1.1 反应热 课件- 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修一

化学反应的热效应 化学反应热 任何一个化学反应，都既有物质变化，又有能量变化 化学能 热能（主要） 光能 电能 机械能 放热反应 吸热反应 【任务1】哪些反应是放热反应？哪些反应是吸热反应？ 放热反应 ①金属与酸或水的反应 ②酸碱中和反应 ③所有的燃烧反应 ④缓慢氧化反应 ⑤大多数化合反应 ⑥铝热反应 ①大部分分解反应 ②Ba(OH)2·8H2O 与 NH4Cl晶体反应（铵盐和碱的反应） ③C与CO2反应生成CO的反应 C与H2O(g)反应生成CO和H2 ④盐酸（柠檬酸）和碳酸氢钠 吸热反应 判断 ： 任何化学反应一定伴随着能量的变化，且都以热能形式表现出来。 放热反应不需要加热，吸热反应都需要加热。 浓硫酸遇水大量放热，所以属于放热反应。 生石灰遇水大量放热，所以属于放热反应。 C+CO2=2CO是化合反应，属于放热反应。 吸热/放热反应一定是化学反应 判断吸热/放热反应与反应条件无关 放热反应 吸热反应 宏 观 微 观 【任务2】化学反应中能量变化的原因是什么？从宏-微两个角度解释反应吸放热的原因 吸热反应 放热反应 ①从反应物和生成物总能量的角度（宏观） 吸热反应：E1<E2 反应体系的能量升高 反应物E1 生成物E2 能量 反应物E1 生成物E2 能量 放热反应：E1>E2 反应体系的能量降低 E(g)>E(l)>E(s) 各种物质都具有能量，物质的组成、结构与状态不同，所具有的能量也不同。 【提出问题】 ②从化学键的角度（微观）：断键吸热，成键放热。 反应中所有旧键断裂吸收的总能量E吸和所有新键生成放出的总能量E放 E吸>E放,吸热反应；E吸<E放，放热反应 H2 +Cl2 = 2 HCl 【例1】下列变化中属于吸热反应的是(　　) ①液态水汽化　 ②将胆矾加热变为白色粉末　 ③浓硫酸稀释　 ④ KClO3分解制取O2　 ⑤生石灰与水反应生成熟石灰 ⑥CaCO3高温分解　 ⑦CO2＋C 2CO　 ⑧Ba(OH)2·8H2O与固体NH4Cl混合 ⑨C＋H2O(g) CO＋H2　 ⑩Al与盐酸反应 A.②④⑥⑦⑧⑨ B.①②④⑥⑦⑧⑨ C.③④⑤⑥⑧⑩ D.②④⑧⑨ 1、定义： 一、化学反应的热效应 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。 如何定量描述化学反应释放或吸收的热量？ 体系：被研究的物质系统 反应物、发生的反应、生成物 环境：与体系相互影响的其他部分 如试管、空气等 热量： 因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量。 即反应前后体系的温度相等 符号：Q > 0，表示吸热；Q < 0，表示放热 反应热的数值可以通过实验测得，也可以通过理论计算求得。 二、反应热的测定 在测定中和反应的反应热时，应该测量哪些数据? 公式：Q = cm△t Q：反应放出的热量 c：混合液的比热容，单位J/(g . ℃) m：混合液的质量 Δt：前后溶液温度的差值 应该测量的数据： 反应物质量 反应前、后体系的温度 实验操作中需遵循的核心原则？基于此原则设计所需实验仪器 材料名称 导热系数（W/mK） 玻璃 0.12 铁 80 银 429 铜 401 泡沫塑料 0.045 纸板 0.06～0.14 木屑 0.05 使用 使用 使用 不能用铜丝代替环形玻璃搅拌棒， 铜丝易导热，使热量损失较大 减少热量散失， 降低实验误差。 测定反应热的仪器——量热计: 【思考】 1、环形玻璃搅拌棒是怎样搅拌溶液的？ 2、加入NaOH溶液时应分多次加入还是一次全部加入？ 3、终止温度应记录溶液达到的最高温度还是最终温度？ 4、温度计在使用时需要注意什么？ 5、实验应重复几次？ (1)反应物温度的测量 ①用量筒量取50.0mL 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50.0mL 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 打开杯盖，将量筒内的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。