1.1.2化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng) 教學(xué)課件 高中化學(xué)蘇教版選擇性必修一

專題1化學(xué)反應(yīng)與能量變化第一單元

化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)1.1.2反應(yīng)熱的測量與計算核心素養(yǎng)目標(biāo)科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任：養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)、求實的實驗態(tài)度，認(rèn)識能源對社會發(fā)展的重要性，樹立合理利用能源、開發(fā)新能源的社會責(zé)任意識，助力“雙碳”目標(biāo)達(dá)成。證據(jù)推理與模型認(rèn)知：依據(jù)實驗數(shù)據(jù)推理反應(yīng)熱數(shù)值，構(gòu)建反應(yīng)熱測量與計算模型；運用蓋斯定律模型，推導(dǎo)復(fù)雜反應(yīng)的焓變，理解能源利用中能量轉(zhuǎn)化規(guī)律。變化觀念與平衡思想：理解反應(yīng)熱與反應(yīng)條件、路徑的關(guān)系，認(rèn)識能源轉(zhuǎn)化、利用過程中的能量變化，形成化學(xué)變化伴隨能量變化的觀念，關(guān)注能源可持續(xù)發(fā)展。教學(xué)重難點重點掌握簡易量熱計測量反應(yīng)熱的原理與操作，能進行數(shù)據(jù)處理和熱化學(xué)方程式書寫。理解蓋斯定律內(nèi)涵，熟練運用蓋斯定律計算難以直接測定的反應(yīng)熱。知曉標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱概念，認(rèn)識能源分類、現(xiàn)狀及新能源開發(fā)意義，理解能源充分利用的方法。難點準(zhǔn)確分析量熱計實驗誤差，深入理解反應(yīng)熱測量原理與蓋斯定律本質(zhì)。靈活運用蓋斯定律解決復(fù)雜反應(yīng)焓變計算問題，辯證分析能源利用的利弊與策略。課前導(dǎo)入生活里我們能直觀感受到化學(xué)反應(yīng)的能量變化，像燃料燃燒放熱、暖寶寶發(fā)熱

。但這些能量變化具體是多少，又該如何精準(zhǔn)測量和計算呢？比如，我們常用的燃料，不同種類燃燒釋放的熱量有啥差異，怎么科學(xué)評估能源利用效率？今天，咱們就從反應(yīng)熱的測量與計算入手，探究化學(xué)反應(yīng)能量變化的奧秘，還會聊聊能源的充分利用，看看化學(xué)如何為解決能源問題助力，一起開啟奇妙的化學(xué)能量之旅吧！01反應(yīng)熱的測量與計算實驗原理通過測定一定量的稀鹽酸和NaOH溶液在反應(yīng)前后的溫度變化，依據(jù)Q=CΔT（C為反應(yīng)體系的熱容，ΔT為反應(yīng)前后體系的溫度變化）計算反應(yīng)放出的熱，再計算生成1molH2O時的反應(yīng)熱也可以寫成mcΔT，即mc=C，其中m為溶液的質(zhì)量，c為溶液的比熱通常情況下，熱容指一定量的物質(zhì)溫度升高1℃所需吸收的熱，單位是J/C實驗裝置(1)實驗裝置(2)儀器各部分的作用①攪拌器或環(huán)形玻璃攪拌棒的作用是使反應(yīng)物混合均勻，充分接觸。②保溫層的作用是減少熱量的散失。③溫度計的作用是測定反應(yīng)前后反應(yīng)體系的溫度。實驗步驟(1)用量筒量取50mL0.50mol·L－1鹽酸，倒入簡易量熱計中，測量并記錄鹽酸的溫度（t1）。(2)另取一量筒量取50mL0.50mol·L－1

NaOH溶液，測量并記錄氫氧化鈉溶液的溫度（t2）。(3)將量筒中的氫氧化鈉溶液迅速倒入盛有鹽酸的簡易量熱計中，立即蓋上蓋板。用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪拌，并準(zhǔn)確讀出反應(yīng)體系的最高溫度（t3）。實驗數(shù)據(jù)處理

