反應(yīng)熱與焓變高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

第一節(jié)

反應(yīng)熱

第1課時(shí)

反應(yīng)熱與焓變?nèi)私贪妫?019）化學(xué)選擇性必修一第一章化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過對(duì)體系和環(huán)境的學(xué)習(xí),知道內(nèi)能的定義,進(jìn)一步掌握吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)、反應(yīng)熱等概念,能從多角度認(rèn)識(shí)放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。2.通過中和反應(yīng)實(shí)驗(yàn),掌握中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定方法。3.通過對(duì)反應(yīng)熱與焓、焓變的學(xué)習(xí),能夠進(jìn)行反應(yīng)熱的簡單計(jì)算,掌握從微觀角度利用化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)來計(jì)算反應(yīng)熱的方法。課前導(dǎo)入化學(xué)反應(yīng)的過程，既是物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程，也是化學(xué)能與熱能、電等其他形式能量的轉(zhuǎn)化過程。自然界的能量存在形式有很多種，勢(shì)能、生物能、熱能、太陽能、風(fēng)能等。光能風(fēng)能熱能熱量的釋放或吸收是化學(xué)反應(yīng)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(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。課前導(dǎo)入在實(shí)際應(yīng)用中，人們?nèi)绾味康孛枋龌瘜W(xué)反應(yīng)過程中釋放或吸收的熱量呢?

思考：知識(shí)點(diǎn)一反應(yīng)熱及其測(cè)定1、體系（系統(tǒng)）與環(huán)境以鹽酸與NaOH溶液的反應(yīng)為例：試管中的鹽酸和氫氧化鈉溶液及發(fā)生的反應(yīng)等看作一個(gè)反應(yīng)體系，又稱系統(tǒng)。HCl+NaOH==NaCl+H2O盛溶液的試管和溶液之外的空氣等看作環(huán)境體系與環(huán)境之間存在物質(zhì)交換或能量交換（1）定義體系（系統(tǒng)）：熱力學(xué)研究對(duì)象。環(huán)境：與體系（系統(tǒng)）有關(guān)的外物。（2）分類根據(jù)體系（系統(tǒng)）和環(huán)境之間的關(guān)系，可將體系（系統(tǒng)）分為：敞開體系（系統(tǒng)）封閉體系（系統(tǒng)）孤立體系（系統(tǒng)）敞開體系（系統(tǒng)）：系統(tǒng)與環(huán)境間既有物質(zhì)交換，又有能量交換交換經(jīng)典熱力學(xué)不研究敞開體系（系統(tǒng)）封閉體系（系統(tǒng)）：系統(tǒng)與環(huán)境間沒有物質(zhì)交換，只有能量交換經(jīng)典熱力學(xué)主要研究封閉體系（系統(tǒng)）孤立體系（系統(tǒng)）：系統(tǒng)與環(huán)境間無物質(zhì)交換，無能量交換，故又稱隔離體系（系統(tǒng)）。系統(tǒng)為立體箱與燒杯及熱源的組合；環(huán)境為立體箱與外圍線所包圍部分。知識(shí)點(diǎn)一反應(yīng)熱及其測(cè)定2、反應(yīng)熱在等溫條件下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)，簡稱反應(yīng)熱。(1).定義釋放

吸收

熱量②②熱量(Q)：因溫度不同而在體系與環(huán)境之間交換或傳遞能量。①等溫條件：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。測(cè)定原理：Q=mCΔt

Q：中和反應(yīng)放出的熱量。m：反應(yīng)混合液的質(zhì)量。

C：反應(yīng)混合液的比熱容。

Δt：反應(yīng)前后溶液溫度的差值量熱計(jì):用溫度計(jì)測(cè)量反應(yīng)前后體系的溫度變化，根據(jù)有關(guān)物質(zhì)的比熱容等來計(jì)算反應(yīng)熱。(1).直接測(cè)定反應(yīng)熱的方法知識(shí)點(diǎn)一反應(yīng)熱及其測(cè)定3、反應(yīng)熱的測(cè)定(2).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？實(shí)驗(yàn)探究——中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯用簡易的量熱計(jì)測(cè)量鹽酸與NaOH溶液反應(yīng)前后的溫度[實(shí)驗(yàn)用品]簡易量熱計(jì)（溫度計(jì)(0.1℃)、玻璃攪拌器、內(nèi)筒、外殼、隔熱層、杯蓋）、量筒(50mL)兩個(gè)；