密切关注温度变化，将最高温度记为反应后体系温度（t2) (3)重复上述步骤（1）至步骤（2）两次 【实验】中和反应反应热的测定（课本P5） NaOH溶液稍过量的目的：保证盐酸完全被中和 一次、快速倒入 放出的热量Q =c m Δt ＝c ·[m(盐酸)＋m(NaOH溶液)]· (t2－t1) 实验次数 反应物的温度/℃ 反应前体系温度 反应后体系温度 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 25.4 26.2 ___ 28.0 ____ 4 25.6 25.4 _____ 29.0 ____ = 4.18×(50+50)×3.4 = 25.1 3.4 25.0 3.3 25.8 2.2 1421.2J 25.5 3.5 生成1 mol H2O时放出的热量Q1 = 56848J ≈56.8 kJ 误差分析 用铜丝、铁丝等代替玻璃搅拌器。 用醋酸代替盐酸进行实验。 用浓硫酸代替盐酸进行实验。 未进行搅拌。 倾倒酸碱溶液时动作缓慢。 如果进行下列操作，所测得的反应热的值会？ 大量实验测得，250C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57.3kJ的热量。 浓酸、浓碱稀释放热；弱电解质电离吸热 三、反应热与焓变 1.内能 (1)定义：是体系内物质所含各种微观粒子的能量总和。 内能的大小受物质的种类、数量及聚集状态、体系的温度、压强等影响。  (2)符号: U ΔU = U(反应产物)－U(反应物) ΔU＜0 ΔU＞0 反应吸收能量 反应释放能量 Q：反应热 W：功（如电能、机械能等） ΔU = Q + W 体系不做功 ΔU = Q 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（H）。体系放热，其焓减小；体系吸热，其焓增大。 2.焓变：反应前后焓的变化值，等压条件下的反应热等于焓变。 ①符号：△H ②单位：kJ/mol 或kJ·mol-1 ③规则： 放热反应： 吸热反应： ΔH＜0，即ΔH为“-” ΔH＞0，即ΔH为“+” 【例2】已知氢气在氯气中燃烧的反应过程中，破坏1 mol氢气中的化学键消耗能量为Q1 kJ,破坏1 mol氯气中的化学键消耗能量为Q2 kJ,形成1 mol氯化氢中的化学键释放能量Q3 kJ,下列关系式中正确的是(　　) A.Q1+Q2>Q3 B.Q1+Q2>2Q3 C.Q1+Q2<Q3 D.Q1+Q2<2Q3 D 【例3】 2A(g) =B(g) ΔH1 (ΔH1<0) ；2A(g)= B(l)　ΔH2下列能量变化示意图正确的是 (　　) B ΔH1 ΔH2 > 判断反应吸热还是放热？1molH2和Cl2完全反应△H是多少？ 键能：断开1mol某化学键所需的能量或形成1mol该化学键所放出的能量。 H2 +Cl2 = 2 HCl △H=436+243-431×2= -183 kJ/mol ＝ 2×436 kJ/mol＋498 kJ/mol－4×463.4 kJ/mol＝ −483.6 kJ/mol 1 mol H2(g)中的H－H键断裂吸收436 kJ能量 1 molO2(g)中的化学键断裂吸收498 kJ能量 形成H2O(g)中1 molH-O键释放463.4 kJ能量 2H2 O2 4H 2O 2H2O 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g) ∆H＝？ ∆H＝E (反应物总键能）－E (生成物总键能） ∆H＝E (反应物断键吸热）－E (生成物成键放热） 【例4】已知反应 2HI(g)=H2(g)+I2(g) ΔH=+11 kJ·mol-1，1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量,则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为 kJ。  299 【例5】P4(g)＋5O2(g)=P4O10(g)。