人教版（2019）选择性必修一 1.1.1 反应热 焓变 课件（共45张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）选择性必修一 1.1.1 反应热 焓变 课件（共45张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-06-18 08:42:33 | ||
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文档简介
(共45张PPT)
第一章 化学反应的热效应
2019人教版选择性必修一
第一节 反应热
常见的放热反应和吸热反应
放热反应
燃料的燃烧(与O2的反应）
吸热反应
C+CO2(高温)
铝热反应
物质的缓慢氧化
大部分化合反应（生石灰和水）
活泼金属与水或酸的反应
中和反应
大部分分解反应
NaHCO3+HCl
Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl
C+H2O(高温)
【问题1】
你能列举常见的放热、吸热反应吗？
利用化学反应中热量的释放或吸收有利于改善我们的生活环境，提高我们的生产效率。
即热饭盒能让我们随时吃到热的饭菜。
【思考】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）。使用时打开隔离层，即发生以下反应：Mg+2H2O═Mg（OH）2+H2↑ 。发热包中成份的含量是否需要控制，为什么？
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。
在实际应用中，该如何控制发热包成份的含量？人们在研究化学反应的能量时，该如何定量地描述化学反应过程中释放或吸收的热量呢
一、反应热 焓变
【问题2】
（1）体系与环境
下面以研究盐酸和氢氧化钠溶液之间的反应为例，对此作一些说明。
环境
体系
体系与环境示意图
体系——试管中的盐酸、NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系，又称系统。
环境——与体系相互影响的其他部分，如盛溶液的试管和溶液之外的空气等看做环境。
资 料
体系与环境
被研究的物质系统称为体系，体系以外的其它部分称为环境。例如：研究物质在水溶液中的反应，溶液就是体系，而盛放溶液的烧杯以及溶液之外的空气等便是环境。
体系
敞开体系
密封体系
隔离体系
与环境既有能量交换，也有物质交换。
与环境只有能量交换，没有物质交换。
与环境既没有能量交换，也没有物质交换。
任务一 思考如何定量描述化学反应中释放或者吸收的热量
例：
某试管中盛有Al粉和稀盐酸，下列有关说法不正确的是 （ ）
A.试管、Al粉、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.Al与稀盐酸反应导致体系温度升高，且向环境中释放热量
A
（2）体系与环境的热量交换——反应热
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
环境
热量
许多反应热可以通过量热计直接测定。
保温杯式量热计
反应热的测定
例如,盐酸与NaOH溶液反应的过程中会放出热量,导致体系与环境之间的温度产生差异。在反应前后,如果环境的温度没有变化,则反应放出的热量就会使体系的温度升高,这时可以根据测得的体系的温度变化和有关物质的比热容等来计算反应热。
反应热的直接测定
测量仪器
量热计
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
热容和比热容
在不发生化学反应和物质聚集状态变化的条件下,物质吸收热量，温度升高时,温度每升高1K所吸收的热量称为该物质的热容,用符号C表示。热容的单位是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。比热的单位是KJ·K-1·kg-1 。常温下,液态水的比热为4.18KJ·K-1·kg-1。
资料
如果知道体系的比热容，如何计算体系吸收或放出的热量？
【问题3】
【温馨提示】Q＝cm△t
Q：反应放出的热量。
C：反应混合液的比热容，为常数。
m：反应混合物液的总质量
△t：反应前后溶液温度的差值。
哪些数据可以帮助我们测出反应热呢？我们怎样将这些数据转化为热量的变化呢？
【问题4】
下面我们以中和热的测定来了解反应热数据的获得。
中和反应反应热的测定
【实验目的】
用简易量热计测量盐酸与NaOH溶液反应前后的温度。
【实验原理】
根据强酸与强碱溶液反应前后溶液温度的变化，计算出生成1 mol H2O放出的热量。
【实验药品】
50 mL、0.50 mol/L的盐酸和50 mL、0.55 mol/L氢氧化钠溶液
