反應(yīng)熱 焓變【知識(shí)架構(gòu)+精講精練】 人教2019選擇性必修1 高二化學(xué)課件

第01講反應(yīng)熱焓變自然界的能量存在形式有很多種，勢(shì)能、生物能、熱能、太陽(yáng)能、風(fēng)能等。自然界的能量存在形式有很多種，勢(shì)能、生物能、熱能、太陽(yáng)能、風(fēng)能等。太陽(yáng)能可以用來(lái)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(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能，生物化石能轉(zhuǎn)化為熱能。第一次工業(yè)革命蒸汽機(jī)的發(fā)明和使用，就是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為蒸汽的熱能，再轉(zhuǎn)化為蒸汽機(jī)的機(jī)械能。但是，蒸汽機(jī)的能量利用率僅僅6%-15%，大量的能量損失掉了。經(jīng)過(guò)第二次工業(yè)革命，電學(xué)發(fā)展并且利用起來(lái)了。汽油機(jī)的效率為20%-30%，柴油機(jī)的效率30%-45%，而電動(dòng)機(jī)的效率能達(dá)到87%甚至更高。得力于電學(xué)理論的發(fā)展，發(fā)電機(jī)制造出來(lái)了，發(fā)電機(jī)能夠?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，火力發(fā)電廠是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為高溫高壓的蒸汽熱能，蒸汽推動(dòng)發(fā)電機(jī)組工作，熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，機(jī)械能再轉(zhuǎn)化為電能。水電則是先筑大壩抬高水位，水的勢(shì)能增加，水流動(dòng)時(shí)沖擊渦輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組工作，水的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)化為電能。如今的生活中，以電能的利用為基礎(chǔ)，大量的電器將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。常見(jiàn)的是電能轉(zhuǎn)化為光能、熱能、機(jī)械能，這就涉及到空調(diào)壓縮機(jī)、電風(fēng)扇、電水壺、洗衣機(jī)等電器。熱量的釋放或吸收是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的常見(jiàn)形式。例如，燃料的燃燒、酸與堿的中和反應(yīng)等會(huì)放出熱量，屬于放熱反應(yīng)。而有些反應(yīng)，如工業(yè)上煅燒石灰石的反應(yīng)等會(huì)吸收熱量，屬于吸熱反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)過(guò)程中釋放或吸收的熱量在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究中具有廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用中，人們?nèi)绾味康孛枋龌瘜W(xué)反應(yīng)過(guò)程中釋放或吸收的熱量呢?知識(shí)導(dǎo)航

模塊一

反應(yīng)熱及其測(cè)定

一、體系與環(huán)境物質(zhì)能量以鹽酸與NaOH溶液的反應(yīng)為例在熱學(xué)中體系是與周圍其他部分區(qū)分開(kāi)來(lái)的根據(jù)需要所研究的對(duì)象。如我們可將鹽酸、NaOH溶液及發(fā)生的反應(yīng)等看作一個(gè)反應(yīng)體系，簡(jiǎn)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(yīng)熱的定義1．定義：在等溫條件下①，化學(xué)反應(yīng)體系向環(huán)境_______或從環(huán)境_______的______，稱為化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，簡(jiǎn)稱反應(yīng)熱。用ΔH表示。

2．說(shuō)明：許多反應(yīng)熱可以通過(guò)量熱計(jì)直接測(cè)定。例如，鹽酸與NaOH溶液反應(yīng)的過(guò)程中會(huì)放出熱量，導(dǎo)致體系與環(huán)境之間的溫度產(chǎn)生差異。在反應(yīng)前后，如果環(huán)境的溫度沒(méi)有變化，則反應(yīng)放出的熱量就會(huì)使體系的溫度升高，這時(shí)可根據(jù)測(cè)得的體系的溫度變化和有關(guān)物質(zhì)的比熱容等來(lái)計(jì)算反應(yīng)熱。等溫條件下，指化學(xué)反應(yīng)發(fā)生后，使反應(yīng)后體系的溫度恢復(fù)到反應(yīng)前體系的溫度，即反應(yīng)前后體系的溫度相等。釋放

