝∑H(生成物）－ ∑H(反应物） 放热反应 吸热反应 H 反应物 生成物 反应物 生成物 ∆H ＜0 ∆H ＞0 H 任务二 探究化学反应中为什么会有反应热 16 H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) ∆H=？ 吸收436 kJ + 243 kJ＝679 kJ 释放431 kJ/mol×2 mol＝862 kJ ∆H＝−183 kJ/mol 任务二 探究化学反应中为什么会有反应热 微观分析 17 吸收能量679 kJ 释放能量862 kJ H ＝ −183 kJ/mol 任务二 探究化学反应中为什么会有反应热 微观分析 18 ∆H(估算)＝∑E (反应物键能）－∑E (生成物键能） 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 吸收能量 ＞ 释放能量 吸热反应 吸收能量 ＜ 释放能量 放热反应 任务二 探究化学反应中为什么会有反应热 19 人教版化学选择性必修1 第一章 化学反应的热效应 第一节 反应热 第2课时 热化学方程式 燃烧热 1.定义：能够表示化学反应热效应的化学方程式。 2.意义：既表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学 反应中的能量变化。 物质变化 能量变化 一、热化学方程式 思考讨论：热化学方程式表示的含义 表明了1mol气态 H2和1mol气态 Cl2反应生成了2mol气态 HCl时，放出热量184.6kJ。 H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) ΔH=－184.6 kJ/mol 3. 热化学方程式的书写方法 ①化学方程式的右边必须写上ΔH ，并用“空格”隔开， ΔH ：吸热反应用“+”，放热反应用：“－”。 空格 ②需注明反应时的温度和压强。没有注明，即指25℃、101kPa。 不写反应条件（如点燃、加热）；方程式中不用“↓”和“↑”。 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH = － 571.6kJ/mol ③需注明反应物和生成物的聚集状态。 注：气体用g；液体用l；固体用s，水溶液用“aq”。 H2(g) + O2(g)==H2O(g) ΔH =－241.8kJ/mol 1 2 H2(g) + O2(g)==H2O(l) ΔH =－285.8kJ/mol 1 2 ④化学计量数只表示物质的量，可以是整数、小数或分数。 如： 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH = － 571.6kJ/mol H2(g) + O2(g)==H2O(l) ΔH =－285.8kJ/mol 1 2 ⑤热化学方程式是表示已完成的数量，由于ΔH与反应完成物质的量有关，所以方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，ΔH也要加倍。当反应逆反应方向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH =－571.6kJ/mol 2H2O(l) = 2H2(g)+O2(g) ΔH = ＋571.6kJ/mol N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH =－92.4kJ/mol H2(g) + O2(g)==H2O(l) ΔH =－285.8kJ/mol 1 2 由于反应的情况不同，反应热可分为多种。其中，与燃料品质相关的燃烧热在实际中应用较广。 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，叫做该物质的燃烧热，单位是kJ/mol。 2.指定产物：指可燃物中的碳元素变为CO2(g)，氢元素变为H2O(1), 硫元素变为SO2(g)，氮元素变为N2(g)等。 1.在表示燃烧热的热化学方程式里可燃物的化学计量数为1。 二、燃烧热 燃烧热通常利用量热计由实验测得。例如，实验测得在25℃和101 kPa时，1 mol H2(g)完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量，这就是H2的燃烧热。 H2(g) + O2(g)==H2O(l) ΔH =－285.8kJ/mol 1 2 在25℃和101 kPa时，某些物质的燃烧热如下表。煤、石油、天然气是当今世界重要的化石燃料。煤的主要成分是碳单质(C)，天然气的主要成分是甲烷(CH4)，请写出它们燃烧的热化学方程式。 某些物质的燃烧热（25℃，101kPa） 名称 化学式（状态） ΔH/(kJ▪mol-1) 石墨 C(s) － 393.5 金刚石 C(s) － 395.0 氢气 H2(g) － 285.8 一氧化碳 CO(g) － 283.0 甲烷 CH4(g) － 890.3 【思考】在25℃和101 kPa时，某些物质的燃烧热如图。煤、石油、天然气是当今世界重要的化石燃料。