《【高中化学】反应热 焓变课件 2022-2023学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【高中化学】反应热 焓变课件 2022-2023学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1.pptx（46页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、2019人教版选择性必修一常见的放热反应和吸热反应放热反应燃料的燃烧(与O2的反应）吸热反应C+CO2(高温)铝热反应物质的缓慢氧化大部分化合反应（生石灰和水）活泼金属与水或酸的反应中和反应大部分分解反应NaHCO3+HClBa(OH)28H2O+NH4ClC+H2O(高温)【问题1】你能列举常见的放热、吸热反应吗？利用化学反应中热量的释放或吸收有利于改善我们的生活环境，提高利用化学反应中热量的释放或吸收有利于改善我们的生活环境，提高我们的生产效率。我们的生产效率。即热饭盒能让我们随时吃到热的饭菜。【思考】【思考】目前市面上的目前市面上的“即热饭盒即热饭盒”，其原理是在饭盒底部有两层，一层，其
2、原理是在饭盒底部有两层，一层存放水，另一层存放镁和铁的混合物（发热包）。使用时打开隔离层，即存放水，另一层存放镁和铁的混合物（发热包）。使用时打开隔离层，即发生以下反应：发生以下反应：Mg+2HMg+2H22OMgOMg（OHOH）22+H+H22。发热包中成份的含量是否。发热包中成份的含量是否需要控制，为什么？需要控制，为什么？发热包中有效成份含量过少，放热不足，含量过多占用空间，且有安全隐患。发热包中有效成份含量过少，放热不足，含量过多占用空间，且有安全隐患。在实际应用中，该如何控制发热包成份的含量？人们在研究化学在实际应用中，该如何控制发热包成份的含量？人们在研究化学反应的能量时，该如何
3、定量地描述化学反应过程中释放或吸收的热量呢反应的能量时，该如何定量地描述化学反应过程中释放或吸收的热量呢?一、反应热 焓变【问题2】（1）体系与环境 下面以研究盐酸和氢氧化钠溶液之间的反应为例，对此作一些说明。环境体系体系与环境示意图体系试管中的盐酸、NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系，又称系统。环境与体系相互影响的其他部分，如盛溶液的试管和溶液之外的空气等看做环境。资 料体系与环境 被研究的物质系统称为体系，体系以外的其它部分称为环境。例如：研究物质在水溶液中的反应，溶液就是体系，而盛放溶液的烧杯以及溶液之外的空气等便是环境。体系敞开体系密封体系隔离体系与环境既有能量交换，也有物质交
4、换。与环境只有能量交换，没有物质交换。与环境既没有能量交换，也没有物质交换。任务一 思考如何定量描述化学反应中释放或者吸收的热量例：某试管中盛有Al粉和稀盐酸，下列有关说法不正确的是（）A.试管、Al粉、稀盐酸及发生的反应可看作一个体系B.除反应物、生成物及相关反应外，其他均看作环境C.Al 与稀盐酸反应导致体系温度升高，且向环境中释放热量AA（2）体系与环境的热量交换反应热热量：因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量。反 应 热：在 等 温 条 件 下，化 学 反 应 体 系 向 环 境 释 放 或 从环境吸收的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热。指化学反应发生后，使反应体系的温度
5、恢复到反 指化学反应发生后，使反应体系的温度恢复到反应前体系的温度，即反应前后体系的温度相等。应前体系的温度，即反应前后体系的温度相等。热量许多反应热可以通过量热计直接测定。保温杯式量热计反应热的测定例如,盐酸与NaOH溶液反应的过程中会放出热量,导致体系与环境之间的温度产生差异。在反应前后,如果环境的温度没有变化,则反应放出的热量就会使体系的温度升高,这时可以根据测得的体系的温度变化和有关物质的比热容等来计算反应热。反应热的直接测定测量仪器 量热计测定原理 用温度计测量反应前后体系的温度变化，根据有关物质的比热容等来计算反应热热容和比热容 在不发生化学反应和物质聚集状态变化的条件下,物质吸收
