1.1.1反应热 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 化学反应的热效应 第一节 反应热 第1课时 反应热 焓变 新课导入 自然界的能量存在形式有很多种，势能、生物能、热能、太阳能、风能等。 势能 生物能 热能 太阳能 风能 能量之间可以相互转化 新课导入 煤燃烧放热 煅烧石灰石吸热 化学反应过程中释放或吸收的热量在生活、生产和科学研究中具有广泛的应用。 那么，在实际应用中，人们如何定量地描述化学反应过程中释放或吸收的热量呢? 学习任务一 反应热及其测定 被研究的物质系统称为体系(又称为系统) 体系： 环境： 与体系相互影响的其他部分称为环境 体系 体系： 反应物：盐酸、NaOH溶液 发生的反应：HCl＋NaOH＝NaCl＋H2O 生成物：NaCl、H2O 环境：如试管、空气等 环境 1.体系与环境——以盐酸与NaOH溶液之间的反应为例 学习任务一 反应热及其测定 2.体系与环境的热量交换——反应热 体系 环境 热量 (1)反应热的定义： 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。 等温：指化学反应后体系恢复到反应前体系的温度。即反应前后体系的温度相等。 许多反应热可以通过量热计直接测定 学习任务一 反应热及其测定 保温杯式量热计 量热器示意图 (2)测量反应热的仪器——量热计 许多反应热可以通过量热计直接测定 弹式量热计 学习任务一 反应热及其测定 使反应物迅速混合，使反应充分进行，保持体系的温度均匀 测量反应前后体系的温度 反应容器 减少热量散失， 降低实验误差 减少热量散失，降低实验误差 说出各组成部分的作用 (2)测量反应热的仪器——量热计 学习任务一 反应热及其测定 ①实验原理： 在测定中和反应的反应热时，应该测量哪些数据? 如何根据测得的数据计算反应热? Q = cm Δt 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、 比热容与水的相同，并忽略量热计的比热容，则: (3)反应热的测定方法——以中和反应为例 ①50 mL0.50 mol/L盐酸的质量m1=50 g, 50 mL0.55 mol/L NaOH溶液的质量m2=50 g ②反应后生成的溶液的比热容c=4.18 J/(g·℃)。 学习任务一 反应热及其测定 (2)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。 (3)重复上述步骤（1）至步骤（2）两次。 (1)反应物温度的测量 ①用量筒量取50 mL0.50 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。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 mL 0.55 moI/L NaOH溶液中，用温度计测量并记录NaOH溶液的温度。 ②测量步骤： 学习任务一 反应热及其测定 学习任务一 反应热及其测定 ③数据处理： 某小组用50 mL 0.5 mol·L－1的盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1的NaOH溶液进行实验。取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据。 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 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？ 将差异明显的数据舍去 计算原理：Q ＝ c · m ·Δt Q：中和反应放出的热量；m：反应混合液的质量; C：反应混合液的比热容；Δt：反应前后溶液温度的差值 ②50mL0.50 mol/L盐酸与50 mL0.55 mol/LNaOH溶液发生 中和反应生成　 　mol水，放出的热量： Q= ； ③生成1molH2O放出的热量为: 学习任务一 反应热及其测定 ③数据处理： 4.18×10-3x(50+50)x(t2-t1)kJ=0.418(t2-t1)kJ 0.025 学习任务一 反应热及其测定 (4)问题与讨论： 上述过程中，提高测定反应热准确度的措施有哪些？ ①反应物：a.准确配制浓度，且NaOH溶液浓度稍大于盐酸； ②操作：a.温度计测定一种溶液后洗净擦干再测别的溶液; b.酸碱混合要迅速，并盖上盖子； ③仪器：a.量热计要保温隔热； b.不能用同一个量筒量取酸碱； c.不能用铜制搅拌器代替玻璃搅拌器; d.用同一根温度计测量温度； ④重复三次，求平均值，减小误差。 特别提醒 Q1: 能否用浓硫酸代替盐酸？对结果会产生什么影响？ 不能，浓硫酸溶解于水时放热，所测数值会偏大 Q2: 实验中是否可以更换温度计？ 不能，更换温度计将产生仪器误差。 Q3: 能否测完酸后直接测量碱的温度？那如何操作？ 不能，残留的酸与碱反应，造成酸碱消耗，热量损失。测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干再测别的溶液。 稀醋酸呢？NaOH固体呢？ 特别提醒 不能，操作时动作要快，尽量减少热量的散失。 Q5: 为什么NaOH的浓度稍稍比酸大？ 为了保证盐酸完全被中和。 Q6: 玻璃搅拌棒能否用金属搅拌棒代替？ 不能。原因是金属质搅拌器易导热，造成热量损失。 Q4: 能否将NaOH分多次倒入量热计中？ 当堂检测 1. 下列有关中和反应反应热测定实验的说法正确的是( ) A. 温度计能代替玻璃搅拌器，用于搅拌反应物 B. 