50mL0.50mol/L鹽酸、50mL0.55mol/LNaOH溶液。玻璃攪拌器(使反應(yīng)物迅速混合，使反應(yīng)充分進(jìn)行，保持體系的溫度均勻)杯蓋反應(yīng)液外殼(起保溫作用)溫度計(jì)(測(cè)量反應(yīng)前后體系的溫度)內(nèi)筒(反應(yīng)容器)隔熱層[實(shí)驗(yàn)測(cè)量]①反應(yīng)物溫度的測(cè)量a.用量筒量取50mL0.50mol/L鹽酸，打開杯蓋，倒入量熱計(jì)的內(nèi)筒中，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。b.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)。②反應(yīng)后體系溫度的測(cè)量

打開杯蓋，將量筒中的NaOH溶液迅速倒入量熱計(jì)的內(nèi)筒中，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，將最高溫度記為反應(yīng)后體系的溫度(t2)。③重復(fù)步驟①步驟②兩次。

減少實(shí)驗(yàn)過程中的誤差

[數(shù)據(jù)處理]①取鹽酸溫度和NaOH溶液溫度的平均值記為反應(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NaOHt1/℃t2/℃123②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。為了方便計(jì)算，可以近似地認(rèn)為實(shí)驗(yàn)所用酸、堿稀溶液的密度、比熱容與水相同，并忽略量熱計(jì)的比熱容，則：a.50mL0.5mol/L鹽酸的質(zhì)量m1=50g，50mL0.55mol/LNaOH溶液的質(zhì)量m2=50g。

b.反應(yīng)后生成的溶液的比熱容c=4.18J/(g·℃),50mL0.5mol/L的鹽酸與50mL0.55mol/LNaOH溶液發(fā)生中和反應(yīng)時(shí)放出的熱量為(m1+m2)·c·(t2-t1)。c.生成1molH2O(l)時(shí)

