反應熱 焓變【知識架構+精講精練】 人教2019選擇性必修1 高二化學課件

第01講反應熱焓變自然界的能量存在形式有很多種，勢能、生物能、熱能、太陽能、風能等。自然界的能量存在形式有很多種，勢能、生物能、熱能、太陽能、風能等。太陽能可以用來燒熱水，化石能源像石油天然氣煤都是可以直接燃燒供熱的，溫泉的熱能也能直接利用。這種利用方式，就存在太陽能轉化為熱能，生物化石能轉化為熱能。第一次工業(yè)革命蒸汽機的發(fā)明和使用，就是化學能轉化為蒸汽的熱能，再轉化為蒸汽機的機械能。但是，蒸汽機的能量利用率僅僅6%-15%，大量的能量損失掉了。經(jīng)過第二次工業(yè)革命，電學發(fā)展并且利用起來了。汽油機的效率為20%-30%，柴油機的效率30%-45%，而電動機的效率能達到87%甚至更高。得力于電學理論的發(fā)展，發(fā)電機制造出來了，發(fā)電機能夠將機械能轉化為電能，火力發(fā)電廠是將燃料的化學能轉化為高溫高壓的蒸汽熱能，蒸汽推動發(fā)電機組工作，熱能轉化為機械能，機械能再轉化為電能。水電則是先筑大壩抬高水位，水的勢能增加，水流動時沖擊渦輪旋轉，帶動發(fā)電機組工作，水的動能轉化為機械能，再轉化為電能。如今的生活中，以電能的利用為基礎，大量的電器將電能轉化為其他形式的能量。常見的是電能轉化為光能、熱能、機械能，這就涉及到空調壓縮機、電風扇、電水壺、洗衣機等電器。熱量的釋放或吸收是化學反應中能量變化的常見形式。例如，燃料的燃燒、酸與堿的中和反應等會放出熱量，屬于放熱反應。而有些反應，如工業(yè)上煅燒石灰石的反應等會吸收熱量，屬于吸熱反應?；瘜W反應過程中釋放或吸收的熱量在生活、生產和科學研究中具有廣泛的應用。在實際應用中，人們如何定量地描述化學反應過程中釋放或吸收的熱量呢?知識導航

模塊一

反應熱及其測定

一、體系與環(huán)境物質能量以鹽酸與NaOH溶液的反應為例在熱學中體系是與周圍其他部分區(qū)分開來的根據(jù)需要所研究的對象。如我們可將鹽酸、NaOH溶液及發(fā)生的反應等看作一個反應體系，簡稱體系（又稱系統(tǒng)）。與體系相互影響的其他部分，如盛有溶液的試管和溶液之外的空氣等看作環(huán)境。體系與環(huán)境之間存在_______交換或_______交換。二、反應熱的定義1．定義：在等溫條件下①，化學反應體系向環(huán)境_______或從環(huán)境_______的______，稱為化學反應的熱效應，簡稱反應熱。用ΔH表示。

2．說明：許多反應熱可以通過量熱計直接測定。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，這時可根據(jù)測得的體系的溫度變化和有關物質的比熱容等來計算反應熱。等溫條件下，指化學反應發(fā)生后，使反應后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。釋放

吸收

熱量實驗探究——中和反應反應熱的測定在測定中和反應的反應熱時，應該測量哪些數(shù)據(jù)？如何根據(jù)測得的數(shù)據(jù)計算反應熱？為了提高測定的準確度，應該采取哪些措施？認識本實驗用到的儀器——量熱計保溫杯式量熱計量熱器示意圖測定原理——測量反應前后體系的溫度變化，根據(jù)比熱容等來計算反應熱實驗探究——中和反應反應熱的測定【實驗操作】（1）反應物溫度的測量。①用量筒量取50mL0.50mol/L鹽酸，打開杯蓋，倒入量熱計的內筒，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用另一個量筒量取50mL0.55mol/LNaOH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）。實驗探究——中和反應反應熱的測定（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筒，立即蓋上杯蓋，插入溫度計，用攪拌器勻速攪拌。密切關注溫度變化，將________溫度記為反應后體系的溫度（t2）。（3）重復上述步驟（1）至步驟（2）兩次。最高實驗探究——中和反應反應熱的測定【數(shù)據(jù)處理】（1）取鹽酸溫度和NaOH溶液溫度的__________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。實驗次數(shù)反應物的溫度/℃反應前體系的溫度反應后體系的溫度溫度差鹽酸NaOH溶液t1/℃t1/℃（t2-t1）/℃1