注意事項(1)使用隔熱層（碎泡沫塑料或紙條）及杯蓋——減少熱量損失。(2)量取反應(yīng)物，測反應(yīng)前溫度——要用NaOH稀溶液、稀鹽酸。(3)混合反應(yīng)物，測反應(yīng)后溫度——測反應(yīng)后混合液的最高溫度。(4)重復(fù)實驗2~3次，減小系統(tǒng)誤差。提高反應(yīng)熱準(zhǔn)確度的措施(1)實驗中用溫度計先后測量酸溶液、堿溶液及混合溶液的溫度時，使用同一支溫度計可減小實驗誤差，且測量完一種溶液后，溫度計必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干。溫度計的水銀球要完全浸入溶液中，且要穩(wěn)定一段時間后再記下讀數(shù)。(2)反應(yīng)物應(yīng)一次性迅速加入，且避免有液體濺出。(3)實驗操作時動作要快，盡量減少熱量的損失。(4)重復(fù)實驗3次，取3次實驗數(shù)據(jù)的平均值。導(dǎo)致反應(yīng)熱測定存在誤差的原因(1)量取溶液的體積不準(zhǔn)確。(2)溫度計讀數(shù)有誤(如未讀取到混合溶液的最高溫度，就記為終止溫度)。(3)實驗過程中有液體濺出。(4)混合酸、堿溶液時，動作緩慢。(5)隔熱層隔熱效果不好，實驗過程中有熱量損失。(6)測過酸溶液的溫度計未用水清洗便立即去測堿溶液的溫度。(7)溶液濃度不準(zhǔn)確。(8)沒有進行重復(fù)實驗。蓋斯定律1840年，俄國化學(xué)家蓋斯在分析了許多化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出一條規(guī)律：“一個化學(xué)反應(yīng)，不論是一步完成，還是分幾步完成，其總的熱效應(yīng)是完全相等的。”這個規(guī)律被稱為蓋斯定律蓋斯定律的應(yīng)用利用已知反應(yīng)焓變求未知反應(yīng)焓變。一個反應(yīng)的化學(xué)方程式可由另外幾個化學(xué)方程式相加減得到，則該化學(xué)反應(yīng)的焓變也可以由幾個化學(xué)反應(yīng)焓變的相加減而得到。恒壓條件下，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱僅與反應(yīng)的起始狀態(tài)和最終狀態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。如圖所示：ΔH＝ΔH1+ΔH2

=ΔH3+ΔH4+ΔH5。蓋斯定律的應(yīng)用【例2】已知在298K時，C(s)、CO(g)燃燒的熱化學(xué)方程式如下：C(s)＋O2(g)=CO2(g)

ΔH1=－393.5kJ·mol－1①CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g)

ΔH2=－283.0kJ·mol－1②請運用蓋斯定律計算反應(yīng)C(s)＋1/2O2(g)=CO(g)的焓變?H3。分析：C(s)與O2(g)生成CO2(g)的反應(yīng)可以一步完成（反應(yīng)焓變?yōu)棣1），也可以看成兩步完成：先生成CO(g)（反應(yīng)焓變?yōu)棣3），CO(g)再與O2(g)反應(yīng)生成CO2(g)（反應(yīng)焓變?yōu)棣2）。根據(jù)蓋斯定律可以得到ΔH1

=ΔH2＋ΔH3，則反應(yīng)C(s)＋1/2O2(g)=CO(g)的焓變ΔH3

=?H1－ΔH2。蓋斯定律的應(yīng)用根據(jù)蓋斯定律，直接將熱化學(xué)方程式①、②左右兩邊分別相減，也可以求得C(s)與O2(g)反應(yīng)生成CO(g)的焓變。解：C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1－）CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g)ΔH2C(s)＋1/2O2(g)=CO(g)ΔH3

=ΔH1－ΔH2ΔH3=ΔH1－ΔH2＝－393.5kJ·mol－1－(－283.0kJ·mol－1)＝－110.5kJ·mol－1答：反應(yīng)C(s)＋12O2(g)=CO(g)的焓變ΔH3為－110.5kJ·mol－102能源的充分利用能源→能源的概念：能源是指可以提供能量的自然資源，是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，包括化石燃料、陽光、風(fēng)力、流水、潮汐等?！茉吹拈_發(fā)：我國目前使用的主要能源仍然是化石燃料，但化石燃料的蘊藏量有限，且不可再生，因此，能源的開源節(jié)流是事關(guān)人類可持續(xù)發(fā)展的重大問題之一。燃燒熱燃料燃燒過程中釋放的熱能是人類生產(chǎn)和生活所需要能量的重要來源。質(zhì)量相同、組成不同的燃料，完全燃燒后釋放的熱不相等。人們通常用標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱或熱值來衡量燃料燃燒時釋放的熱的多少。在101kPa下，1mol物質(zhì)完全燃燒的反應(yīng)熱叫做該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱，1g物質(zhì)完全燃燒的反應(yīng)熱叫做該物質(zhì)的熱值。物質(zhì)完全燃燒是指物質(zhì)中所含有的氮元素轉(zhuǎn)化為N2(g)，氫元素轉(zhuǎn)化為

