2024-2025学年新教材高中化学第1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新人教版选择性必修1

第一章

第一节第1课时反应热焓变素养目标学习要点1.从宏观和微观两个角度构建模型,并解释反应热产生的原因,发展证据推理与模型认知的核心素养。2.了解反应热的定义,能解释中和反应反应热的测定原理,能根据实验中测定并记录的数据计算反应热,发展科学探究与创新意识的核心素养。四个概念:体系、环境、反应热、焓变。两个角度:宏观角度、微观角度。一个原理:测定中和反应反应热的原理。一个模型:化学反应中能量变化的模型。知识点一反应热及其测定基础落实•必备知识全过关一、体系与环境1.体系与环境研究反应热时,需要明确体系和环境。以稀盐酸与NaOH溶液的反应为例,对体系和环境进行说明:将试管中的稀盐酸、NaOH溶液及

等看作一个反应体系,简称

(又称

)

与

相互影响的其他部分,如盛溶液的

和溶液之外的

等看作环境

发生的反应

体系系统体系试管空气2.热量热量是指因

不同而在体系与环境之间交换或传递的

。

温度能量二、反应热的定义及测定1.反应热的定义在等温条件下,化学反应体系向环境

或从环境

的热量,称为化学反应的热效应,简称

。

反应前后体系的温度相同

释放吸收反应热2.反应热的测定方法

测量仪器测定原理量热计在反应前后,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

,可以根据测得的体系的

变化和有关物质的

等来计算反应热

升高温度比热容3.中和反应反应热的测定(探究)(1)实验装置如图所示(2)实验测量用简易量热计(如图所示)测量盐酸与NaOH溶液反应前后的温度。①测量反应物温度:测量混合前50mL0.50mol·L-1盐酸、50mL0.55mol·L-1NaOH溶液的温度,取两温度的

,记录为起始温度t1。

为保证盐酸完全被中和,加入稍过量的NaOH溶液

温度计玻璃搅拌器平均值②测量反应后体系温度:将酸碱溶液迅速混合,立即盖上杯盖,插入温度计,用

匀速搅拌,并准确记录反应体系的最高温度,记录为终止温度t2。

减少热量损失

恰好完全反应时的温度

③重复实验操作两次,记录每次的实验数据,取其平均值作为计算依据。

玻璃搅拌器(3)数据处理某实验小组测定数据如下表,请你帮助他们完成实验数据处理。实验次数起始温度t1/℃终止温度t2/℃温度差平均值(t2-t1)/℃盐酸NaOH溶液平均值温差平均值125.025.225.128.53.43.4224.925.125.028.53.5325.125.325.228.53.3①利用右栏中所给相关数据计算两溶液混合发生中和反应时放出的热量Q=c·(m1+m2)·(t2-t1)≈

kJ。

②生成1molH2O时放出的热量为

kJ。

1.4256.8(4)实验结论经过大量实验测得,在

、

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

kJ的热量。

25℃101kPa57.3概念辨析体系和环境的关系(1)被研究的物质系统称为体系,包括反应物、生成物及发生的反应。(2)与体系相互影响的其他部分称为环境,如反应容器、空气等。(3)体系与环境之间进行能量交换或传递的前提是存在温度差。易错警示测定中和反应反应热的注意事项(1)减少热量损失①用玻璃搅拌器搅拌,不能使用金属搅拌器。②实验过程中动作要迅速。(2)一支温度计:使用同一支温度计可减小实验误差,但测量完一种溶液的温度后,温度计必须用水冲洗干净并擦干后,再测量另一种溶液的温度。(3)两个量筒:量取酸溶液和碱溶液的体积分别用两个规格相同的量筒。(4)测得的反应体系的温度应是混合溶液的最高温度。(5)实验过程中后加入的酸(或碱)溶液,要一次性加入,且不能有液体溅出。名师点拨实验数据的处理(1)数据处理时,要将误差较大的数据舍去,且通常取三次实验所得合理数据的平均值进行计算。(2)为了计算简便,近似地认为实验所用盐酸、NaOH溶液的密度、比热容与水的相同,并忽略量热计的比热容。①50

