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

新人教版 化学 选必1 第一章 化学反应的热效应 第一节 反应热 第1讲 反应热 焓变 1.理解反应热测定的原理和方法，会分析产生误差的原因，不断完善和改进测定方法。 2.能从宏观和微观的角度理解化学反应中能量变化的本质，正确认识和判断放热反应和吸热反应。 3.能辨识化学反应中的能量转化形式，形成能量可以相互转化的观念，正确理解反应热和焓变的概念。 教学目标 重点：熟悉中和反应反应热的测定方法，了解化学反应中能量变化的原因 难点：掌握利用化学键断裂和形成时的能量变化数据 教学重难点 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。 新课导入 旧知复习 氧炔焰焊接金属 木材燃烧 煅烧大理石 化学反应中能量变化的常见形式？ 从能量变化角度可以将化学反应如何分类？ 如何定量地描述化学反应过程中释放或吸收的热量？ 热量的释放或吸收 放热反应与吸热反应 反应热 新课导入 旧知复习 常见的放热反应 常见的吸热反应 ①活泼金属与水或酸的反应 ②酸碱中和反应 ③燃烧反应 ④多数化合反应（N2和O2的反应是吸热反应） ⑤铝热反应 ①多数的分解反应（H2O2的分解反应放热） ②NH4Cl固体与Ba(OH)2晶体的反应 ③水煤气的生成反应 ④炭与CO2生成CO 新课导入 例1.有下列常见的化学反应：①Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应　②大多数的分解反应　③大多数的化合反应　④铝热反应　⑤C和H2O(g)、C和CO2的反应　⑥中和反应　⑦可燃物的燃烧　⑧金属与酸的置换反应 其中属于放热反应的是______________(填序号，下同)， 属于吸热反应的是__________。 ③④⑥⑦⑧ ①②⑤ 典例剖析 一、反应热 1.体系与环境 以盐酸与NaOH溶液的反应为例 (1) 体系 被研究的物质及发生的反应(又称系统) 体系 环境 反应物：NaOH溶液、盐酸 发生的反应：NaOH+HCI=NaCl+H2O 生成物：NaCl、H2O (2) 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。 体系与环境之间存在_______交换或_______交换。 物质 能量 例2. 某试管中盛有镁条和稀盐酸，下列有关说法不正确的是(　　) A.试管、镁条、稀盐酸及发生的反应可看作一个体系 B.除反应物、生成物及相关反应外，其他均看作环境 C.Mg与稀盐酸反应导致体系温度升高，且向环境中释放热量 D.Mg与稀盐酸反应的反应热可以通过量热计测定 A 典例剖析 一、反应热 2.反应热——体系与环境的热量交换 (1) 热量 因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量。 (2) 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。 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同。 化学反应 体系与环境 温度不同 能量交换 或传递 如何测量呢？ 二、反应热的测定 1.测定原理 用温度计测量反应前后体系的温度变化，根据有关物质的比热容等来计算反应热 (以盐酸和NaOH溶液反应为例) 实验探究——中和反应反应热的测定 Q ＝ c · m ·Δt 2.测定仪器 简易量热计 中和反应放出的热量的数值 水的比热容 4.18 J/(g·℃) 反应混合液的质量 反应前后体系温度差 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。 热容和比热 在不发生化学反应和物质聚集状态不变的条件下，物质吸收热量，温度每升高1 K时所吸收的热量称为该物质的热容。热容用符号c表示，其单位为J·K-1。 纯物质的热容与其质量成正比。单位质量的物质的热容称为该物质的比热容，简称比热。比热的单位为kJ·K-1·kg-1。常温下，液态水的比热为4.18 kJ·K-1·kg-1 。 拓展延伸 量热计 保温杯式量热计 全自动等温量热计 拓展延伸 （1）测量哪些数据？ （2）如何利用数据计算反应热？ 盐酸&NaOH的温度 反应后体系的温度（最高温度） Q = ( m1+m2 ) ×c ×（ t2 - t1 ） ∆ H = Q / n（H2O） 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。 思考讨论 二、反应热的测定 3.实验步骤 (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) 反应后体系最高温度的测量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 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 防止残留的酸与碱反应，造成酸碱消耗，热量损失 使碱稍稍过量，保证盐酸被完全中和。盐酸过量也可以 盐酸和氢氧化钠配好后要充分冷却至室温，才能使用 减少热量散失 二、反应热的测定 实验视频 二、反应热的测定 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 ①t2 - t1若异常要舍去 ②取二者中物质的量少的一种计算 (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。 25.0 25.2 25.1 28.4 3.3 24.9 25.1 25.0 28.5 3.5 25.6 25.4 25.5 27.0 1.5 二、反应热的测定 4.数据处理 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 kJ HCl(aq) + NaOH (aq) ＝ H2O(l) + NaCl (aq) 1 1 1 Q1 0.025mol 0.025mol 0.025mol Q = 0.418(t2-t1) kJ 1.为什么碱的浓度稍大，可以换成酸过量吗？ 