已知键能：P—P a kJ·mol－1、P—O b kJ·mol－1、P=O c kJ·mol－1、O=O d kJ·mol－1，根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是(　　) A、(6a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1 B、(4c＋12b－6a－5d) kJ·mol－1 C、(4c＋12b－4a－5d) kJ·mol－1 D、(4a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1 A 反应前后焓的变化 断键吸热、成键放热 ΔH＝E(反应物键能)－E(生成物键能) ΔH＝H(生成物)－(反应物) 宏观认识 微观理解 反应热 如何计算化学反应的反应热? 四、反应热的符号表征——热化学方程式 意义：298K(25℃)，101 kPa时，1mol H2(g) 和 0.5 mol O2(g)反应生成 1 mol H2O(l)放出285.8 kJ 的热量。 物质变化 热量变化 化学计量数表示参加反应物质的物质的量，不表示个数。 化学计量数可以是整数，也可以是分数。 H2(g) + O2(g) =H2O(l) ∆H＝﹣285.8 kJ·mol -1 注明反应时的温度和压强，250C和101kPa时可不标注。 注明反应物和生成物的聚集状态。s、l、g、aq表示固、液、气和溶液。 注明ΔH及其“＋”或“－”符号和单位。 化学计量数可以是分数，也可以是整数。（代表物质的量） 2SO2(g) ＋O2(g) 2SO3(g) ∆H= -197kJ/mol 2NH3(g) N2(g)+3H2(g) ΔH = + 92.4kJ/mol 【例6】请写出下列热化学方程式 ①298K时，2 mol气态SO2与1 mol气态O2反应生成2 mol气态SO3，放出197kJ的热量。 ②298K时， 0.2 mol气态NH₃完全反应，生成0.1 mol气态N₂和0.3 mol气态H₂时，吸收 9.24kJ的热量。 3/2H2(g) + 1/2N2(g) = NH3(g)   3H2(g) + N2(g) = 2NH3(g)   NH3(g) = 3/2 H2(g) + 1/2 N2(g)   ΔH＝－46.1 kJ·mol－1 ΔH＝－92.2 kJ·mol－1 ΔH＝+ 46.1 kJ·mol－1 化学计量数扩大n倍，∆H扩大n倍 化学反应逆向，∆H变符号，绝对值不变。 已知在 298 K 时，由氢气和氮气反应生成 1 mol NH3(g) 放热 46.1 kJ，请将下列化学方程式改写成热化学方程式。 资 料 在 线 资 料 在 线 热化学方程式ΔH的单位中mol-1的含义 反应焓变单位中的 mol-1 是指每摩尔反应，即反应完成时参加反应的各物质的物质的量的数值与热化学方程式中各物质化学式前的系数相同，而不是指每摩尔某物质。例如： H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l)　ΔH(298 K) = -285.8 kJ·mol-1 表示 298 K 时，1 mol H2(g)与0.5 mol O2(g) 反应生成1 mol H2O(l) 放出 285.8 kJ 热量。若将热化学方程式写成： 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) ΔH(298 K) = -571.6 kJ·mol-1 则表示 298 K 时，2 mol H2(g) 与 1 mol O2(g) 反应生成 2 mol H2O(l) 放出 571.6 kJ 热量。 ∆H与化学方程式具有一致性。 H2(g)＋1/2O2(g) H2O(l)　ΔH＝-285.8 kJ·mol－1 101kpa时，1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。 五、重要的反应热——燃烧热 C→________,H→H2O(____),S→__________,N→________。  CO2(g) l SO2(g) N2(g) 1 mol H2(g)完全燃烧生成液态水放出的热量 【例7】已知2mol C单质完全燃烧生成二氧化碳放出787 kJ热量，请写出表达其燃烧热的热化学方程式。 C(s) + O2(g）=CO2(g) ΔH = -393.5 kJ/mol 同一物质其燃烧热热化学方程是唯一的 可燃物必须是 1 mol 完全燃烧 到指定产物 注意 Lavf58.20.100 $