《1.1.1 反應(yīng)熱 焓變》參考課件

第一章

化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)第一節(jié)

反應(yīng)熱第1課時

反應(yīng)熱焓變自熱食品利用化學(xué)反應(yīng)放出的熱量加熱食物目前市面上的“即熱飯盒”，其原理是在飯盒底部有兩層，一層存放水，另一層存放鎂和鐵的混合物（發(fā)熱包主要成分）。使用時打開隔離層，即發(fā)生以下反應(yīng)：Mg+2H2O═Mg(OH)2+H2↑。實際生產(chǎn)中需要嚴(yán)格把控發(fā)熱包中有效成分的含量。發(fā)熱包中有效成份含量過少，放熱不足；含量過多占用空間，且有安全隱患。

化學(xué)能熱能如何定量描述?

學(xué)習(xí)

目標(biāo)第1課時反應(yīng)熱焓變PART01PART02了解反應(yīng)熱的概念；能解釋中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定原理；能根據(jù)實驗中測定并記錄的數(shù)據(jù)計算反應(yīng)熱。能從宏觀和微觀兩個角度建構(gòu)模型，并解釋反應(yīng)熱產(chǎn)生的原因。環(huán)境∶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：在熱學(xué)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。如我們可蔣鹽酸、NaOH溶液及發(fā)生的反應(yīng)等看作一個反應(yīng)體系，簡稱體系（又稱系統(tǒng)）體系與環(huán)境之間存在物質(zhì)交換或能量交換

1.認(rèn)識體系和環(huán)境（以HCl溶液和NaOH溶液反應(yīng)為例）一.反應(yīng)熱及其測定

2.反應(yīng)熱在等溫條件下，化學(xué)反應(yīng)體系向環(huán)境釋放或從環(huán)境吸收的熱量，稱為化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，簡稱反應(yīng)熱。等溫：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。3.反應(yīng)熱的測定方法測量儀器量熱計

測定原理用溫度計測量反應(yīng)前后體系的溫度變化，根據(jù)有關(guān)物質(zhì)的比熱容等來計算反應(yīng)熱保溫杯式量熱計4.中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定在測定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱時，應(yīng)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(yīng)熱?1.反應(yīng)前體系溫度2.反應(yīng)后的體系溫度3.體系的比熱容4.體系的質(zhì)量為了計算簡便，可以近似地認(rèn)為實驗所用酸、堿稀溶液的密度、比熱容與水的相同，并忽略量熱計的比熱容，則:①50mL0.50mol/L鹽酸的質(zhì)量m1=50g,50mL0.55mol/LNaOH溶液的質(zhì)量m2=50g。②反應(yīng)后生成的溶液的比熱容c=4.18J/(g.0C)。50mL0.50mol/L鹽酸與50mL0.55mol/LNaOH溶液發(fā)生中和反應(yīng)時放出的熱量為:Q=cm△t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。測量反應(yīng)前后體系的溫度反應(yīng)容器減少熱量散失，降低實驗誤差。減少熱量散失，降低實驗誤差。【實驗測量】（1）反應(yīng)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(nèi)筒中，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用另一個量簡量取50mL0.55mol/L.NaOH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）。（2）反應(yīng)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(nèi)簡中，立即蓋上杯蓋，插入溫度計，用玻璃攪拌器勻速攪拌。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)上述步驟（l）至步驟（2）兩次。2.實驗中是否可以更換溫度計？不能，會存在儀器誤差3.能否測完酸后直接測量堿的溫度？那如何操作？不能，殘留的酸與堿反應(yīng)，造成酸堿消耗，熱量損失。測定一種溶液后必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干再測別的溶液。4.能否將NaOH分多次倒入熱量計中？為了保證鹽酸完全被中和不能，操作時動作要快，盡量減少熱量的散失5.為什么NaOH的濃度稍稍比酸大？6.玻璃攪拌棒能否用金屬攪拌棒代替？不能。原因是金屬質(zhì)攪拌器易導(dǎo)熱，造成實驗過程中熱量損失。1.能否用濃硫酸代替鹽酸？對結(jié)果會產(chǎn)生什么影響？不能。濃硫酸溶解于水時放熱，所測數(shù)值會偏大。數(shù)據(jù)處理：某小組用50mL0.5mol·L－1的鹽酸與50mL0.55mol·L－1的NaOH溶液進(jìn)行實驗。實驗次數(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/℃t2/℃(t2－t1)/℃125.025.2_____28.5____224.925.1_____28.3____325.625.4_____29.0____25.13.43.325.025.53.5（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(yīng)熱。設(shè)溶液的密度均為1g·cm－3，反應(yīng)后溶液的比熱容c＝4.18J·g－1·℃－1，則反應(yīng)放出的熱量Q＝cmΔt＝c·[m(鹽酸)＋m(NaOH溶液)]·(t2－t1)≈

kJ，那么生成1molH2O放出的熱量為

＝

＝

。特別提醒大量實驗測得，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，放出57.3kJ的熱量。1.4256.8kJ中和反應(yīng)反應(yīng)熱（中和熱）中和熱定義：在稀溶液中，強(qiáng)酸跟強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)，生成1mol水時的反

