化学人教版(2019)选择性必修1 1.1.1反应热 焓变 课件(共36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 课件(共36张ppt)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2023-06-05 16:43:34

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文档简介

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
1.知道内能是体系内物质的各种能量的总和,受温度、压强、物质的聚集状态的影响。
2.了解反应热与焓变的含义,了解化学能与热能的相互转化,等压条件下化学反应的反应热可以用焓变来表示。
3.知道中和反应反应热的测定方法。
能量变化
物质
变化
基础

化学反应的特征
热能
电能
光能
……
吸收
释放
1.化学反应的过程,既是物质的转化过程,也是化学能与热、电等其他形式能量的转化过程,而且在反应过程中遵循着 守恒定律和 守恒定律。
质量
能量
热能
2.化学反应的实质与特征:
实质:反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。
特征:既有物质变化,也伴随着能量变化;主要表现为 的变化。
问题1:
你能列举常见的放热、吸热反应吗?
吸热反应
放热反应
物质与氧气的反应
中和反应
金属与水或酸
生石灰和水反应
大部分化合反应
1.氢氧化钙与氯化铵晶体的反应
2.C(s) + CO2(g) === 2CO(g)
3.水煤气制取:C(s) + H2O(g) === CO(g) + H2(g)
4.大多数分解反应(2KClO3 === 2KCl+3O2典型放热反应)
5.弱电解质的电离与盐类水解

高温
高温
讨论:一个化学反应是放热反应还是吸热反应与条件(如加热)无任何关系。
反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小
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。
联系生活
如何如何定量描述化学反应中释放或者吸收的热量
体系(系统):试管中的溶液及发生的反应等。(包括反应物、生成物、发生的反应)
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
问题2:
——体系与环境
知识梳理
体系与环境之间存在_______交换或____________交换。
物质
能量(热量)
1、反应热定义:
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。
体系
环境
热量
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。
——体系与环境的热量交换:反应热
知识梳理
Q
kJ·mol-1
2.符号
3.单位
如何测定反应的反应热呢?
外筒:保温作用
量热计
内筒:反应容器
测量反应前后温度的变化值
现代量热计
——中和反应反应热的测定
⑴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50 mL 0.55 mol/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)。
即:各反应物温度分别测量,将平均值记为反应前体系的温度(t1)
知识梳理
——中和反应反应热的测定
⑵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)。
知识梳理
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
一、中和反应反应热的测定
反应原理:Q = mCΔt
——中和反应反应热的测定
知识梳理
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
⑵取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据。
⑶根据温度差和比热容(c)等计算反应热。
Q=(m1+m2) · c · (t2-t1)=0.418(t2-t1)kJ
【数据处理】⑴将数据填入下表:
①50 mL盐酸的质量m1=50g,
50 mLNaOH溶液质量m2=50g。
②反应后生成的溶液的比热容
c=4.18 J/(g .℃)。
20.3
20.4
20.2
20.3
20.2
20.5
23.8
23.8
23.5
20.35
20.25
20.35
3.45
3.45
3.25
若某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。
——中和反应反应热的测定
知识梳理

思考:生成1 mol H2O时放出的热量Q是多少kJ?
HCl(aq) + NaOH (aq) === H2O(l) + NaCl (aq) Q
0.025mol 0.025mol 0.025mol
1 1 1
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。
0.418(t2-t1)kJ
16.72(t2-t1)kJ
——中和反应反应热的测定
知识梳理
n(H2O)

