1.1.1 反应热 焓变 课件（共24张PPT） 人教版（2019）高中化学选择性必修一

(共24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
化学反应的特征：有物质变化，还伴随
能量变化
当能量变化以热能的形式表现时：
电能
光能
……
热能
化学反应
吸热反应
放热反应
①所有燃烧反应
②酸碱中和反应
③大多数化合反应
④活泼金属跟酸或水反应
⑤铝热反应
①大多数分解反应
②铵盐与碱的反应
③C与CO2或H2O的反应
④碳酸氢钠与盐酸的反应
吸热反应
放热反应
【思考】如何定量描述化学反应过程中释放或吸收的热量呢？
1、理解反应热的概念，能以中和反应反应热的测定为例掌握反应热的测定方法 。
2、能从宏观和微观两个角度解释反应热产生的原因及掌握反应热的计算方法
一、反应热及其测定
1、体系和环境
体系
环境
—— 以盐酸与NaOH溶液之间的反应为例
研究的对象
与体系相互影响的其他部分
试管、空气等
盐酸、 NaOH溶液、发生的反应
物质交换/热量交换
2、反应热 —— 体系与环境之间的热量交换
(1)定义：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。
等温条件：化学反应发生后，使反应后体系的温度恢复到反应前的温度，即反应前后体系温度相等
(2)反应热的测定方法
【探究】中和反应反应热的测定
测量原理：
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。
Q：中和反应放出的热量
m：体系的质量
c ：体系的比热容
Δt：反应前后体系温度的差值
Q ＝ c · m ·Δt
测量仪器：
简易量热计
减少热量散失，降低实验误差。
使反应物迅速混合并充分反应，保持体系的温度均匀。
(以盐酸和NaOH溶液反应为例)
测量步骤：
(1)反应物温度的测量。
①用量筒量取50 mL 0.50 mol/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用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/LNaOH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(t2)。
(3)重复上述步骤(1)至步骤(2)两次。
【思考与交流】
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。
2、 实验中是否可以更换温度计？
不能，会存在仪器误差。
3、能否测完酸的温度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溶液分多次倒入热量计中？
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？
为了保证盐酸完全被中和
6、 玻璃搅拌器能否用金属搅拌棒代替？
不能。原因是金属质搅拌器易导热，造成热量损失。
【问题和讨论】
（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。
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
t2 - t1若异常要舍去
(2)取三次温度差的平均值作为计算依据。
(3)根据温度差和比热容计算反应热。
为了计算简便，可以近似的认为实验所用酸、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：①50mL 盐酸的质量m1=50 g, 50 mL NaOH溶液质量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 盐酸与 50 mL 0.55 mol/L 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1mol水时放出的热量为 。
0.418(t2 - t1)
0.025
kJ
HCl(aq) + NaOH (aq) ＝ H2O(l) + NaCl (aq)
1 1 1 Q1
0.025 mol 0.025 mol 0.025 mol Q = 0.418(t2-t1) kJ
3、中和反应反应热
①若使用的是强酸、强碱的稀溶液(即反应满足H+(aq) +OH-(aq) == H2O(l))，则生成1 mol H2O 放出的热量为定值57.3kJ。
(1)定义：在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1mol 液态水和可溶性盐时所释放的热量。
(2)测定中和反应反应热时的注意事项：
②若使用的是弱酸、弱碱的稀溶液，由于弱酸、弱碱在电离时会吸热，所以生成1 mol H2O 放热小于57.3kJ。
③若使用的是酸、碱的浓溶液，由于酸、碱的浓溶液在稀释时会放热，所以生成1 mol H2O 放热大于57.3kJ。
下列有关中和反应反应热测定实验的说法正确的是( )
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1molH2O(l)释放的热量都约为57.3kJ
C、测定中和反应反应热实验中，读取混合溶液不再变化时 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l mol H2O(1)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
【思考】化学反应为什么会产生反应热？为什么有的化学反应释放能量，有的化学反应吸收能量？
这是因为化学反应前后体系的内能(符号为U)发生了变化。
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。
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)。
二、反应热与焓变
（1）焓：
焓是物质所具有的能量，是与内能有关的物理量，符号是H。
（2）焓变：
在等压条件下进行的化学反应，其反应热等于反应的焓变。
①数学表达式：△H=H（生成物）- H（反应物）。
②常用单位：kJ/mol（或 kJ·mol-1）。
（3）焓、焓变与放热反应、吸热反应的关系
放热反应
反应体系对环境放热，其焓减小
△H为“-”，即△H<0，
吸热反应
反应体系从环境吸热，其焓增加
△H为“+”，即△H>0，
【例1】在25℃和101 kPa下，1 mol H2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:
ΔH= － 184.6 kJ/mol
【例2】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:
ΔH= +131.5 kJ/mol
【注意】ΔH右端的+或-不可省略，单位 kJ/mol 必须标出。
(4)焓变的表示方法
宏观角度
从物质内能角度分析，若化学反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，反应物转化为生成物时放出热量，则为放热反应。
（5）化学反应过程中能量变化的原因
△H=生成物的总能量-反应物的总能量
化学反应的本质及特点
化学反应
物质变化
反应物
生成物
旧化学键断裂
新化学键形成
能量变化
吸收能量
放出能量
热效应
差值
化学反应的实质：反应物中旧键的断裂(吸热)，生成物中新键的形成(放热)。
能量
反应进程
生成物
反应物
E放
E吸
能量
反应进程
反应物
生成物
E吸
E放
放热反应 ΔH<0
吸热反应 ΔH>0
H＝反应物的总键能(E吸) - 生成物的总键能(E放)
微观角度
（6） △H的计算方法
①△H=生成物的总能量-反应物的总能量。
②△H=反应物分子的化学键断裂时吸收的总能量-生成物分子的化学键形成时释放的总能量。
以1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)在在 25 ℃和101 kPa下反应生成2 mol HCl(g)的能量变化为例。
求H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g)反应的反应热？
断键吸收能量：
436 KJ + 243 kJ = 679 kJ
成键放出能量：
431 kJ + 431 kJ = 862 kJ
ΔH = -183 kJ/mol
H＝反应物的总键能(E吸) - 生成物的总键能(E放)
【课堂小结】