6、热量，温度升高时,温度每升高1K 所吸收的热量称为该物质的热容,用符号C 表示。热容的单位是JK-1。纯物质的热容与其质量成正比。单位质量的物质的热容称为该物质的比热容,简称比热。比热的单位是KJK-1kg-1。常温下,液态水的比热为4.18KJK-1kg-1。资料如果知道体系的比热容，如何计算体系吸收或放出的热量？【问题3】【温馨提示】Qcmt Q：反应放出的热量。C：反应混合液的比热容，为常数。m：反应混合物液的总质量 t：反应前后溶液温度的差值。哪些数据可以帮助我们测出反应热呢？我们怎样将这些数据转化为热量的变化呢？【问题4】下面我们以中和热的测定来了解反应热数据的获得。中和反应反应热的
7、测定中和反应反应热的测定【实 验 目 的】用简易量热计测量盐酸与NaOH 溶液反应前后的温度。【实验原理】根据强酸与强碱溶液反应前后溶液温度的变化，计算出生成1molH2O放出的热量。【实验药品】50 mL、0.50 mol/L的盐酸和50 mL、0.55 mol/L氢氧化钠溶液其中一种反应物过量，能使反应完全，以减小误差。大烧杯(500 mL)小烧杯(100 mL)泡沫塑料或纸条 塑料板或硬纸板（两个孔）温度计 环形玻璃搅拌棒 量筒(50 mL)两个组装“简易量热计”（尽量和空气隔绝，减少热量损失）测量反应前后的温度搅拌，使反应液混合均匀（要迅速）量取反应液【实验仪器】在大烧杯底部垫泡沫塑料
8、（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的，如上图所示。该实验也可在保温杯中进行。【简易量热计组装】使反应物迅速混合，使反应充分进行，保持体系的温度均匀。测 量 反 应 前 后体系的温度反应容器起保温作用防止热量散失【实验测量】（1）反应物温度的测量用 量 筒 量 取50mL0.50mol/L 盐 酸，打 开 杯 盖，倒 入 量 热 计 的 内筒 中，盖 上 杯 盖，插 入 温 度 计，测 量 并 记
9、录 盐 酸 的 温 度（数 据 填入下表）。用水把温度计上的酸冲洗干净，擦干备用。用 另 一 个 量 简 量 取50mL0.55mol/L.NaOH 溶 液，用 温 度 计 测 量并记录NaOH 溶液的温度（数据填入下表）。（2）反应后体系温度的测量打 开 杯 盖，将 量 筒 中 的NaOH 溶 液 迅 速 倒 入 量 热 计 的 内 简 中，立 即盖 上 杯 盖，插 入 温 度 计，用 搅 拌 器 匀 速 搅 拌。密 切 关 注 温 度 变 化，将最高温度记为反应后体系的温度（t2）。（3）重复上述步骤（l）至步骤（2）两次。思考问题一：能否更换温度计？不能，会存在仪器误差思考问题二：能否测
10、完酸后直接测量碱的温度？不能，残留的酸与碱反应，造成酸碱消耗，热量损失思考问题三：为什么碱的浓度稍大于酸？为了保证盐酸完全被中和【数据处理】（1）取 盐 酸 温 度 和NaOH 溶 液 温 度 的 平 均 值 记 为 反 应 前 体 系 的 温 度（t1），计 算 温 度 差（t2-t1），将 数 据 填入下表。（2）取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据。（3）根据温度差和比热容等计算反应热。为 了 计 算 简 便，可 以 近 似 地 认 为 实 验 所 用 酸、碱 稀 溶 液 的 密 度、比 热 容 与 水 的 相 同，并 忽 略 量 热 计 的 比 热容，则：50mL0.50mol/L
11、 盐酸的质量m1=50g，50mL0.55mol/LNaOH 溶液的质量m2=50g。反 应 后 生 成 的 溶 液 的 比 热 容c=4.18J/（g），50mL0.50mol/L 盐 酸 与50ml0.55mol/LNaOH 溶 液 发 生 中 和反应时放出的热量为（m1+m2）c（t2-t1）=。生成lmolH2O（l）时放出的热量为。3.0 23.0 20.0 19.9 20.1 32.9 22.9 20.0 19.9 20.1 12.322.3 20.0 19.9 20.1 2温度差(t2t1)终止温度t2实验次数起始温度t1 温度实验次数19.9NaOH20.0平均值23.1 3.
