反应热 焓变【知识架构+精讲精练】 人教2019选择性必修1 高二化学课件

第01讲反应热焓变自然界的能量存在形式有很多种，势能、生物能、热能、太阳能、风能等。自然界的能量存在形式有很多种，势能、生物能、热能、太阳能、风能等。太阳能可以用来烧热水，化石能源像石油天然气煤都是可以直接燃烧供热的，温泉的热能也能直接利用。这种利用方式，就存在太阳能转化为热能，生物化石能转化为热能。第一次工业革命蒸汽机的发明和使用，就是化学能转化为蒸汽的热能，再转化为蒸汽机的机械能。但是，蒸汽机的能量利用率仅仅6%-15%，大量的能量损失掉了。经过第二次工业革命，电学发展并且利用起来了。汽油机的效率为20%-30%，柴油机的效率30%-45%，而电动机的效率能达到87%甚至更高。得力于电学理论的发展，发电机制造出来了，发电机能够将机械能转化为电能，火力发电厂是将燃料的化学能转化为高温高压的蒸汽热能，蒸汽推动发电机组工作，热能转化为机械能，机械能再转化为电能。水电则是先筑大坝抬高水位，水的势能增加，水流动时冲击涡轮旋转，带动发电机组工作，水的动能转化为机械能，再转化为电能。如今的生活中，以电能的利用为基础，大量的电器将电能转化为其他形式的能量。常见的是电能转化为光能、热能、机械能，这就涉及到空调压缩机、电风扇、电水壶、洗衣机等电器。热量的释放或吸收是化学反应中能量变化的常见形式。例如，燃料的燃烧、酸与碱的中和反应等会放出热量，属于放热反应。而有些反应，如工业上煅烧石灰石的反应等会吸收热量，属于吸热反应。化学反应过程中释放或吸收的热量在生活、生产和科学研究中具有广泛的应用。在实际应用中，人们如何定量地描述化学反应过程中释放或吸收的热量呢?知识导航

模块一

反应热及其测定

一、体系与环境物质能量以盐酸与NaOH溶液的反应为例在热学中体系是与周围其他部分区分开来的根据需要所研究的对象。如我们可将盐酸、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）。与体系相互影响的其他部分，如盛有溶液的试管和溶液之外的空气等看作环境。体系与环境之间存在_______交换或_______交换。二、反应热的定义1．定义：在等温条件下①，化学反应体系向环境_______或从环境_______的______，称为化学反应的热效应，简称反应热。用ΔH表示。

2．说明：许多反应热可以通过量热计直接测定。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。等温条件下，指化学反应发生后，使反应后体系的温度恢复到反应前体系的温度，即反应前后体系的温度相等。释放

吸收

热量实验探究——中和反应反应热的测定在测定中和反应的反应热时，应该测量哪些数据？如何根据测得的数据计算反应热？为了提高测定的准确度，应该采取哪些措施？认识本实验用到的仪器——量热计保温杯式量热计量热器示意图测定原理——测量反应前后体系的温度变化，根据比热容等来计算反应热实验探究——中和反应反应热的测定【实验操作】（1）反应物温度的测量。①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。②用另一个量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，用温度计测量并记录NaOH溶液的温度（数据填入下表）。实验探究——中和反应反应热的测定（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，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________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。最高实验探究——中和反应反应热的测定【数据处理】（1）取盐酸温度和NaOH溶液温度的__________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/℃t1/℃（t2-t1）/℃1

2

3

平均值实验探究——中和反应反应热的测定实验探究——中和反应反应热的测定（2）取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据。（3）根据温度差和比热容等计算反应热。（4）实验数据处理为了计算简便，盐酸、氢氧化钠稀溶液的密度近似地认为都是1g·cm-3，反应后生成的溶液的比热容c＝4.18J/(g·℃)。该实验中盐酸和NaOH溶液反应放出的热量是_______________，生成1molH2O时放出的热量为____________________。0.418（t2-t1）kJ0.418（t2-t1）/0.025kJ酸碱中和反应测定实验的注意事项（1）为了保证0.50mol·L－1的盐酸完全被NaOH中和，采用0.55mol·L－1NaOH溶液，使碱稍稍过量，因为过量的碱并不参加中和反应。（酸稍微过量也可以）（2）先后测量酸、碱及混合液的温度时，测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。温度计的水银球部分要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间再记下读数。（3）实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温，才能使用。（4）操作时动作要快，尽量减少热量的散失。（5）实验时亦可选用浓度体积都不相同的酸碱溶液进行中和热的测定，但在计算时，应取二者中量少的一种，因为过量的酸/碱并不参加中和反应。（6）多次试验求平均值时，若有某一组的实验数据有明显偏差，应直接舍去。（7）隔热层的作用是保温隔热，减少热量损失。四、中和热的定义大量实验测得，在25℃和101kPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1molH2O时，放出57.3kJ的热量。ΔH=-57.3kJ/mol。为什么要强酸/强碱？弱酸/弱碱的电离，吸热为什么要稀溶液？浓溶液混合放热只生成1molH2O若生成BaSO4等沉淀，放热【例1】下列有关能量转化的认识不正确的是A．燃料燃烧，只是将化学能转化为了热能B．人类使用照明设备，将电能转化为光能C．生物体内的化学变化过程在能量转化上比在体外发生的一些能量转化更为合理有效D．通过植物的光合作用，太阳能转化为化学能A题型一：化学反应中的能量变化【变2】在测定中和热的实验中，下列说法正确的是A．使用环形玻璃搅拌器是为了加快反应速率，减小实验误差B．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触C．用0.5mol·L－1NaOH溶液分别与0.5mol·L－1