放出的熱量為

kJ。

[數(shù)據(jù)處理](m1+m2)·c·(t2?t1)n(H2O)0.418(t2?t1)0.025=大量實(shí)驗(yàn)測(cè)得，在25oC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(g)時(shí),放出57.3kJ的熱量。[誤差分析]你所測(cè)得的數(shù)據(jù)是否為57.3kJ/mol，若不是，分析產(chǎn)生誤差的原因。①量取溶液的體積不準(zhǔn)確。②溫度計(jì)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(shí)驗(yàn)過程中有液體濺出。④混合酸、堿溶液時(shí)，動(dòng)作緩慢。⑤隔熱層隔熱效果不好，實(shí)驗(yàn)過程中有熱量損失。⑥測(cè)過酸溶液的溫度計(jì)未用水清洗便立即去測(cè)堿溶液的溫度。⑦溶液濃度不準(zhǔn)確。⑧沒有進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)。思考討論①酸、堿混合時(shí),為何要把量筒中的NaOH溶液迅速倒入量熱計(jì)的內(nèi)筒而不能緩緩倒入?減少熱量損失。②實(shí)驗(yàn)中能否用銅絲攪拌器代替玻璃攪拌器?為什么?不能。因?yàn)殂~絲易導(dǎo)熱,使熱量損失較大。③若用同濃度的KOH溶液代替NaOH溶液,會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響嗎?為什么?無影響。因?yàn)閺?qiáng)酸、強(qiáng)堿的稀溶液反應(yīng)生成1molH2O(l)時(shí)放出的熱量是相同的,與用KOH溶液還是NaOH溶液以及酸堿的用量無關(guān)。④若用濃硫酸代替鹽酸會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生什么影響?用醋酸代替鹽酸呢?若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液測(cè)定中和反應(yīng)反應(yīng)熱,又會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生什么影響?濃硫酸溶于水時(shí)放熱,所測(cè)反應(yīng)熱的數(shù)值偏大;弱酸、弱堿電離吸熱,因此用醋酸所測(cè)反應(yīng)熱的數(shù)值偏小;若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液測(cè)定反應(yīng)熱,因生成BaSO4沉淀還會(huì)多放出一部分熱量,使所測(cè)反應(yīng)熱的數(shù)值偏大。提高中和反應(yīng)反應(yīng)熱測(cè)定準(zhǔn)確度的措施1.原理方面(1)為使測(cè)得的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確,酸、堿溶液應(yīng)當(dāng)使用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的稀溶液(濃度不宜過大或過小)。①測(cè)定實(shí)驗(yàn)中若用弱酸或弱堿,因其電離吸熱使測(cè)定數(shù)值偏小;若用濃酸或濃堿,因其稀釋放熱使測(cè)定數(shù)值偏大。②測(cè)定實(shí)驗(yàn)中若生成不溶性或難電離物質(zhì),因其生成放熱使測(cè)定數(shù)值偏大。(2)為保證鹽酸被完全中和,堿的濃度應(yīng)稍大。2.操作方面(1)“快”:實(shí)驗(yàn)中酸堿混合要快,盡量減少熱量散失。(2)“準(zhǔn)”:準(zhǔn)確測(cè)量液體溫度和液體體積。在測(cè)量反應(yīng)混合液的溫度時(shí),溫度計(jì)不要貼在容器壁上或插入容器底部,要隨時(shí)讀取溫度值,記錄下最高溫度值。(3)“同”:用同一支溫度計(jì)可減小實(shí)驗(yàn)誤差,測(cè)量完一種溶液溫度后,溫度計(jì)需水洗并用濾紙擦干。(1)不可將溫度計(jì)當(dāng)攪拌器使用;玻璃攪拌器應(yīng)上下移動(dòng)。(2)應(yīng)使用玻璃攪拌器,不能用金屬攪拌器代替。(3)隔熱層隔熱效果要好。3.儀器方面提高中和反應(yīng)反應(yīng)熱測(cè)定準(zhǔn)確度的措施練一練：1.下列有關(guān)中和反應(yīng)反應(yīng)熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)的說法正確的是()A.溫度計(jì)能代替玻璃攪拌器，用于攪拌反應(yīng)物B.強(qiáng)酸與強(qiáng)堿反應(yīng)生成1molH2O(l)釋放的熱量都約為57.3kJC.測(cè)定中和反應(yīng)反應(yīng)熱實(shí)驗(yàn)中，讀取混合溶液不再變化的溫度為終止溫度D.某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)生成1molH2O(l)放出的熱量為52.3kJ，造成這一結(jié)果的原因不可能是所用酸、堿溶液濃度過大E.為了使反應(yīng)均勻進(jìn)行，可以向酸(堿)溶液中分幾次加入堿(酸)溶液D化學(xué)反應(yīng)為什么會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)熱？因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)前后體系的內(nèi)能發(fā)生了變化。課前導(dǎo)入知識(shí)點(diǎn)二反應(yīng)熱與焓變1、內(nèi)能（U）(1)定義內(nèi)能是體系內(nèi)物質(zhì)的各種能量的總和，包括分子的平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)、分子間位能，以及分子內(nèi)各種粒子及其相互的能量。體系由狀態(tài)Ⅰ變化到狀態(tài)Ⅱ，在這一過程中體系從環(huán)境吸熱Q，環(huán)境對(duì)體系做功W，若體系內(nèi)能改變量用?U表示，則有?U=U2-U1=Q+W。(2)內(nèi)能是體系的狀態(tài)函數(shù)，受溫度、壓強(qiáng)和物質(zhì)的聚集狀態(tài)等影響。(3)熱力學(xué)第一定律在熱力學(xué)過程中，體系對(duì)抗外壓改變體積，產(chǎn)生體積功W體：W體=P外·?V

