反應熱+焓變課件【核心知識精講精研】 高二上學期化學人教版（2019）選擇性必修1

第一章化學反應的熱效應2019人教版選擇性必修一第一節(jié)反應熱常見的放熱反應和吸熱反應放熱反應燃料的燃燒(與O2的反應）吸熱反應C+CO2(高溫)鋁熱反應物質(zhì)的緩慢氧化大部分化合反應（生石灰和水）活潑金屬與水或酸的反應中和反應大部分分解反應NaHCO3+HClBa(OH)2·8H2O+NH4ClC+H2O(高溫)

【問題1】你能列舉常見的放熱、吸熱反應嗎？

利用化學反應中熱量的釋放或吸收有利于改善我們的生活環(huán)境，提高我們的生產(chǎn)效率。即熱飯盒能讓我們隨時吃到熱的飯菜?！舅伎肌磕壳笆忻嫔系摹凹礋犸埡小?，其原理是在飯盒底部有兩層，一層存放水，另一層存放鎂和鐵的混合物（發(fā)熱包）。使用時打開隔離層，即發(fā)生以下反應：Mg+2H2O═Mg（OH）2+H2↑。發(fā)熱包中成份的含量是否需要控制，為什么？發(fā)熱包中有效成份含量過少，放熱不足，含量過多占用空間，且有安全隱患。

在實際應用中，該如何控制發(fā)熱包成份的含量？人們在研究化學反應的能量時，該如何定量地描述化學反應過程中釋放或吸收的熱量呢?一、反應熱焓變【問題2】（1）體系與環(huán)境

下面以研究鹽酸和氫氧化鈉溶液之間的反應為例，對此作一些說明。環(huán)境體系體系與環(huán)境示意圖體系——試管中的鹽酸、NaOH溶液及發(fā)生的反應等看作一個反應體系，又稱系統(tǒng)。環(huán)境——與體系相互影響的其他部分，如盛溶液的試管和溶液之外的空氣等看做環(huán)境。資料體系與環(huán)境被研究的物質(zhì)系統(tǒng)稱為體系，體系以外的其它部分稱為環(huán)境。例如：研究物質(zhì)在水溶液中的反應，溶液就是體系，而盛放溶液的燒杯以及溶液之外的空氣等便是環(huán)境。體系敞開體系密封體系隔離體系與環(huán)境既有能量交換，也有物質(zhì)交換。與環(huán)境只有能量交換，沒有物質(zhì)交換。與環(huán)境既沒有能量交換，也沒有物質(zhì)交換。任務一思考如何定量描述化學反應中釋放或者吸收的熱量例：某試管中盛有Al粉和稀鹽酸，下列有關(guān)說法不正確的是（）A.試管、Al粉、稀鹽酸及發(fā)生的反應可看作一個體系B.除反應物、生成物及相關(guān)反應外，其他均看作環(huán)境C.Al與稀鹽酸反應導致體系溫度升高，且向環(huán)境中釋放熱量A（2）體系與環(huán)境的熱量交換——反應熱①熱量：因溫度不同而在體系與環(huán)境之間交換或傳遞的能量。②反應熱：在等溫條件下，化學反應體系向環(huán)境釋放或從環(huán)境吸收的熱量，稱為化學反應的熱效應，簡稱反應熱。指化學反應發(fā)生后，使反應體系的溫度恢復到反應前體系的溫度，即反應前后體系的溫度相等。體系環(huán)境熱量許多反應熱可以通過量熱計直接測定。保溫杯式量熱計反應熱的測定例如,鹽酸與NaOH溶液反應的過程中會放出熱量,導致體系與環(huán)境之間的溫度產(chǎn)生差異。在反應前后,如果環(huán)境的溫度沒有變化,則反應放出的熱量就會使體系的溫度升高,這時可以根據(jù)測得的體系的溫度變化和有關(guān)物質(zhì)的比熱容等來計算反應熱。反應熱的直接測定測量儀器量熱計測定原理用溫度計測量反應前后體系的溫度變化，根據(jù)有關(guān)物質(zhì)的比熱容等來計算反應熱熱容和比熱容