mL

0.50

mol·L-1盐酸的质量m1=50

g,50

mL

0.55

mol·L-1

NaOH溶液的质量m2=50

g。②反应后生成的溶液的比热容c=4.18

J·g-1·℃-1。重难突破•能力素养全提升探究角度1

体系与环境的判断例1某试管中盛有镁条和稀盐酸,下列有关说法不正确的是(

)A.试管、镁条、稀盐酸及发生的反应可看作一个体系B.除反应物、生成物及相关反应外,其他均看作环境C.Mg与稀盐酸反应导致体系温度升高,且向环境中释放热量D.Mg与稀盐酸反应的反应热可以通过量热计测定A解析

试管中盛有镁条和稀盐酸,反应物(镁条、稀盐酸)及发生的反应可看作体系,而试管、空气等属于环境,是体系以外的部分,A错误,B正确;镁条与稀盐酸发生反应:Mg+2HCl===MgCl2+H2↑,反应放出热量,使体系的温度升高,热量由温度高的反应体系释放到周围的环境中,C正确;Mg与稀盐酸反应是放热反应,通过量热计可测出反应前后体系的温度变化,然后根据有关物质的比热容及反应物的质量来计算该反应的反应热,D正确。拓展延伸

敞开体系与封闭体系根据体系与环境之间的关系,可以将体系分为不同类型,其中有敞开体系和封闭体系。(1)敞开体系:体系与环境之间既有物质交换,又有能量交换的体系叫做敞开体系,如烧杯中锌与稀硫酸的反应就是一个敞开体系。(2)封闭体系:体系与环境之间无物质交换,但有能量交换的体系叫做封闭体系,如烧杯中NaOH溶液与稀硫酸的反应就是一个封闭体系。[对点训练1]某化学研究小组利用如图装置及试剂进行实验,下列有关说法不正确的是(

)A.具支试管、分液漏斗、气球等均看作环境B.NaHCO3、稀盐酸及发生的反应可看作体系C.NaHCO3与稀盐酸反应时向环境中释放热量D.将反应物换成生石灰和水,可观察到气球膨胀C解析

反应物(NaHCO3、稀盐酸)、生成物及发生的反应可看作体系,与体系相互影响的其他部分,如具支试管、分液漏斗等看作环境,A、B均正确;NaHCO3与稀盐酸反应是吸热反应,要从周围环境中吸收热量,C错误;生石灰与水反应生成Ca(OH)2,同时放出热量,使试管中的气体受热膨胀,D正确。探究角度2

测定中和反应的反应热例2(2024·浙江温州联考)利用图示装置测定中和热的实验步骤如下:①量取50mL0.25mol·L-1H2SO4溶液倒入小烧杯中,测量温度;②量取50mL0.55mol·L-1NaOH溶液,测量温度;③打开杯盖,将NaOH溶液倒入装置的内筒,立即盖上杯盖,插入温度计,混合均匀后测量混合溶液的温度。下列说法不正确的是(

)A.仪器A的名称是玻璃搅拌器B.为便于酸碱充分反应,NaOH溶液应分多次加入C.NaOH溶液稍过量的原因是确保硫酸完全被中和D.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度,所测实验数据有误差B

解析

仪器A的名称是玻璃搅拌器,A正确;测定中和反应的反应热时,为了减少热量散失,NaOH溶液应一次性倒入盛有硫酸的装置中,不能分多次倒入,否则易导致热量的散失,B错误;测定中和反应的反应热时,为了保证硫酸完全被中和,加入的NaOH溶液应稍过量,C正确;用温度计测定NaOH溶液的起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度,会造成H2SO4溶液的起始温度偏高,实验数据有误差,D正确。[对点训练2]用一定浓度的NaOH溶液与稀盐酸进行中和反应反应热的测定实验时,测得生成1mol液态水时放出的热量少于57.3kJ,产生这种偏差的原因不可能是(

