1.1 课时1 反应热 焓变 课件 (共29张PPT)2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修1

(共29张PPT)
乙炔与氧气反应放出的热量用于切割金属
引燃炸药开矿爆破
化学反应所提供的能量大大促进了社会的发展。与研究化学反应
中的物质变化一样， 研究化学反应中的能量变化同样具有重要意义。
第一章 化学反应的热效应
第一节 反应热 课时1
1.认识体系和环境，理解反应热、焓变的概念；
2.掌握中和反应反应热的测定，并能根据实验中测定的数据计算反应热；
3.能从微观和宏观两个角度认识反应热的实质。
发热包中成份含量过少，放热不足，含量过多占用空间，且有安全隐患。
那么，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
“自热饭盒”如何发热？
饭盒底部有两层，一层存放水，另
一层存放氧化钙等的混合物（发热包）。
使用时打开隔离层，即发生以下反应：
CaO+H2O═Ca(OH)2 ，并释放大量的热。
【思考】发热包中成份的含量是否需要控制，为什么？
1.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。
一、反应热及其测定
环境
体系
盐酸与NaOH溶液之间的反应
与体系相互影响的其他部分，
如试管、空气等
反应物：盐酸、NaOH溶液
发生的反应：HCl+NaOH= NaCl+H2O
生成物： NaCl、H2O
环境
体系
盐酸与NaOH溶液之间的反应
热量：
因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量。
等温条件是反应过程中温度一直保持不变吗？
思考与交流
不是，等温条件是指化学反应发生后，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。
2. 中和反应反应热的测定：
如何根据测得的数据计算反应热？
在测定中和反应的反应热时，应该测量哪些数据？
为了提高测定的准确度，应该采取哪些措施？
保温杯式量热计
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，吸收热量就会使体系的温度降低，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。
【实验原理】
Q ＝ c · m ·（t2－t1）
比热容
质量
温度的变化量
反应放出热量
环形玻璃搅拌器——使反应物迅速混合，使反应充分进行，保持体系的温度均匀
外壳——起保温作用
温度计——测量反应前后体系的温度
内筒——反应容器
简易量热计
内筒和外筒上口对齐，内外筒中间有隔层——减少热量损失
【实验步骤】
①用量筒量取50mL0.50 mol/L盐酸，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。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，用温度计测量并记录NaOH溶液的温度。
视频
（1）反应物温度的测量。
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。
（2）反应后体系温度的测量。
（3）重复上述步骤两次。
【数据处理】
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
（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。
29.5
29.5
29.5
32.5
3
30.0
29.0
29.5
32.5
3
29.5
29.5
29.5
32.5
3
【数据处理】
盐酸、氢氧化钠溶液为稀溶液，其密度近似地认为都是1g·cm3，反应后生成的溶液的比热容 c=4.18 J/（g·℃）。该实验中盐酸和NaOH溶液反应放出的热量为 ，生成1molH2O时放出的热量为 。
Q ＝ c · m ·（t2－t1）
Q ＝ c · （m1+m2） ·（t2－t1）
50 mL盐酸的质量m1＝50 g,
50 mL NaOH溶液的质量m2＝50 g。
HCl + NaOH ＝ H2O + NaCl
1 1 1
0.025mol 0.025mol 0.025mol
50mL0.50 mol/L盐酸
50 mL0.55 moI/L NaOH溶液
【数据处理】
盐酸、氢氧化钠溶液为稀溶液，其密度近似地认为都是1g·cm3，反应后生成的溶液的比热容 c=4.18 J/（g·℃）。该实验中盐酸和NaOH溶液反应放出的热量为 ，生成1molH2O时放出的热量为 。
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。
——中和热
(1)必须是稀溶液
(3)必须是反应生成1mol液态水时放出的热量
(2)必须是强酸强碱，
【注意】
(4)不是所有的中和反应放出的热都叫中和热
，浓酸和浓碱溶液稀释会放热
弱酸弱碱电离吸热
Ⅰ.为什么要用稍过量的 NaOH溶液？
为了保证酸、碱完全中和。
思考与交流
Ⅱ.能不能是盐酸过量？
盐酸过量则应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。
Ⅲ.温度计上的酸为何要用水冲洗干净并用滤纸擦干？
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，导致实验误差。
Ⅳ.实验过程为什么要使用同一支温度计进行温度测量呢？
减少仪器本身的误差，使测量的温度更准确
Ⅴ.该实验还采取了哪些措施来提高测定反应热的准确度
①将溶液迅速倒入内筒后，立即盖上杯盖，减少热量的损失