在不發(fā)生化學反應和物質(zhì)聚集狀態(tài)變化的條件下,物質(zhì)吸收熱量，溫度升高時,溫度每升高1K所吸收的熱量稱為該物質(zhì)的熱容,用符號C表示。熱容的單位是J·K-1。

純物質(zhì)的熱容與其質(zhì)量成正比。單位質(zhì)量的物質(zhì)的熱容稱為該物質(zhì)的比熱容,簡稱比熱。比熱的單位是KJ·K-1·kg-1。常溫下,液態(tài)水的比熱為4.18KJ·K-1·kg-1。資料如果知道體系的比熱容，如何計算體系吸收或放出的熱量？【問題3】【溫馨提示】Q＝cm△tQ：反應放出的熱量。C：反應混合液的比熱容，為常數(shù)。m：反應混合物液的總質(zhì)量△t：反應前后溶液溫度的差值。

哪些數(shù)據(jù)可以幫助我們測出反應熱呢？我們怎樣將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為熱量的變化呢？【問題4】

下面我們以中和熱的測定來了解反應熱數(shù)據(jù)的獲得。中和反應反應熱的測定中和反應反應熱的測定【實驗目的】用簡易量熱計測量鹽酸與NaOH溶液反應前后的溫度?！緦嶒炘怼?/p>

根據(jù)強酸與強堿溶液反應前后溶液溫度的變化，計算出生成1molH2O放出的熱量?！緦嶒炈幤贰?0mL、0.50mol/L的鹽酸和50mL、0.55

mol/L氫氧化鈉溶液——其中一種反應物過量，能使反應完全，

以減小誤差。

大燒杯(500mL)

小燒杯(100mL)

泡沫塑料或紙條塑料板或硬紙板（兩個孔）溫度計

環(huán)形玻璃攪拌棒量筒(50mL)兩個組裝“簡易量熱計”（盡量和空氣隔絕，減少熱量損失）——測量反應前后的溫度——攪拌，使反應液混合均勻（要迅速）——量取反應液【實驗儀器】

在大燒杯底部墊泡沫塑料（或紙條），使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平。然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料（或紙條），大燒杯上用泡沫塑料板（或硬紙板）作蓋板，在板中間開兩個小孔，正好使溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒通過，以達到保溫、隔熱、減少實驗過程中熱量損失的目的，如上圖所示。該實驗也可在保溫杯中進行?！竞喴琢繜嵊嫿M裝】使反應物迅速混合，使反應充分進行，保持體系的溫度均勻。測量反應前后體系的溫度反應容器起保溫作用防止熱量散失【實驗測量】（1）反應物溫度的測量①用量筒量取50mL0.50mol/L鹽酸，打開杯蓋，倒入量熱計的內(nèi)筒中，蓋上杯蓋，插入溫度計，測量并記錄鹽酸的溫度（數(shù)據(jù)填入下表）。用水把溫度計上的酸沖洗干凈，擦干備用。②用另一個量簡量取50mL0.55mol/L.NaOH溶液，用溫度計測量并記錄NaOH溶液的溫度（數(shù)據(jù)填入下表）。（2）反應后體系溫度的測量打開杯蓋，將量筒中的NaOH溶液迅速倒入量熱計的內(nèi)簡中，立即蓋上杯蓋，插入溫度計，用攪拌器勻速攪拌。密切關(guān)注溫度變化，將最高溫度記為反應后體系的溫度（t2）。（3）重復上述步驟（l）至步驟（2）兩次。思考問題一：能否更換溫度計？不能，會存在儀器誤差思考問題二：能否測完酸后直接測量堿的溫度？不能，殘留的酸與堿反應，造成酸堿消耗，熱量損失思考問題三：為什么堿的濃度稍大于酸？為了保證鹽酸完全被中和【數(shù)據(jù)處理】（1）取鹽酸溫度和NaOH溶液溫度的平均值記為反應前體系的溫度（t1），計算溫度差（t2-t1），將數(shù)據(jù)填入下表。（2）取三次測量所得溫度差的平均值作為計算依據(jù)。（3）根據(jù)溫度差和比熱容等計算反應熱。為了計算簡便，可以近似地認為實驗所用酸、堿稀溶液的密度、比熱容與水的相同，并忽略量熱計的比熱容，則：①50mL0.50mol/L鹽酸的質(zhì)量m1=50g，50mL0.55mol/LNaOH溶液的質(zhì)量m2=50g。②反應后生成的溶液的比熱容c=4.18J/（g·℃），50mL0.50mol/L鹽酸與50ml0.55mol/LNaOH溶液發(fā)生中和反應時放出的熱量為（m1+m2）·c·（t2-t1）=

