1.1.1反应热与焓变课件(共34张PPT)2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1
文档属性
| 名称 | 1.1.1反应热与焓变课件(共34张PPT)2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 129.9MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-10-27 18:49:19 | ||
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文档简介
(共34张PPT)
第一章
化学反应的热效应
第一节 反应热
第一课时 反应热 焓变
1.1.1 反应热 焓变
2022年7月24日14时，长征五号B运载火箭托举着 “天问实验舱”，在中国海南文昌航天发射场点火升空。
1.1.1 反应热 焓变
液氢-液氧
煤油-液氧
箭长53. 7米
总质量837.5吨
化学能
热能
1.1.1 反应热 焓变
【旧知回顾】
常见放热反应
③ 酸碱
中和反应
①燃烧
④ 大部分
化合反应
②金属与水
/酸反应
⑤ 铝热
反应
1.1.1 反应热 焓变
【旧知回顾】
常见吸热反应
① Ba(OH)2·8H2O
和NH4Cl
② C/CO/H2 还原
金属氧化物
③ 大多分解反应
如何定量描述反应释放或吸收的能量呢？
KMnO4
一、反应热
1.1.1 反应热 焓变
与体系相互影响的其他部分，
如：试管和溶液之外的空气等。
盐酸、NaOH溶液及发生的反应
以盐酸与NaOH溶液的反应为例
环境
体系
体系与环境示意图
一、反应热
1.1.1 反应热 焓变
以盐酸与NaOH溶液的反应为例
环境
体系
T2 ＞ T1
T2
T1
体系与环境之间存在_______交换。
能量
因温度不同，
热传递
一、反应热
1.1.1 反应热 焓变
1. 反应热定义：
________________，化学反应体系向环境释放或吸收的热量。
化学反应的热效应
量热计
如何测定反应放出的热量？
等温条件下
1.1.1 反应热 焓变
2. 反应热的测定
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
保温杯式量热计
一、反应热
二、中和反应反应热的测定
1.1.1 反应热 焓变
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。
简易量热计示意图
1.1.1 反应热 焓变
（1）测量哪些数据？
简易量热计示意图
【思考与讨论】
（2）如何利用数据计算反应热？
（3）如何提高实验的准确度？
盐酸&NaOH的温度
反应后体系的温度（最高温度）
Q = ( m1+m2 ) ×c ×（ t2 - t1 ）
二、中和反应反应热的测定
1.1.1 反应热 焓变
【实验测量】
a. 量取50 mL 0.5mol/L盐酸，用温度计测量盐酸的温度
用水冲洗干净温度计上的酸。
反应物温度的测量
b. 量取50 mL 0.55mol/L NaOH溶液，用温度计测量其温度
防止残留的酸与碱反应，
导致测量的t2数据不准。
NaOH稍过量，确保盐酸完全反应
二、中和反应反应热的测定
1.1.1 反应热 焓变
【实验测量】
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，用玻璃搅拌器匀速搅拌。密切关注温度变化，将最高温度记为反应后体系的温度（t2）
反应后体系温度的测量
减少热量的损失
导热性能差，减小热量损失
二、中和反应反应热的测定
重复上述步骤两次
1.1.1 反应热 焓变
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？
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。
【思考与讨论】
不能。金属质搅拌器易导热，造成实验过程中热量损失。
1.1.1 反应热 焓变
二、中和反应反应热的测定
【数据处理】
25.0 25.2 _____ 28.5 ____
24.9 25.1 _____ 28.3 ____
25.6 25.4 _____ 29.0 ____
实验
次数
反应物的温度/℃
盐酸
NaOH溶液
反应物前
体系的温度
t1/℃
反应物后
体系的温度
t2/℃
温度差
（t2 - t1 ）/℃
1