)A.实验用NaOH溶液的浓度过大B.实验时搅拌速度慢C.分2~3次把NaOH溶液倒入盛有稀盐酸的小烧杯中D.用量取完稀盐酸的量筒直接量取氢氧化钠溶液A解析

NaOH溶液浓度过大,稀释过程释放热量,导致测得生成1

mol液态水时放出的热量多于57.3

kJ,A符合题意;实验时搅拌速度慢,导致热量散失较多,测得生成1

mol液态水时放出的热量少于57.3

kJ,B不符合题意;分2~3次把NaOH溶液倒入盛有稀盐酸的小烧杯中,导致热量散失较多,测得生成1

mol液态水时放出的热量少于57.3

kJ,C不符合题意;用量取完稀盐酸的量筒直接量取氢氧化钠溶液,氢氧化钠部分被反应,导致测得生成1

mol液态水时放出的热量少于57.3

kJ,D不符合题意。知识点二反应热与焓变基础落实•必备知识全过关一、反应热与焓变1.内能(U)

内能不包括动能和势能内能是体系内物质的各种能量的总和,受

、

和物质的

等影响。

温度

压强聚集状态2.反应热和焓变(1)焓和焓变【注意】反应热产生的原因是化学反应前后体系的内能发生了变化。

(2)反应热与焓变的关系

前提条件研究表明,在等压条件下进行的化学反应,其反应热等于反应的焓变。H生成物反应物kJ·mol-1kJ/mol二、化学反应中能量变化的原因1.宏观角度(焓变)反应类型放热反应吸热反应图像焓变(ΔH)体系向环境

能量,反应体系的焓

,ΔH为

,即ΔH

0

体系从环境中

能量,反应体系的焓

,ΔH为

,即ΔH

0

释放减小负值<吸收增大正值>2.微观角度(键能)以反应H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)为例,能量变化如图所示,从微观角度来分析能量变化的原因。结合图示分析:化学键反应中的能量变化断裂或形成1

mol化学键的能量变化断裂或形成化学键的总能量变化H—H吸收

kJ

共吸收

kJ

Cl—Cl吸收

kJ

H—Cl放出

kJ

共放出

kJ

结论1molH2(g)与1molCl2(g)反应生成2molHCl(g)的反应热为ΔH=

kJ·mol-1

436243

679

431

862-183概念辨析反应热和焓变的比较类型反应热焓变定义等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的能量化学反应中生成物的总焓与反应物的总焓之差单位kJ/mol(或kJ·mol-1)联系等压条件下进行的化学反应,其反应热等于焓变名师点拨

正误判断(1)化学反应过程遵循质量守恒定律和能量守恒定律。(

)(2)化学变化中的能量变化都是化学能与热能间的相互转化。(

)(3)对于放热反应,反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量。(

)(4)对于吸热反应,反应物的键能之和小于生成物的键能之和。(

)√×√×重难突破•能力素养全提升探究角度1

从宏观角度认识反应的焓变例1(2024·浙江台州模拟)下列变化既是氧化还原反应,又符合如图所示焓(H)的变化的是(

)A.CaCO3分解生成CaO和CO2B.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应C.铝热反应D.灼热的木炭与CO2反应D解析

由图可知:H(反应物)<H(生成物),则该反应是吸热反应。CaCO3分解生成CaO和CO2是吸热反应,但不是氧化还原反应,A不符合题意;Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应是吸热反应,但不是氧化还原反应,B不符合题意;铝热反应是氧化还原反应,也是放热反应,C不符合题意;灼热的木炭与CO2反应是吸热反应,也是氧化还原反应,D符合题意。[对点训练1](2024·陕西西安模拟)反应A+B===C分两步进行:①A+B===X;②X===C。反应过程中的能量变化如图所示,下列叙述正确的是(