。③生成lmolH2O（l）時放出的熱量為

。3.023.020.019.920.132.922.920.019.920.112.322.320.019.920.12溫度差(t2－t1)／℃終止溫度t2／℃實驗次數(shù)起始溫度t1／℃

溫度實驗次數(shù)19.9NaOH20.0平均值23.13.120.1HCl4

若該實驗中測得溫度的情況如下，請計算中和熱為多少？誤差較大，要舍去?！締栴}4】友情提示對于定量實驗，均需重復實驗步驟，取2~3次實驗數(shù)據(jù)的平均值反應熱測定實驗中，溫度數(shù)據(jù)至少要測量、記錄6次（一次實驗測3個數(shù)據(jù)，至少重復2次）選用數(shù)據(jù)進行計算時，相差太大的數(shù)據(jù)應舍棄

理論上，在25℃和101kPa下，強酸、強堿稀溶液發(fā)生中和反應生成1molH2O時，放出57.3kJ熱量。為何所測得的數(shù)據(jù)小于57.3kJ，分析產(chǎn)生誤差的原因?！締栴}5】（l）導致中和反應反應熱測定存在誤差的原因①量取溶液的體積不準確。②溫度計讀數(shù)有誤（如未讀取到混合溶液的最高溫度，就記為終止溫度）。③實驗過程中有液體濺出。④混合酸、堿溶液時，動作緩慢。⑤隔熱層隔熱效果不好，實驗過程中有熱量損失。⑥測過酸溶液的溫度計未用水清洗便立即去測堿溶液的溫度。⑦溶液濃度不準確。⑧沒有進行重復實驗。（2）提高測定反應熱準確度的措施①實驗中用溫度計先后測量酸溶液、堿溶液及混合溶液的溫度時，使用同一支溫度計可減小實驗誤差，且測量完一種溶液后，溫度計必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干。溫度計的水銀球要完全浸入溶液中，且要穩(wěn)定一段時間后再記下讀數(shù)。②反應物應一次性迅速加入，且避免有液體濺出。③實驗操作時動作要快，盡量減少熱量的損失。④重復實驗3次，取3次實驗數(shù)據(jù)的平均值。測定中和反應的反應熱實驗溶液溫度反應熱/JT1T2NaOH溶液與鹽酸反應KOH溶液與鹽酸反應NaOH溶液與硝酸反應T2-T1相同相同為什么三個反應的熱效應相同?2.所用溶液的體積相同，溶液中H＋和OH－的濃度相同，即H＋和OH－的量相同。1.反應的實質(zhì)相同：H++OHˉ==H2O3.反應溫度的變化值相同。【問題6】知識擴展中和熱：在稀溶液中,強酸跟強堿發(fā)生中和反應生成1mol液態(tài)水時所釋放的熱量叫做中和熱。有11.2gKOH的稀溶液與1L0.1mol·L-1的H2SO4溶液反應,放出11.46kJ的熱量,則該反應的中和熱為

