人教版高中化学选择性必修1第一章化学反应的热效应第一节反应热第1课时反应热焓变课件(共59张PPT)

(共59张PPT)
第一章　化学反应的热效应
第一节　反应热
第1课时　反应热　焓变
【学习目标】　1.知道化学反应中的能量转化形式，能解释化学反应中能量变化的本 质。2.知道恒温恒压条件下，化学反应的反应热可以用焓变表示。3.以酸碱中和反应 为例，了解反应热的测定方法。4.能用热化学方程式表示化学反应中的能量变化，能 运用反应焓变合理选择和利用化学反应。5.理解燃烧热的概念，掌握有关计算方法。
一、反应热及其相关概念
1. 认识体系与环境（以研究盐酸与NaOH溶液的反应为例）
（1）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。
（2）体系：将试管中的盐酸、NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系，简称体 系（又称系统）。
（3）热量：是指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 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。
等温　
3. 常见的放热反应和吸热反应
放热反应 吸热反应
常 见 反 应 ①可燃物的燃烧
②酸碱中和反应
③金属与酸或水的反应
④物质的缓慢氧化
⑤铝热反应
⑥大多数化合反应 ①大多数分解反应
②Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应
③C和H2O（g）、C和CO2的反应
④高温条件下C、H2、CO作为还原剂的反应
×
×
√
【判断】
×
A. ①⑥⑧ B. ①③⑥⑧
C. ③④⑥⑦ D. ①⑥⑦⑧
A
二、中和反应反应热的测定
1. 中和热的概念
2. 中和反应反应热的测定
（1）测定原理：通过实验用温度计测定一定量的盐酸和NaOH溶液在反应前后的温度 变化，根据有关物质的比热容等来计算反应热。
反应热的计算公式：Q＝mcΔt。
Q：中和反应放出的 ；
m：反应混合液的 ；
c：反应混合液的 ；
Δt：反应前后溶液 的差值。
热量　
质量　
比热容　
温度　
（2）测定装置
简易量热计示意图
（3）实验步骤及注意事项
①反应前体系温度的测量：分别测量盐酸与NaOH溶液的温度。
②反应后体系温度的测量： 混合并 ，记录 温度。
③重复操作两次，取温度差的 作为计算依据。
迅速　
搅拌　
最高　
平均值　
（4）数据处理
某小组用50 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液进行实验。
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 25.0 25.2 28.5
2 24.9 25.1 28.3
3 25.6 25.4 29.0
25.1
3.4
25.0
3.3
25.5
3.5
1.42　

56.8 kJ　
【思考交流1】
问题 分析
药品
用量 （1）为什么采用碱稍过量的方法？
实验
装置
仪器
选择 （2）能否用金属（不与酸、碱反应）搅拌器代替玻璃搅拌器？
（3）测量盐酸和NaOH溶液的温度时能否选用不同的温度计？
为了保证盐酸完全被中和
不能，金属搅拌器易导热，会造成
实验过程中热量损失
不能，不同的温度计会存在仪器误差
问题 分析
实验
操作 （4）测完酸后能否直接测量碱的温度？应该如何操作？
（5）将溶液迅速倒入内筒后，为什么要立即盖上杯盖？
（6）能否将NaOH溶液分多次倒入量热计中？
不能，残留的酸会与碱反应，造成碱消
耗，热量损失。测定完一种溶液后温度
计必须用水冲洗干净并用滤纸擦干后再
测另一种溶液
为了减少热量的损失
不能，操作要迅速，尽量减少热量的散失
【思考交流2】
（1）本次实验测得数据小于57.3 kJ·mol－1，下列有关实验误差原因分析正确的 是 （填序号）。
①量取酸碱溶液时，操作或读数不当，量取体积小于50 mL；②量热计保温效果不 好；③溶液混合时速度不够快，或没有及时盖上杯盖；④读取反应后温度时，过早或 过晚，不是读取的最高温度。
（2）若改用100 mL 0.50 mol·L－1的盐酸与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？
①②③④　
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（l）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。