應(yīng)熱叫做中和熱。要點：

Ⅰ、條件：稀溶液。稀溶液是指溶于大量水的離子

Ⅱ、反應(yīng)物：（強(qiáng)）酸與（強(qiáng)）堿。

Ⅲ、生成1mol水。中和反應(yīng)的實質(zhì)是H+和OH-化合生成H20，若反應(yīng)過程中有其他物質(zhì)生成，這部分反應(yīng)熱也不在中和熱之內(nèi)

Ⅳ、放出的熱量：57.3kJ12【思考討論】中和反應(yīng)熱測定實驗中產(chǎn)生實驗誤差的原因有哪些？上述過程中，提高測定反應(yīng)熱準(zhǔn)確度的措施有哪些？【注意事項】使用同一支溫度計，測定一種溶液溫度后溫度計必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干減少熱量損失：量熱過程中操作要快(將NaOH溶液迅速倒入量熱計內(nèi)筒，立即蓋上杯蓋)；量熱計杯蓋上的孔不要太大，能正好使溫度計和玻璃攪拌器通過即可；操作規(guī)范、讀數(shù)準(zhǔn)確。注意事項①防止熱量散失的方法:a.兩個燒杯口要相平;b.在兩個燒杯之間填充碎泡沫塑料或碎紙片;c.用玻璃攪拌器攪拌,而不能用金屬棒(絲)攪拌;②加過量堿液使酸完全反應(yīng),堿過量對中和熱測定沒有影響;③數(shù)據(jù)處理時,相差較大的數(shù)據(jù)可能是偶然誤差引起的,應(yīng)舍去。1.某同學(xué)通過實驗測出稀鹽酸與稀NaOH溶液(堿稍微過量)反應(yīng)的中和熱ΔH=-52.3kJ·mol,造成這一結(jié)果的原因不可能是 (

)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.分多次把NaOH溶液倒入盛有鹽酸的小燒杯中D.用溫度計測定鹽酸初始溫度后,直接測定氫氧化鈉溶液的溫度B2.將V1mL1.0mol·L-1HCl溶液和V2mL未知濃度的NaOH溶液混合均勻后測量并記錄溶液溫度,實驗結(jié)果如圖所示(實驗中始終保持V1+V2=50mL)。下列敘述正確的是(

)A.做該實驗時環(huán)境溫度為22℃B.該實驗表明化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為熱能C.NaOH溶液的濃度約是1.00mol·L-1D.該實驗表明有水生成的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)B3.當(dāng)50mL0.50mol/L鹽酸與50mL0.55mol/LNaOH溶液在圖示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)。通過測定反應(yīng)過程中所放出的熱量可計算中和熱?；卮鹣铝袉栴}：（1）從實驗裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃用品是

。（2）燒杯間填滿碎紙條的作用是

。（3）大燒杯上如不蓋硬紙板，求得的中和熱數(shù)值

（填“偏大”“偏小”“無影響”）。環(huán)形玻璃攪拌棒減少實驗過程中的熱量損失偏?。?）實驗中改用60mL0.50mol/L鹽酸跟50mL0.55mol/LNaOH溶液進(jìn)行反應(yīng)，與上述實驗相比，所放出的熱量

（填“相等”或“不相等”），所求中和熱

（填“相等”或“不相等”），簡述理由-------------

（5）用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進(jìn)行上述實驗，測得的中和熱的數(shù)值會

。（均填“偏大”“偏小”“無影響”）不相等相等

因為中和熱是指酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O所放出的能量，與酸堿的用量無關(guān)偏小【思考與交流】

化學(xué)反應(yīng)過程中為什么會產(chǎn)生反應(yīng)熱？為什么有的化學(xué)反應(yīng)釋放熱量，有的化學(xué)反應(yīng)吸收熱量？

化學(xué)反應(yīng)之所以會產(chǎn)生反應(yīng)熱是因為化學(xué)反應(yīng)前后體系的內(nèi)能（符號為U）發(fā)生了變化。內(nèi)能是體系內(nèi)物質(zhì)的各種能量的總和，受溫度、壓強(qiáng)和物質(zhì)的聚集狀態(tài)等影響?！舅伎肌吭诳茖W(xué)研究和生產(chǎn)實踐中，化學(xué)反應(yīng)通常是在等壓條件下進(jìn)行的。如何描述等壓條件下的反應(yīng)熱？