煤的主要成分是碳单质(C)，天然气的主要成分是甲烷(CH4)，请写出它们燃烧的热化学方程式。 C(s)＋O2(g)==CO2(g) ΔH =－ 393.5kJ/mol CH4(g)＋2O2(g)==CO2(g)＋2H2O(l) ΔH =－890.3kJ/mol 2. 下列热化学方程式中ΔH代表燃烧热的是（ ） A. CH4(g)+ O2(g)=2H2O(l)+CO(g) ΔH1 B. S(g)+ O2(g)=SO3(s) ΔH2 C. C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) ΔH3 D. 2CO(g)+O2(g)= 2CO2(g) ΔH4 C 1. 下列各组物质的燃烧热相等的是（ ） A.炭和一氧化碳 B.1mol炭和2mol炭 C.1mol乙炔和2mol炭 D.淀粉和纤维素 B 达标检测 3 2 3 2 3. 已知： 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH = － 571.6 kJ/mol 求氢气的燃烧热。 氢气的燃烧热ΔH = － 285.8 kJ/mol 达标检测 H2(g) + O2(g)==H2O(g) ΔH =－241.8kJ/mol 1 2 氢 能 氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，随着化石燃料消耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的、储量丰富的新的含能体能源。氢能正是一种在常规能源危机的出现、在开发新的二次能源的同时人们期待的新的二次能源。主要优点有:燃烧热值高，燃烧同等质量的氢产生的热量，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源。资源丰富，氢气可以由水制取，而水是地球上最为丰富的资源，演绎了自然物质循环利用、持续发展的经典过程。缺点：（1）制取成本高，需要大量的电力；（2）生产、存储难：氢气密度小，很难液化，高压存储不安全。 CH4、H2S CH4 Fe2S3,H2O CO，H2 CH4（10%） H2O(g) CO，H2，N2 H2O(g) CO2，H2 N2 N2，H2 KHCO3 N2，H2 NH3 NH3 CO2 S(硫) 空气 二次转化 一次转化 合成 K2CO3(aq) Fe(OH)3 O2 脱硫 接下行左端 利用天然气合成氨的工艺流程示意图 CH4(g) + H2O(g)= CO(g)+ 3H2(g) ∆H ＞0 反应吸收大量热，如果不及时供应所需要的热量，反应就不能顺利进行，甚至停止 热能的综合利用 任务三 思考研究反应热的意义 35 拆开 1 mol HH键、1 mol NH键、1 mol NN键所需能量分别是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则1 mol N2(g)转化为NH3(g)时的反应热是多少？ =946 kJ/mol + 3×436 kJ/mol  6×391 kJ/mol = 92 kJ/mol ∆H(估算) =∑E (反应物键能）－∑E (生成物键能） N2(g) + 3H2(g) = 2NH3 (g) ∆H=? 任务三 思考研究反应热的意义 36 CH4、H2S CH4 Fe2S3,H2O CO，H2 CH4（10%） H2O(g) CO，H2，N2 H2O(g) CO2，H2 N2 N2，H2 KHCO3 N2，H2 NH3 NH3 CO2 S(硫) 空气 二次转化 一次转化 合成 K2CO3(aq) Fe(OH)3 O2 脱硫 接下行左端 利用天然气合成氨的工艺流程示意图 ∆H ＜ 0 反应放热。如果不设法将这些热量移走，反应器内的温度就会过高，不仅会烧毁催化剂，使产量降低，还可能发生爆炸事故。 任务三 思考研究反应热的意义 热能的综合利用 37 选择适宜的反应条件 研究反应热的其他意义： 研究化学反应的可行性 任务三 思考研究反应热的意义 38 4.在一定条件下，氢气和甲烷燃烧的化学方程式为： 2H2(g) + O2 (g) = 2H2O (l) ΔH = – 572 kJ /mol CH4(g) +2O2 (g) = CO2(g)+2H2O (l) ΔH = – 890 kJ/mol 由1mol 氢气和2mol甲烷组成的混合气体在上述条件下完全燃烧时放出的热量为多少。 2066 kJ 达标检测 5.在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的化学方程式为： 2H2(g) + O2 (g) = 2H2O (l) ΔH = – 572 kJ/mol C3H8(g) +5O2(g)= 3CO2 (g) +4H2O (l) ΔH = – 2220 kJ/mol 4mol 氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3078kJ，则氢气和丙烷的体积比为( ) A. 1:3 B. 3:1 C. 1:4 D. 1:1 B 达标检测 6.