H2O(l)，碳元素轉(zhuǎn)化為

CO2(g)。燃燒熱

一些物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱(25℃)名稱

化學(xué)式△H/(kJ·mol-1)名稱

化學(xué)式△H/(kJ·mol-1)氫氣H2(g)-285.8乙烷C2H6(g)-1559.8一氧化碳CO(g)-283.0乙烯C2H4(g)-1411.0甲烷CH4(g)-890.3乙炔C2H2(g)-1299.6甲醇CH3OH(1)-726.5蔗糖C6H12O6(s)-5640.9乙醇C2H5OH(1)-1366.8苯C6H6(1)-3267.5所示物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱可知，在101kPa下，1molH2(g)與1molCO(g)完全燃燒放出的熱，分別為285.8kJ和283.0kJ，兩者非常接近。對氣體而言，熱值較大的有H2、CH4、C2H6等。燃料的選擇今天的人類如何選擇燃料？這是一個擺在我們面前的嚴(yán)峻話題。過去，我們常用一些高熱值的“自然資源”（如煤、石油、天然氣等）作為燃料。如19世紀(jì)前50年，人類多采用木材作為燃料；19世紀(jì)中期開始，煤的使用量逐漸上升；20世紀(jì)中期，石油、天然氣的使用量占絕對優(yōu)勢。工業(yè)和日常生活中選擇何種物質(zhì)作為燃料，不僅取決于其熱值大小，還與燃料的穩(wěn)定性、來源、價格、運輸、對環(huán)境的影響、使用的安全性等多方面因素有關(guān)，應(yīng)加以綜合考慮。在這些因素中，保護環(huán)境必須放在首位?；剂系拇罅渴褂迷斐傻淖畲髥栴}是環(huán)境污染。目前，針對煤燃燒產(chǎn)生硫氧化物和氮氧化物的事實，常對煤進行液化和氣化處理，除去有害成分，使之轉(zhuǎn)化為更清潔、更便利的燃料。又如，乙硼烷是一種熱值很高的燃料（其熱值是煤的2倍多），但它密度小、沸點低、難儲存、毒性強，所以，在一般條件下，乙硼烷會被限制用作燃料。B2H6(g)＋3O2(g)=B2O3(s)＋3H2O(g)ΔH＝－2033kJ·mol－1燃料的選擇隨著人類文明的高速發(fā)展，人類對能源的需求量迅猛增長，開發(fā)新能源成為當(dāng)前國際能源研究領(lǐng)域的重要課題，人類理想中的新能源應(yīng)具有資源豐富、可再生、無污染或少污染等特點，只有這樣才能實現(xiàn)人類社會綠色、生態(tài)化、可持續(xù)的發(fā)展。當(dāng)前，我國大力倡導(dǎo)“構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系”，降低能耗，努力開發(fā)和研究太陽能、氫能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒊毕芎蜕镔|(zhì)能等多種形式的能源及其應(yīng)用。03課堂小結(jié)04課堂練習(xí)1.某同學(xué)通過實驗測出稀鹽酸和稀NaOH溶液(堿稍過量)反應(yīng)生成1mol水的反應(yīng)熱ΔH＝－52.3kJ·mol－1，造成這一結(jié)果的原因不可能的是(

)A．實驗裝置保溫、隔熱效果差B．用量筒量取鹽酸時仰視讀數(shù)C．分多次將NaOH溶液倒入量熱計的內(nèi)筒中D．用測量鹽酸的溫度計直接測定NaOH溶液的溫度B2.在298K、100kPa時，已知：2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)

ΔH1H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)

ΔH22Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)

ΔH3則ΔH3與ΔH1和ΔH2間的關(guān)系正確的是(

)A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2

B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2

D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2A3．強酸和強堿稀溶液的中和反應(yīng)反應(yīng)熱可表示為H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)

ΔH＝－57.3kJ·mol－1。已知：①HCl(aq)＋NH3·H2O(aq)===NH4Cl(aq)＋H2O(l)

ΔH＝－a

kJ·mol－1②HCl(aq)＋NaOH(s)===NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝－b

kJ·mol－1③HNO3(aq)＋KOH(aq)===KNO3(aq)＋H2O(l)ΔH＝－c

kJ·mol－1則a、b、c三者的大小關(guān)系為(

)A．a(chǎn)＞b＞c

B．b＞c＞a

C．a(chǎn)＝b＝c

D．無