(1)內(nèi)能（符號為U）：體系內(nèi)物質(zhì)的各種能量的總和，受溫度和物質(zhì)的聚集狀態(tài)等影響。能量越低,物質(zhì)越穩(wěn)定。1.內(nèi)能、焓、焓變（2）焓（符號為H）：是物質(zhì)所具有的能量，與內(nèi)能有關(guān)的物理量。單位：kJ·mol－1二.反應(yīng)熱焓變決定因素：反應(yīng)物本身的性質(zhì)物質(zhì)的狀態(tài)：g>l>s溫度：T↑→H↑壓強(qiáng)：P↑→H↑（3）焓變：對于一個化學(xué)反應(yīng)，生成物的總焓與反應(yīng)物的總焓之差稱為焓變，符號是△H。①數(shù)學(xué)表達(dá)式：△H=H（生成物）-H（反應(yīng)物）。②常用單位：kJ/mol（或kJ·mol-1）。

一般反應(yīng)都是在敞口容器中進(jìn)行的，系統(tǒng)的壓力等于外界壓力，是在恒壓條件下進(jìn)行的反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱等于焓變。（4）反應(yīng)熱和焓變的關(guān)系（從生成物和反應(yīng)物的總能量角度分析）反應(yīng)熱恒壓條件熱效應(yīng)焓變放熱反應(yīng)ΔH＜0吸熱反應(yīng)ΔH＞0ΔH=生成物總能量-反應(yīng)物總能量【例1】在25°C和101kPa下，1molH2與1molCl2反應(yīng)生成2molHCl時放出184.6kJ的熱量，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱為:△H=-184.6kJ/mol注：右端的+或-不要省略，單位kJ/mol必須標(biāo)出。在25°C和101kPa下，1molC(如無特別說明，C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大量實驗測得，在250C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，放出57.3kJ的熱量?！鱄=-57.3kJ/mol

中和熱的表示：H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)在相同條件下，由原子形成1mol化學(xué)鍵時所

，與斷開1mol相同化學(xué)鍵所

是相等的。放出的能量吸收的能量2.反應(yīng)熱的實質(zhì)H2+Cl2=2HClQ吸收=436+243=679kJ/molQ放出=431×2=862kJ/mol

H（kJ/mol）反應(yīng)歷程H2+Cl22H+2Cl2HCl-183kJ/mol436kJ/mol(H2)243kJ/mol(Cl2)2×(-431kJ)=862kJ/mol反應(yīng)熱△H=679-862=-183kJ/mol化學(xué)反應(yīng)過程中形成化學(xué)鍵、斷裂化學(xué)鍵能量變化可用如圖表示：其中，E1可看作反應(yīng)物斷裂化學(xué)鍵吸收的總能量，E2可看作生成物形成化學(xué)鍵放出的總能量，E1與E2的差值表示

。反應(yīng)熱（焓變）△H的計算方法(1)ΔH＝H(生成物)－H(反應(yīng)物)。(2)ΔH＝E(反應(yīng)物的總鍵能)－E(生成物的總鍵能)。(3)ΔH>0為吸熱反應(yīng)，ΔH<0為放熱反應(yīng)。化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)反應(yīng)物舊化學(xué)鍵斷裂生成物新化學(xué)鍵形成化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。化學(xué)反應(yīng)的能量變化的本質(zhì)例2：斷開1molH－H鍵、1molN－H鍵、1molN≡N鍵分別需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，則1molN2生成NH3的反應(yīng)熱為

，則1molH2生成NH3的反應(yīng)熱為

。－92.0kJ/mol－30.67kJ/mol例題3：已知C（石墨，s）=C（金剛石，s）ΔH

=+1.9kJ/mol

判斷石墨、金剛石哪個更穩(wěn)定？金剛石石墨物質(zhì)能量、鍵能與穩(wěn)定性的關(guān)系：1.鍵能越大，破壞該化學(xué)鍵需要的能量越高，該化學(xué)鍵越難斷裂，所以物質(zhì)越穩(wěn)定2.物質(zhì)能量越低，物質(zhì)越穩(wěn)定石墨更穩(wěn)定1.化學(xué)反應(yīng)A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量變化如圖所示，下列敘述中正確的是(

)A．每生成2個AB分子吸收(a－b)kJ熱量B．該反應(yīng)熱ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1C．該反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量D．?dāng)嗔?molA—A和1molB—B鍵，放出akJ能量【解析】：每生成2molAB吸收(a－b)kJ熱量，A項錯誤，B項正確；由圖可知，反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量，C項錯誤；斷裂1molA—A和1molB—B鍵，吸收akJ能量，D項錯誤。B2.已知H—H鍵鍵能(斷裂時吸收或生成時釋放