)A.A+B===C的反应一定要加热B.物质X、C中X最稳定C.1molA和1molB的总能量大于1molC的总能量D.①②两步反应均为放热反应C解析

由图可知,A+B===C是放热反应,但是不一定要加热,A错误;图中1

mol

C的能量比1

mol

X低,因此C比X稳定,B错误;A+B===C是放热反应,则1

mol

A和1

mol

B的总能量大于1

mol

C的总能量,C正确;第①步反应中1

mol

X的能量高于1

mol

A+1

mol

B的能量,是吸热反应,D错误。探究角度2

从微观角度认识反应的焓变例2(2024·河南名校联盟联考)在25℃和101kPa下,根据如图所示的H2(g)与Cl2(g)反应生成HCl(g)过程中能量的变化情况,判断下列说法错误的是(

)A.1molH2(g)和1molCl2(g)反应时的焓变ΔH=+183kJ·mol-1B.2mol气态氢原子结合生成H2(g)时,能放出436kJ能量C.断裂1molHCl(g)分子中的化学键,需要吸收431kJ能量D.1molH2(g)和1molCl2(g)具有的总能量比2molHCl(g)具有的总能量高A解析

由题干信息可知,1

mol

H2(g)和1

mol

Cl2(g)反应时的焓变ΔH=436

kJ·mol-1+243

kJ·mol-1-2×431

kJ·mol-1=-183

kJ·mol-1,A错误;断开1

mol

H—H需要吸收436

kJ的能量,故2

mol气态氢原子结合生成H2(g)时,能放出436

kJ能量,B正确;断裂1

mol

HCl分子中的化学键需要吸收431

kJ能量,C正确;由A项分析可知,该反应为放热反应,故该反应中反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量,D正确。[对点训练2](2024·山西临汾模拟)火箭发射时可以用N2H4(液态)作为燃料,NO2作为氧化剂,发生反应2N2H4(l)+2NO2(g)===3N2(g)+4H2O(l)

ΔH<0,下列说法正确的是(

)A.该反应的能量变化与如图所示能量变化相符B.若反应2N2H4(l)+2NO2(g)===3N2(g)+4H2O(g)的反应热为ΔH',则ΔH'与ΔH相等C.每断裂0.4molN—H,同时一定有0.4molH—O形成D.该反应的反应物的键能总和大于生成物的键能总和C解析

图示反应物总能量低于生成物总能量,应为吸热反应(ΔH>0),而题中所给反应的ΔH<0,A错误;等量的H2O(g)和H2O(l)具有的能量不同,则生成物具有的能量不同,故反应生成气态水和生成液态水所放出的热量不同,ΔH'与ΔH不相等,B错误;若反应断裂0.4

mol

N—H,即消耗0.1

mol

N2H4,结合反应可知,同时一定有0.4

mol

H—O形成(即生成0.2

mol

H2O),C正确;题中所给反应的ΔH<0,则反应物的键能总和小于生成物的键能总和,D错误。学以致用·随堂检测全达标题组1反应热及其测定1.测定中和反应的反应热的简易装置如图所示,下列有关该实验的说法不正确的是(

)A.测定中和反应的反应热时,不能选用NaOH溶液和浓硫酸B.相同条件下,NaOH溶液与盐酸、硝酸反应的反应热不相同C.实验需要记录反应前初始温度及反应后溶液达到的最高温度D.玻璃搅拌器上下搅拌有助于反应充分,隔热层起保温作用简易量热计示意图

1234B1234解析

浓硫酸被稀释时会放出大量的热,选用NaOH溶液和浓硫酸进行实验,反应放出的热量偏多,会造成误差偏大,A正确;盐酸、硝酸都是强酸,与NaOH溶液反应的实质都是OH-+H+===H2O,故反应热相同,B错误;根据测定原理可知,实验需要记录反应前初始温度及反应后溶液达到的最高温度,C正确;用玻璃搅拌器上下搅拌,使溶液充分混合,有助于反应充分,隔热层起保温作用,防止热量散失,D正确。2.在测定中和反应反应热的实验中,下列说法正确的是(

)A.使用玻璃搅拌器是为了使反应物充分反应,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容器底部接触C.用50mL0.55mol·L-1的NaOH溶液与50