（3）用浓硫酸代替盐酸对结果会产生什么影响？用醋酸代替盐酸对结果会产生什么 影响？
（4）若用稀硫酸和稀Ba（OH）2溶液测定中和热，测得的数值 （填 “＞”“＜”或“＝”）57.3 kJ·mol－1。
浓硫酸溶于水时放热，使所测反应热的数值偏大；弱酸、弱碱电离时吸热，使所测反 应热的数值偏小。
＞　
A. 温度计能代替玻璃搅拌器，用于搅拌反应物
B. 强酸与强碱反应生成1 mol H2O（l）释放的热量都约为57.3 kJ
C. 测定中和反应反应热的实验中，读取混合溶液不再变化的温度为终止温度
D. 某同学通过实验测得盐酸和NaOH溶液反应生成1 mol H2O（l）时，放出的热量为 52.3 kJ，造成这一结果的原因不可能是所用酸、碱溶液浓度过大
解析：温度计不能代替玻璃搅拌器，温度计只能用于测量溶液的温度，A项错误；强 酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O（l）时，放出的热量不一定等于57.3 kJ，如浓 硫酸与NaOH溶液反应生成1 mol H2O（l）时，放出的热量大于57.3 kJ，B项错误；测 定中和反应反应热时，应读取混合溶液的最高温度为终止温度，C项错误；浓酸或浓 碱溶于水时会放热，则生成1 mol H2O（l）时放出的热量大于57.3 kJ，D项正确。
D
2. 某化学兴趣小组用50 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液进行 中和反应的反应热测定实验，实验装置如图。试回答下列问题：
（1）实验时玻璃搅拌器的使用方法是 ；不能用铜丝搅拌器代替玻璃搅 拌器的理由是 。
解析：（1）实验时为防止打断温度计，玻璃搅拌器的使用方法是上下搅动；Cu是热的良导体，传热快，热量损失大，所以不能用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器。
上下搅动　
Cu是热的良导体，传热快，热量损失大
（2）某学生记录的实验数据如表所示。（已知：实验中盐酸和氢氧化钠溶液的密度 均为1 g·cm－3，中和反应后溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1）
实验
序号 起始温度T1/℃ 终止温度T2/℃
盐酸 氢氧化钠溶液 混合溶液
1 20.0 20.2 23.3
2 20.2 20.4 23.4
3 20.4 20.6 23.8
依据该学生的实验数据计算，该实验测得反应放出的热量为 J。
1 337.6　
解析：（2）三次温度差分别为3.2 ℃、3.1 ℃、3.3 ℃，温度的平均值为3.2 ℃，溶 液的总质量为100 g，该实验测得反应放出的热量为Q＝4.18 J·g－1·℃－1×100 g×
3.2 ℃＝1 337.6 J。
（3）下列操作会导致实验结果出现偏差的是 （填字母）。
a.用量筒量取盐酸的体积时仰视读数
b.把量筒中的氢氧化钠溶液分多次倒入盐酸中
c.将50 mL 0.55 mol·L－1氢氧化钠溶液取成了50 mL 0.55 mol·L－1氢氧化钾溶液
d.做本实验的当天室温较高
e.大烧杯的杯盖中间小孔太大
abe　
解析：（3）用量筒量取盐酸的体积时仰视读数，使盐酸的体积偏小，会导致实验结 果出现偏差，故a符合题意；把量筒中的氢氧化钠溶液分多次倒入盐酸中，会使热量 散失，会导致实验结果出现偏差，故b符合题意；将50 mL 0.55 mol·L－1氢氧化钠溶液 取成了50 mL 0.55 mol·L－1氢氧化钾溶液，氢氧根离子的量不变，对实验结果没有影 响，故c不符合题意；做本实验的当天室温较高，但测量的是温度差，与室温无关， 对实验结果没有影响，故d不符合题意；大烧杯的杯盖中间小孔太大，会使热量散 失，会导致实验结果出现偏差，故e符合题意；故选abe。
解析：（4）因为不同的温度计误差不同，所以不能使用两支温度计分别测量酸和碱 的温度。
（5）如果将NaOH溶液换成等量的NaOH固体，那么实验中测得的中和反应的反应 热 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。
解析：（5）如果将NaOH溶液换成等量的NaOH固体，由于氢氧化钠固体溶解会放出热量，导致放热增多，使实验测得的中和反应的反应热偏小。
不同意，因为不同的温度计误差不
同
偏小　
解析：（6）如果用60 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液进行实 验，由于试剂的量不同，所放出的热量与上述实验不相等，但换算成生成1 mol水时 放出的热量相等。