。遷移應用57.3kJ·mol－1（1）已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)放出熱量57.3kJ，則稀醋酸與稀氫氧化鈉溶液反應生成1mol水時放出57.3kJ熱量。(

)（2）已知HCl和NaOH反應的中和熱為57.3kJ·mol－1，則98%的濃硫酸和稀氫氧化鈉溶液反應生成1mol水的中和熱為57.3kJ·mol－1。(

)（3）已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)放出熱量57.3kJ，則

1molH2SO4和

1molBa(OH)2反應的反應熱ΔH＝2×(－57.3)kJ·mo－1。(

)×

×

×

1．正誤判斷注意：

1．必須是酸和堿的稀溶液，因為濃酸溶液和濃堿溶液在相互稀釋時會放熱．

2．強酸和強堿的稀溶液反應才能保證H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)中和熱均為57.3kJ·mol－1，而弱酸或弱堿在中和反應中由于電離吸收熱量，其中和熱小于57.3kJ·mol－1；

3．以生成1mol液態(tài)水為基準。

4.反應不可以生成沉淀（如Ba(OH)2+H2SO4=BaSO4↓+2H2O)2．關(guān)于中和熱的測定實驗，下列說法不正確的是(

)A．燒杯間填滿碎泡沫塑料是為了減少實驗過程中的熱量損失B．使用玻璃攪拌器既可以攪拌又可以避免損壞溫度計C．向盛裝酸溶液的燒杯中加堿溶液時要小心緩慢D．測過酸的溫度計要用水清洗后再測堿的溫度C

3．50mL0.50mol·L－1鹽酸與50mL0.55mol·L－1NaOH溶液在圖示的裝置中進行中和反應。通過測定反應過程中所放出的熱量可計算中和反應的反應熱?；卮鹣铝袉栴}：（1）從實驗裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃用品是

。（2）燒杯間填滿碎紙條的作用是

。（3）大燒杯上如不蓋硬紙板，求得的反應熱數(shù)值

（填“偏大”“偏小”“無影響”）。玻璃攪拌器減少實驗過程中的熱量損失偏?。?）實驗中改用60mL0.50mol·L－1鹽酸跟50mL0.55mol·L－1NaOH溶液進行反應，與上述實驗相比，所放出的熱量

（填“相等”“不等”），所求中和熱

（填“相等”“不等”）,簡述理由：

（5）用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進行上述實驗，測得的中和熱的數(shù)值會

。（均填“偏大”“偏小”“無影響”）不等相等因為中和熱是指酸跟堿發(fā)生中和反應生成1molH2O所放出的能量，與酸堿的用量無關(guān)。偏小回顧思考化學反應能量變化的原因是什么？1.化學反應的實質(zhì)：舊化學鍵斷裂和新化學鍵的形成2.反應物和生成物所具有的能量不同舊化學鍵斷裂吸收能量＞新化學鍵的形成釋放能量反應吸收能量舊化學鍵斷裂吸收能量＜新化學鍵的形成釋放能量反應釋放能量反應物總能量＞生成物總能量反應釋放能量反應物總能量＜生成物總能量反應吸收能量內(nèi)能任務二探究化學反應中為什么會有反應熱2.反應熱與焓變2.1.化學反應的內(nèi)能變化內(nèi)能：體系內(nèi)所含各種微觀粒子的能量總和影響因素：物質(zhì)的種類、數(shù)量、聚集狀態(tài)、溫度、壓強符號：U內(nèi)能變化：△U=U(反應產(chǎn)物)-U(反應物)反應產(chǎn)物的內(nèi)能反應物的內(nèi)能物質(zhì)內(nèi)能與哪些因素有關(guān)？內(nèi)能變化與能量變化什么關(guān)系？【問題7】內(nèi)能變化與能量變化的關(guān)系U(反應產(chǎn)物)＞U(反應物)反應吸收能量U(反應產(chǎn)物)＜U（反應物）反應釋放能量內(nèi)能變化與反應熱是否相同？有什么關(guān)系？體系與環(huán)境之間的能量交換

