反應(yīng)熱課件 2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

人教版高中化學(xué)選擇性必修1第1章第1節(jié)反應(yīng)熱CONTENTS反應(yīng)熱概述熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)熱力學(xué)第一定律反應(yīng)熱的計(jì)算反應(yīng)熱的應(yīng)用舉例反應(yīng)熱與日常生活、工業(yè)生產(chǎn)及環(huán)境保護(hù)的關(guān)系反應(yīng)熱概述01定義反應(yīng)熱是指化學(xué)反應(yīng)在恒壓條件下進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)體系所吸收或放出的熱量。說(shuō)明反應(yīng)熱通常用于描述反應(yīng)體系的能量變化，是熱力學(xué)研究的重要參數(shù)之一。反應(yīng)熱的定義反應(yīng)熱的種類燃燒熱，指在一定條件下，純凈物燃燒生成穩(wěn)定的氧化物所放出的熱量。中和熱，指酸堿中和反應(yīng)生成1mol水時(shí)所釋放的熱量。溶解熱，指在一定溫度和壓力下，物質(zhì)在溶劑中溶解時(shí)吸收或放出的熱量。種類1種類2種類3意義2指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)，通過(guò)研究反應(yīng)熱，可以優(yōu)化化工生產(chǎn)過(guò)程，提高能源利用效率，降低生產(chǎn)成本。意義1了解反應(yīng)能量變化，反應(yīng)熱的研究有助于深入了解化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與傳遞規(guī)律。意義3推動(dòng)相關(guān)科學(xué)研究，反應(yīng)熱研究在熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、環(huán)境化學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，有助于推動(dòng)相關(guān)學(xué)科的深入研究與發(fā)展。反應(yīng)熱的研究意義熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)02在研究熱力學(xué)問(wèn)題時(shí)，我們需要將研究的對(duì)象與周圍的其他物體分開(kāi)來(lái)，這個(gè)被研究的對(duì)象就是系統(tǒng)。系統(tǒng)可以是實(shí)際的物體，也可以是抽象的概念。系統(tǒng)與系統(tǒng)相互作用的周圍物體稱為環(huán)境。在熱力學(xué)中，環(huán)境通常被看作是一個(gè)無(wú)限大的熱源或冷源，可以向系統(tǒng)提供或吸收熱量。環(huán)境系統(tǒng)與環(huán)境狀態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)是指系統(tǒng)在某一時(shí)刻所具有的全部物理性質(zhì)的總體。例如，系統(tǒng)的溫度、壓力、體積等都是描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量。狀態(tài)函數(shù)描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量稱為狀態(tài)函數(shù)。狀態(tài)函數(shù)的數(shù)值只與系統(tǒng)的狀態(tài)有關(guān)，而與系統(tǒng)經(jīng)歷的具體過(guò)程無(wú)關(guān)。例如，內(nèi)能、焓、熵等都是狀態(tài)函數(shù)。狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)熱與功熱：熱是指由于溫度差而發(fā)生的能量傳遞現(xiàn)象。在熱力學(xué)中，熱通常用符號(hào)Q表示，單位是焦耳（J）。熱流向的方向是從高溫物體流向低溫物體。功：功是指由于系統(tǒng)與環(huán)境之間的相互作用而發(fā)生的能量傳遞現(xiàn)象。在熱力學(xué)中，功通常用符號(hào)W表示，單位也是焦耳（J）。功可以是體積功（由于系統(tǒng)體積變化而做的功），也可以是其他類型的功（如電功、機(jī)械功等）。以上即為熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的簡(jiǎn)要介紹，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)與環(huán)境、狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)以及熱與功等概念的學(xué)習(xí)，可以更好地理解反應(yīng)熱等相關(guān)熱力學(xué)概念，并為后續(xù)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。熱力學(xué)第一定律03熱力學(xué)第一定律，也被稱為能量守恒定律，表明能量在封閉系統(tǒng)中是守恒的，它不會(huì)被創(chuàng)造也不會(huì)消失，只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。該定律表述了熱量與功之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，即系統(tǒng)內(nèi)部能量的變化等于系統(tǒng)吸收的熱量加上外界對(duì)系統(tǒng)做的功。熱力學(xué)第一定律的表述熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為ΔU=Q+W。其中，ΔU表示系統(tǒng)內(nèi)能的改變量，Q表示系統(tǒng)吸收的熱量，W表示外界對(duì)系統(tǒng)做的功。這個(gè)表達(dá)式定量地描述了系統(tǒng)內(nèi)部能量的變化與熱量和功之間的關(guān)系。熱機(jī)效率01熱力學(xué)第一定律可以用于分析熱機(jī)的效率。熱機(jī)效率定義為熱機(jī)輸出的功與輸入的熱量之比。通過(guò)熱力學(xué)第一定律可以推導(dǎo)出卡諾定理，進(jìn)而得到卡諾循環(huán)的效率。熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)02熱力學(xué)第一定律可以用于研究化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)。通過(guò)測(cè)量反應(yīng)物和生成物的熱量變化，可以計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的吸收或放出的熱量，進(jìn)一步理解反應(yīng)的能量變化。工程應(yīng)用03在工程領(lǐng)域，熱力學(xué)第一定律被廣泛應(yīng)用于各種能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)，如蒸汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等。