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

1.掌握反应热、焓变的定义及计算 2.掌握中和热的测定与分析 第一节 反应热 第1课时 反应热 焓变 第一章 化学反应的热效应 导 常见的放热反应： ① 所有的燃烧以及缓慢氧化 ② 中和反应 ③ 大多数化合反应 ④ 铝热反应 ⑤金属与酸或与水的反应等 ①大多数的分解反应 ②C和CO2、C和H2O（g） ③ Ba(OH)2·8H2O + 2NH4Cl＝BaCl2 + 2NH3↑+10H2O 常见的吸热反应： 熟记 ④ NaHCO3与盐酸的反应等 问题：如何定量地描述化学过程中释放或吸收的热量呢？ 思+议 1.以盐酸和氢氧化钠溶液在试管中的反应为例，分析什么是体系？什么是环境？ 2.反应热的概念是？为什么会有反应热？（从宏观角度、微观角度进行分析） 3.内能、焓变、以及反应热之间存在什么关系？ 4.焓变的表示符号、单位以及计算方法是什么？ 5.什么是中和反应热？ 6.中和反应热如何测定？ 展+评 体系与环境 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。 体系： 体系与环境之间 存在物质变化或能量变化 以HCl溶液和NaOH溶液反应为例 反应物：盐酸、NaOH溶液 发生的反应：HCl+NaOH= NaCl+H2O 生成物： NaCl、H2O 展+评 反应热 （1）定义：在等温条件下，化学反应体系向环境释放或者从环境吸收的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热。 等温条件下，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。 （2）思考：化学反应中发生能量变化的主要原因是什么? 微观：旧化学键断裂吸收的能量与新化学键形成放出的能量不同。 宏观：反应物和生成物本身的总能量不同。 （3）测量工具：量热计 展+评 内能 思考：氢气和氧气反应释放的大量能量从哪里来？ 火箭推进剂： 液氢和液氧 内能（符号为U）：内能是体系内物质的各种能量的总和。 U 反应物内能大于生成物内能，反应体系的内能（U）减少，对外释放能量。 问题：(1）内能受哪些因素的影响？ 温度、压强和物质的聚集状态等 物质自身的能量越低越稳定 展+评 内能与反应热 化学反应之所以会产生反应热是因为化学反应前后体系的内能（符号为U）发生了变化。 问题:(2)化学反应为什么会产生反应热？ U U 展+评 反应热与焓变 问题: (3)反应前后体系内能的变化量就是反应热的值吗？ 在等温条件下，化学反应体系向环境释放或吸收的热量 即为反应热。 热力学第一定律：ΔU= Q + W 化学反应通常在等压条件下进行，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）。研究表明， 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（ΔH）。 单位： kJ/mol 或 kJ·mol-1（表示1mol 反应的焓变） 展+评 焓与焓变 焓变（ΔH） 规定：当反应体系放热时其焓减小， ΔH为负值，即放热反应ΔH <0。 当反应体系吸热时其焓增加， ΔH为正值，即吸热反应ΔH >0。 ∆H＝H（生成物）- H（反应物） ∑H(反应物) > ∑H(生成物) ∑H(反应物) <∑H(生成物) 展+评 例如，在25℃，101 kPa 下，1molH2与1mol Cl2 反应生成2molHCl 时放出184.6kJ的热量，则该反应反应热为： ΔH=-184.6kJ/mol 例如，在25℃，101 kPa 下，1molC与 1mol水反应生成1molCO和1molH2 ，需要吸热131.5kJ，则该反应的反应热为： ΔH=+131.5kJ/mol 焓变三要素：①符号：ΔH ②单位：kJ/mol ③正、负号：ΔH<0 或 ΔH为“－”为放热反应； ΔH>0 或 ΔH为“＋”为吸热反应。 展+评 从微观角度认识反应热 H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) ΔH = ? 断键吸收：436kJ+243kJ =679kJ 成键释放：431kJ/mol×2mol=862kJ ΔH =679kJ-862kJ=-183kJ/mol 理解反应热、焓变的注意问题 1.反应热描述的是一定温度和压强下的化学反应前后的热量变化。 2.催化剂不改变反应的焓变。 3.ΔH的单位中的“ mol-1”不能理解为每摩尔反应物或生成物,应理解为“每摩尔反应”。 4.焓是物质固有的性质之一,不能进行测量,但焓变(即反应热)可以直接测量。 反应物总能量 生成物总能量 能 量 ΔH 焓变与自身能量、化学键的关系： ΔH＝生成物总能量－反应物总能量 断键吸收的总能量 成键释放的总能量 ΔH＝反应物总键能－生成物总键能 化学反应中能量变化的“两原因” (1)反应物和生成物本身的能量不同。 (2)旧键断裂吸量与新键形成放能不同。 课堂练习 1、下列关于反应热和焓变的说法正确的是（ ） A．放热反应的ΔH＜0，吸热反应的ΔH＞0 B．任何条件下，焓变完全等于反应热 C．体系的焓可以通过实验直接测得 D．生成物的总焓大于反应物的总焓时，ΔH＜0 A 课堂练习 2．工业上由CO2和H2合成气态甲醇的热化学方程式为CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＜0。已知该反应是放热反应。下列表示合成甲醇的反应的能量变化示意图正确的是（ ） A． B C． D． A 课堂练习 3：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 B 展+评 中和反应的反应热 环形玻璃搅拌器——使反应物迅速混合，使反应充分进行，保持体系的温度均匀 外壳——起保温作用 温度计——测量反应前后体系的温度 内筒——反应容器 [实验用品] 简易量热计 思考：如何测定盐酸与氢氧化钠溶液中和反应的反应热呢？ 展+评 中和反应的反应热 思考：判断下列装置能否用于测定中和反应的反应热？为什么？ 选用该装置进行实验 展+评 中和反应的反应热 问题 1、在测定中和反应的反应热时，应该测量哪些数据？ 思考：需要测定哪些数据，如何计算呢？ m：体系的质量 c：体系的比热容 Δt：反应前后体系温度的差值 问题 2、如何根据测得的数据计算反应热？ Q ＝ c · m ·Δt 展+评 中和反应的反应热 一、反应物温度的测量 ①用量筒量取50 mL 0.50 mol/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用另一个量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，用温度计测量并记录NaOH溶液的温度(数据填入下表)。 二、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筒中，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的温度(t2)。 三、重复上述步骤（1）至步骤（2）两次。 若不冲洗，温度计上的酸会和碱发生中和反应而让NaOH溶液使起始温度偏高，引起实验误差。 为了保证盐酸完全被中和 减少热量的散失 展+评 中和反应的反应热 (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 t1/℃ t2/℃ 1 20.1 20.3 23.6 2 20.3 20.5 23.8 3 20.4 20.6 24.9 (t2− t1)/℃ (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放出的热量。c=4.18 J/(g· ℃ ) （4）生成1mol水放出的热量为 [数据处理] 20.2 20.4 20.3 3.4 3.4 4.6 (1)Δt = 3.4℃ Q=(m1+m2)· c· (t2-t1)=1421.2J Q/0.025=56.85kJ 展+评 中和反应的反应热 中和热：稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1mol H2O时所释放的热量 注意：(1)必须是稀溶液，浓酸和浓碱溶液稀释会放热 (3)必须是反应生成1mol液态水时放出的热量 不是所有的中和反应放出的热都叫中和热 (2)必须是强酸强碱，弱酸弱碱电离吸热 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。 展+评 中和反应的反应热 引起误差的原因 Q △H 保温措施不好 若将玻璃搅拌器改成“铜棒” 搅拌不充分 量取NaOH溶液时,仰视刻度线 量取盐酸时,仰视刻度线 用同浓度氨水代替NaOH(aq) 用同浓度CH3COOH(aq)代替盐酸 最后记录的温度不是最高温度 在下表空格内填“偏大”、“偏小”或“不变”。 偏大 偏大 偏大 偏大 偏小 偏大 偏大 偏小 偏小 偏小 偏小 偏大 偏小 偏小 偏小 偏大 课堂练习 (1)浓硫酸与NaOH溶液反应生成1 mol H2O(l)，放出的热量为57.3 kJ(　　) (2)同一中和反应的反应热与酸碱的用量有关(　　) (3)中和反应反应热的测定实验中的玻璃搅拌器换成铜质搅拌器效果更好(　　) (4)中和反应反应热的测定实验中，应将50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液分多次倒入小烧杯(　　) (5)中和反应反应热的测定实验中，测定盐酸后的温度计没有冲洗干净，立即测NaOH溶液的温度(　　) × × × × 判断正误 √ 检 1.判断下列变化的∆H正负值 镁条的燃烧。 高温下木炭与二氧化碳反应生成一氧化碳。 氧化钙与水的反应。 高温煅烧石灰石(主要成分是CaC03)制生石灰(CaO)。 炸药爆炸。 Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应。 浓硫酸溶于水。 冰熔化。 甲烷在氧气中的燃烧。 Na转化为Na+时,吸收的能量就是该过程的反应热。 注意： 化学反应一定伴随着能量变化 有能量变化的不一定是化学反应。 - + - + - + - 检 2.下列有关能量转化的认识不正确的是（ ） A．燃料燃烧，只是将化学能转化为了热能 B．人类使用照明设备，将电能转化为光能 C．生物光合作用中的能量转化：光能(太阳能)→生物质能(化学能) D．化学反应过程中，除了物质变化外，一定伴有能量变化 A 检 3.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．该反应有可能是放热反应B．1 mol A2(g)和1 mol B2(g)反应生成2 mol AB(g)吸收的热量为(a-b) kJC．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量D．断裂1 mol A-A和1 mol B-B键，放出a kJ能量 检 4.利用如图所示装置测定中和反应反应热的实验步骤如下: ①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L-1盐酸倒入内筒中,测出盐酸的温度;②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液,并用同一温度计测出其温度;③将NaOH溶液倒入内筒中,使之混合均匀,测得混合液的最高温度。回答下列问题:(1)倒入NaOH溶液的正确操作是　　　　(填字母)。 A.沿玻璃棒缓慢倒入 B.分三次少量倒入 C.一次性迅速倒入(2)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是　　　　(填字母)。 A.用温度计小心搅拌 B.揭开杯盖用玻璃棒搅拌C.轻轻地振荡烧杯 D.用套在温度计上的玻璃搅拌器轻轻地搅动(3)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 mol·L-1的稀盐酸恰好完全反应,其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3, 则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为　　　 　。 ΔH1=ΔH2<ΔH3 C D (4)若计算生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ, 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.量取盐酸的体积时仰视读数c.分多次把NaOH溶液倒入盐酸中d.用温度计测定盐酸起始温度后直接测定NaOH溶液的温度e.使用玻璃搅拌器搅拌不均匀f.实验中用铜质搅拌器代替玻璃搅拌器 acdef 检 $