新授课
第一章 化学反应的热效应
第1课时 反应热 焓变
【学习目标】
1.能解释中和反应热的测定原理。 2.了解反应热和焓变的含义，理解化学反应中能量变化的本质。
【学习活动】
学习任务
目标一：能解释中和反应热的测定原理。 任务1：阅读教材p4内容，完成下列问题。 1.体系包含哪些方面？环境包含哪些方面？(以盐酸与NaOH溶液的反应为例) 2.体系和环境存在哪些关联？ 3.常见的吸热反应与放热反应有哪些？ 任务2：实验——中和反应反应热的测定 【实验测量】 (1)反应物温度的测量。 ①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1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。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－1 NaOH溶液，用温度计测量并记录NaOH溶液的温度。 (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筒，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(1)至步骤(2)两次。 【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。 实验序号反应物的温度/℃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）/℃123
(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： ①50 mL 0.50 mol·L－1 盐酸的质量m1＝50 g，50 mL 0.55 mol·L－1 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·℃)，50 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液发生中和反应时放出的热量为： 。 ③生成1 mol H2O时放出的热量为 。 【概念生成】中和热 (1)概念：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水时所放出的热量。 (2)数值：57.3 kJ·mol－1。 【问题和讨论】 （1）实验装置中，内筒与外壳间填充大量泡沫塑料的目的是什么？ （2）实验中使用0.55 mol·L－1 NaOH溶液与0.50 mol·L－1盐酸反应，而不是选用0.50 mol·L－1 NaOH溶液的原因是什么？ （3）能否用铜质搅拌器代替玻璃搅拌器？ （4）实验过程中能否用醋酸代替盐酸，或用氨水代替NaOH溶液？若代替对实验结果会造成什么影响？ （5）酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次迅速倒入量热计的内筒中而不能缓慢分多次倒入？ （6）若改用100 mL 0.50 mol·L－1盐酸与100 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液混合，所测中和热的数值是否为本实验结果的2倍？
目标二：了解反应热和焓变的含义，理解化学反应中能量变化的本质。 任务1：阅读教材p6内容，完成下列问题。 1.反应热与焓变的关系？焓变用什么符号表示，其单位是什么？ 2.当反应物的总能量高于生成物的总能量和反应物的总能量低于生成物的总能量时，反应过程中的反应体系的能量变化是怎样的？ 任务2：分析氢气和氯气反应的情况，思考化学反应为什么会产生反应热？ 纯净的H2可以在Cl2中安静地燃烧，发出苍白色火焰，反应生成的气体是HCl，它在空气中与水蒸气结合形成白雾。下面是反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的能量变化示意图： 1．断裂1 mol H—H、1 mol Cl—Cl吸收的总能量是多少？形成2 mol H—Cl放出的能量是多少？由此判断该反应的ΔH是多少？ 2．根据图示中数据判断2HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)的焓变ΔH是多少？与问题1中的ΔH相比，得出的结论是什么？ 3.从化学键的角度分析，为什么化学反应中一定存在能量的变化？化学反应为什么会产生反应热
【学习总结】
回顾本课所学，画出思维导图
2新授课
第一章 化学反应的热效应
第1课时 反应热 焓变
【学习目标】
1.能解释中和反应热的测定原理。 2.了解反应热和焓变的含义，理解化学反应中能量变化的本质。
【学习活动】
学习任务
目标一：能解释中和反应热的测定原理。 任务1：阅读教材p4内容，完成下列问题。 1.体系包含哪些方面？环境包含哪些方面？(以盐酸与NaOH溶液的反应为例) 参考答案： 体系（系统）：包括反应物（盐酸、NaOH溶液）、发生的反应（HCl+NaOH=NaCl+H2O）、生成物（NaCl、H2O）。 环境：与体系相互影响的其他部分，如试管、空气等。 2.体系和环境存在哪些关联？ 参考答案： 体系和环境存在能量交换，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。 3.常见的吸热反应与放热反应有哪些？ 参考答案： 常见的放热反应：a.所有燃烧或爆炸反应;b.酸碱中和反应;c.多数化合反应;d.活泼金属与水或酸生成H2的反应;e.物质的缓慢氧化;f.自发进行的氧化还原反应；等等。 常见的吸热反应：a多数分解反应；b氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合反应；c盐类水解；d特殊吸热反应，如C+CO2=2CO、C+H2O(g)=CO+H2；等等。 任务2：实验——中和反应反应热的测定 【实验测量】 (1)反应物温度的测量。 ①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1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。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－1 NaOH溶液，用温度计测量并记录NaOH溶液的温度。 (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筒，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(1)至步骤(2)两次。 【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。 实验序号反应物的温度/℃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）/℃123
(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： ①50 mL 0.50 mol·L－1 盐酸的质量m1＝50 g，50 mL 0.55 mol·L－1 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·℃)，50 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH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1 mol H2O时放出的热量为_kJ。 【概念生成】中和热 (1)概念：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水时所放出的热量。 (2)数值：57.3 kJ·mol－1。 【问题和讨论】 （1）实验装置中，内筒与外壳间填充大量泡沫塑料的目的是什么？ 参考答案：泡沫塑料起保温、隔热作用，目的是减少实验过程中热量的损失。 （2）实验中使用0.55 mol·L－1 NaOH溶液与0.50 mol·L－1盐酸反应，而不是选用0.50 mol·L－1 NaOH溶液的原因是什么？ 参考答案：碱稍过量的原因是保证盐酸完全被中和。 （3）能否用铜质搅拌器代替玻璃搅拌器？ 参考答案：不能，原因是金属铜传热快，实验过程中会造成热量损失。 （4）实验过程中能否用醋酸代替盐酸，或用氨水代替NaOH溶液？若代替对实验结果会造成什么影响？ 参考答案：不能；弱酸、弱碱电离吸收热量，会使测得的中和热的数值偏小。 （5）酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次迅速倒入量热计的内筒中而不能缓慢分多次倒入？ 参考答案：本实验的关键是尽可能减少热量散失，若动作迟缓或分多次倒入，会使热量损失导致实验产生误差。 （6）若改用100 mL 0.50 mol·L－1盐酸与100 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液混合，所测中和热的数值是否为本实验结果的2倍？ 参考答案：否；中和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。
目标二：了解反应热和焓变的含义，理解化学反应中能量变化的本质。 任务1：阅读教材p6内容，完成下列问题。 1.反应热与焓变的关系？焓变用什么符号表示，其单位是什么？ 参考答案：化学反应过程中所释放或吸收的热量，叫反应热，在恒压状态下，它等于反应前后物质的焓变。 焓变用符号ΔH表示，ΔH的常用单位是kJ/mol或kJ·mol-1 2.当反应物的总能量高于生成物的总能量和反应物的总能量低于生成物的总能量时，反应过程中的反应体系的能量变化是怎样的？ 参考答案：放热反应，体系的能量降低，规定ΔH的符号为“－”；吸热反应，体系的能量升高，我们规定ΔH的符号为“＋”。 由于化学反应中反应物能量之和与生成物能量之和不相等，所以化学反应中一定有能量变化。一个化学反应是释放能量还是吸收能量取决于：反应物总能量与生成物总能量的相对大小。 任务2：分析氢气和氯气反应的情况，思考化学反应为什么会产生反应热？ 纯净的H2可以在Cl2中安静地燃烧，发出苍白色火焰，反应生成的气体是HCl，它在空气中与水蒸气结合形成白雾。下面是反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的能量变化示意图： 1．断裂1 mol H—H、1 mol Cl—Cl吸收的总能量是多少？形成2 mol H—Cl放出的能量是多少？由此判断该反应的ΔH是多少？ 参考答案：断键吸收的总能量为436 kJ＋243 kJ＝679 kJ。形成化学键放出的总能量为431 kJ×2＝862 kJ。故H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反应放出的热量为862 kJ－679 kJ＝183 kJ，即反应的 ΔH＝－183 kJ·mol－1。 2．根据图示中数据判断2HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)的焓变ΔH是多少？与问题1中的ΔH相比，得出的结论是什么？ 参考答案：ΔH＝断裂化学键吸收的总能量－形成化学键放出的总能量＝(431 kJ·mol－1×2)－(436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1)＝＋183 kJ·mol－1。正、逆反应的焓变(ΔH)数值相等，符号相反。 3.从化学键的角度分析，为什么化学反应中一定存在能量的变化？化学反应为什么会产生反应热 参考答案：旧键断裂时吸收的能量与新键形成时放出的能量均不相等，所以任何化学反应都有能量变化。 【方法小结】 焓变计算公式：ΔH＝E总(断键)－E总(成键)
【学习总结】
回顾本课所学，画出思维导图
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