第一节 反应热 第1课时 课件 (共33张PPT) 高二化学（人教版2023选择性必修1）

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第一节反应热

第1课时

化学反应的热效应

第一章

从宏观和微观两个视角认识反应热

2

反应热的概念及中和反应反应热的测定原理

1

本节重点

本节难点

木炭在空气里燃烧

木炭在氧气里燃烧

木炭在液氧里燃烧

化学反应中的能量变化是以物质变化为基础的，能量变化的多少与参加反应的物质种类和多少密切相关。与研究化学反应中的物质变化一样，研究化学反应中的能量变化同样具有重要意义。

那么，如何定量描述化学反应中释放或者吸收的热量呢？

体系(系统)

反应热及其测定

研究反应热时，需要明确体系和环境

示例：盐酸与NaOH溶液的反应

试管中的盐酸、NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系

被研究的物质系统

环境

盛溶液的试管和溶液之外的空气等看作环境

因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量

热量

与体系相互影响的其他部分

一些说明

反应热及其测定

化学反应的热效应(反应热)

热量

化学反应的热效应

(反应热)

反应前后体系的温度相等

体系

环境

一些说明

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

反应热及其测定

许多反应热可以通过量热计直接测定

一些说明

反应热的测定工具

例如，盐酸与NaOH溶液反应的过程中会放出热量，导致体系与环境之间的温度产生差异。

在反应前后，如果环境的温度没有变化，则反应放出的热量就会使体系的温度升高，这时可以根据测得的体系的温度变化和有关物质的比热容等来计算反应热

c：比热容

m:体系的质量

t1、t2：反应前和反应后体系的温度

Q：放出的热量

Q＝c·m·(t2－t1)

反应热的计算公式

为了保证HCl被完全中和

中和反应反应热的测定

实验探究

反应热及其测定

实验测量

用量筒量取50mL0.50mol/L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(数据填入下表)。用水把温度计上的酸冲洗干净，擦干备用。

步骤一

用另一个量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液①，用温度计测量并记录NaOH溶液的温度(数据填入下表)。

步骤二

测量项目一反应物温度的

中和反应反应热的测定

实验探究

反应热及其测定

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)。

步骤三

步骤四

重复上述步骤(1)至步骤(2)两次。

测量项目二反应后体系温度

实验测量

目的是减少误差

中和反应反应热的测定

实验探究

反应热及其测定

数据处理

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

中和反应反应热的测定

实验探究

反应热及其测定

数据处理

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：

①50mL0.50mol/L盐酸的质量m1=50g，50mL0.55mol/LNaOH溶液的质量m2=50g；

②反应后生成的溶液的比热容c=4.18J/(g·℃)，50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液发生中和反应时放出的热量为：(m1+m2)·c·(t2-t1)=_________________

③生成1molH2O时放出的热量为______________。

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。

多次计算求平均值以减小实验误差

中和反应反应热的测定

实验探究

反应热及其测定

注意事项

01

准确测量酸、碱溶液的初始温度及反应后溶液的最高温度。酸、碱溶液应当用稀溶液，且配好后要充分冷却至室温才能使用

02

该实验中只用一个温度计，每次测量完温度后，必须用水洗净并用滤纸擦干后再使用

03

在测量反应混合液的温度时要随时读取温度值，并记录最高温度值。

在上述过程中，提高测定反应热准确度的措施有哪些？

A

使用比较精确的温度计读出温度变化

B

需要保温装置，保证反应过程中，不与外界发生热交换

C

搅拌器搅拌，保证溶液温度均匀

D

……

中和反应反应热的测定

实验探究

反应热及其测定

实验测量

大量实验测得，25℃和101kPa下，强酸与强碱稀溶液发生中和反应生成1mol水时，放出57.3kJ的热量。

中和反应反应热

中和反应反应热是反应热的一种！！！

【例1】为了测定酸碱反应的中和热，计算时至少需要的数据是()

①酸溶液的浓度和体积

②碱溶液的浓度和体积

③比热容

④反应后溶液的质量(单位：kg)

⑤生成水的物质的量

⑥反应前后温度变化

⑦操作所需的时间

A．①②③⑥B．①③④⑤

C．③④⑤⑥D．全部

C

化学反应为什么会产生反应热？

体系

内能改变

产生

反应热

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

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。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)。

化学反应为什么会产生反应热？

等压

体系

内能改变

产生

反应热

反应热

(焓变)

