1.1.1 反应热及其测定 课件-2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

化学反应带来什么？ 物质变化 能量变化 从图中你看到了什么？ 图1：冶炼金属；图二：酒精灯燃烧。 前一幅图，关注物质变化；后面一幅图，我们是为了让乙醇燃烧制造二氧化碳吗？不是，是利用反应所产生的的热量去加热某些反应；关注能量变化。能量的变化有多种，可以是转变为热能，电池的电能，光能等等，今天我们主要探索反应中的热量变化，也称作热效应。 热效应是指在一定温度下，体系在变化过程中放出或吸收的热量。 选择性必修1 化学反应原理 第一章 化学反应的热效应 第一节 反应热 1.1.1 反应热及其测定 日常生活中，快捷的自热火锅 自热火锅 目前市面上的“即热饭盒”，其原理是在饭盒底部有两层，一层存放水，另一层存放镁和铁的混合物（发热包主要成分）。使用时打开隔离层，即发生以下反应：Mg + 2H2O ═ Mg(OH)2 + H2↑ 。 实际生产中需要严格把控发热包中有效成分的含量。 发热包中有效成份含量过少，放热不足； 含量过多占用空间，且有安全隐患。 自热食品利用化学反应放出的热量加热食物 化学能 热能 定量描述？ 除了镁，也有铁粉的氧化发热 自热食品利用化学反应放出的热量加热食物，要注意里面量的问题 反应热的概念 01 学习任务一：了解反应热的概念 一、反应热概念： 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。 环境：与体系相互影响的其它部分(如试管、空气等) 体系 环境 热量 以盐酸与NaOH溶液的反应为例 体系(系统)：试管中的溶液及发生的反应等。 (如图中的盐酸、NaOH溶液、以及发生的中和反应：HCl+NaOH NaCl+H2O) 只有规定体系的始末态温度相同，才能保证反应热全部传给环境，便于测量。 5 通过热成像仪直观感受感受中和反应的反应热 学习任务一：了解反应热的概念 6 中和反应反应热的测定 02 1881 年，法国化学家贝特罗（Pieltte Engene Marceiin Berthelot），在法兰西学院的实验室里，利用自己发明弹式量热计测出了不同反应的反应热。 法国化学家贝特罗1827年-1907年 学习任务二：中和反应反应热的测定 学习任务二：中和反应反应热的测定 【实验探究】中和反应反应热的测定 1.使用绝热装置，减少热量向环境传递。 2.使用温度计测量反应前后体系温度的变化。 3.使用玻璃搅拌器，保证反应物混合均匀。 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 1.实验装置 1 2 3 引导学生分析每个装置起到的作用，用途。 仪器材质的选择：尽量选择导热系数小，避免热量的损失 学习任务二：中和反应反应热的测定 【实验探究】中和反应反应热的测定 2.实验试剂 0.5mol/L 的稀盐酸 50mL 0.55mol/L 的NaOH溶液 50mL 【思考】：实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为何不是1∶1，而是NaOH稍过量？ ◆因为在空气中稀盐酸相对碱稳定，碱极易与空气中CO2反应，消耗了一部分NaOH，为了保证盐酸完全被中和，需要采用稍过量的NaOH溶液。 原理：H+(aq)+OH- (aq) H2O(l) 引导课本找出使用的试剂，写出反应的离子反应方程式 分析试剂用量，盐酸过量可以吗？ 学习任务二：中和反应反应热的测定 【实验探究】中和反应反应热的测定 3.实验操作——数据收集 1. 反应前酸、碱的温度，取平均值t1 2. 酸碱混合充分反应后体系温度t2 实验次数 反应物温度 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 重复三次实验，减少实验误差 引导课本找出使用的试剂，写出反应的离子反应方程式 学习任务二：中和反应反应热的测定 【实验探究】中和反应反应热的测定 3.实验操作 视频播放or具体进行实验操作 学习任务二：中和反应反应热的测定 【实验探究】中和反应反应热的测定 4.数据处理 热量的计算公式：Q = mcΔt Δt：三次测量所得温度差（t2-t1）的平均值 m：反应混合液的质量 50mL 0.5mol/L 盐酸的质量 m1=50g； 50mL 0.55mol/L NaOH溶液的质量 m2=50g m=m1+m2=100g c：反应混合液的比热容 c=4.18×10-3kJ/(g·℃)。 H+(aq)+OH- (aq) H2O(l) 0.025mol 0.025mol 0.418× Δt 1mol Q(kJ) 大量实验测得，在25℃和101kPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1mol水时，放出57.3kJ的热量。 0.418× Δt 0.025 数据处理过程强调一些常见的误差，回到之前三次测量的温度差平均值 引导分析强酸强碱反应的本质就是氢离子和氢氧根离子之间的反应 学习任务二：中和反应反应热的测定 【实验探究】中和反应反应热的测定 5.误差分析 为了准确测出升高的温度，实验过程中已采取了哪些措施？ 1.使用碎泡沫塑料、盖板等做隔热材料，减少热量损失; 2.使用玻璃搅拌棒匀速搅拌，保证反应完全; 3.混合两种反应物时动作迅速、操作规范； 4.