——其中一种反应物过量，能使反应完全， 以减小误差。
大烧杯(500 mL)
小烧杯(100 mL)
泡沫塑料或纸条
塑料板或硬纸板（两个孔）
温度计
环形玻璃搅拌棒
量筒(50 mL)两个
组装“简易量热计”（尽量和空气隔绝， 减少热量损失）
——测量反应前后的温度
——搅拌，使反应液混合均匀（要迅速）
——量取反应液
【实验仪器】
在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的，如上图所示。该实验也可在保温杯中进行。
【简易量热计组装】
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
起保温作用
防止热量散失
【实验测量】
（1）反应物温度的测量
①用量筒量取50mL0.50mol/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用另一个量简量取50mL0.55mol/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简中，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）。
（3）重复上述步骤（l）至步骤（2）两次。
思考问题一：能否更换温度计？
不能，会存在仪器误差
思考问题二：能否测完酸后直接测量碱的温度？
不能，残留的酸与碱反应，造成酸碱消耗，热量损失
思考问题三：为什么碱的浓度稍大于酸？
为了保证盐酸完全被中和
【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。
（2）取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据。
（3）根据温度差和比热容等计算反应热。
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：
①50mL0.50mol/L盐酸的质量m1=50g，50mL0.55mol/LNaOH溶液的质量m2=50g。
②反应后生成的溶液的比热容c=4.18J/（g·℃），50mL0.50mol/L盐酸与50ml0.55mol/LNaOH溶液发生中和反应时放出的热量为（m1+m2）·c·（t2-t1）= 。
③生成lmolH2O（l）时放出的热量为 。
3.0
23.0
20.0
19.9
20.1
3
2.9
22.9
20.0
19.9
20.1
1
2.3
22.3
20.0
19.9
20.1
2
温度差
(t2－t1)／℃
终止温度t2／℃
实验次数起始温度t1／℃
温度
实验次数
19.9
NaOH
20.0
平均值
23.1
3.1
20.1
HCl
4
若该实验中测得温度的情况如下，请计算中和热为多少？
误差较大，要舍去。
【问题4】
友情提示
对于定量实验，均需重复实验步骤，取2~3次实验数据的平均值
反应热测定实验中，温度数据至少要测量、记录6次（一次实验测3个数据，至少重复2次）
选用数据进行计算时，相差太大的数据应舍弃
理论上，在25℃和101kPa下，强酸、强碱稀溶液发生中和反应生成1mol H2O时，放出57.3kJ热量。为何所测得的数据小于57.3 kJ，分析产生误差的原因。
【问题5】
（l）导致中和反应反应热测定存在误差的原因
①量取溶液的体积不准确。
②温度计读数有误（如未读取到混合溶液的最高温度，就记为终止温度）。
③实验过程中有液体溅出。
④混合酸、碱溶液时，动作缓慢。
⑤隔热层隔热效果不好，实验过程中有热量损失。
⑥测过酸溶液的温度计未用水清洗便立即去测碱溶液的温度。
⑦溶液浓度不准确。
⑧没有进行重复实验。
（2）提高测定反应热准确度的措施
①实验中用温度计先后测量酸溶液、碱溶液及混合溶液的温度时，使用同一支温度计可减小实验误差，且测量完一种溶液后，温度计必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。温度计的水银球要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间后再记下读数。
②反应物应一次性迅速加入，且避免有液体溅出。
③实验操作时动作要快，尽量减少热量的损失。
④重复实验3次，取3次实验数据的平均值。
测定中和反应的反应热
实验 溶液温度 反应热/J
T1 T2 NaOH溶液与盐酸反应
KOH溶液与盐酸反应
NaOH溶液与硝酸反应
T2-T1相同
相同
为什么三个反应的热效应相同
2.所用溶液的体积相同，溶液中H＋和OH－的浓度相同，即H＋和OH－的量相同。
1.反应的实质相同：H+ + OHˉ== H2O
3.反应温度的变化值相同。
【问题6】
知识扩展
中和热：
