1.1.1反应热和焓变 课件-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第一章第一节反应热 第1课时 反应热和焓变 适用精简高效 自然界能量存在形式：势能、生物能、热能、太阳能、风能等。 化学反应的特征：有物质变化，还伴随能量变化 能量变化的表现形式：热能、光能、电能 当能量变化以热能的形式表现时： 吸热反应和放热反应 ①据反应物及生成物的总能量的大小（宏观） 放热反应： 反应物总能量>生成物总能量 吸热反应： 反应物总能量<生成物总能量 ②据断键吸热和成键放热的相对大小（微观） 放热反应： 断键吸收的能量<成键放出的能量 吸热反应： 断键吸收的能量>成键放出的能量 在实际应用中，人们如何定性和定量地描述化学反应过程中释放或吸收的热量呢? 1、所有燃烧、爆炸 2、酸碱中和反应 3、活泼金属与水、酸反应 4、大多数化合反应 5、缓慢氧化：食物腐败、酿酒、动植物呼吸 6、置换反应 铝热反应 放热反应 吸热反应 1、大多数分解反应 2、以C、CO、H2为还原剂的氧化还原反应 如C与H2O(g)反应，C与CO2反应 3、铵盐与碱Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl 4、碳酸氢钠+盐酸/醋酸 定性描述 反应的吸放热与是否需要加热无关 如何定量描述化学反应中释放或者吸收的热量？ 一、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 等温：即反应前后体系的温度相等。 1、体系与环境 与体系相互影响的其他部分，如盛有溶液的试管和溶液之外的空气等看作环境 在热学中体系是与周围其他部分区分开来的根据需要所研究的对象。如我们可将盐酸、NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系，简称体系（又称系统） 以盐酸与NaOH溶液的反应为例 热量 据体系与环境之间的关系,将体系分为：敞开体系、孤立体系和封闭体系 敞开体系:体系与环境之间既有物质交换,又有能量交换的体系叫做敞开体系,如烧杯中锌与稀硫酸的反应就是一个敞开体系 封闭体系:体系与环境之间无物质交换,但有能量交换的体系叫做封闭体系,如烧杯中NaOH溶液与稀硫酸的反应就是一个封闭体系 孤立体系:体系与环境之间无物质交换,也无能量交换的体系叫做孤立体系,如坚固的不导热壁包裹的气体或液体就是一个孤立体系 2. 体系与环境的热量交换——反应热 热量：因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量。 二、反应热的测定（以盐酸个氢氧化钠溶液中和热测定为例） 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 环境温度不变 HCl + NaOH= NaCl + H2O HCl(aq)、NaOH(aq)用量越多，产生的水越多，放热就越多，即生成水的量与放热成正比，所以计算生成1 mol水放出的热量即为中和热。 测定原理 计算式 中和热＝ Q n(H2O) (体系放热值记为Q ，Q又与体系的质量及比热容有关) ＝ [m(HCl(aq)) +m(NaOH(aq))] c(t2-t1) n(H2O) t2为反应结束时温度,t1为反应前温度，因m(aq)＝V(aq)·ρ，V (aq)可直接测量，本实验在反应过程中要测得的数据就是t1、t2 2. 实验装置 作用 迅速混合，充分反应 保温 这里计算热量时乎略了量热计(环境)自身吸收的热量，实验测量的值会偏小。 （1）反应物温度的测量t1。 ①用量筒量取50mL 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50mL 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t2。 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，用玻璃搅拌器匀速搅拌。密切关注温度变化，将最高温度记为反应后体系的温度。 （3）重复上述步骤（1）至步骤（2）两次。 使碱稍稍过量，保证盐酸被完全中和。盐酸过量也可以 ①不能靠在容器壁上或接触底部②水银球部分要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间再记下读数 减少热量散失 盐酸和氢氧化钠配好后要充分冷却至室温，才能使用 防止残留的酸与碱反应，造成酸碱消耗，热量损失 3.实验操作步骤 ①.为什么采用碱稍过量的方法？ 因碱会吸收空气中的CO2，为保证盐酸完全被中和 ②.能否用金属搅拌器代替玻璃搅拌器？ 不能。金属易导热，会造成热损 ③. 测量盐酸和NaOH溶液的温度时能否选用不同的温度计？ 不能，会存在仪器误差 ④. 测完酸后能否直接测量碱的温度？如何操作？ 不能，残留的酸会与碱反应，造成热损；必须用水冲洗干净并用滤纸擦干后再测 ⑤.为什么将溶液迅速倒入内筒后，立即盖上杯盖？ 减少热损 ⑥.能否将NaOH溶液分多次倒入量热计中？ 不能，迅速操作，减少热损 思考： ⑦.