沼气是一种能源，它的主要成分是CH4，0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2和液态H2O时，放出445 kJ的热量。则下列热化学方程式中正确的是( ) A. 2CH4 (g)＋4O2 (g) ＝ 2CO2 (g) ＋ 4H2O (l) ΔH = +890 kJ/mol B. CH4 ＋2 O2 ＝ CO2 ＋ H2O ΔH = －890 kJ/mol C. CH4 (g)＋2 O2 (g) ＝ CO2 (g) ＋ 2H2O (l) ΔH = －890 kJ/mol D. 1/2CH4 (g)＋O2 (g) ＝ 1/2CO2 (g) ＋ H2O (l) ΔH = -890 kJ/mol C 达标检测 7.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 C 达标检测 8.下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者大于后者的是( ) ① C(s)＋O2(g)=CO2(g) ΔH1 C(s)＋1/2O2(g)=CO(g) ΔH2 ② S(s)＋O2(g)=SO2(g) ΔH3 S(g)＋O2(g)=SO2(g) ΔH4 ③ H2(g)＋O2(g)=H2O(l ) ΔH5 2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l) ΔH6 ④ CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g) ΔH7 CaO(s)＋H2O(l)=Ca(OH)2(s) ΔH8 A．① B．④ C．②③④ D．①②③ C 达标检测 1.下列变化为放热的化学反应的是(　　) A．H2O(g)=H2O(l)　ΔH＝－44.0 kJ/mol B．2HI(g)=H2(g)＋I2(g)　ΔH＝＋14.9 kJ/mol C．工业制备水煤气的反应 D．能量变化如图所示的化学反应 D 达标检测 2.氢气在氧气中燃烧，在反应中破坏1molH-H键消耗的能量为Q1kJ，破坏1molO=O键消耗的能量为Q2kJ，形成1molH-O键释放的能量为Q3kJ。下列关系式中正确的是（ ） A.2Q1+Q2 >4Q3 B. 2Q1+Q2<4Q3 C.Q1+ Q2<Q3 D. Q1+Q2 =Q3 B 达标检测 45 3.已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，已知以下键能(kJ/mol): P-P：198，P-O：360，O=O：498 则反应P4(白磷)＋3O2＝ P4O6的反应热ΔH为( ) A．－1638kJ/mol B．＋1638kJ/mol C．－126kJ/mol D．＋126kJ/mol 白磷 P4O6 A 达标检测 1.当1mol气态H2与1mol气态Cl2反应生成2mol气态HCl，放出184.6kJ的热量，请写出该反应的热化学方程式。 H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ∆H = － 184.6kJ/mol √ 示 例 H2(g) + Cl2(g)==HCl(g) ΔH =－92.3kJ/mol 1 2 1 2 2. 25℃，1.01×105Pa下，4g CO在氧气中燃烧 CO2，放出 9.6kJ热量。（1）写出CO燃烧的化学方程式；（2）写出CO燃烧的热化学反应方程式。 (2)2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g) ΔH = －134.4 kJ/mol (1) 2CO+ O2=== 2CO2 点燃 示 例 1g 硫粉在氧气中充分燃烧放出 9.36kJ热量，写出硫燃烧的热化学方程式。 S(s)+O2(g)=SO2(g) ∆H = － 299.5kJ/mol 达标检测1 49 2.4.9 根据热化学方程式(在101Pa时) ： S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH = － 297.23kJ/mol 下列说法正确的是( ) A. S(g)+O2(g)=SO2(g)放出的热量大于297.23kJ B.S(g)+O2(g)=SO2(g)放出的热量小于297.23kJ C.1molSO2的键能总和大于1molS和1mol O2的键能之和 D. 1molSO2的键能总和小于1molS和1mol O2的键能之和 AC 达标检测2 1g氢气在氧气中燃烧生成液态水，放出142.9kJ的热量，表示该反应的热化学方程式是（ ） A. H2 +1/2 O2 == H2O ΔH = － 285.8kJ/mol B.2H2(g)+O2(g)==2H2O(l) ΔH = － 285.8kJ/mol C.H2(g)+1/2 O2(g)==H2O(l) ΔH = － 285.8kJ/mol D.H2(g)+1/2 O2(g)== H2O(g) ΔH = － 285.8kJ/mol C 达标检测3 Lavf57.58.101 $