在稀溶液中,强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态水时所释放的热量叫做中和热。
有11.2 g KOH的稀溶液与1 L 0.1 mol·L-1的H2SO4溶液反应,放出11.46 kJ的热量,则该反应的中和热为 。
迁移应用
57.3 kJ·mol－1
（1）已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) 放出热量57.3 kJ，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成 1 mol 水时放出 57.3 kJ 热量。( )
（2）已知 HCl 和 NaOH 反应的中和热为57.3 kJ·mol－1，则 98% 的浓硫酸和稀氢氧化钠溶液反应生成 1 mol 水的中和热为57.3 kJ·mol－1。( )
（3）已知 H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)放出热量57.3 kJ，则 1 mol H2SO4 和 1 mol Ba(OH)2 反应的反应热 ΔH＝2×(－57.3) kJ·mo－1。( )
×
×
×
1．正误判断
注意：
1．必须是酸和碱的稀溶液，因为浓酸溶液和浓碱溶液在相互稀释时会放热．
2．强酸和强碱的稀溶液反应才能保证H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)中和热均为57.3 kJ·mol－1，而弱酸或弱碱在中和反应中由于电离吸收热量，其中和热小于57.3 kJ·mol－1；
3．以生成1mol液态水为基准。
4. 反应不可以生成沉淀（如Ba(OH)2+H2SO4=BaSO4↓+2H2O)
2．关于中和热的测定实验，下列说法不正确的是( )
A．烧杯间填满碎泡沫塑料是为了减少实验过程中的热量损失
B．使用玻璃搅拌器既可以搅拌又可以避免损坏温度计
C．向盛装酸溶液的烧杯中加碱溶液时要小心缓慢
D．测过酸的温度计要用水清洗后再测碱的温度
C
3．50 mL 0.50 mol·L－1 盐酸与 50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH 溶液在图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的反应热。回答下列问题：
（1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种
玻璃用品是 。
（2）烧杯间填满碎纸条的作用是
。
（3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的反应热数值
（填“偏大”“偏小”“无影响”）。
玻璃搅拌器
减少实验过程中的热量损失
偏小
（4）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，与上述实验相比，所放出的热量 （填“相等”“不等”），所求中和热 （填“相等”“不等”）,简述理由：
（5）用相同浓度和体积的氨水代替 NaOH 溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会 。（均填“偏大”“偏小”“无影响”）
不等
相等
因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成 1 mol H2O 所放出的能量，与酸碱的用量无关。
偏小
回顾思考
化学反应能量变化的原因是什么？
1.化学反应的实质：旧化学键断裂和新化学键的形成
2.反应物和生成物所具有的能量不同
旧化学键断裂吸收能量＞新化学键的形成释放能量 反应吸收能量
旧化学键断裂吸收能量＜新化学键的形成释放能量 反应释放能量
反应物总能量＞生成物总能量 反应释放能量
反应物总能量＜生成物总能量 反应吸收能量
内能
任务二 探究化学反应中为什么会有反应热
2. 反应热与焓变
2.1.化学反应的内能变化
内能：
体系内所含各种微观粒子的能量总和
影响因素：
物质的种类、数量、聚集状态、温度、压强
符号：
U
内能变化：
△U=U(反应产物)-U(反应物)
反应产物的内能
反应物的内能
物质内能与哪些因素有关？内能变化与能量变化什么关系？
【问题7】
内能变化与能量变化的关系
U(反应产物)＞U(反应物) 反应吸收能量
U(反应产物)＜U（反应物） 反应释放能量
内能变化与反应热是否相同？有什么关系？
体系与环境之间的能量交换
体系和环境之间能量的交换有两种形式:热和功。由于体系和环境的温度不同而在体系和环境之间交换的能量称为热,用符号Q表示;并且约定,体系吸热时Q取正值,体系放热时Q取负值。除热能外,体系与环境之间交换的其他形式的能(如电能、光能、机械能等)都称为功,用符号W表示;并且约定,环境对体系做功时W取正值,体系对环境做功时W取负值。