2

3

平均值實驗探究——中和反應反應熱的測定實驗探究——中和反應反應熱的測定（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。（4）實驗數(shù)據(jù)處理為了計算簡便，鹽酸、氫氧化鈉稀溶液的密度近似地認為都是1g·cm-3，反應后生成的溶液的比熱容c＝4.18J/(g·℃)。該實驗中鹽酸和NaOH溶液反應放出的熱量是_______________，生成1molH2O時放出的熱量為____________________。0.418（t2-t1）kJ0.418（t2-t1）/0.025kJ酸堿中和反應測定實驗的注意事項（1）為了保證0.50mol·L－1的鹽酸完全被NaOH中和，采用0.55mol·L－1NaOH溶液，使堿稍稍過量，因為過量的堿并不參加中和反應。（酸稍微過量也可以）（2）先后測量酸、堿及混合液的溫度時，測定一種溶液后必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干。溫度計的水銀球部分要完全浸入溶液中，且要穩(wěn)定一段時間再記下讀數(shù)。（3）實驗中所用的鹽酸和氫氧化鈉溶液配好后要充分冷卻至室溫，才能使用。（4）操作時動作要快，盡量減少熱量的散失。（5）實驗時亦可選用濃度體積都不相同的酸堿溶液進行中和熱的測定，但在計算時，應取二者中量少的一種，因為過量的酸/堿并不參加中和反應。（6）多次試驗求平均值時，若有某一組的實驗數(shù)據(jù)有明顯偏差，應直接舍去。（7）隔熱層的作用是保溫隔熱，減少熱量損失。四、中和熱的定義大量實驗測得，在25℃和101kPa下，強酸的稀溶液與強堿的稀溶液發(fā)生中和反應生成1molH2O時，放出57.3kJ的熱量。ΔH=-57.3kJ/mol。為什么要強酸/強堿？弱酸/弱堿的電離，吸熱為什么要稀溶液？濃溶液混合放熱只生成1molH2O若生成BaSO4等沉淀，放熱【例1】下列有關能量轉化的認識不正確的是A．燃料燃燒，只是將化學能轉化為了熱能B．人類使用照明設備，將電能轉化為光能C．生物體內的化學變化過程在能量轉化上比在體外發(fā)生的一些能量轉化更為合理有效D．通過植物的光合作用，太陽能轉化為化學能A題型一：化學反應中的能量變化【變2】在測定中和熱的實驗中，下列說法正確的是A．使用環(huán)形玻璃攪拌器是為了加快反應速率，減小實驗誤差B．為了準確測定反應混合溶液的溫度，實驗中溫度計水銀球應與小燒杯底部接觸C．用0.5mol·L－1NaOH溶液分別與0.5mol·L－1

的鹽酸、醋酸溶液反應，如所取的溶液體積相等，則測得的中和熱數(shù)值相同D．在測定中和熱實驗中需要使用的儀器有量筒、燒杯、酒精燈、溫度計等A題型一：化學反應中的能量變化【例3】50mL0.50mol·L-1鹽酸與50mL0.55mol·L-1NaOH溶液在如圖所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反應熱。回答下列問題：(1)從實驗裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃儀器是_____________。(2)如果不蓋杯蓋，所求得的中和反應反應熱的絕對值將會__________(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。(3)實驗中改用60mL0.50mol·L-1鹽酸跟50mL0.55mol·L-1NaOH溶液進行反應，調整反應物用量后所放出的熱量與原實驗________________(填“相等”或“不相等”，下同)；所求中和反應反應熱與原實驗_____________，簡述理由：_______________________。題型一：化學反應中的能量變化