=P外·(V2-V1)環(huán)境對(duì)體系做功W=-W體=-P外·?V若體系只做體積功，不做其他功(如電功等)，則有:①如果是恒容變化過程，?V=0，則W體=0?U=QvQv為恒容熱效應(yīng)，此時(shí)體系吸收的熱量全部用來增加內(nèi)能。②如果是等壓變化過程,P1=P2=P,則Q=QP,為恒壓熱效應(yīng)?U=U2-U1=QP-W體=QP-P·?V=QP-P·（V2-V1）QP=(U2+PV2)-(U1+PV1)?U=U2-U1=Q-W體=Q-P外·?V變式得：知識(shí)點(diǎn)二反應(yīng)熱與焓變2、焓（H）與焓變（?H）(1)焓與內(nèi)能有關(guān)的物理量，用符號(hào)H表示。定義H=U+PV(2)焓變?H=H2-H1=(U2+PV2)-(U1+PV1)=QP生成物與反應(yīng)物的焓值差,用符號(hào)?H表示。單位：______（或________）因此，在等壓條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)（只做體積功），其反應(yīng)熱等于反應(yīng)的焓變。QP=(U2+PV2)-(U1+PV1)等壓條件下：

kJ/molkJ·mol-1(3)反應(yīng)熱和焓變的比較類別反應(yīng)熱焓變不同點(diǎn)概念化學(xué)反應(yīng)釋放或吸收的熱量化學(xué)反應(yīng)中生成物的總焓與反應(yīng)物的總焓之差相同點(diǎn)“+”“-”的意義“+”表示反應(yīng)吸熱,“-”表示反應(yīng)放熱數(shù)據(jù)來源可以通過實(shí)驗(yàn)直接測(cè)得,也可以利用已知數(shù)據(jù)通過計(jì)算求得聯(lián)系①等值關(guān)系:等壓條件下反應(yīng)的反應(yīng)熱等于反應(yīng)的焓變②等價(jià)關(guān)系:符號(hào)是ΔH,單位是kJ/mol注意①可通過反應(yīng)熱或焓變來判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)②物質(zhì)三態(tài)變化的焓變不是反應(yīng)熱,反應(yīng)熱是化學(xué)反應(yīng)的焓變。(4)焓變的意義焓（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①ΔH為“?”，即ΔH＜0，反應(yīng)體系對(duì)環(huán)境放熱，其焓減小②ΔH為“+”，即ΔH＞0，反應(yīng)體系從環(huán)境中吸熱，其焓增大知識(shí)點(diǎn)二反應(yīng)熱與焓變3、反應(yīng)熱的表示方法與?H計(jì)算（1）反應(yīng)熱的表示方法①例如，在25℃和101KPa下，1molH2與1molCl2反應(yīng)生成2molHCl時(shí)放出184.6KJ的熱量，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱為：?H=

-184.6KJ/mol②在25℃和101KPa下，1molC（無特殊說明均指石墨）與1molH2O(g)反應(yīng)，生成1molCO和1molH2，需要吸收131.5KJ的熱量，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱為：?H=

+131.5KJ/mol已知H2和Cl2在點(diǎn)燃的條件下生成HCl。下面是反應(yīng)H2(g)+Cl2(g)＝2HCl(g)的能量變化示意圖。問題1:根據(jù)以前的知識(shí)可以判斷,該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)?提示:放熱反應(yīng)。常見吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)類型：問題2:結(jié)合上圖說明化學(xué)反應(yīng)中為什么會(huì)有能量變化?提示:化學(xué)鍵斷裂和形成時(shí)有能量變化。問題3:斷裂1molH—H、1molCl—Cl吸收的總能量是多少?形成2molH—Cl放出的能量是多少?由此判斷該反應(yīng)的ΔH是多少?提示:679kJ;862kJ;-183kJ/mol。問題4:根據(jù)圖示中的數(shù)據(jù)計(jì)算并判斷2HCl(g)H2(g)+Cl2(g)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)?與問題3中的ΔH相比,你得出的結(jié)論是什么?提示:ΔH=2×431kJ/mol-(436kJ/mol+243kJ/mol)=+183kJ/mol>0,故該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。正向、逆向反應(yīng)的焓變(ΔH)數(shù)值相等,符號(hào)相反。（2）化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因①從反應(yīng)物和生成物的總能量相對(duì)大小的角度分析。②從反應(yīng)熱的量化參數(shù)——鍵能的角度分析。鍵能:氣態(tài)分子中1mol化學(xué)鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量,單位kJ/mol或kJ·mol-1。化學(xué)鍵斷裂和形成時(shí)的能量變化是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因（3）焓變(?H)計(jì)算②ΔH=E（生成物的總能量）?E（反應(yīng)物的總能量）③ΔH=Q(反應(yīng)物分子的化學(xué)鍵