2
3
取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据。
根据温度差和比热容等计算反应热。
25.1
3.4
3.3
25.0
25.5
3.5
1.1.1 反应热 焓变
二、中和反应反应热的测定
【数据处理】
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＝cmΔt＝c·[m(盐酸)＋m(NaOH溶液)]·(t2－t1)≈ kJ，
那么生成1 mol H2O放出的热量为 ＝ ＝ 。
1.42
56.8 kJ
1.1.1 反应热 焓变
二、中和反应反应热的测定
56.8
kJ
57.3
kJ
VS
你测的数据
资料上的数据
为什么误差这么大？
×
数据
1.1.1 反应热 焓变
二、中和反应反应热的测定
实验过程中有哪些因素会造成实验误差？
①装置本身缺陷：
②实验操作：
③数据处理：
如 动作慢，造成热量损失
保温性能差
酸碱溶液的比热容和密度均大于水
采用近似值计算，
【误差分析】
1.1.1 反应热 焓变
二、中和反应反应热的测定
【问题与讨论】
提高测定反应热准确度的措施有哪些？
①装置：
②实验操作：
精确的温度计/传感器
动作迅速，减小热量损失
搅拌均匀
提高装置的保温效果
1.1.1 反应热 焓变
二、中和反应反应热的测定
中和热
在25℃和101kPa下，
_________跟_______的______溶液发生中和反应生成_____________时所释放的热量为 57.3 kJ。
强酸
强碱
稀
1mol水
HCl
NaOH
HNO3
Ba(OH)2
H2SO4
HNO3
NH3·H2O
Ba(OH)2
CH3COOH
NaOH
×
×
×
实质是H+和OH-化合生成H2O
对点训练
【1】采用50mL 0.55mol/L NaOH溶液和50mL 0.5mol/L稀盐酸进行中和反应反应热的测定实验，装置如图所示，下列说法错误的是（ ）
1.1.1 反应热 焓变
A．仪器M的名称为玻璃搅拌器
B．碎泡沫塑料能减少热量的散失
C．加入试剂时，应缓慢加入，防止液体飞溅
D．可用50mL 0.26mol/L稀硫酸代替稀盐酸进行实验
C
对点训练
【2】用如图所示的装置进行中和反应反应热的测定。下列说法正
确的是( )
1.1.1 反应热 焓变
A．如图条件下实验过程中没有热量损失
B．玻璃搅拌器可用铜质材料代替
C．为了使反应均匀进行，药品可以分几次
加入
D．分别测量NaOH与醋酸和硫酸中和反应
的反应热，数值不同
D
1.1.1 反应热 焓变
三、焓变
【思考与交流】
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？
化学反应之所以会产生反应热是因为化学反应前后体系的内能（符号为U）发生了变化。内能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。
【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？
能量越低,物质越稳定
1.1.1 反应热 焓变
三、焓变
与________有关的物理量，描述物质所具有的______
能量
受温度、压强、物质的聚集状态等影响。
内能
焓
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↑
1.1.1 反应热 焓变
三、焓变
反应热在______________等于焓变，用______表示。
产生
反应热
体系
内能改变
等压
反应热
焓变
等压条件下
ΔH
单位为_______
kJ·mol-1
1.1.1 反应热 焓变
三、焓变
当体系吸热时其焓增大，ΔH 为________，即ΔH_______。
1) 放热反应
当体系放热时其焓减小，ΔH 为________，即ΔH_______。
负值
＜0
正值
＞0
2) 吸热反应
（ΔH＜0）
（ΔH＞0）
△H=H（生成物）-H（反应物）
1.1.1 反应热 焓变
三、焓变
【例1】在25 °C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
注：右端的+或-不要省略，单位kJ/mol必须标出。
在25 ° C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:
△H= +131.5 kJ/mol