在一定的环境压强下,当体系的体积发生变化时,环境对体系(或体系对环境)做的功称为体积功。
【问题8】
内能变化与反应热的关系
化学反应体系与环境间
能量交换的形式
热：
功:
因温度不同而传递的能量
符号：Q 单位：KJ或J
除热以外的其他能量形式
符号：W 单位：KJ或J
△U=Q+W
结论：根据能量守恒定律，化学反应中内能的变化等于反应热和功的加和。
体积功、电功等
若反应过程中体系没有做功，既W=0时，化学反应的反应热（Q）等于化学反应前后体系内能变化（△U）
△U=Q
U(反应产物)＞U(反应物) 反应吸热 Q＞0
U(反应产物)＜U(反应物) 反应放热 Q＜0
焓变（ H ）： H＝ H生成物－ H反应物
单位： kJ/mol 或 kJ mol-1
等压条件下，反应热等于焓变。
焓与焓变
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。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)
产生
反应热
体系
内能改变
等压
反应热
（焓变）
H＝∑H(生成物）－ ∑H(反应物）
放热反应
吸热反应
H
反应物
生成物
反应物
生成物
H ＜0
H ＞0
H
宏观分析
436 kJ/mol
H
H
H
H
键断裂,吸收能量
键形成,释放能量
436 kJ/mol
键能：在25 ℃和101 kPa下，断开1 mol 气态分子AB(g)中的共价键，使其生成气态原子 A(g)和 B(g)所吸收的能量。
微观分析
能量
H2＝ 436 kJ/mol
H2(g)
2H(g)
H1＝+436 kJ/mol
H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) H＝？
吸收436 kJ + 243 kJ＝679 kJ
释放431 kJ/mol×2 mol＝862 kJ
H＝ 183 kJ/mol
微观分析
吸收能量679 kJ
释放能量862 kJ
H
＝ 183 kJ/mol
化学键断裂和形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因。
想一想：实验测得与理论分析的数据接近，说明了什么？
H＝ 183 kJ/mol
键能估算
实验测得
H＝ 184.6 kJ/mol
H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) H＝ ？
H(估算)＝∑E (反应物键能）－∑E (生成物键能）
反应物
生成物
化学反应
键断裂
键生成
原子重新组合
吸收能量
放出能量
吸收能量 ＞ 释放能量 吸热反应
吸收能量 ＜ 释放能量 放热反应
H(估算)＝ ∑E (反应物键能）－∑E (生成物键能）
＝2×436 kJ/mol＋498 kJ/mol－4×463.4 kJ/mol
＝ 483.6 kJ/mol
2H2
O2
4H
2O
2H2O
1 mol H2(g)中的H－H键断裂吸收436 kJ能量
1 molO2(g)中的化学键断裂吸收498 kJ能量
形成H2O(g)中1 molH－O键释放463.4 kJ能量
2H2(g) + O2(g) 2H2O(g) H＝？
3、已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，已知以下键能(kJ/mol):P－P：198，P－O：360，O＝O：498则反应P4(白磷)＋3O2＝P4O6的反应热△H为( )A．－1638kJ/mol白磷P4O6B．＋1638kJ/molC．－126kJ/molD．＋126kJ/molA达标检测选择适宜的反应条件
研究反应热的其他意义：
任务三 思考研究反应热的意义
研究化学反应的可行性
小 结
CH4
H2S
CH4
Fe2S3,H2O
CO，H2
CH4（10%）
H2O(g)
CO，H2，N2
H2O(g)
CO2，H2
N2
N2，H2
KHCO3
N2，H2
NH3
NH3
CO2
S(硫)
空气
二次转化
一次转化
合成
K2CO3(aq)
Fe(OH)3
O2
脱硫
接下行左端
利用天然气合成氨的工艺流程示意图
CH4(g) + H2O(g) CO(g)+ 3H2(g) H ＞0
反应吸收大量热，如果不及时供应所需要的热量，反应就不能顺利进行，甚至停止
热能的综合利用
任务三 思考研究反应热的意义
CH4
H2S
CH4
Fe2S3,H2O
CO，H2
CH4（10%）
H2O(g)
CO，H2，N2
H2O(g)
CO2，H2
N2
N2，H2
KHCO3
N2，H2
NH3
NH3
CO2
S(硫)
空气
二次转化
一次转化
合成