的盐酸、醋酸溶液反应，如所取的溶液体积相等，则测得的中和热数值相同D．在测定中和热实验中需要使用的仪器有量筒、烧杯、酒精灯、温度计等A题型一：化学反应中的能量变化【例3】50mL0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和反应反应热。回答下列问题：(1)从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃仪器是_____________。(2)如果不盖杯盖，所求得的中和反应反应热的绝对值将会__________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(3)实验中改用60mL0.50mol·L-1盐酸跟50mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行反应，调整反应物用量后所放出的热量与原实验________________(填“相等”或“不相等”，下同)；所求中和反应反应热与原实验_____________，简述理由：_______________________。题型一：化学反应中的能量变化

【答案】

环形玻璃搅拌器

偏小

不相等

相等

中和反应反应热是指强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成1mol水时的反应热，与酸碱的用量无关

模块二反应热与焓变一、内能、焓、焓变1．内能（符号为U）：体系内物质的各种能量的总和，受________、________和__________________等的影响。2．焓（符号为H）：与内能有关的物理量。3．焓变：在_______条件下进行的化学反应（严格地说，对反应体系做功有限定，中学阶段一般不考虑），其反应热等于反应的焓变，符号：________，单位：________（或_____________）。温度压强物质的聚集状态等压ΔH

kJ/molkJ·mol-1二、焓变的意义1．当反应体系放热时其焓减小，ΔH为________，即ΔH_______。2．当反应体系吸热时其焓减小，ΔH为________，即ΔH_______。负值＜0正值＞0三、常见的放热反应与吸热反应放热反应吸热反应①所有燃烧反应；②大多数化合反应；③酸碱中和反应；④金属与酸或水的置换反应；⑤物质的缓慢氧化；⑥铝热反应。①大多数分解反应③高温条件下C、H2、CO作还原剂的反应。②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；①所有分解反应都是吸热反应吗？

②需要加热才能发生的反应一定是吸热反应吗？不是。如：H2O2的分解、KClO3的分解，属于放热反应。需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，比如铝热反应为放热反应。（反应的吸放热与是否需要加热无关）四、从反应物与生成物总能量相对大小分析焓变1．放热反应（ΔH＜0）：反应物的总焓（能量）大于生成物的总焓（能量）。2．吸热反应（ΔH＞0）：反应物的总焓（能量）小于生成物的总焓（能量）。3．计算公式：ΔH=___________________________生成物的总焓－反应物的总焓焓（H）反应物生成物ΔH＜0放热反应焓（H）ΔH＞0吸热反应生成物反应物五、从反应物与生成物总键能相对大小分析焓变1．化学反应的本质是

。2．断键需要

能量，成键需要

能量。3．键能：断开（形成）1mol某键所吸收（放出）的能量叫键能。单位：kJ/mol。例如，H-H键的键能是436.0kJ/mol，那么断开（形成）1molH-H键吸收（放出）的能量为436.0kJ。旧化学键的断裂和新化学键的形成吸收放出五、从反应物与生成物总键能相对大小分析焓变4．实例分析由图可知，1molH2与1molCl2反应生成2molHCl分子的过程中，

了

kJ的能量。5．计算公式：ΔH=___________________________释放183反应物总键能－生成物总键能六、物质的稳定性1.能量越低越稳定。2.键能越大越稳定。【例4】下列物质间的反应是吸热反应的是A．乙醇在空气中燃烧 B．稀盐酸与金属镁反应C．稀硫酸与氨水反应 D．氯化铵晶体与氢氧化钡晶体混合研磨D题型三：常见的吸热反应与放热反应【例5】下列过程中能量变化与图像不相符的是A．A B．B C．C D．DD题型四：从反应物与生成物总能量相对大小分析焓变【例6】最新报道：科学家首次用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：D题型四：从反应物与生成物总能量相对大小分析焓变下列说法正确的是A．该能量图也可以表示碳酸氢钠与盐酸的反应过程B．CO2所具有的能量比CO和O要高C．状态Ⅰ→Ⅱ的过程可以说明，形成化学键会向环境放出能量D．状态Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ的过程中，反应体系经历了向环境吸收和放出能量的过程【变6】已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92.4kJ/mo1.若断裂1molH-H、1molN≡N需要吸收的能量分别为akJ、bkJ。则生成1molN－H放出能量的数值为A．