體系和環(huán)境之間能量的交換有兩種形式:熱和功。由于體系和環(huán)境的溫度不同而在體系和環(huán)境之間交換的能量稱為熱,用符號Q表示;并且約定,體系吸熱時Q取正值,體系放熱時Q取負值。除熱能外,體系與環(huán)境之間交換的其他形式的能(如電能、光能、機械能等)都稱為功,用符號W表示;并且約定,環(huán)境對體系做功時W取正值,體系對環(huán)境做功時W取負值。在一定的環(huán)境壓強下,當體系的體積發(fā)生變化時,環(huán)境對體系(或體系對環(huán)境)做的功稱為體積功?！締栴}8】內(nèi)能變化與反應熱的關(guān)系化學反應體系與環(huán)境間能量交換的形式熱：功:因溫度不同而傳遞的能量符號：Q

單位：KJ或J除熱以外的其他能量形式符號：W

單位：KJ或J△U=Q+W結(jié)論：根據(jù)能量守恒定律，化學反應中內(nèi)能的變化等于反應熱和功的加和。體積功、電功等若反應過程中體系沒有做功，既W=0時，化學反應的反應熱（Q）等于化學反應前后體系內(nèi)能變化（△U）△U=QU(反應產(chǎn)物)＞U(反應物)反應吸熱Q＞0U(反應產(chǎn)物)＜U(反應物)反應放熱

Q＜0焓變（?H

）：

?H＝

H生成物－H反應物

單位：kJ/mol或kJ?mol-1等壓條件下，反應熱等于焓變。焓與焓變在科學研究和生產(chǎn)實踐中,化學反應通常是在等壓條件下進行的。為了描述等壓條件下的反應熱,科學上引入了一個與內(nèi)能有關(guān)的物理量——焓(符號為H)產(chǎn)生反應熱體系內(nèi)能改變等壓反應熱（焓變）?H＝∑H(生成物）－∑H(反應物）放熱反應吸熱反應H反應物生成物反應物生成物

?H

＜0?H＞0H宏觀分析436kJ/molHHHH鍵斷裂,吸收能量鍵形成,釋放能量436kJ/mol鍵能：在25℃和101kPa下，斷開1mol氣態(tài)分子AB(g)中的共價鍵，使其生成氣態(tài)原子A(g)和B(g)所吸收的能量。微觀分析能量

?H2＝?436kJ/mol

H2(g)2H(g)?H1＝+436kJ/molH2(g)+Cl2(g)2HCl(g)

?H＝？吸收436kJ+243kJ＝679kJ

釋放431kJ/mol×2mol＝862kJ?H＝?183kJ/mol微觀分析吸收能量679kJ釋放能量862kJH＝?183kJ/mol化學鍵斷裂和形成時的能量變化是化學反應中能量變化的主要原因。想一想：實驗測得與理論分析的數(shù)據(jù)接近，說明了什么？

?H＝?183kJ/mol鍵能估算實驗測得?H＝?184.6kJ/molH2(g)+Cl2(g)2HCl(g)

?H＝

？?H(估算)＝∑E(反應物鍵能）－∑E(生成物鍵能）反應物生成物化學反應鍵斷裂鍵生成原子重新組合吸收能量放出能量吸收能量＞釋放能量吸熱反應吸收能量＜釋放能量放熱反應

?H(估算)＝∑E

(反應物鍵能）－∑E

(生成物鍵能）

＝2×436kJ/mol＋498kJ/mol－4×463.4kJ/mol

＝?483.6kJ/mol

2H2O24H2O2H2O1molH2(g)中的H－H鍵斷裂吸收436kJ能量1molO2(g)中的化學鍵斷裂吸收498kJ能量形成H2O(g)中1molH－O鍵釋放463.4kJ能量2H2(g)+O2(g)