K2CO3(aq)
Fe(OH)3
O2
脱硫
接下行左端
利用天然气合成氨的工艺流程示意图
热能的综合利用
任务三 思考研究反应热的意义
H ＜ 0
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。
第一章 化学反应的热效应
2019人教版选择性必修一
第一节 反应热
常见的放热反应和吸热反应
放热反应
燃料的燃烧(与O2的反应）
吸热反应
C+CO2(高温)
铝热反应
物质的缓慢氧化
大部分化合反应（生石灰和水）
活泼金属与水或酸的反应
中和反应
大部分分解反应
NaHCO3+HCl
Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl
C+H2O(高温)
【问题1】
你能列举常见的放热、吸热反应吗？
利用化学反应中热量的释放或吸收有利于改善我们的生活环境，提高我们的生产效率。
即热饭盒能让我们随时吃到热的饭菜。
【思考】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）。使用时打开隔离层，即发生以下反应：Mg+2H2O═Mg（OH）2+H2↑ 。发热包中成份的含量是否需要控制，为什么？
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。
在实际应用中，该如何控制发热包成份的含量？人们在研究化学反应的能量时，该如何定量地描述化学反应过程中释放或吸收的热量呢
一、反应热 焓变
【问题2】
（1）体系与环境
下面以研究盐酸和氢氧化钠溶液之间的反应为例，对此作一些说明。
环境
体系
体系与环境示意图
体系——试管中的盐酸、NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系，又称系统。
环境——与体系相互影响的其他部分，如盛溶液的试管和溶液之外的空气等看做环境。
资 料
体系与环境
被研究的物质系统称为体系，体系以外的其它部分称为环境。例如：研究物质在水溶液中的反应，溶液就是体系，而盛放溶液的烧杯以及溶液之外的空气等便是环境。
体系
敞开体系
密封体系
隔离体系
与环境既有能量交换，也有物质交换。
与环境只有能量交换，没有物质交换。
与环境既没有能量交换，也没有物质交换。
任务一 思考如何定量描述化学反应中释放或者吸收的热量
例：
某试管中盛有Al粉和稀盐酸，下列有关说法不正确的是 （ ）
A.试管、Al粉、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.Al与稀盐酸反应导致体系温度升高，且向环境中释放热量
A
（2）体系与环境的热量交换——反应热
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
环境
热量
许多反应热可以通过量热计直接测定。
保温杯式量热计
反应热的测定
例如,盐酸与NaOH溶液反应的过程中会放出热量,导致体系与环境之间的温度产生差异。在反应前后,如果环境的温度没有变化,则反应放出的热量就会使体系的温度升高,这时可以根据测得的体系的温度变化和有关物质的比热容等来计算反应热。
反应热的直接测定
测量仪器
量热计
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
热容和比热容
在不发生化学反应和物质聚集状态变化的条件下,物质吸收热量，温度升高时,温度每升高1K所吸收的热量称为该物质的热容,用符号C表示。热容的单位是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。比热的单位是KJ·K-1·kg-1 。常温下,液态水的比热为4.18KJ·K-1·kg-1。
资料
如果知道体系的比热容，如何计算体系吸收或放出的热量？
【问题3】
【温馨提示】Q＝cm△t
Q：反应放出的热量。
C：反应混合液的比热容，为常数。
m：反应混合物液的总质量
△t：反应前后溶液温度的差值。
哪些数据可以帮助我们测出反应热呢？我们怎样将这些数据转化为热量的变化呢？
【问题4】
下面我们以中和热的测定来了解反应热数据的获得。
中和反应反应热的测定
【实验目的】
用简易量热计测量盐酸与NaOH溶液反应前后的温度。
【实验原理】
根据强酸与强碱溶液反应前后溶液温度的变化，计算出生成1 mol H2O放出的热量。
【实验药品】
50 mL、0.50 mol/L的盐酸和50 mL、0.55 mol/L氢氧化钠溶液
——其中一种反应物过量，能使反应完全， 以减小误差。
大烧杯(500 mL)
小烧杯(100 mL)
泡沫塑料或纸条
塑料板或硬纸板（两个孔）
温度计
环形玻璃搅拌棒
量筒(50 mL)两个
组装“简易量热计”（尽量和空气隔绝， 减少热量损失）
——测量反应前后的温度