吸收

熱量實(shí)驗(yàn)探究——中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定在測(cè)定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱時(shí)，應(yīng)該測(cè)量哪些數(shù)據(jù)？如何根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)熱？為了提高測(cè)定的準(zhǔn)確度，應(yīng)該采取哪些措施？認(rèn)識(shí)本實(shí)驗(yàn)用到的儀器——量熱計(jì)保溫杯式量熱計(jì)量熱器示意圖測(cè)定原理——測(cè)量反應(yīng)前后體系的溫度變化，根據(jù)比熱容等來(lái)計(jì)算反應(yīng)熱實(shí)驗(yàn)探究——中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定【實(shí)驗(yàn)操作】（1）反應(yīng)物溫度的測(cè)量。①用量筒量取50mL0.50mol/L鹽酸，打開(kāi)杯蓋，倒入量熱計(jì)的內(nèi)筒，蓋上杯蓋，插入溫度計(jì)，測(cè)量并記錄鹽酸的溫度(數(shù)據(jù)填入下表)。用水把溫度計(jì)上的酸沖洗干凈，擦干備用。②用另一個(gè)量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，用溫度計(jì)測(cè)量并記錄NaOH溶液的溫度（數(shù)據(jù)填入下表）。實(shí)驗(yàn)探究——中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定（2）反應(yīng)后體系溫度的測(cè)量。打開(kāi)杯蓋，將量筒中的NaOH溶液迅速倒入量熱計(jì)的內(nèi)筒，立即蓋上杯蓋，插入溫度計(jì)，用攪拌器勻速攪拌。密切關(guān)注溫度變化，將________溫度記為反應(yīng)后體系的溫度（t2）。（3）重復(fù)上述步驟（1）至步驟（2）兩次。最高實(shí)驗(yàn)探究——中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定【數(shù)據(jù)處理】（1）取鹽酸溫度和NaOH溶液溫度的__________記為反應(yīng)前體系的溫度（t1）計(jì)算溫度差（t2-t1），將數(shù)據(jù)填入下表。實(shí)驗(yàn)次數(shù)反應(yīng)物的溫度/℃反應(yīng)前體系的溫度反應(yīng)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(shí)驗(yàn)探究——中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)探究——中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定（2）取三次測(cè)量所得溫度差的平均值作為計(jì)算依據(jù)。（3）根據(jù)溫度差和比熱容等計(jì)算反應(yīng)熱。（4）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理為了計(jì)算簡(jiǎn)便，鹽酸、氫氧化鈉稀溶液的密度近似地認(rèn)為都是1g·cm-3，反應(yīng)后生成的溶液的比熱容c＝4.18J/(g·℃)。該實(shí)驗(yàn)中鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)放出的熱量是_______________，生成1molH2O時(shí)放出的熱量為_(kāi)___________________。0.418（t2-t1）kJ0.418（t2-t1）/0.025kJ酸堿中和反應(yīng)測(cè)定實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)（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(guò)量，因?yàn)檫^(guò)量的堿并不參加中和反應(yīng)。（酸稍微過(guò)量也可以）（2）先后測(cè)量酸、堿及混合液的溫度時(shí)，測(cè)定一種溶液后必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干。溫度計(jì)的水銀球部分要完全浸入溶液中，且要穩(wěn)定一段時(shí)間再記下讀數(shù)。（3）實(shí)驗(yàn)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(shí)動(dòng)作要快，盡量減少熱量的散失。（5）實(shí)驗(yàn)時(shí)亦可選用濃度體積都不相同的酸堿溶液進(jìn)行中和熱的測(cè)定，但在計(jì)算時(shí)，應(yīng)取二者中量少的一種，因?yàn)檫^(guò)量的酸/堿并不參加中和反應(yīng)。（6）多次試驗(yàn)求平均值時(shí)，若有某一組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有明顯偏差，應(yīng)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(shí)驗(yàn)測(cè)得，在25℃和101kPa下，強(qiáng)酸的稀溶液與強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時(shí)，放出57.3kJ的熱量。ΔH=-57.3kJ/mol。為什么要強(qiáng)酸/強(qiáng)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(guān)能量轉(zhuǎn)化的認(rèn)識(shí)不正確的是A．燃料燃燒，只是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為了熱能B．人類使用照明設(shè)備，將電能轉(zhuǎn)化為光能C．生物體內(nèi)的化學(xué)變化過(guò)程在能量轉(zhuǎn)化上比在體外發(fā)生的一些能量轉(zhuǎn)化更為合理有效D．通過(guò)植物的光合作用，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能A題型一：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化【變2】在測(cè)定中和熱的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是A．使用環(huán)形玻璃攪拌器是為了加快反應(yīng)速率，減小實(shí)驗(yàn)誤差B．為了準(zhǔn)確測(cè)定反應(yīng)混合溶液的溫度，實(shí)驗(yàn)中溫度計(jì)水銀球應(yīng)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(yīng)，如所取的溶液體積相等，則測(cè)得的中和熱數(shù)值相同D．在測(cè)定中和熱實(shí)驗(yàn)中需要使用的儀器有量筒、燒杯、酒精燈、溫度計(jì)等A題型一：化學(xué)反應(yīng)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(jìn)行中和反應(yīng)。通過(guò)測(cè)定反應(yīng)過(guò)程中所放出的熱量可計(jì)算中和反應(yīng)反應(yīng)熱?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)從實(shí)驗(yàn)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(yīng)反應(yīng)熱的絕對(duì)值將會(huì)__________(填“偏大”“偏小”或“無(wú)影響”)。(3)實(shí)驗(yàn)中改用60mL0.50mol·L-1鹽酸跟50mL0.55mol·L-1NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng)，調(diào)整反應(yīng)物用量后所放出的熱量與原實(shí)驗(yàn)________________(填“相等”或“不相等”，下同)；所求中和反應(yīng)反應(yīng)熱與原實(shí)驗(yàn)_____________，簡(jiǎn)述理由：_______________________。題型一：化學(xué)反應(yīng)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(yīng)反應(yīng)熱是指強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水時(shí)的反應(yīng)熱，與酸堿的用量無(wú)關(guān)