强酸与强碱反应生成1 mol H2O(l)释放的热量都约为57.3 kJ 测定中和反应反应热实验中，读取混合溶液不再变化的温度为终止温度 某同学通过实验测得盐酸和NaOH溶液反应生成 1mol H2O(l) 放出的热量为52.3 kJ，造成这一结果的原因不可能是所用 酸、碱溶液浓度过大 D 最高温度 学习任务二 中和反应反应热 中和热定义：大量实验测得，在25 ℃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(l)的反应热时，放出57.3 kJ的热量。 注意： （1）条件：稀溶液 （2）（强）酸与（强）碱 （3）生成1 mol液态水 （4）离子反应: H+(aq) + OH-(aq) == H2O(l) 中和反应反应热是反应热的一种！！！ 学习任务二 中和反应反应热 为什么要强酸/强碱？ 弱酸/弱碱电离需吸热 为什么要稀溶液？ 浓溶液混合放热，比如浓硫酸 只生成1 mol H2O 若生成BaSO4等沉淀、放热 学习任务三 反应热与焓变 化学反应过程中为什么会产生反应热？ 为什么有的化学反应释放热量，有的化学反应吸收热量？ 分析：因为反应前后体系 的内能(符号为U)发生变化 (1)内能(U)： 体系内物质的各种能量的总和，受温度、压强、物质的聚集状态等影响。其绝对值无法测量，但可以测得其变化前后的差值。 思考：一般反应都是在敞口容器中进行的，系统的压力等于外界压力，是在等压条件下进行的反应。如何描述等压条件下的反应热？ 1.内能、焓、焓变 学习任务三 反应热与焓变 (2)焓（符号为 H）：与内能有关的物理量 H = U + PV （不 要求掌握）单位：kJ·mol－1 (3)焓变（符号为ΔH）： 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），其反应热等于焓变。 对于一个化学反应，生成物的总焓与反应物的总焓之差称为焓变 ①数学表达式： ΔH=H（生成物）－ H（反应物） ②常用单位：kJ/mol（或kJ·mol-1） 学习任务三 反应热与焓变 (1)反应物与生成物的焓变（宏观） 焓(H) 反应物 生成物 反应进程 焓(H) 生成物 反应物 反应进程 ΔH＝生成物的焓(H生) -反应物的焓(H反) 2.反应热的计算 放热反应，△H 为“−”，即△H < 0 反应体系对环境放热，其焓减小 吸热反应，△H 为“+”，即△H > 0 反应体系从环境吸热，其焓增大 化学反应中能量变化由反应物和生成物的焓不同决定 学习任务三 反应热与焓变 例题1: 在250C和101 kPa下，1 mol H2与1 mol Cl2反应生成2 molHCl时放出184.6 kJ的热量，则该反应的反应热为: ΔH= － 184.6 kJ/mol 例题2: 在250C和101 kPa下，1 mol C(如无特别说明，C均指石墨)与1mol H2O(g)反应，生成1 mol CO和1 mol H2,需要吸收131.5 kJ的热量，则该反应的反应热为: ΔH= + 131.5 kJ/mol 练习: 请用ΔH 表示出中和反应反应热的准确值？ ΔH = － 57.3 kJ/mol 【注意】ΔH 右端的+或-不可省略， 单位kJ/mol必须标出。 焓变的表示 放热反应， ΔH 为“−” ，ΔH<0 吸热反应， ΔH 为“+” ，ΔH>0 2.反应热的计算 学习任务三 反应热与焓变 以1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)在在25℃和101kPa下反应生成2mol HCl(g)的能量变化为例。 实验测得：ΔH＝−184.6 kJ/mol Q吸收=436+243=679kJ/mol Q放出=431×2=862 kJ/mol ΔH=Q吸收− Q放出 (2)化学键的键能变化（微观） 化学反应中能量变化的主要原因：化学键断裂和形成时的能量变化 化学反应的实质：旧键的断裂（吸热），新键的形成（放热） ΔH=679 − 862= − 183 kJ/mol 学习任务三 反应热与焓变 (1)ΔH>0 →吸热反应，ΔH<0 → 放热反应 (2) ΔH＝生成物总能量(H生) －反应物总能量(H反) (3)ΔH＝反应物的总键能(E吸) － 生成物的总键能(E放) 小结：ΔH 的计算 【例题】断开 1 mol H－H键、1 mol N－H键、1 mol N≡N键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则1 mol N2生成NH3的反应热为 。 －92.0 kJ/mol ∆H＝ E（反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量）- E（生成物分子化学键形成时所释放的总能量） 金刚石 石墨 学习任务三 反应热与焓变 ①键能越大，破坏该化学键需要的能量越高，该化学键越难断裂，所以物质越稳定。 ②物质总能量越低，物质越稳定。 【例题】C(石墨 s) === C(金刚石 s) ΔH = +1.9kJ/mol，石墨、金刚石哪个更稳定？试分析物质稳定性与键能的关系。 ∆H > 0，吸热反应 石墨键能大，总能量低，更稳定。 3.应用：物质稳定性判断 课堂总结 化学反应热效应 表征 反应热 恒压反应热 = 焓变 ΔH 宏观 微观 原因 体系内能的变化 ΔH=H（生成物）－ H（反应物） 放热反应 ΔH <0 吸热反应 ΔH >0 断键吸热，成键放热 物质稳定性判断 键能越大，物质能量越低，分子越稳定 键能越小，物质能量越高，分子越不稳定 ΔH(估算) = ∑E(反应物键能) − ∑E(生成物键能) Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.76 $