△H= -57.3 kJ/mol
中和热的表示：
H+(aq)+OH-(aq)=H2O (l)
1.1.1 反应热 焓变
三、焓变
反应热的微观实质
化学反应的本质：___________________________________
旧化学键的断裂 和 新化学键的形成
吸收能量
放出能量
H（kJ/mol）
反应历程
H2 + Cl2
2H+2Cl
2HCl
-183 kJ/mol
436 kJ/mol (H2)
243 kJ/mol (Cl2)
2×(-431 kJ)
= 862 kJ/mol
Q吸收=436+243=679 kJ/mol
Q放出=431×2=862 kJ/mol
反应热 △H=679-862= -183 kJ/mol
1.1.1 反应热 焓变
三、焓变
化学反应过程中形成化学键、断裂化学键能量变化可用如图表示：
其中，E1可看作反应物断裂化学键吸收的总能量，E2可看作生成物形成化学键放出的总能量，E1与E2的差值表示 。
反应热（焓变）
△H 的计算方法
(1)ΔH＝H(生成物)－H(反应物)。
(2)ΔH＝E(反应物的总键能)－E(生成物的总键能)。
(3)ΔH>0为吸热反应，ΔH<0为放热反应。
对点训练
【3】某化学反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是( )
1.1.1 反应热 焓变
A．断开化学键需要吸收能量
B．该化学反应放出的热量为E2-E3
C．锌和稀硫酸反应的能量变化趋势与
图示一致
D．该反应过程中反应物的总能量大
于生成物的总能量
B
对点训练
【4】(双选) Na2CO3溶液与盐酸反应过程中的能量变化如图所示，
下列叙述正确的是( )
1.1.1 反应热 焓变
BD
对点训练
【5】某同学设计如图所示实验，探究反应中的能量变化。下列判
断正确的是（ ）
1.1.1 反应热 焓变
A．由实验可知，(a)、(b)、(c)所涉及的反应都是放热反应
B．若用NaOH固体测定中和热，则测定中和热(ΔH)偏高
C．实验(c)设计存在缺陷
D．将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量有所增加
C
1.1.1 反应热 焓变
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。
思考:
研究反应热的意义
研究化学反应的可行性
选择适宜的反应条件
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。
1.1.1 反应热 焓变
课堂小结
第一章
化学反应的热效应
第一节 反应热
第一课时 反应热 焓变
1.1.1 反应热 焓变
2022年7月24日14时，长征五号B运载火箭托举着 “天问实验舱”，在中国海南文昌航天发射场点火升空。
1.1.1 反应热 焓变
液氢-液氧
煤油-液氧
箭长53. 7米
总质量837.5吨
化学能
热能
1.1.1 反应热 焓变
【旧知回顾】
常见放热反应
③ 酸碱
中和反应
①燃烧
④ 大部分
化合反应
②金属与水
/酸反应
⑤ 铝热
反应
1.1.1 反应热 焓变
【旧知回顾】
常见吸热反应
① Ba(OH)2·8H2O
和NH4Cl
② C/CO/H2 还原
金属氧化物
③ 大多分解反应
如何定量描述反应释放或吸收的能量呢？
KMnO4
一、反应热
1.1.1 反应热 焓变
与体系相互影响的其他部分，
如：试管和溶液之外的空气等。
盐酸、NaOH溶液及发生的反应
以盐酸与NaOH溶液的反应为例
环境
体系
体系与环境示意图
一、反应热
1.1.1 反应热 焓变
以盐酸与NaOH溶液的反应为例
环境
体系
T2 ＞ T1
T2
T1
体系与环境之间存在_______交换。
能量
因温度不同，
热传递
一、反应热
1.1.1 反应热 焓变
1. 反应热定义：
________________，化学反应体系向环境释放或吸收的热量。
化学反应的热效应
量热计
如何测定反应放出的热量？
等温条件下
1.1.1 反应热 焓变
2. 反应热的测定
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
保温杯式量热计
一、反应热
二、中和反应反应热的测定
1.1.1 反应热 焓变
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。
简易量热计示意图
1.1.1 反应热 焓变