研究条件:稀溶液
反应物:强酸与强碱
生成物及其物质的量:1 mol H2O
放出的热量:57.3 kJ
H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l);
ΔH = -57.3 kJ/mol
注:由于弱酸、弱碱电离吸热,所以强酸与弱碱、强碱与弱酸、弱酸和弱碱反应生成1 mol H2O放出的热小于57.3 kJ。
单位:kJ/mol
——中和热
知识梳理
在稀溶液中,强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol H2O(l),这时的反应热叫做中和热。
在上述过程中,提高测定反应热的准确度可采取哪些措施?
措施
作用
药品量
实验装置、仪器选择
实验操作
重复实验2~3次
测量的温度差更准确
采用碱稍过量的方法
内外筒上口对齐,内外筒中间有隔热层
实验使用同一支温度计进行温度测量
测量完盐酸的温度后,用水将温度计上的酸冲洗干净,擦干再测量碱的温度
将溶液迅速倒入内筒后,立即盖上杯盖
为了保证酸碱完全中和
可以减少热量损失
减少仪器本身的误差,使测量的温度更准确
测量的初始温度更准确
减少热量的损失
——中和反应反应热的测定
知识梳理
【问题与讨论】
温度计上的酸为何要用水冲洗干净并用滤纸擦干?冲洗后的溶液能否倒入小烧杯?为什么?
因为该温度计还要用来测碱液的温度,若不冲洗,温度计上的酸会和碱发生中和反应而使起始温度偏高,温度差偏小,测得的热量偏小,故要冲洗干净;冲洗后的溶液不能倒入小烧杯,若倒入,会使溶液的总质量增加,而导致实验误差。
巩固练习
减少热量损失
酸、碱混合时,为何要把量筒中NaOH溶液一次倒入而不能缓缓倒入?
能不能是盐酸过量?
盐酸过量则以氢氧化钠为标准计算生成的水,但溶液吸收空气中的二氧化碳,消耗了一部分氢氧化钠,无法保证氢氧化钠完全与盐酸反应,因此一般选用过量的氢氧化钠。
不能,NaOH固体溶解放大量的热,导致结果偏大。
巩固练习
上述实验能否用NaOH固体代替NaOH溶液?对结果会产生什么影响?
实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒?为什么?
不能。因为铜丝易导热,使热量损失较大
若测得的数据与57.3 kJ/mol差异较大,请分析误差的原因:
1.量取溶液的体积有误差
2.药品的选用不当引起的误差
3.实验过程中有液体洒在外面
4.混合酸、碱溶液时,动作缓慢,导致实验误差
5.隔热操作不到位,致使实验过程中热量损失而导致误差
6.测了酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度,致使热量损失而引起误差
——中和反应反应热的测定
知识梳理
1.在测定中和反应反应热的实验中,下列说法正确的是(已知弱酸电离时吸热)( )
A.使用玻璃搅拌器是为了加快反应速率,减小实验误差
B.为了准确测定反应混合溶液的温度,实验中温度计玻璃泡应与内筒底部接触
C.用0.55 mol·L-1 NaOH溶液分别与0.50 mol·L-1的盐酸、醋酸溶液反应,若所取的碱溶液与酸溶液体积相等,则测得的中和反应反应热的绝对值相同
D.在测定中和反应反应热的实验中,将NaOH溶液缓缓倒入装有盐酸的内筒中
A
巩固练习
2.用如图所示的装置测定中和反应反应热。
实验药品:100 mL 0.50 mol·L-1盐酸、50 mL 0.50 mol·L-1 NaOH溶液、50 mL 0.50 mol·L-1氨水。
实验步骤:略。已知弱碱电离时吸热。
(1)从实验装置上看,还缺少 ,
其能否用铜质材料替代? (填“能”或“不能”),
理由是 。
(2)装置中隔热层的作用是 。
玻璃搅拌器
不能
金属材料易散热,会使实验误差增大
减少实验过程中的热量损失
巩固练习
(3)将浓度为0.50 mol·L-1的酸溶液和0.50 mol·L-1的碱溶液各50 mL混合(溶液密度均为1 g·mL-1 ),测得温度如下:
反应物 起始温度 最高温度
甲组(HCl+NaOH) 15.0 18.3
乙组(HCl+NH3·H2O) 15.0 18.1
①两组实验结果存在差异的原因是

