化学人教版(2019)选择性必修1 1.1.1 反应热 焓变(共33张ppt)

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名称 化学人教版(2019)选择性必修1 1.1.1 反应热 焓变(共33张ppt)
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资源类型 试卷
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2022-07-20 10:10:55

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(共33张PPT)
第1课时 反应热 焓变
第一章 化学反应的热效应
第一节  反应热
2020年7月23日12时41分,长征五号遥四火箭托举着我国首次火星探测任务“天问一号”探测器,在中国海南文昌航天发射场点火升空。
火箭推进剂
火箭发动机一般选用化学推进剂。它是由燃料和氧化剂组成的,反应后产生高温气体用于火箭推进。
液氢-液氧
煤油-液氧
放热反应
(1)所有燃烧
(2)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
(6)铝热反应
吸热反应
(1)大多数分解反应
(2)C与CO2/H2O
(3)铵盐与碱
(4)碳酸氢钠+盐酸
在实际应用中,人们如何定量地准确描述化学反应过程中释放或吸收的热量呢?
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
2、体系与环境的热量交换——反应热
体系
环境
热量
①反应热:
②直接测定反应热的方法:
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。
测量仪器 测定原理
量热计
用温度计测量反应前后体系的温度变化,根据测定体系的温度变化和有关物质的比热容等来计算反应热
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△t
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
3、【探究】中和反应反应热的测定
一、反应热及其测定
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:
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 . 0C)。
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。
(2)测量工具(量热计):
3、【探究】中和反应反应热的测定
一、反应热及其测定
说出各组成部分的作用
(3)测量步骤:
(2)反应后体系温度的测量。
打开杯盖,将量简中的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用量简量取50mL0.50 mol/L盐酸,打开杯盖,
倒入量热计的内简中,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 mL0.55 moI/L NaOH溶液
中,用温度计测量并记录NaOH溶液的温度。
2.实验中是否可以更换温度计?
不能,会存在仪器误差
3.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。
4.能否将NaOH分多次倒入热量计中?
为了保证盐酸完全被中和
不能,操作时动作要快,尽量减少热量的散失
5.为什么NaOH的浓度稍稍比酸大?
6.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。
1.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。
(4)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 29.5 29.5 29.5 32.5 3
2 30 29 29.5 32.5 3
3 29.5 29.5 29.5 32.2 3
设溶液的密度均为1 g·cm-3,反应后溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1, 则反应放出的热量Q≈ kJ,那么生成1 mol H2O放出的热
量为= = 。
-50.2kJ mol-1
特别提醒: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时,放出57.3 kJ的热量。
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。
(5)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;
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。
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1molH2O(l)释放的热量都约为57.3kJ
C.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
D.某同学通过实验测得盐酸和NaOH溶液反应生成lmolH2O(1)放出的热量为52.3kJ,造成这一结果的原因不可能是所用酸、碱溶液浓度过大
D
随堂小练
二、中和反应热(简称中和热)
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。
(4)浓酸和浓碱溶液稀释会放热,中和热偏大
(3)弱酸弱碱电离吸热,中和热偏小
(1)中和热与酸、碱的用量无关。
(2)不是所有的中和反应放出的热都叫中和热
要点:
(1)条件:稀溶液
(2)(强)酸与(强)碱
(3)生成1mol液态水
(4)放出的热量:57.3kJ
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。能量越低,物质越稳定。
【思考】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?
1、内能、焓、焓变
三、反应热与焓变
1、内能、焓、焓变
(2)焓(符号为 H):与内能有关的物理量 H = U + PV 。
①单位:kJ·mol-1
②决定因素:反应物本身的性质 物质的状态:g > l> s
温度:T↑→H↑ 压强:P↑→H↑
(3)焓变(符号为△H):
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:△H=H(生成物)-H(反应物)。
②常用单位:kJ/mol(或kJ·mol-1)。
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,是在恒压条件下进行的反应,化学反应的反应热等于焓变。
三、反应热与焓变
【例题1】在250C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
【例题2】在250C和101 kPa下,1 mol C(如无特别说明,C均指石墨)与1 mol H20(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△H表示出中和热的准确值?