（1）测量哪些数据？
简易量热计示意图
【思考与讨论】
（2）如何利用数据计算反应热？
（3）如何提高实验的准确度？
盐酸&NaOH的温度
反应后体系的温度（最高温度）
Q = ( m1+m2 ) ×c ×（ t2 - t1 ）
二、中和反应反应热的测定
1.1.1 反应热 焓变
【实验测量】
a. 量取50 mL 0.5mol/L盐酸，用温度计测量盐酸的温度
用水冲洗干净温度计上的酸。
反应物温度的测量
b. 量取50 mL 0.55mol/L NaOH溶液，用温度计测量其温度
防止残留的酸与碱反应，
导致测量的t2数据不准。
NaOH稍过量，确保盐酸完全反应
二、中和反应反应热的测定
1.1.1 反应热 焓变
【实验测量】
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，用玻璃搅拌器匀速搅拌。密切关注温度变化，将最高温度记为反应后体系的温度（t2）
反应后体系温度的测量
减少热量的损失
导热性能差，减小热量损失
二、中和反应反应热的测定
重复上述步骤两次
1.1.1 反应热 焓变
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？
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。
【思考与讨论】
不能。金属质搅拌器易导热，造成实验过程中热量损失。
1.1.1 反应热 焓变
二、中和反应反应热的测定
【数据处理】
25.0 25.2 _____ 28.5 ____
24.9 25.1 _____ 28.3 ____
25.6 25.4 _____ 29.0 ____
实验
次数
反应物的温度/℃
盐酸
NaOH溶液
反应物前
体系的温度
t1/℃
反应物后
体系的温度
t2/℃
温度差
（t2 - t1 ）/℃
1
2
3
取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据。
根据温度差和比热容等计算反应热。
25.1
3.4
3.3
25.0
25.5
3.5
1.1.1 反应热 焓变
二、中和反应反应热的测定
【数据处理】
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＝cmΔt＝c·[m(盐酸)＋m(NaOH溶液)]·(t2－t1)≈ kJ，
那么生成1 mol H2O放出的热量为 ＝ ＝ 。
1.42
56.8 kJ
1.1.1 反应热 焓变
二、中和反应反应热的测定
56.8
kJ
57.3
kJ
VS
你测的数据
资料上的数据
为什么误差这么大？
×
数据
1.1.1 反应热 焓变
二、中和反应反应热的测定
实验过程中有哪些因素会造成实验误差？
①装置本身缺陷：
②实验操作：
③数据处理：
如 动作慢，造成热量损失
保温性能差
酸碱溶液的比热容和密度均大于水
采用近似值计算，
【误差分析】
1.1.1 反应热 焓变
二、中和反应反应热的测定
【问题与讨论】
提高测定反应热准确度的措施有哪些？
①装置：
②实验操作：
精确的温度计/传感器
动作迅速，减小热量损失
搅拌均匀
提高装置的保温效果
1.1.1 反应热 焓变
二、中和反应反应热的测定
中和热
在25℃和101kPa下，
_________跟_______的______溶液发生中和反应生成_____________时所释放的热量为 57.3 kJ。
强酸
强碱
稀
1mol水
HCl
NaOH
HNO3
Ba(OH)2
H2SO4
HNO3
NH3·H2O
Ba(OH)2
CH3COOH
NaOH
×
×
×
实质是H+和OH-化合生成H2O
对点训练
【1】采用50mL 0.55mol/L NaOH溶液和50mL 0.5mol/L稀盐酸进行中和反应反应热的测定实验，装置如图所示，下列说法错误的是（ ）
1.1.1 反应热 焓变
A．仪器M的名称为玻璃搅拌器
B．碎泡沫塑料能减少热量的散失
C．加入试剂时，应缓慢加入，防止液体飞溅
D．可用50mL 0.26mol/L稀硫酸代替稀盐酸进行实验
C
对点训练
【2】用如图所示的装置进行中和反应反应热的测定。下列说法正
确的是( )
1.1.1 反应热 焓变
A．如图条件下实验过程中没有热量损失
B．玻璃搅拌器可用铜质材料代替
C．为了使反应均匀进行，药品可以分几次
加入
D．分别测量NaOH与醋酸和硫酸中和反应
的反应热，数值不同
D
1.1.1 反应热 焓变
三、焓变