——搅拌，使反应液混合均匀（要迅速）
——量取反应液
【实验仪器】
在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的，如上图所示。该实验也可在保温杯中进行。
【简易量热计组装】
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
起保温作用
防止热量散失
【实验测量】
（1）反应物温度的测量
①用量筒量取50mL0.50mol/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用另一个量简量取50mL0.55mol/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简中，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）。
（3）重复上述步骤（l）至步骤（2）两次。
思考问题一：能否更换温度计？
不能，会存在仪器误差
思考问题二：能否测完酸后直接测量碱的温度？
不能，残留的酸与碱反应，造成酸碱消耗，热量损失
思考问题三：为什么碱的浓度稍大于酸？
为了保证盐酸完全被中和
【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。
（2）取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据。
（3）根据温度差和比热容等计算反应热。
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：
①50mL0.50mol/L盐酸的质量m1=50g，50mL0.55mol/LNaOH溶液的质量m2=50g。
②反应后生成的溶液的比热容c=4.18J/（g·℃），50mL0.50mol/L盐酸与50ml0.55mol/LNaOH溶液发生中和反应时放出的热量为（m1+m2）·c·（t2-t1）= 。
③生成lmolH2O（l）时放出的热量为 。
3.0
23.0
20.0
19.9
20.1
3
2.9
22.9
20.0
19.9
20.1
1
2.3
22.3
20.0
19.9
20.1
2
温度差
(t2－t1)／℃
终止温度t2／℃
实验次数起始温度t1／℃
温度
实验次数
19.9
NaOH
20.0
平均值
23.1
3.1
20.1
HCl
4
若该实验中测得温度的情况如下，请计算中和热为多少？
误差较大，要舍去。
【问题4】
友情提示
对于定量实验，均需重复实验步骤，取2~3次实验数据的平均值
反应热测定实验中，温度数据至少要测量、记录6次（一次实验测3个数据，至少重复2次）
选用数据进行计算时，相差太大的数据应舍弃
理论上，在25℃和101kPa下，强酸、强碱稀溶液发生中和反应生成1mol H2O时，放出57.3kJ热量。为何所测得的数据小于57.3 kJ，分析产生误差的原因。
【问题5】
（l）导致中和反应反应热测定存在误差的原因
①量取溶液的体积不准确。
②温度计读数有误（如未读取到混合溶液的最高温度，就记为终止温度）。
③实验过程中有液体溅出。
④混合酸、碱溶液时，动作缓慢。
⑤隔热层隔热效果不好，实验过程中有热量损失。
⑥测过酸溶液的温度计未用水清洗便立即去测碱溶液的温度。
⑦溶液浓度不准确。
⑧没有进行重复实验。
（2）提高测定反应热准确度的措施
①实验中用温度计先后测量酸溶液、碱溶液及混合溶液的温度时，使用同一支温度计可减小实验误差，且测量完一种溶液后，温度计必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。温度计的水银球要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间后再记下读数。
②反应物应一次性迅速加入，且避免有液体溅出。
③实验操作时动作要快，尽量减少热量的损失。
④重复实验3次，取3次实验数据的平均值。
测定中和反应的反应热
实验 溶液温度 反应热/J
T1 T2 NaOH溶液与盐酸反应
KOH溶液与盐酸反应
NaOH溶液与硝酸反应
T2-T1相同
相同
为什么三个反应的热效应相同
2.所用溶液的体积相同，溶液中H＋和OH－的浓度相同，即H＋和OH－的量相同。
1.反应的实质相同：H+ + OHˉ== H2O
3.反应温度的变化值相同。
【问题6】
知识扩展
中和热：
在稀溶液中,强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态水时所释放的热量叫做中和热。
有11.2 g KOH的稀溶液与1 L 0.1 mol·L-1的H2SO4溶液反应,放出11.46 kJ的热量,则该反应的中和热为 。
迁移应用