12、1 20.1HCl4 若该实验中测得温度的情况如下，请计算中和热为多少？误差较大，要舍去。【问题4】友情提示对于定量实验，均需重复实验步骤，取23次实验数据的平均值反应热测定实验中，温度数据至少要测量、记录6次（一次实验测3个数据，至少重复2次）选用数据进行计算时，相差太大的数据应舍弃 理论上，在25和101kPa下，强酸、强碱稀溶液发生中和反应生成1mol H2O时，放出57.3kJ热量。为何所测得的数据小于57.3 kJ，分析产生误差的原因。【问题5】（l l）导致中和反应反应热测定存在误差的原因）导致中和反应反应热测定存在误差的原因量取溶液的体积不准确。温度计读数有误（如未读取到混合溶液
13、的最高温度，就记为终止温度）。实验过程中有液体溅出。混合酸、碱溶液时，动作缓慢。隔热层隔热效果不好，实验过程中有热量损失。测过酸溶液的温度计未用水清洗便立即去测碱溶液的温度。溶液浓度不准确。没有进行重复实验。（2 2）提高测定反应热准确度的措施）提高测定反应热准确度的措施实 验 中 用 温 度 计 先 后 测 量 酸 溶 液、碱 溶 液 及 混 合 溶 液 的 温 度 时，使 用 同 一支 温 度 计 可 减 小 实 验 误 差，且 测 量 完 一 种 溶 液 后，温 度 计 必 须 用 水 冲 洗 干 净并 用 滤 纸 擦 干。温 度 计 的 水 银 球 要 完 全 浸 入 溶 液 中，且
14、要 稳 定 一 段 时 间 后 再记下读数。反应物应一次性迅速加入，且避免有液体溅出。实验操作时动作要快，尽量减少热量的损失。重复实验3次，取3次实验数据的平均值。测定中和反应的反应热实验溶液温度反应热/JT1T2NaOH 溶液与盐酸反应KOH 溶液与盐酸反应NaOH 溶液与硝酸反应T2-T1相同相同为什么三个反应的热效应相同?2.所用溶液的体积相同，溶液中H和OH的浓度相同，即H和OH的量相同。1.反应的实质相同：H+OH=H2O3.反应温度的变化值相同。【问题6】知识扩展中和热：在稀溶液中,强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态水时所释放的热量叫做中和热。有11.2 g KOH的稀溶液与
15、1 L 0.1 molL-1的H2SO4溶液反应,放出11.46 kJ的热量,则该反应的中和热为。迁移应用57.3 kJmol1（1）已知稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)放出热量57.3 kJ，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成 1 mol 水时放出 57.3 kJ 热量。()（2）已知 HCl 和 NaOH 反应的中和热为57.3 kJmol1，则 98%的浓硫酸和稀氢氧化钠溶液反应生成 1 mol 水的中和热为57.3 kJmol1。()（3）已知 H(aq)OH(aq)=H2O(l)放出热量57.3 kJ，则 1 mol H2SO4 和 1 mol Ba(OH)2 反应的反应
16、热 H2(57.3)kJmo1。()1正误判断注意：1必须是酸和碱的稀溶液，因为浓酸溶液和浓碱溶液在相互稀释时会放热 2强酸和强碱的稀溶液反应才能保证H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)中和热均为57.3 kJmol1，而弱酸或弱碱在中和反应中由于电离吸收热量，其中和热小于57.3 kJmol1；3以生成1mol液态水为基准。4.反应不可以生成沉淀（如Ba(OH)2+H2SO4=BaSO4+2H2O)2关于中和热的测定实验，下列说法不正确的是()A烧杯间填满碎泡沫塑料是为了减少实验过程中的热量损失B使用玻璃搅拌器既可以搅拌又可以避免损坏温度计C向盛装酸溶液的烧杯中加碱溶液时要小心缓慢D测
17、过酸的温度计要用水清洗后再测碱的温度C 350 mL 0.50 molL1 盐酸与 50 mL 0.55 molL1 NaOH 溶液在图示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和反应的反应热。回答下列问题：（1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是。（2）烧杯间填满碎纸条的作用是。（3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的反应热数值（填“偏大”“偏小”“无影响”）。玻璃搅拌器 减少实验过程中的热量损失 偏小（4）实验中改用 60 mL 0.50 molL1 盐酸跟 50 mL 0.55 molL1 NaOH 溶液进行反 应，与上述实验相比，所放出的热量（填“相等”“不等”）
18、，所求中和热（填“相等”“不等”）,简述理由：（5）用相同浓度和体积的氨水代替 NaOH 溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会。（均填“偏大”“偏小”“无影响”）不等 相等 因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成 1 mol H2O 所放出的能量，与酸碱的用量无关。偏小 回顾思考化学反应能量变化的原因是什么？1.化学反应的实质：旧化学键断裂和新化学键的形成2.反应物和生成物所具有的能量不同旧化学键断裂吸收能量新化学键的形成释放能量 反应吸收能量旧化学键断裂吸收能量新化学键的形成释放能量 反应释放能量反应物总能量生成物总能量 反应释放能量反应物总能量生成物总能量 反应吸收能量内能任务二 探究化学