不相等　
相等　
题后归纳
中和热
（2）浓的强酸和强碱在发生中和反应的同时还要发生溶解，溶解要放出热量； 若是浓的弱酸和弱碱在发生中和反应的同时还要发生电离，电离要吸收热量，故放出 的热量均不完全是中和热。例如：利用同样的方法测定氨水与盐酸、NaOH溶液与醋 酸的反应热，生成1 mol水时放出的热量数值小于57.3 kJ。
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三、反应热与焓变
1. 焓和焓变、反应热与焓变的关系
（1）内能
体系内物质的 的总和，受温度、压强和物质的聚集状态等影响。
（2）焓与焓变
【注意】
等压条件下进行的化学反应，其反应热等于反应的焓变。
各种能量　
2. 反应热产生的原因分析
（1）从反应体系始末状态的能量角度——宏观视角
（2）从化学键的变化角度——微观视角
②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。
③ΔH＝ 之和－ 之和。
化学键断裂吸收的能量　
化学键形成放出的能量　
√
√
×
×
1. 根据如图所示的反应，回答下列问题：
（1）该反应是放热反应还是吸热反应？ 。
（2）反应的ΔH＝ 。
（3）a kJ代表的意义为 。
（4）新键生成放出的能量应如何表示？ 。
放热反应　
－b kJ·mol－1　
旧键断裂吸收的热量　
（a＋b） kJ
2. 科学家用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程 的示意图如图。
回答下列问题：
（1）从状态Ⅰ到状态Ⅲ为 （填“吸热”或“放热”）反应。
（2）从状态Ⅰ到状态Ⅱ需要 （填“吸收”或“释放”）能量，CO （填 “是”或“否”）需要断键形成C和O。
（3）从状态Ⅱ到状态Ⅲ形成的化学键是 。
放热　
吸收　
否　
碳氧双键（或C　 O）　
（5）由该反应过程可知，在化学反应中，旧化学键 （填“一定”或“不 一定”，下同）完全断裂，但 有新化学键的形成。
多　
CO与O2反应生成CO2需要先吸收能量断裂
O2分子中的共价键
不一定　
一定　
题后归纳
判断吸热反应、放热反应的依据与误区
（1）判断吸热反应、放热反应的“两大依据”
理论依据：反应物与生成物总能量的相对大小。
计算依据：断裂化学键吸收总能量与形成化学键放出总能量的相对大小。
（2）判断吸热反应、放热反应的“两大误区”
误区一：误以为与反应条件有关。需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应， 常温下就能进行的反应不一定是放热反应。
误区二：误以为只要吸热就是吸热反应，只要放热就是放热反应。如水蒸气液化 放出热量，但该过程没有发生化学变化，不是放热反应。
课时作业（一）　反应热　焓变
[对点训练]
题组一　吸热反应、放热反应
③Ba（OH）2·8H2O与固体NH4Cl混合
④Zn与稀硫酸反应　⑤CaCO3分解产生CO2和H2O
B
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
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解析：①冰融化变为液态水，是吸热过程，不是吸热反应；②CO2和C高温反应生成 CO，属于吸热反应，反应中碳元素的化合价发生改变，属于氧化还原反应；③Ba （OH）2·8H2O与固体NH4Cl混合生成氯化钡、氨和水，是吸热反应，反应中没有元素 化合价发生改变，不属于氧化还原反应；④Zn与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，是放 热反应，反应中有元素化合价发生改变，属于氧化还原反应；⑤CaCO3分解产生CO2 和H2O，是吸热反应，反应中没有元素化合价发生改变，属于非氧化还原反应。
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A. 甲烷燃烧 B. 铝热反应
C. 碳酸钙高温分解 D. 酸碱中和
解析：题中涉及到放热反应，甲烷的燃烧、铝热反应、酸碱中和皆为放热反应，碳酸 钙高温分解是吸热反应，故C符合题意。
C
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A. 实验中测得的终止温度应是混合溶液的最高温度
B. 实验中测得的ΔH＝－56.8 kJ·mol－1
C. 如果用50 mL 0.025 mol·L－1的硫酸代替盐酸进行实验，测得的ΔH会增大
D. 如果用等体积等浓度的醋酸代替盐酸，其他均不变，则测得混合溶液的终止温度 低于23.4 ℃