57.3 kJ·mol－1
（1）已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) 放出热量57.3 kJ，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成 1 mol 水时放出 57.3 kJ 热量。( )
（2）已知 HCl 和 NaOH 反应的中和热为57.3 kJ·mol－1，则 98% 的浓硫酸和稀氢氧化钠溶液反应生成 1 mol 水的中和热为57.3 kJ·mol－1。( )
（3）已知 H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)放出热量57.3 kJ，则 1 mol H2SO4 和 1 mol Ba(OH)2 反应的反应热 ΔH＝2×(－57.3) kJ·mo－1。( )
×
×
×
1．正误判断
注意：
1．必须是酸和碱的稀溶液，因为浓酸溶液和浓碱溶液在相互稀释时会放热．
2．强酸和强碱的稀溶液反应才能保证H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)中和热均为57.3 kJ·mol－1，而弱酸或弱碱在中和反应中由于电离吸收热量，其中和热小于57.3 kJ·mol－1；
3．以生成1mol液态水为基准。
4. 反应不可以生成沉淀（如Ba(OH)2+H2SO4=BaSO4↓+2H2O)
2．关于中和热的测定实验，下列说法不正确的是( )
A．烧杯间填满碎泡沫塑料是为了减少实验过程中的热量损失
B．使用玻璃搅拌器既可以搅拌又可以避免损坏温度计
C．向盛装酸溶液的烧杯中加碱溶液时要小心缓慢
D．测过酸的温度计要用水清洗后再测碱的温度
C
3．50 mL 0.50 mol·L－1 盐酸与 50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH 溶液在图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的反应热。回答下列问题：
（1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种
玻璃用品是 。
（2）烧杯间填满碎纸条的作用是
。
（3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的反应热数值
（填“偏大”“偏小”“无影响”）。
玻璃搅拌器
减少实验过程中的热量损失
偏小
（4）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，与上述实验相比，所放出的热量 （填“相等”“不等”），所求中和热 （填“相等”“不等”）,简述理由：
（5）用相同浓度和体积的氨水代替 NaOH 溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会 。（均填“偏大”“偏小”“无影响”）
不等
相等
因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成 1 mol H2O 所放出的能量，与酸碱的用量无关。
偏小
回顾思考
化学反应能量变化的原因是什么？
1.化学反应的实质：旧化学键断裂和新化学键的形成
2.反应物和生成物所具有的能量不同
旧化学键断裂吸收能量＞新化学键的形成释放能量 反应吸收能量
旧化学键断裂吸收能量＜新化学键的形成释放能量 反应释放能量
反应物总能量＞生成物总能量 反应释放能量
反应物总能量＜生成物总能量 反应吸收能量
内能
任务二 探究化学反应中为什么会有反应热
2. 反应热与焓变
2.1.化学反应的内能变化
内能：
体系内所含各种微观粒子的能量总和
影响因素：
物质的种类、数量、聚集状态、温度、压强
符号：
U
内能变化：
△U=U(反应产物)-U(反应物)
反应产物的内能
反应物的内能
物质内能与哪些因素有关？内能变化与能量变化什么关系？
【问题7】
内能变化与能量变化的关系
U(反应产物)＞U(反应物) 反应吸收能量
U(反应产物)＜U（反应物） 反应释放能量
内能变化与反应热是否相同？有什么关系？
体系与环境之间的能量交换
体系和环境之间能量的交换有两种形式:热和功。由于体系和环境的温度不同而在体系和环境之间交换的能量称为热,用符号Q表示;并且约定,体系吸热时Q取正值,体系放热时Q取负值。除热能外,体系与环境之间交换的其他形式的能(如电能、光能、机械能等)都称为功,用符号W表示;并且约定,环境对体系做功时W取正值,体系对环境做功时W取负值。
在一定的环境压强下,当体系的体积发生变化时,环境对体系(或体系对环境)做的功称为体积功。
【问题8】
内能变化与反应热的关系
化学反应体系与环境间
能量交换的形式