模塊二反應(yīng)熱與焓變一、內(nèi)能、焓、焓變1．內(nèi)能（符號(hào)為U）：體系內(nèi)物質(zhì)的各種能量的總和，受________、________和__________________等的影響。2．焓（符號(hào)為H）：與內(nèi)能有關(guān)的物理量。3．焓變：在_______條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)（嚴(yán)格地說(shuō)，對(duì)反應(yīng)體系做功有限定，中學(xué)階段一般不考慮），其反應(yīng)熱等于反應(yīng)的焓變，符號(hào)：________，單位：________（或_____________）。溫度壓強(qiáng)物質(zhì)的聚集狀態(tài)等壓ΔH

kJ/molkJ·mol-1二、焓變的意義1．當(dāng)反應(yīng)體系放熱時(shí)其焓減小，ΔH為_(kāi)_______，即ΔH_______。2．當(dāng)反應(yīng)體系吸熱時(shí)其焓減小，ΔH為_(kāi)_______，即ΔH_______。負(fù)值＜0正值＞0三、常見(jiàn)的放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)①所有燃燒反應(yīng)；②大多數(shù)化合反應(yīng)；③酸堿中和反應(yīng)；④金屬與酸或水的置換反應(yīng)；⑤物質(zhì)的緩慢氧化；⑥鋁熱反應(yīng)。①大多數(shù)分解反應(yīng)③高溫條件下C、H2、CO作還原劑的反應(yīng)。②Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)；①所有分解反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)嗎？

②需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)嗎？不是。如：H2O2的分解、KClO3的分解，屬于放熱反應(yīng)。需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)，比如鋁熱反應(yīng)為放熱反應(yīng)。（反應(yīng)的吸放熱與是否需要加熱無(wú)關(guān)）四、從反應(yīng)物與生成物總能量相對(duì)大小分析焓變1．放熱反應(yīng)（ΔH＜0）：反應(yīng)物的總焓（能量）大于生成物的總焓（能量）。2．吸熱反應(yīng)（ΔH＞0）：反應(yīng)物的總焓（能量）小于生成物的總焓（能量）。3．計(jì)算公式：ΔH=___________________________生成物的總焓－反應(yīng)物的總焓焓（H）反應(yīng)物生成物ΔH＜0放熱反應(yīng)焓（H）ΔH＞0吸熱反應(yīng)生成物反應(yīng)物五、從反應(yīng)物與生成物總鍵能相對(duì)大小分析焓變1．化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是

。2．?dāng)噫I需要

能量，成鍵需要

能量。3．鍵能：斷開(kāi)（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(kāi)（形成）1molH-H鍵吸收（放出）的能量為436.0kJ。舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成吸收放出五、從反應(yīng)物與生成物總鍵能相對(duì)大小分析焓變4．實(shí)例分析由圖可知，1molH2與1molCl2反應(yīng)生成2molHCl分子的過(guò)程中，

了

kJ的能量。5．計(jì)算公式：ΔH=___________________________釋放183反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能六、物質(zhì)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(zhì)間的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)的是A．乙醇在空氣中燃燒 B．稀鹽酸與金屬鎂反應(yīng)C．稀硫酸與氨水反應(yīng) D．氯化銨晶體與氫氧化鋇晶體混合研磨D題型三：常見(jiàn)的吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)【例5】下列過(guò)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(yīng)物與生成物總能量相對(duì)大小分析焓變【例6】最新報(bào)道：科學(xué)家首次用X射線激光技術(shù)觀察到CO與O在催化劑表面形成化學(xué)鍵的過(guò)程。反應(yīng)過(guò)程的示意圖如圖：D題型四：從反應(yīng)物與生成物總能量相對(duì)大小分析焓變下列說(shuō)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(yīng)過(guò)程B．CO2所具有的能量比CO和O要高C．狀態(tài)Ⅰ→Ⅱ的過(guò)程可以說(shuō)明，形成化學(xué)鍵會(huì)向環(huán)境放出能量D．狀態(tài)Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ的過(guò)程中，反應(yīng)體系經(jīng)歷了向環(huán)境吸收和放出能量的過(guò)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．