因碱会吸收空气中的CO2，为保证盐酸完全被中和 2.为什么使用后要清洗温度计而不能测完酸后直接测量碱的温度,能不能用不同的温度计测量盐酸和NaOH溶液？ ①防止残留的酸与碱反应，造成酸碱消耗，热量损失 ②不能，会存在仪器误差 3.能不能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 4.为什么将溶液迅速倒入内筒后，立即盖上杯盖？ 减少热损 思考讨论 5.如果在实验中进行以下操作： ①量取溶液时仰视读数 ②实验过程中有液体溅出 ③混合溶液时动作慢 ④没有进行重复实验 会使测得的热量偏大还是偏小？△H呢？ 6.如果在测定过程中选用的不是强酸强碱的稀溶液，而是选用 ①CH3COOH和NaOH的稀溶液 ②HCl和NaOH的浓溶液 ③H2SO4和Ba(OH)2的稀溶液 放出的热量会偏大还是偏小，为什么？ ①偏大（小） ②偏小（大） ③偏小（大） ④不确定 ①偏小 ②偏大 ③偏大 思考讨论 例3.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 √ √ 典例剖析 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）时，放出57.3 kJ的热量。 据此回答下列问题。 (1)本次实验测得数据小于57.3 kJ·mol－1，试分析产生误差可能的原因。 (2)若改用100 mL 0.50 mol·L－1的盐酸与100 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液混合，所测中和反应反应热的数值是否为本实验结果的2倍？ ①量取溶液时，操作或读数不当，量取体积小于50 mL； ②量热计保温效果不好； ③溶液混合时速度不够快，或没有及时盖上杯盖； ④读取反应后温度时，过早或过晚，不是读取的最高温度。 否；中和反应反应热是指在稀溶液中强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O时的反应热，其数值与反应物的量的多少无关，故所测结果应与本次实验结果基本相同。 典例剖析 二、中和热 1.概念 在稀溶液中，酸与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。 2.应用 在25℃，101KPa下，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成1mol 液态水和可溶性盐时所释放的热量为57.3kJ。即酸碱中和热为57.3kJ/mol 即 H+(aq) + OH-(aq) =H2O(l) △H= - 57.3kJ/mol 思考：如果选用①CH3COOH和NaOH的稀溶液 ②HCl和NaOH的浓溶液 ③H2SO4和Ba(OH)2的稀溶液，放出的热量会偏大还是偏小，△H呢？为什么？ 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。 eg. 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。 eg. H2SO4和Ba(OH)2 2H+(aq) +SO42-(aq) +Ba2+(aq) +2OH-(aq) =2H2O(l)+ BaSO4(s) 归纳总结 化学反应中为什么会有反应热？ 在科学研究和生产实践中，化学反应通常是在等压条件下进行的。如何描述等压条件下的反应热？ 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 思考讨论 三、反应热与焓变 1.焓和焓变 (1) 内能 符号为U，体系内物质的各种能量的总和，受温度、压强和物质的聚集状态等的影响。 (2) 焓 H 为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 (3) 焓变 在等压条件下进行的化学反应其反应热等于反应的焓变 ①概念：生成物的总焓与反应物的总焓之差，符号为∆H ②表达式：ΔH = H(生成物) - H(反应物) ③单位：kJ/mol(或kJ·mol-1) ④规定： 当反应体系放热时其焓减小，ΔH为“－”，即ΔH < 0； 当反应体系吸热时其焓增大，ΔH为“＋”，即ΔH > 0。 三、反应热与焓变 1.焓和焓变 (4) 表示方法 例1.在25℃和101 kPa下，1 molH2与1 mol Cl2反应生成2 mol HCl时放出184.6 kJ的热量，则该反应的反应热为: ΔH= － 184.6 kJ/mol 例2.在25 ℃和101 kPa下，1 mol C(如无特别说明，C均指石墨)与1 mol 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 【注意】ΔH的符号-不可省略，单位kJ/mol必须标出。 三、反应热与焓变 2.反应热产生的原因分析 (1) 从反应体系始末状态的能量视角分析 焓(H) 反应物 生成物 反应进程 焓(H) 反应物 生成物 反应进程 生成物的总焓＜反应物的总焓 放热反应 ΔH<0 生成物的总焓＞反应物的总焓吸热反应 ΔH>0 焓、焓变与放热反应、吸热反应的关系? ΔH＝H生成物－H反应物 三、反应热与焓变 化学反应的实质：反应物中旧键断裂(吸热)，生成物中新键形成(放热)。 2.反应热产生的原因分析 (2) 从微观反应过程化学键的变化视角分析 如何计算1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)在25℃和101kPa下反应生成2mol HCl(g)的的反应热？ ΔH = 反应物的总键能－产物的总键能 = (436+243) kJ·mol -1－2×431 kJ·mol -1 = －183 kJ·mol -1 气态分子中 1 mol 化学键解离成气态原子所吸收的能量或形成1 mol 化学键所释放的能量。单位：kJ•mol-1 三、反应热与焓变 化学反应的实质：反应物中旧键的断裂(吸热)，生成物中新键的形成(放热)。 能量 反应进程 生成物 反应物 E放 E吸 能量 反应进程 反应物 生成物 E吸 E放 放热反应 ΔH<0 吸热反应 ΔH>0 2.