C
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解析：实验中终止温度是充分反应后混合液的最高温度，A项正确；酸为0.025 mol， 碱是过量的，应根据酸的量进行计算，即反应生成了0.025 mol H2O，根据实验数据 算出生成1 mol H2O所放出的热量，即ΔH＝－[4.18×（50＋50）×（23.4－20.0） ×10－3]÷0.025＝－56.8 kJ·mol－1，B项正确；采用50 mL 0.025 mol·L－1的硫酸代替 盐酸进行实验，放出的热量不变，ΔH不变，C项错误；由于CH3COOH电离吸热，所 以反应放出的热量会减少，混合溶液的终止温度低于23.4 ℃，D项正确。
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甲：将铝片加入盐酸中
乙：将Bg（OH）2
·8H2O和NH4Cl充分混合
丙：测定稀盐酸和稀NaOH溶液反应的反应热
B
A. 上述实验涉及的各反应都是放热反应
B. 将实验甲中的铝片更换为等质量的铝粉，温度计的示数升高速率增大
C. 将实验丙中盐酸改为等浓度的醋酸，生成1 mol H2O（l）时的反应热不变
D. 将实验丙中玻璃搅拌器改为铜质搅拌器，对实验结果没有影响
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解析：BaCl2·8H2O与NH4Cl的反应属于吸热反应，故A错误；铝粉和铝片是同一种物 质，等质量时放出的热量相同，只是铝粉的接触面积比铝片的大，反应速率较大，所 以温度计的示数升高速率增大，故B正确；CH3COOH电离吸热，用醋酸代替稀盐酸 进行实验，生成1 mol液态水时反应热的数值减小，故C错误；相较于玻璃搅拌器，铜 质搅拌器导热快，会造成热量损失，对实验结果有影响，故D错误。
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5. 用50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液反应测定中和热，其测量温 度的数据如下表所示：（已知盐酸和NaOH溶液的密度ρ＝1 g/mL）
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 20.20 20.30 20.25 23.70
2 20.40 20.40 20.40 23.80
3 21.50 21.60 21.55 24.90
4 22.30 22.50 22.40 29.80
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（1）计算该实验测得中和热ΔH＝ 。
（2）上述实验过程中若用同浓度的醋酸代替盐酸，则测得的ΔH （填“偏 大”“偏小”或“无影响”）。
解析：（2）由于CH3COOH电离吸收热量，故用醋酸代替盐酸生成1 mol H2O（l）时 放出的热量减少，故ΔH偏大。
－56.8 kJ/mol　
偏大　
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题组三　反应热、焓变
A. 铁与盐酸反应的能量变化可用图1表示
B. 图1表示反应物的总键能小于生成物的总键能
C. 图1、图2中化学反应的焓变ΔH＝（E1－E2）kJ·mol－1＝（b－a）kJ·mol－1
C
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（a、b、c均大于零）
B
A. 反应物的总能量高于生成物的总能量
B. 断开1 mol H—H和1 mol I—I所需的能量高于断开2 mol H—I所需的能量
C. 断开2 mol H—I所需的能量约为（c＋b＋a） kJ
D. 向密闭容器中加入2 mol H2和2 mol I2，充分反应放出的热量小于2a kJ
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解析：已知H2和I2生成HI的反应是一个放热反应，故反应物的总能量高于生成物的总 能量，断开1 mol H—H和1 mol I—I所需的能量低于断开2 mol H—I所需的能量，A正 确，B错误；根据反应热等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和，则有－a kJ ＝b kJ＋c kJ－2E（H—I），则2E（H—I）＝（a＋b＋c） kJ，断开2 mol H—I所 需的能量约为（c＋b＋a） kJ，C正确；由于该反应是一个可逆反应，向密闭容器 中加入2 mol H2和2 mol I2，2 mol H2不能完全反应，故充分反应放出的热量小于2a kJ，D正确。