研究表明，等压条件下进行的化学反应(严格地说，对反应体系做功还有限定，中学阶段一般不考虑)，其反应热等于反应的焓变，用符号ΔH表示

化学反应中焓的变化

宏观分析

反应物具有的总能量高

生成物具有的总能量低

化学

反应

向环境

释放能量

放热反应

∑H(反应物)＞∑H(生成物)

根据规定，当反应体系放热时其焓减小，ΔH为负值，即ΔH＜0

图示

H0

化学反应为什么会产生反应热？

等压

体系

内能改变

产生

反应热

反应热

(焓变)

研究表明，等压条件下进行的化学反应(严格地说，对反应体系做功还有限定，中学阶段一般不考虑)，其反应热等于反应的焓变，用符号ΔH表示

H＝H生成物－H反应物

单位：kJ/mol或kJmol-1

化学反应中焓的变化

微观分析

以H2与Cl2反应生成HCl为例，从微观角度来讨论反应热的实质

H

H

键断裂，吸收能量

键形成，释放能量

436kJ/mol

436kJ/mol

键能：25℃和101kPa下，断开1mol气态分子AB(g)中的共价键，使其生成气态原子A(g)和B(g)所吸收的能量

化学反应中焓的变化

微观分析

以H2与Cl2反应生成HCl为例，从微观角度来讨论反应热的实质

度来讨论反应热的实质

图示

焓(H)

H2＝436kJ/mol

H2(g)

2H(g)

H1＝+436kJ/mol

化学反应中焓的变化

微观分析

以H2与Cl2反应生成HCl为例，从微观角度来讨论反应热的实质

度来讨论反应热的实质

H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)H＝？

释放431kJ/mol×2mol＝862kJ

H＝183kJ/mol

吸收436kJ+243kJ＝679kJ

化学反应中焓的变化

微观分析

以H2与Cl2反应生成HCl为例，从微观角度来讨论反应热的实质

度来讨论反应热的实质

图示

吸收能量679kJ

释放能量862kJ

反应热

H＝183kJ/mol

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。

实验测得与理论分析的数据接近，说明了什么？

H＝183kJ/mol

键能估算

实验测得

H＝184.6kJ/mol

H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)H＝？

实验测得与理论分析的数据

化学反应中焓的变化

焓变估算

反应物

生成物

化学反应

键断裂

键生成

原子重新组合

吸收能量

放出能量

吸收能量＞释放能量吸热反应

吸收能量＜释放能量放热反应

H(估算)＝∑E(反应物键能)－∑E(生成物键能)

【例1】依据信息估算2molH2(g)和1molO2(g)反应生成2molH2O(g)的反应热H＝？

H(估算)＝∑E(反应物键能）－∑E(生成物键能）

＝2×436kJ/mol＋498kJ/mol－4×463.4kJ/mol

＝483.6kJ/mol

2H2(g)+O2(g)2H2O(g)H＝？

2H2

O2

4H

2O

2H2O

1molH2(g)中的H－H键断裂吸收436kJ能量

1molO2(g)中的化学键断裂吸收498kJ能量

形成H2O(g)中1molH－O键释放463.4kJ能量

基元反应、过渡态理论及活化能

基元反应

研究发现，大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的，往往要经过多个反应步骤才能实现。每一步反应都称为基元反应。

过渡态理论

过渡态理论认为，反应物分子并不只是通过简单碰撞直接形成产物，而是必须要经过一个过渡状态，并且达到这个过渡状态需要一定的活化能。

1．下列说法正确的是()

A．吸热反应使环境的温度升高

B．当反应放热时ΔH＞0，反应吸热时ΔH＜0

C．化学反应中，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应放热，ΔH为负值

D．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应

C

2．化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示。下列有关叙述正确的是()

A．该反应每生成2molAB(g)吸收bkJ热量

B．反应热ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1

C．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量

D．断裂1molA—A和1molB—B放出akJ能量

B

3．SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F。已知：1molS(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ，断裂1molF—F、S—F需吸收的能量分别为160kJ、330kJ。则反应S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的反应热ΔH为()

A．－1780kJ·mol－1B．－1220kJ·mol－1

C．－450kJ·mol－1D．＋430kJ·mol－1

B

4．将V1mL1.00mol·L-1HCl溶液和V2mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示(实验中始终保持V1＋V2＝50)。下列叙述正确的是()

A．做该实验时环境温度为22℃

B．该实验表明化学能可以转化为热能

C．NaOH溶液的浓度约为1.00mol·L-1

D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应

B

5．下表是部分化学键的键能数据：

(1)已知1mol白磷燃烧生成P4O10(s)的反应热ΔH＝－2982kJ·mol－1，白磷(P