② 某同学利用上述装置重新做甲组实验,测得反应热偏大,则可能的原因是 。
A.测完盐酸的温度直接测NaOH溶液温度 B.做该实验时室温较高
C.杯盖未盖严 D.NaOH溶液一次性迅速倒入
NH3·H2O为弱碱,电离时要吸热,导致放热较少
AC
巩固练习
【思考】化学反应为什么会产生反应热?为什么有的化学反应释放能量,有的化学反应吸收能量?
这是因为化学反应前后体系的内能(符合为U)发生了变化。
体系内物质的各种能量的总和,受温度、压强和物质的凝聚状态等影响。
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)。
1.焓:焓是与内能有关的物理量,符号为______。
2.焓变:生成物的焓值与反应物的焓值之差,用______表示。
(1)反应热与焓变的关系:反应热在 条件下等于焓变,用ΔH表示,单位为 __________。
(2)计算公式:ΔH = H生成物 – H反应物。
(3)意义:当反应体系放热时其焓减小,ΔH为 ,即ΔH 。
当反应体系吸热时其焓增大,ΔH为_____,即ΔH______。
H
ΔH
kJ·mol-1
负值
<0
正值
>0
等压
ΔH表示必须带有“+”“-”,不能省略,比较大小要注意“+”“-”。
——反应热与焓变
知识梳理
【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右端的+或-不可省略,单位kJ/mol必须标出。
焓变的表示方法

(H)
反应过程
反应物
生成物
ΔH<0

(H)
反应过程
反应物
生成物
ΔH>0
放热反应
吸热反应
ΔH = 生成物总能量(H生) - 反应物总能量(H反)
——反应热与焓变
知识梳理
化学反应过程中能量变化的原因
☆从反应物与生成物总能量变化(宏观)去探讨焓变:
a.化学反应的本质及特点
化学反应
物质变化
反应物
生成物
旧化学键断裂
新化学键形成
能量变化
吸收能量
放出能量
热效应
差值
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)。
E放
E吸
E放
E吸 是断开反应物中所有化学键需要吸收的总能量,即反应物的总键能;
E放 是形成生成物中所有化学键需要放出的总能量,即生成物的总键能。
?H = 反应物的总键能(E吸) - 生成物的总键能(E放)
ΔH<0
ΔH>0
——反应热与焓变
知识梳理
☆从化学键的键能变化方面(微观)去探讨:
E吸
放热反应
吸热反应
吸收:436 kJ/mol+243 kJ/mol =679 kJ/mol
释放:
431 kJ/mol×2=862 kJ/mol
ΔH = 679 kJ/mol - 862 kJ/mol = -183 kJ/mol
——反应热与焓变
知识梳理
☆从化学键的键能变化方面(微观)去探讨:
键能≠总能量,键能越大,能量越低,物质越稳定。
ΔH = 反应物的总键能(E吸) - 生成物的总键能(E放)
ΔH = 生成物总能量(H生) - 反应物总能量(H反)
?H < 0,放热反应,“﹣”
?H > 0,吸热反应,“﹢”
——物质的稳定性
知识小结
1.判断物质的稳定性
C(石墨 s )===C(金刚石 s ) ΔH = +1.9 kJ/mol
石墨、金刚石哪个更稳定?
?H > 0,吸热反应,石墨键能大,总能量低,更稳定。
2.1 mol C与 1 mol H2O(g) 反应生成 l mol CO(g) 和1 mol H2(g),需要吸收131.5 kJ的热量,该反应的ΔH = 。
+131.5 kJ/mol
巩固练习
3.拆开 1mol H-H、1mol N-H、1mol N≡N分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ,则1mol N2生成NH3的反应热为 。
1mol H2生成NH3的反应热约为 。
ΔH = - 92 kJ/mol
ΔH = - 30.7 kJ/mol
巩固练习
ΔH1> ΔH3 > ΔH2
Q2> Q3 > Q1
巩固练习
4.若将1 L 1 mol/L NaOH溶液中加入稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸,恰好完全反应时的热效应分别为ΔH1、ΔH2 、ΔH3 ;则三者的大小关系为 ,放出的热量Q1、Q2、Q3的大小为 。
5.下列说法正确的是( )
A.焓变单位为 kJ·mol-1,是指1 mol物质参加反应时的能量变化
B.反应热的数值与参加反应的物质的多少有关
C.中和热的数值与参加反应的物质的多少有关
D.焓是指物质所具有的内能
B
反应热

焓变
与内能有关的物理量
三个概念
反应放出或吸收的热量
计算
ΔH = H生-H反
ΔH = 反应物总键能-生成物总键能
吸热反应
放热反应
焓差值