测量哪些数据？ 盐酸和NaOH的温度 反应后体系的温度（最高温度） ⑨.如何提高实验的准确度？ 减少热量散失，降低实验误差。 使反应物迅速混合并充分反应，保持体系的温度均匀。 ⑧.需要哪些实验仪器？ 简易量热计、温度计、玻璃棒、玻璃搅拌器 4.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 25.2 25.5 25.35 28.8 3.45 25.1 25.0 25.5 24.5 25.3 24.75 28.7 3.4 26.5 1.75 (2)取三次温度差的平均值作为计算依据。 (3)根据温度差和比热容计算反应热。 注意：t2 - t1若异常要舍去，取二者中差值小的2种平均计算 如果某一次实验的数据与另外两次实验的数据差异明显，怎么办？ 为了计算简便，可以近似的认为实验所用酸、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： ①50mL 盐酸的质量m1=50g, 50mL NaOH溶液质量m2＝50g； ②反应后生成的溶液的比热容c＝4.18 J/(g .℃)，50 mL 0.50 mol/L盐酸与 50 mL 0.55 mol/LNaOH溶液发生中和反应时放出的热量为： (m1+m2)·c·(t2-t1)=________ 0.418(t2-t1) kJ ③生成1mol水时放出的热量为 。 0.418(t2 - t1) 0.025 HCl(aq) + NaOH (aq) ＝ H2O(l) + NaCl (aq) 1 1 1 Q1 0.025mol 0.025mol 0.025mol Q = 0.418(t2-t1) kJ 5.误差分析 ①量取溶液的体积不准确。（热量仰大俯小） ②温度计读数有误（如未读取到混合溶液的最高温度，就记为终止温度）。 ③实验过程中有液体溅出。（热量偏小） ④混合酸、碱溶液时，动作缓慢。（热量偏小） ⑤隔热层隔热效果不好，实验过程中有热量损失。（热量偏小） ⑥测过酸溶液的温度计未用水清洗便立即去测碱溶液的温度。（热量偏小） ⑦溶液浓度不准确。 ⑧没有进行重复实验。 ①反应物： a.准确配制浓度，且NaOH溶液浓度稍大于盐酸； b.一次性迅速混合，不洒出，且匀速搅拌； ②减少热量损失： a.量热计保温隔热； b.不能用铜制搅拌器代替玻璃搅拌器； c.酸碱混合要迅速，并盖上盖子； ③仪器：a.温度计测定一种溶液后洗净擦干再测别的溶液； b.不能用同一个量筒量取酸碱； ④重复三次，减小误差。 为减少误差采取的措施 三、中和热 定义：在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1mol 液态水 和可溶性盐时所释放的热量 注意： ①强酸、强碱的稀溶液(即H+(aq) + OH-(aq) =H2O(l))： 则生成1molH2O放出的热量约为57.3kJ ②弱酸、弱碱的稀溶液，由于弱酸、弱碱在电离时会吸热， 所以生成1molH2O放热＜57.3kJ。（如CH3COOH(aq) + OH-(aq) =H2O(l)+ CH3COO-(aq)） ③酸、碱的浓溶液，由于酸、碱的浓溶液在稀释时会放热， 所以生成1molH2O放热＞57.3kJ ④反应后会生成难溶物的强酸、强碱的稀溶液，生成1molH2O放热大于57.3kJ。 （如H2SO4和Ba(OH)22H+(aq) +SO42-(aq) +Ba2+(aq) +2OH-(aq) =2H2O(l)+ BaSO4(s)） 化学反应中为什么会有反应热？ 产生反应热 体系内能改变 焓(H) 与之有关的物理量 焓变(ΔH) 等压条件下 U 思考 四、反应热与焓变 1. 焓和焓变 反应热与焓变的关系 内能：体系内物质的各种能量的总和， 符号U。 焓(H)：与内能有关的物理量， 用符号H表示。 焓变： ΔH＝H生成物－H反应物 单位：kJ/mol或kJ·mol－1。 反应热：等压条件下化学反应的反应热等于反应的焓变 2.宏观分析 ΔH＝生成物的总焓(能量) -反应物的总焓(能量) ΔH＝H生成物-H反应物 3.微观分析(键能变化) ①化学反应的本质是 。 ②断键需要 能量，成键需要 能量。 ③键能：在25 ℃和101 kPa下，1mol气态分子离解成气态原子所吸收的能量。用符号 E 表示，单位为 kJ.mol-1。 旧化学键的断裂和新化学键的形成 吸收 放出 ∆H＝反应物的总键能(E吸) - 生成物的总键能(E放) 反应热 与焓变 内能，反应热 恒压反应热 = 焓变 ΔH 宏观 微观 体系内能的变化 放热反应 ΔH <0 吸热反应 ΔH >0 断键吸热，成键放热 ΔH = ∑E(反应物键能) -∑E(生成物键能) 区分 原因 反应热的综合应用 ΔH＝H生成物-H反应物 课堂小结 1 mol物质 P4 (P—P) SiO2 (Si—O) 石墨 (C—C) 金刚石 (C—C) Si (Si—Si) 化学键数 6NA 4NA 1.5NA 2NA 2NA 补充：常见物质的化学键数目 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.76 $