通過(guò)熱力學(xué)第一定律，可以評(píng)估這些系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率并進(jìn)行優(yōu)化。反應(yīng)熱的計(jì)算04VS鍵能是指形成或斷裂1mol化學(xué)鍵所吸收或放出的能量，常用單位為kJ/mol。鍵能與反應(yīng)熱關(guān)系化學(xué)反應(yīng)中的反應(yīng)熱與參與反應(yīng)的各物質(zhì)鍵能總和的變化有關(guān)。當(dāng)反應(yīng)物的鍵能總和高于生成物的鍵能總和時(shí)，反應(yīng)會(huì)放出熱量；反之，則會(huì)吸收熱量。鍵能定義鍵能與反應(yīng)熱的關(guān)系利用鍵能計(jì)算反應(yīng)熱的方法首先查找參與反應(yīng)的各物質(zhì)鍵能數(shù)據(jù)，然后計(jì)算反應(yīng)物和生成物的鍵能總和，最后根據(jù)鍵能總和的變化計(jì)算反應(yīng)熱。計(jì)算步驟在計(jì)算過(guò)程中，要確保使用相同單位和精確度的數(shù)據(jù)，以減小誤差。同時(shí)，要考慮反應(yīng)中的各物質(zhì)計(jì)量系數(shù)，確保計(jì)算準(zhǔn)確性。注意事項(xiàng)反應(yīng)熱的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法量熱法：通過(guò)測(cè)量化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中體系熱量的變化來(lái)確定反應(yīng)熱。量熱法常用的儀器有熱量計(jì)，可以直接測(cè)量反應(yīng)的熱效應(yīng)。溫差法：在恒溫條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，測(cè)量反應(yīng)前后體系溫度的變化，利用熱容數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)熱。這種方法需要精確測(cè)量溫度和熱容，以減小誤差。以上內(nèi)容提供了關(guān)于反應(yīng)熱的計(jì)算方法和實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法的詳細(xì)解釋。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)具體需求和條件選擇合適的方法進(jìn)行計(jì)算和測(cè)定。反應(yīng)熱的應(yīng)用舉例05蓋斯定律的應(yīng)用定義：蓋斯定律是指在一定條件下，化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)。通過(guò)已知反應(yīng)的熱效應(yīng)，可以預(yù)測(cè)未知反應(yīng)的熱效應(yīng)。在工業(yè)生產(chǎn)中，可以通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)途徑，實(shí)現(xiàn)能量的高效利用。應(yīng)用舉例010302應(yīng)用舉例定義：燃燒熱是指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1mol可燃物質(zhì)完全燃燒時(shí)所放出的熱量。04在能源領(lǐng)域，燃燒熱的測(cè)定對(duì)于燃料的選擇和能源利用具有重要意義。燃燒熱可以作為燃料熱值的重要指標(biāo)，用于評(píng)估燃料的能量密度和燃燒效率。燃燒熱的測(cè)定與應(yīng)用定義：中和熱是指酸堿反應(yīng)中，生成1mol水時(shí)所放出的熱量。中和熱的測(cè)定有助于研究酸堿反應(yīng)的熱力學(xué)性質(zhì)，深入理解酸堿反應(yīng)的本質(zhì)。在實(shí)際應(yīng)用中，中和熱的測(cè)定對(duì)于優(yōu)化酸堿中和工藝、提高能量利用效率具有指導(dǎo)作用。例如，在化工生產(chǎn)中，通過(guò)優(yōu)化酸堿中和的條件，可以降低能源消耗和廢棄物排放。應(yīng)用舉例中和熱的研究與應(yīng)用反應(yīng)熱與日常生活、工業(yè)生產(chǎn)及環(huán)境保護(hù)的關(guān)系06烹飪過(guò)程中，許多化學(xué)反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生熱量。例如，炒菜時(shí)，食材中的油脂與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生熱量，使菜肴加熱熟透。烹飪食物發(fā)酵是微生物代謝產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱量。例如，制作面包時(shí)，酵母發(fā)酵面團(tuán)中的糖，產(chǎn)生二氧化碳和熱量，使面團(tuán)膨脹發(fā)酵。發(fā)酵過(guò)程電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。在電池內(nèi)部，化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流和熱量。手機(jī)、電動(dòng)車等設(shè)備的電池在使用過(guò)程中會(huì)伴隨發(fā)熱現(xiàn)象。電池使用反應(yīng)熱在日常生活中的應(yīng)用化工生產(chǎn)化工生產(chǎn)中，許多合成反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量熱量。通過(guò)合理控制反應(yīng)條件，可以將這些熱量有效利用，提高生產(chǎn)效率。同時(shí)，也需要對(duì)反應(yīng)熱進(jìn)行嚴(yán)格控制，防止過(guò)熱引發(fā)事故。反應(yīng)熱在工業(yè)生產(chǎn)中的利用與控制鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉過(guò)程中，礦石還原、熔煉等反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量熱量。工業(yè)上通過(guò)回收余熱、優(yōu)化工藝流程等手段，提高能源利用效率，降低能源消耗。水泥生產(chǎn)水泥生產(chǎn)過(guò)程中，石灰石分解、熟料燒成等反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量熱量。通過(guò)改進(jìn)生產(chǎn)工藝、采用高效節(jié)能設(shè)備等措施，可以減少能源消耗和環(huán)境污染。溫室氣體排放化石燃料的燃燒會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳，這是導(dǎo)致全球氣候變暖的主要原因之一。減少化石燃料的使用，開(kāi)發(fā)清潔能源，是降低溫室氣體排放的關(guān)鍵。熱污染工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量廢熱，如果不經(jīng)過(guò)妥善處理，會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成熱污染，影