【答案】

環(huán)形玻璃攪拌器

偏小

不相等

相等

中和反應反應熱是指強酸與強堿的稀溶液發(fā)生中和反應生成1mol水時的反應熱，與酸堿的用量無關

模塊二反應熱與焓變一、內能、焓、焓變1．內能（符號為U）：體系內物質的各種能量的總和，受________、________和__________________等的影響。2．焓（符號為H）：與內能有關的物理量。3．焓變：在_______條件下進行的化學反應（嚴格地說，對反應體系做功有限定，中學階段一般不考慮），其反應熱等于反應的焓變，符號：________，單位：________（或_____________）。溫度壓強物質的聚集狀態(tài)等壓ΔH

kJ/molkJ·mol-1二、焓變的意義1．當反應體系放熱時其焓減小，ΔH為________，即ΔH_______。2．當反應體系吸熱時其焓減小，ΔH為________，即ΔH_______。負值＜0正值＞0三、常見的放熱反應與吸熱反應放熱反應吸熱反應①所有燃燒反應；②大多數(shù)化合反應；③酸堿中和反應；④金屬與酸或水的置換反應；⑤物質的緩慢氧化；⑥鋁熱反應。①大多數(shù)分解反應③高溫條件下C、H2、CO作還原劑的反應。②Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應；①所有分解反應都是吸熱反應嗎？

②需要加熱才能發(fā)生的反應一定是吸熱反應嗎？不是。如：H2O2的分解、KClO3的分解，屬于放熱反應。需要加熱才能發(fā)生的反應不一定是吸熱反應，比如鋁熱反應為放熱反應。（反應的吸放熱與是否需要加熱無關）四、從反應物與生成物總能量相對大小分析焓變1．放熱反應（ΔH＜0）：反應物的總焓（能量）大于生成物的總焓（能量）。2．吸熱反應（ΔH＞0）：反應物的總焓（能量）小于生成物的總焓（能量）。3．計算公式：ΔH=___________________________生成物的總焓－反應物的總焓焓（H）反應物生成物ΔH＜0放熱反應焓（H）ΔH＞0吸熱反應生成物反應物五、從反應物與生成物總鍵能相對大小分析焓變1．化學反應的本質是

。2．斷鍵需要

能量，成鍵需要

能量。3．鍵能：斷開（形成）1mol某鍵所吸收（放出）的能量叫鍵能。單位：kJ/mol。例如，H-H鍵的鍵能是436.0kJ/mol，那么斷開（形成）1molH-H鍵吸收（放出）的能量為436.0kJ。舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成吸收放出五、從反應物與生成物總鍵能相對大小分析焓變4．實例分析由圖可知，1molH2與1molCl2反應生成2molHCl分子的過程中，

了

kJ的能量。5．計算公式：ΔH=___________________________釋放183反應物總鍵能－生成物總鍵能六、物質的穩(wěn)定性1.能量越低越穩(wěn)定。2.鍵能越大越穩(wěn)定?！纠?】下列物質間的反應是吸熱反應的是A．乙醇在空氣中燃燒 B．稀鹽酸與金屬鎂反應C．稀硫酸與氨水反應 D．氯化銨晶體與氫氧化鋇晶體混合研磨D題型三：常見的吸熱反應與放熱反應【例5】下列過程中能量變化與圖像不相符的是A．A B．B C．C D．DD題型四：從反應物與生成物總能量相對大小分析焓變【例6】最新報道：科學家首次用X射線激光技術觀察到CO與O在催化劑表面形成化學鍵的過程。反應過程的示意圖如圖：D題型四：從反應物與生成物總能量相對大小分析焓變下列說法正確的是A．該能量圖也可以表示碳酸氫鈉與鹽酸的反應過程B．CO2所具有的能量比CO和O要高C．狀態(tài)Ⅰ→Ⅱ的過程可以說明，形成化學鍵會向環(huán)境放出能量D．狀態(tài)Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ的過程中，反應體系經(jīng)歷了向環(huán)境吸收和放出能量的過程【變6】已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92.4kJ/mo1.若斷裂1molH-H、1molN≡N需要吸收的能量分別為akJ、bkJ。則生成1molN－H放出能量的數(shù)值為A．