热：
功:
因温度不同而传递的能量
符号：Q 单位：KJ或J
除热以外的其他能量形式
符号：W 单位：KJ或J
△U=Q+W
结论：根据能量守恒定律，化学反应中内能的变化等于反应热和功的加和。
体积功、电功等
若反应过程中体系没有做功，既W=0时，化学反应的反应热（Q）等于化学反应前后体系内能变化（△U）
△U=Q
U(反应产物)＞U(反应物) 反应吸热 Q＞0
U(反应产物)＜U(反应物) 反应放热 Q＜0
焓变（ H ）： H＝ H生成物－ H反应物
单位： kJ/mol 或 kJ mol-1
等压条件下，反应热等于焓变。
焓与焓变
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。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)
产生
反应热
体系
内能改变
等压
反应热
（焓变）
H＝∑H(生成物）－ ∑H(反应物）
放热反应
吸热反应
H
反应物
生成物
反应物
生成物
H ＜0
H ＞0
H
宏观分析
436 kJ/mol
H
H
H
H
键断裂,吸收能量
键形成,释放能量
436 kJ/mol
键能：在25 ℃和101 kPa下，断开1 mol 气态分子AB(g)中的共价键，使其生成气态原子 A(g)和 B(g)所吸收的能量。
微观分析
能量
H2＝ 436 kJ/mol
H2(g)
2H(g)
H1＝+436 kJ/mol
H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) H＝？
吸收436 kJ + 243 kJ＝679 kJ
释放431 kJ/mol×2 mol＝862 kJ
H＝ 183 kJ/mol
微观分析
吸收能量679 kJ
释放能量862 kJ
H
＝ 183 kJ/mol
化学键断裂和形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因。
想一想：实验测得与理论分析的数据接近，说明了什么？
H＝ 183 kJ/mol
键能估算
实验测得
H＝ 184.6 kJ/mol
H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) H＝ ？
H(估算)＝∑E (反应物键能）－∑E (生成物键能）
反应物
生成物
化学反应
键断裂
键生成
原子重新组合
吸收能量
放出能量
吸收能量 ＞ 释放能量 吸热反应
吸收能量 ＜ 释放能量 放热反应
H(估算)＝ ∑E (反应物键能）－∑E (生成物键能）
＝2×436 kJ/mol＋498 kJ/mol－4×463.4 kJ/mol
＝ 483.6 kJ/mol
2H2
O2
4H
2O
2H2O
1 mol H2(g)中的H－H键断裂吸收436 kJ能量
1 molO2(g)中的化学键断裂吸收498 kJ能量
形成H2O(g)中1 molH－O键释放463.4 kJ能量
2H2(g) + O2(g) 2H2O(g) H＝？
3、已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，已知以下键能(kJ/mol):P－P：198，P－O：360，O＝O：498则反应P4(白磷)＋3O2＝P4O6的反应热△H为( )A．－1638kJ/mol白磷P4O6B．＋1638kJ/molC．－126kJ/molD．＋126kJ/molA达标检测选择适宜的反应条件
研究反应热的其他意义：
任务三 思考研究反应热的意义
研究化学反应的可行性
小 结
CH4
H2S
CH4
Fe2S3,H2O
CO，H2
CH4（10%）
H2O(g)
CO，H2，N2
H2O(g)
CO2，H2
N2
N2，H2
KHCO3
N2，H2
NH3
NH3
CO2
S(硫)
空气
二次转化
一次转化
合成
K2CO3(aq)
Fe(OH)3
O2
脱硫
接下行左端
利用天然气合成氨的工艺流程示意图
CH4(g) + H2O(g) CO(g)+ 3H2(g) H ＞0
反应吸收大量热，如果不及时供应所需要的热量，反应就不能顺利进行，甚至停止
热能的综合利用
任务三 思考研究反应热的意义
CH4
H2S
CH4
Fe2S3,H2O
CO，H2
CH4（10%）
H2O(g)
CO，H2，N2
H2O(g)
CO2，H2
N2
N2，H2
KHCO3
N2，H2
NH3
NH3
CO2
S(硫)
空气
二次转化
一次转化
合成
K2CO3(aq)
Fe(OH)3
O2
脱硫
接下行左端
利用天然气合成氨的工艺流程示意图
热能的综合利用
任务三 思考研究反应热的意义
H ＜ 0
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。