反应热产生的原因分析 (2) 从微观反应过程化学键的变化视角分析 计算公式：∆H＝反应物的总键能(E吸) - 生成物的总键能(E放) 例5. C (石墨，s) = C (金刚石，s) ΔH = +1.9 kJ/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。 (1)物质总能量越低，物质越稳定； (2)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。 能量 反应进程 石墨 金刚石 E吸 E放 ∆H > 0，吸热反应，石墨键能大，总能量低，更稳定。 典例剖析 (2)根据键能理论计算反应热 键能：一般认为断裂1 mol化学键所吸收的能量，或形成1 mol化学键所释放的能量。 ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和 (1)化学反应过程与反应热的关系 归纳总结 例6.已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(g)，反应过程中的能量变化如图所示， 回答下列问题。 (1)a、b、c分别代表什么意义？ a：___________________； b：____________________； c：_______。 旧键断裂吸收的能量 新键形成放出的能量 反应热 (2)该反应是_____(填“放热”或“吸热”)反应，ΔH____(填“>”或“<”)0。 放热 < 典例剖析 计算反应热的三种方法： ∆H＝ E（生成物的总能量）－ E（反应物的总能量） ∆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） ∆H＝ E（反应物的总键能）－ E（生成物的总键能） 归纳总结 课堂总结 1.正误判断 (1)ΔH的单位采用kJ·mol－1时，表示1 mol反应的焓变 (2)NaOH溶液与稀H2SO4反应的ΔH>0 (3)一个化学反应，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应放热， ΔH<0 (4)石墨转化为金刚石需要吸收能量，所以石墨更稳定 √ × √ √ 典例剖析 2.《天工开物》中提到“明年，田有粪肥，土脉发烧，东南风助暖，则尽发炎火，大坏苗穗，此一灾也。”下列反应中能量变化与上述不一致的是 A.甲烷燃烧 B.铝热反应 C.碳酸钙高温分解 D.酸碱中和反应 3.关于能量转化，下列说法不正确的是（ ） A．燃气灶具中的能量转化：化学能主要转化为光能 B．太阳能电池的能量转化：光能(太阳能)→电能 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 C A 课堂练习 4.在中和反应反应热测定的实验中，下列说法正确的是 A.使用玻璃搅拌器是为了加快反应速率，减小实验误差 B.为准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触 C.稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液混合测得ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 D.该实验中需要使用的仪器有量筒、烧杯、酒精灯、温度计等 A 课堂练习 5.已知在25 ℃、101 kPa下，1 mol氢气在氧气中燃烧生成气态水的能量变化如图所示，下列有关说法正确的是 A.H2O(g)分解为H2(g)与O2(g)时放出热量 B.甲、乙、丙中物质所具有的总能量：乙>甲>丙 C.H2(g)具有的能量高于H2O(g)具有的能量 D.乙→丙的过程中若生成液态水，释放的能量将小于930 kJ B 课堂练习 6.已知 2O(g)=O2(g) ∆H = - 496 kJ ∙mol -1，结合能量变化示意图。下列说法正确的是（ ） A．拆开 1 mol H2(g) 中的化学键需要 吸收 932 kJ能量 B．拆开 1 mol H2O(g) 中所有化学键需要 吸收 926 kJ能量 C．1 mol H2O(l) 转变为 1mol H2O(g)需要吸收 88 kJ能量 D．2 mol H2(g) 和 1mol O2(g) 反应生成 2 mol H2O(l)，共放热 1940 kJ B 课堂练习 7.下列图象分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。 据此判断下列说法中正确的是(　 ) A．由图1知，石墨转变为金刚石是吸热反应 B．由图2知，S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH1， S(s)+O2(g)=SO2(g)ΔH2 ，则ΔH1＞ΔH2 C．由图3知，白磷比红磷稳定 D．由图4知，CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH＞0 A 课堂练习 8.50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1NaOH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可计算中和反应反应热。 (1)从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃仪器是_____________。 (2)如果不盖杯盖，所求得的中和反应反应热的绝对值将会__________ (3)实验中改用60 mL 0.50 mol·L-1盐酸跟50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液进行反应，调整反应物用量后所放出的热量与原实验_________(填“相等”或“不相等”，下同)；所求中和反应反应热与原实验_____，简述理由：_________。 中和反应反应热是指强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol水时的反应热，与酸碱的用量无关 玻璃搅拌器 偏小 不相等 相等 课堂练习 新人教版 化学 选必1 第一章 化学反应的热效应 谢谢观看 $