②重复实验2～3次，测量的温度差取平均值更准确
1.判断正误
(1)浓硫酸与NaOH溶液反应生成1 mol 液态水，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用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(　　)
【练一练】
2.为了测定酸碱反应的中和热，计算时至少需要的数据是（ ）
①酸溶液的浓度　②碱溶液的浓度　③比热容　④反应后溶液的质量(单位：kg)　⑤生成水的物质的量　⑥反应前后温度变化　⑦操作所需的时间
A.①②③⑥ B.①③④⑤ C.③④⑤⑥ D.全部
C
3.你所知道的化学反应中有哪些是放热反应？哪些是吸热反应？
放热反应
吸热反应
①金属与酸或水的反应
②酸碱中和反应
③所有的燃烧反应
④缓慢氧化反应
⑤大多数化合反应
①大部分分解反应
②Ba(OH)2·8H2O 晶体与 NH4Cl晶体反应
③C与CO2反应生成CO的反应
④C与H2O(g)反应生成CO和H2
化学反应为什么会产生反应热？
思考与交流
化学反应前后体系的内能发生了变化。
内能（符号为U）是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影响。
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，科学上引入了一个与内能有关的物理量——焓。
二、反应热与焓变
1.焓（符号为H）：是物质所具有的能量，与内能有关的物理量。
反应物
反应过程
焓 (H)
生成物
反应物
反应过程
焓 (H)
生成物
反应体系放热时其焓减小；
反应体系吸热时其焓增大。
放热反应
吸热反应
宏观角度
等压条件下进行的化学反应，其反应热等于反应的焓变
反应物
反应过程
焓 (H)
Δ H ＜ 0
放热反应
生成物
反应物
反应过程
焓 (H)
Δ H ＞ 0
吸热反应
生成物
2.焓变（符号为ΔH）：生成物与反应物的焓值差
ΔH ＝ H生成物 － H反应物
单位：kJ/mol或kJ·mol-1
表示1mol
反应的焓变
生成物具有的总能量－反应物具有的总能量
[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:
△H= -184.6 kJ/mol
根据例1，写出下述反应的焓变。
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:
△H= +131.5 kJ/mol
注：“+”表示“吸热”；“-”表示“放热”。
“+”或“-”不能省略，单位kJ/mol必须标出。
焓：受物质的量、温度、压强、聚集状态等影响
3.从微观角度认识反应热的本质
化
学
反
应
反应物
旧化学键断裂
生成物
新化学键形成
物质变化
能量变化
吸收能量
释放能量
差值即为焓变
H
H
H
H
436 kJ·mol－1
243 kJ·mol－1
431 kJ·mol－1
431 kJ·mol－1
能量
键断裂
键断裂
键形成
键形成
＋
＋
能量
H
H
能量
能量
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Δ H=反应物键能和－生成物键能和
ΔH = 化学键断裂吸收的能量 － 化学键形成释放的能量
吸收：436kJ+243kJ =679kJ
释放：431kJ/mol×2mol=862kJ
ΔH = 679kJ-862kJ= -183kJ/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
H
H
H
H
436 kJ·mol－1
243 kJ·mol－1
431 kJ·mol－1
431 kJ·mol－1
能量
键断裂
键断裂
键形成
键形成
＋
＋
能量
H
H
能量
能量
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
ΔH =-183kJ/mol
实验测得
ΔH =-184.6kJ/mol
键能估算
【思考】已知 C（石墨，s）= C（金刚石，s）ΔH = +1.9kJ/mol
判断石墨、金刚石哪个更稳定？
金刚石
石墨
物质能量、键能与稳定性的关系：
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.物质能量越低，物质越稳定
石墨更稳定
1. 断开 l mol H—H键、l mol N－H键、l mol N≡N键分别需要的能量是 436kJ、391kJ、946kJ，求：
①1mol N2生成NH3的ΔH=
②1/3mol N2生成NH3的ΔH=
-92kJ/mol
-30.6kJ/mol
2.已知反应A＋B＝C＋D为放热反应，下列说法中正确的是（ ）
A. A的能量一定高于C
B. B的能量一定高于D
C. A和B的总能量一定高于C和D的总能量
D. 该反应为放热反应，故不必加热就一定能发生
C
放热反应加热的目的一般是引发反应进行或加快反应速率。
【练一练】
3.N4 分子结构为正四面体（如图所示）。已知：断裂 N4 (g) 中 1mol N－N 键吸收 193 kJ 能量，形成 N2 (g) 中1mol N N键放出 941 kJ 能量。下列说法正确的是（ ）
A. N4 (g) 比 N2 (g) 更稳定
B. N4 (g) = 2 N2 (g) ΔH = + 724 kJ·mol-1
C. 形成 1 mol N4 (g) 中的化学键放出 193 kJ 的能量
D. 1 mol N2 (g) 完全转化为 N4 (g)，体系的能量增加 362 kJ
N4
D
反应热
中和热
定义
测定
实验原理
实验步骤
数据处理
注意事项
反应热与焓变
概念
焓变产生的原因
焓变的计算
反应热
焓
焓变
微观
宏观