19、反应中为什么会有反应热2.2.反应热与焓变 反应热与焓变2.1.化学反应的内能变化内能：体系内所含各种微观粒子的能量总和影响因素：物质的种类、数量、聚集状态、温度、压强符号：U内能变化：U=U(反应产物)-U(反应物)反应产物的内能反应物的内能物质内能与哪些因素有关？内能变化与能量变化什么关系？【问题7】内能变化与能量变化的关系U(反应产物)U(反应物)反应吸收能量U(反应产物)U（反应物）反应释放能量内能变化与反应热是否相同？有什么关系？体系与环境之间的能量交换 体系和环境之间能量的交换有两种形式:热和功。由于体系和环境的温度不同而在体系和环境之间交换的能量称为热,用符号Q 表示;并且约定,
20、体系吸热时Q 取正值,体系放热时Q 取负值。除热能外,体系与环境之间交换的其他形式的能(如电能、光能、机械能等)都称为功,用符号W 表示;并且约定,环境对体系做功时W 取正值,体系对环境做功时W 取负值。在一定的环境压强下,当体系的体积发生变化时,环境对体系(或体系对环境)做的功称为体积功。【问题8】内能变化与反应热的关系化学反应体系与环境间能量交换的形式热：功:因温度不同而传递的能量符号：Q 单位：KJ或J除热以外的其他能量形式符号：W 单位：KJ或JU=Q+W结论：根据能量守恒定律，化学反应中内能的变化等于反应热和功的加和。体积功、电功等 若反应过程中体系没有做功，既 W=0时，化学反应的
21、反应热（Q）等于化学反应前后体系内能变化（U）U=QU(反应产物)U(反应物)反应吸热 Q0U(反应产物)U(反应物)反应放热 Q0焓变（H）：H H生成物 H反应物 单位：kJ/mol 或 kJmol-1焓与焓变在科学研究和生产实践中,化学反应通常是在等压条件下进行的。为了描述等压条件下的反应热,科学上引入了一个与内能有关的物理量焓(符号为H)产生反应热 体系内能改变等压反应热HH(生成物）H(反应物）H反应物生成物 反应物生成物 H 0 H 0H宏观分析436 kJ/molH HH H 键断裂,吸收能量：在25 和101 kPa下，断开1 mol 气态分子AB(g)中的共价键，使其生成气态
22、原子 A(g)和 B(g)所吸收的能量。微观分析能量 H2(g)2H(g)H1+436 kJ/molH2(g)+Cl2(g)2HCl(g)H？吸收436 kJ+243 kJ679 kJ 释放431 kJ/mol2 mol862 kJ微观分析吸收能量679 kJ释放能量862 kJ化学键断裂和形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因。想一想：实验测得与理论分析的数据接近，说明了什么？H183 kJ/mol 键能估算实验测得 H184.6 kJ/molH2(g)+Cl2(g)2HCl(g)H？H(估算)E(反应物键能）E(生成物键能）反应物生成物化学反应键断裂 键生成原子重新组合吸收能量放出
23、能量 H(估算)E(反应物键能）E(生成物键能）2436 kJ/mol498 kJ/mol4463.4 kJ/mol 483.6 kJ/mol 2H2O24H2O2H2O1 mol H2(g)中的HH键断裂吸收436 kJ能量1 molO2(g)中的化学键断裂吸收498 kJ能量形成H2O(g)中1 molHO键释放463.4 kJ能量2H2(g)+O2(g)2H2O(g)H？423、已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，已知以下键能(kJ/mol):PP：198，PO：360，OO：498 则反应P4(白磷)3O2 P4O6的反应热H为()A1638kJ/mol B1638kJ/molC12
24、6kJ/molD126kJ/mol达标检测选择适宜的反应条件研究反应热的其他意义：任务三 思考研究反应热的意义研究化学反应的可行性小 结CH4H2SCH4Fe2S3,H2OCO，H2CH4（10%）H2O(g)CO，H2，N2H2O(g)CO2，H2N2N2，H2KHCO3N2，H2NH3NH3CO2S(硫)空气二次转化一次转化合成K2CO3(aq)Fe(OH)3O2脱硫 接下行左端CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)H 0 反应吸收大量热，如果不及时供应所需要的热量，反应就不能顺利进行，甚至停止任务三 思考研究反应热的意义CH4H2SCH4Fe2S3,H2OCO，H2CH4（10%）H2O(g)CO，H2，N2H2O(g)CO2，H2N2N2，H2KHCO3N2，H2NH3NH3CO2S(硫)空气二次转化一次转化合成K2CO3(aq)Fe(OH)3O2脱硫 接下行左端任务三 思考研究反应热的意义H 0 反应放热。如果不设法将这些热量移走，反应器内的温度就会过高，不仅会烧毁催化剂，使产量降低，还可能发生爆炸事故。