【思考与交流】
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？
化学反应之所以会产生反应热是因为化学反应前后体系的内能（符号为U）发生了变化。内能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。
【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？
能量越低,物质越稳定
1.1.1 反应热 焓变
三、焓变
与________有关的物理量，描述物质所具有的______
能量
受温度、压强、物质的聚集状态等影响。
内能
焓
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↑
1.1.1 反应热 焓变
三、焓变
反应热在______________等于焓变，用______表示。
产生
反应热
体系
内能改变
等压
反应热
焓变
等压条件下
ΔH
单位为_______
kJ·mol-1
1.1.1 反应热 焓变
三、焓变
当体系吸热时其焓增大，ΔH 为________，即ΔH_______。
1) 放热反应
当体系放热时其焓减小，ΔH 为________，即ΔH_______。
负值
＜0
正值
＞0
2) 吸热反应
（ΔH＜0）
（ΔH＞0）
△H=H（生成物）-H（反应物）
1.1.1 反应热 焓变
三、焓变
【例1】在25 °C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
注：右端的+或-不要省略，单位kJ/mol必须标出。
在25 ° C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:
△H= +131.5 kJ/mol
△H= -57.3 kJ/mol
中和热的表示：
H+(aq)+OH-(aq)=H2O (l)
1.1.1 反应热 焓变
三、焓变
反应热的微观实质
化学反应的本质：___________________________________
旧化学键的断裂 和 新化学键的形成
吸收能量
放出能量
H（kJ/mol）
反应历程
H2 + Cl2
2H+2Cl
2HCl
-183 kJ/mol
436 kJ/mol (H2)
243 kJ/mol (Cl2)
2×(-431 kJ)
= 862 kJ/mol
Q吸收=436+243=679 kJ/mol
Q放出=431×2=862 kJ/mol
反应热 △H=679-862= -183 kJ/mol
1.1.1 反应热 焓变
三、焓变
化学反应过程中形成化学键、断裂化学键能量变化可用如图表示：
其中，E1可看作反应物断裂化学键吸收的总能量，E2可看作生成物形成化学键放出的总能量，E1与E2的差值表示 。
反应热（焓变）
△H 的计算方法
(1)ΔH＝H(生成物)－H(反应物)。
(2)ΔH＝E(反应物的总键能)－E(生成物的总键能)。
(3)ΔH>0为吸热反应，ΔH<0为放热反应。
对点训练
【3】某化学反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是( )
1.1.1 反应热 焓变
A．断开化学键需要吸收能量
B．该化学反应放出的热量为E2-E3
C．锌和稀硫酸反应的能量变化趋势与
图示一致
D．该反应过程中反应物的总能量大
于生成物的总能量
B
对点训练
【4】(双选) Na2CO3溶液与盐酸反应过程中的能量变化如图所示，
下列叙述正确的是( )
1.1.1 反应热 焓变
BD
对点训练
【5】某同学设计如图所示实验，探究反应中的能量变化。下列判
断正确的是（ ）
1.1.1 反应热 焓变
A．由实验可知，(a)、(b)、(c)所涉及的反应都是放热反应
B．若用NaOH固体测定中和热，则测定中和热(ΔH)偏高
C．实验(c)设计存在缺陷
D．将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量有所增加
C
1.1.1 反应热 焓变
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。
思考:
研究反应热的意义
研究化学反应的可行性
选择适宜的反应条件
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。
1.1.1 反应热 焓变
课堂小结