ΔH = - 57.3 kJ/mol
【注意】ΔH右端的+或-不可省略,单位kJ/mol必须标出。
2、焓变的表示
三、反应热与焓变
放热反应, △H为“-” ,ΔH<0
吸热反应, △H为“+” ,ΔH>0
(1)反应物与生成物总能量变化(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=生成物总能量(H生) -反应物总能量(H反)
3、反应热的实质
三、反应热与焓变
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
能量
反应进程
反应物
生成物
E吸
E放
能量
反应进程
生成物
反应物
E放
E吸
放热反应( ΔH<0 )
放热反应 ( ΔH>0 )
3、反应热的实质
三、反应热与焓变
(2)化学键的键能变化(微观)
H=反应物的总键能(E吸) - 生成物的总键能(E放)
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。
ΔH=679-862= -183 kJ/mol
实验测得:ΔH= 184.6 kJ/mol
4、ΔH的计算
三、反应热与焓变
Q吸收=436+243=679 kJ/mol
Q放出=431×2=862 kJ/mol
ΔH=Q吸收-Q放出
(1)ΔH=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)
4、ΔH的计算
三、反应热与焓变
【例题】断开 1mol H-H键、1mol N-H键、1mol N≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,
则1mol N2生成NH3的反应热为 ,
则1mol H2生成NH3的反应热为 。
-92.0 kJ/mol
-30.67 kJ/mol
(4)应用:物质稳定性判断
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。
金刚石
石墨
2、下列说法正确的是( )
A.反应热是1mol物质参加反应时的能量变化
B.当反应放热时△H>0,反应吸热时△H<0
C.任何条件下,化学反应的焓变都等于化学反应的反应热
D.在一定条件下,某一化学反应是吸热反应还是放热反应,由生成物与反应物的焓值差决定
随堂小练
D
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
随堂小练
4、已知:H2(g)+F2(g)=2HF(g) △H=-270kJ·mol-1,下列说法正确的是( )
A.在相同条件下,1molH2(g)与1molF2(g)的能量总和大于2mol HF(g)的能量
B.1mol H2(g)与1molF2(g)反应生成2mol液态HF放出的热量小于270kJ
C.该反应的逆反应是放热反应
D.该反应过程的能量变化可用右图表示
A
随堂小练
旧化学键断裂所吸收的能量 
新化学键形成所放出的能量
 反应热
放热
<
随堂小练
思考研究反应热的意义
化学反应
放热反应
中和反应、燃烧、多数的化合反应、铝热反应、自发的氧化还原反应……
Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl固体的反应,多数的分解反应、某些需要持续加热的反应……
注意:放热反应的逆过程
吸热反应
反应热的综合利用
反应热的综合利用
CH4(g)+H2O(g) = CO(g)+3H2(g) ΔH>0
反应吸收大量的热
如果不及时供应所需的热量,反应就不能顺利进行,甚至停止。
反应热的综合利用
算一算(2)拆开1mol H-H键、1mol N-H键、1mol N三N键所需能量分别是436KJ、391KJ、946KJ,则1mol N2(g)转化为NH3(g)时的反应热是多少?
N2(g) +3H2(g) = 2NH3(g) ΔH=
ΔH(估算) = ∑E(反应物键能) -∑E(生成物键能)
NH3
= 946KJ/mol + 3×436KJ/mol - 6×391KJ/mol
= - 92KJ/mol
反应放热。如果不设法将这些热量移走,反应器内的温度就会过高,不仅会烧毁催化剂,使产量降低,还可能发生爆炸事故。
ΔH<0
反应热的综合利用
选择工艺操作条件 保证生产的正常进行
任务三 思考研究反应热的意义
研究反应热的其它意义
研究化学反应的可行性
选择适宜的反应条件
将要在第二章学习
小 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
放热反应 ΔH <0
吸热反应 ΔH >0
断键吸热,成键放热
ΔH(估算) = ∑E(反应物键能) -∑E(生成物键能)
应用
热能利用
工艺操作
反应的可行性
选择反应条件
谢谢