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B
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[综合强化]
A B
A
C D
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化学键 H—O H—H O—O
键能（kJ/mol） 460 498 436 134
C
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A. 酸碱混合时，量筒中NaOH溶液应立即倒入小烧杯中，不断用玻璃搅拌器搅拌
B. 某同学通过实验测出中和反应生成1 mol H2O（l）反应热ΔH＝－58.3 kJ·mol－1， 造成这一结果的原因可能是用测量过稀盐酸温度的温度计直接测量稀NaOH溶液温度
C. 用量筒量取NaOH溶液时，仰视取液，求得的反应热ΔH不变
D. 改用25 mL 0.50 mol·L－1盐酸跟25 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液进行反应，求出的 中和热ΔH和原来相同
B
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解析：酸碱混合时为了减少实验过程中的热量损失，要将量筒中NaOH溶液迅速倒入 量热计内筒中，并且迅速盖上盖板，且反应过程用玻璃搅拌器上下搅拌混合液，使得 酸碱混合均匀、充分反应，使溶液各处温度相同，A正确；某同学通过实验测出中和 反应生成1 mol H2O（l）反应热ΔH＝－58.3 kJ·mol－1，则生成1 mol H2O（l）时中和 反应反应热的数值偏大，实验中测得的热量偏大，造成这一结果的原因不可能是用测 量过稀盐酸温度的温度计直接测量稀NaOH溶液温度引起的，因为若用温度计测定稀 盐酸溶液温度计直接测定稀氢氧化钠溶液的温度，则氢氧化钠溶液的起始温度偏高， 测得的热量偏小，B错误；用量筒量取NaOH溶液时，仰视取液，氢氧化钠溶液的体 积高于所需量的体积，但由于碱过量，反应产生水的量不变，则放出的热量不变，测 得的中和反应反应热ΔH不变，C正确；反应放出的热量与所用酸和碱的量有关，但 生成1 mol H2O（l）时中和热的大小与参加反应的酸碱用量无关，D正确。
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12.50 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液在如图所示的装置中进 行中和反应。
（1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃仪器是 。
（2）隔热层的作用是 。
玻璃搅拌器　
减少实验过程中的热量损失
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（3）倒入NaOH溶液的正确操作是 （填字母）。
a.沿玻璃棒缓慢倒入
b.分三次倒入
c.一次迅速倒入
（4）若实验过程中，内筒未加杯盖，求得的中和反应反应热ΔH （填“偏 大”“偏小”或“无影响”）。
c　
偏大　
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（5）假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm－3，又知中和反应后所得溶液 的比热容C＝4.18 J·g－1·℃－1。为了计算中和反应反应热，某学生的实验记录数 据如表所示。
实验
序号 反应物的温度/℃ 反应前体系的温度t1/℃ 反应后体系的温度t2/℃
盐酸 氢氧化钠溶液
1 20.0 20.1 23.2
2 20.2 20.4 23.4
3 20.3 20.3 24.2
4 20.5 20.6 23.6
20.05
20.3
20.3
20.55
完成表格并依据该学生的实验数据计算，该实验中生成1 mol水时放出的热量 为 kJ（结果保留一位小数）。
51.8　
1
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1
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