重复三次实验，减少误差。 思考：如何进一步改进本实验？ 引导学生思考操作过程中可能出现误差的地方，并提出改进意见。 学习任务二：中和反应反应热的测定 【实验探究】中和反应反应热的测定 6.实验改进 2014版教材的反应热测量装置 新教材P5的简易量热计 请思考两套装置有什么变化？能不能进一步改进？ 2004年版教材中的测定装置(见图1)由烧杯、硬纸板、碎泡沫塑料、环形玻璃搅拌棒和温度计构成[1]，制作步骤烦琐，保温性能差； 2019年版教材则要求学生用简易量热计(教学仪器厂有售，见图2)测定反应热[3]，省去了装置制作过程，但由于杯盖封口不严，且杯盖上的孔与搅拌棒、温度计之间留有缝隙，装置的隔热效果仍不理想。 学习任务二：中和反应反应热的测定 【实验探究】中和反应反应热的测定 6.实验改进 玻璃棒 电动搅拌器 磁力搅拌器 实验室常见的搅拌方式 尽量是密闭体系，避免热量损失 学习任务二：中和反应反应热的测定 【实验探究】中和反应反应热的测定 6.实验改进 实验室常见的温度测量方式 温度计 电子温度计 温度传感器 温度精确测量 [1]苏雨禾. 基于手持技术的中和反应反应热的测定装置[J]. 中国现代教育装备,2022,(02):24-26. 【实验探究】中和反应反应热的测定 6.实验改进 学习任务二：中和反应反应热的测定 请分析这个装置改进得好的地方 本研究采用了保温杯代替烧杯，起到很好的保温效果；利用针筒，避免了因开盒盖而造成的热量散失，结合磁力搅拌器，保证了实验的快速充分。 (注入溶液时，量热计中的气体可由橡胶塞上的导管排出，以免体系内压强过大)，随后立即用止水夹封闭导管口，防止体系热量散失。 课堂小结 温度精确测量 1.在日常生活和学习中，我们经常接触到下列反应： ①化石燃料燃烧　②强酸、强碱的中和反应　 ③用C和H2O在高温下制水煤气　④锌和盐酸反应制氢气　 ⑤氢氧化钡晶体和氯化铵晶体研磨放出氨气　⑥煅烧石灰石 其中属于放热反应的有 ，吸热反应的有 。 练习 ③⑤⑥ ①②④ 放热 反应 大多数化合反应 中和反应、 金属与酸(或水)的反应、 燃烧反应及缓慢氧化、 铝热反应等。 吸热 反应 大多数分解反应， 碳和二氧化碳、碳和水的反应， Ba(OH)2·8H2O与铵盐的反应等， NaHCO3与盐酸的反应 20 2.请判断下列说法正误。 (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 练习 21 3.某同学通过实验测出稀盐酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水放出的热量为52.3kJ，造成这一结果的原因不可能是的是(　　) A．实验装置保温、隔热效果差 B．用量筒量取盐酸时仰视读数 C．分多次将NaOH溶液倒入量热计的内筒中 D．用测量盐酸的温度计直接测定NaOH溶液的温度 练习 B 22 4.用50 mL 0.50 mol·L－1的盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1的NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量计算反应热。下列关于实验和中和反应的说法正确的是(　　) A．如图条件下实验过程中没有热量损失 B．玻璃搅拌器可用铜质材料代替 C．中和反应的逆反应是吸热反应 D．在25 ℃和101 kPa下，强酸和强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O时，放出57.3 kJ·mol－1的热量 练习 C 23 5.某同学设计如图所示实验探究反应中的能量变化。下列判断正确的是( ) A.实验(a)、(b)、(c)所涉及的反应都是放热反应 B.将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量有所增加 C.实验(c)中将玻璃搅拌器改为铁质搅拌棒对实验结果没有影响 D.实验(c)中若用NaOH固体测定，则测定数值偏高 练习 D 24 【实验探究】中和反应反应热的测定 7.实验拓展 学习任务二：中和反应反应热的测定 保持混合溶液总体积100mL不变，改变2种反应物溶液的物质的量之比进行重复实验。请预测并绘制以反应物溶液体积为横坐标，温度变化差值为纵坐标的图像。 （无须具体数据， 绘制大概趋势即可。） 保持混合溶液总体积100mL不变，改变2种反应物溶液的物质的量之比进行重复实验 实验测得不 同 物 质 的 量 之 比 的 ＮａＯＨ 和 ＨＣｌ溶液反应的温度变化差值如表４所示。以反应物溶液体积为横坐标，温度变化差值为纵坐标，取最高温度变 化 差 值 点，划 分 为２段，分 别 进 行 线 性 拟合，得到不同物质的量之比 ＮａＯＨ 和 ＨＣｌ溶液混合后温度变化差值图 （见图２）。２条曲线方程分别为：ｙ１＝０．０６６６６ｘ１（Ｒ２１＝０．９９９３）、ｙ２＝－０．０６８１４ｘ２＋６．７６９（Ｒ２２＝０．９９９０），交点坐标为 （５０．２１５４，３．３４７４）。该点的反应物物质的量之比等于反应物体积比，为５０．２１５４∶（１００－５０．２１５４），取整数比值为１∶１。表示 ＮａＯＨ 和 ＨＣｌ的物质的量之比为１∶１时反应能释放出最多热量，因此 ＮａＯＨ和 ＨＣｌ反应的化学计量比为１∶１。 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 $