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1、第一章第一章 化学反应的热效应化学反应的热效应第一节第一节 第一课时第一课时反应热反应热 焓变焓变能量能量变化变化物质物质变化变化 化学反应的特征热能热能电能电能光能光能吸收吸收释放释放如何定量描述化学反应中 释放或者吸收的热量体系体系(系统系统)：试管中的溶液及发生的反应等。(包括反应物、生成物、发生的反应)环境环境：与体系相互影响的其它部分(如试管、空气等)热量热量反应热：在条件下，向释放或从环境吸收的热量，称为化学反应的热效应，简称。热量热量运用量热计直接测定反应热。运用量热计直接测定反应热。保温杯式量热计保温杯式量热计反应热的测定工具中和反应热的测定1、反应原理、反应原理：Q=mCt
2、Q：中和反应放出的热量。：中和反应放出的热量。m：反应混合液的质量。：反应混合液的质量。C：反应混合液的比热容。：反应混合液的比热容。t：反应前后溶液温度的差值：反应前后溶液温度的差值在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)时的反应热。时的反应热。【实验测量步骤实验测量步骤】热量损失热量损失热量损失热量损失高高高高【数据处理】【数据处理】3.223.220.019.920.133.223.220.019.920.112.022.020.019.920.12温度差温度差(t2t1)终止温度止温度t2实验次数起始温度次数起始温度t1 温度
3、温度实验次数次数19.9NaOH20.0平均平均值23.13.120.1HCl4若该实验中测得温度的情况如下若该实验中测得温度的情况如下误差差较大，要舍去。大，要舍去。m=V酸酸酸酸V碱碱碱碱 V酸酸=V碱碱=50 mL；为了计算方便，可近似认为实验所用酸、碱稀溶液的密度与水的相 同，并忽略量热计的比热容。酸酸=碱碱=1 g/cm3、C=4.18 J/(g)。Q=4.18 10-3(50+50)(t2-t1)kJ=0.418(t2-t1)kJ。生成生成1 mol H2O放出的热量为：放出的热量为：kJ/mol0.418(t2-t1)0.025Qn=n酸酸=0.025mol n碱碱=0.0275
4、mol中和中和热：在：在25和和101kpa下下强酸稀溶液酸稀溶液与与强碱稀溶液碱稀溶液发生生中和中和反反应生成生成1mol水水时，放出，放出的的热量量【思考讨论】【思考讨论】中和反应热测定实验中产生实验误差的原因有哪些？中和反应热测定实验中产生实验误差的原因有哪些？【注意事项注意事项】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
5、数据的平均值。kJ/mol0.418(t2-t1)0.025Qn=思考思考1 1：为什么不用什么不用环形形铁搅拌棒？拌棒？铁与盐酸之间会发生反应，另外铁的导热性好，这样铁与盐酸之间会发生反应，另外铁的导热性好，这样都会造成热量的损失。都会造成热量的损失。思考思考2：实验中所用中所用HCl和和NaOH的物的物质的量比的量比为何不何不是是1 1而是而是NaOH过量？量？答：为了保证答：为了保证0.50 mol/L的盐酸完全被的盐酸完全被NaOH中和，中和，采用采用0.55 mol/L NaOH溶液，使碱稍稍过量。溶液，使碱稍稍过量。不宜用不宜用盐酸酸过量：因量：因为在空气中在空气中盐酸相酸相对碱碱
6、稳定，碱定，碱极易与空气中极易与空气中CO2反反应，故如果，故如果盐酸酸过量，此量，此时所用所用的碱很的碱很难保保证完全与完全与HCl反反应本本实验中若把中若把50 mL 0.50 mol/L的的盐酸改酸改为50 mL 0.50 mol/L醋醋酸，所酸，所测结果是否会有所果是否会有所变化？化？为什么？若反什么？若反应中有沉淀生成，中有沉淀生成，测定定结果又如何果又如何变化？化？否。因中和否。因中和热是指酸与碱是指酸与碱发生中和反生中和反应生成生成1mol H2O时放出放出的的热量，其数量，其数值与反与反应物的量的多少无关，故所物的量的多少无关，故所测结果果应基基本和本次本和本次实验结果相同（若
7、所有操作都准确无果相同（若所有操作都准确无误，且无，且无热量量损失，失，则二者二者结果相同）。果相同）。若改用若改用100 mL 0.50 mol/L的的盐酸和酸和100 mL 0.55 mol/L的的NaOH溶液，所溶液，所测中和中和热的数的数值是否是否约为本本实验结果的二倍果的二倍（假定各步操作没有失（假定各步操作没有失误）？）？会有所会有所变化。因化。因为醋酸醋酸为弱弱电解解质，其，其电离离时要吸要吸热，故将使故将使测得数得数值偏小。偏小。若有沉淀形成，数若有沉淀形成，数值偏大。偏大。【思考【思考3】中和中和热：在：在25和和101kpa下下强酸稀溶液酸稀溶液与与强碱稀溶液碱稀溶液发生生
8、中和中和反反应生成生成1mol水水时，放出，放出的的热量量小小结：中和反应反应热中和反应的本质是“H+OH-=H2O”,此处排除稀释(或溶解)过程的热量变化及弱酸(或弱碱)电离过程中的热量变化,以及沉淀生成过程中的热量变化。练习50 mL 0.50 mol/L盐酸与盐酸与50 mL 0.55 mol/LNaOH溶液在图示的装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热。回置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：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）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是 。（2）烧杯间
9、填满碎纸条的作用是）烧杯间填满碎纸条的作用是 。（3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值 （填（填“偏大偏大”“偏小偏小”“无影响无影响”）。）。（4）实验中改用）实验中改用60 mL 0.50 mol/L盐酸跟盐酸跟50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量反应，与上述实验相比，所放出的热量 （填（填“相等相等”“不相等不相等”），所求中和热），所求中和热 （填（填“相等相等”“不相等不相等”），简述理由。），简述理由。（5）用相同浓度和体积的氨水代替）用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述
10、实验，测得的中和溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会热的数值会 ；（均填；（均填“偏大偏大”“偏小偏小”“无影响无影响”）环形玻璃搅拌棒环形玻璃搅拌棒减少实验过程中的热量损失减少实验过程中的热量损失偏小偏小不相等不相等相等相等 因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成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，与酸碱的用量无关所放出的能量，与酸碱的用量无关偏小偏小 【问题问题1 1】你能列举常见你能列举常见的的放放热、吸热反应吗？热、吸热反应吗？吸热反应放热反应物质与氧气的反应 中和反应金属与水或酸生石灰和水反应铝热反应燃烧反应 1.氢氧化氧化钙与与氯化化铵晶体的反晶体的
11、反应2.C(s)+CO2(g)=2CO(g)3.水煤气制取：水煤气制取：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)4.大多数分解反大多数分解反应高温高温一个化学反应是放热反应还是吸热反应一个化学反应是放热反应还是吸热反应与与条件无任何关系。条件无任何关系。从能量角度分析，化学反应为什么会产生反应热？从能量角度分析，化学反应为什么会产生反应热？内能内能：体系内物质的各种能量的总和，受温度、压强和物质的聚集状态等影响。宏观焓焓(H)：等压条件下，等压条件下，与内能有关的物理量。单位kJ/mol 或或kJmol1从反应物和生成物的总能量角度看：从反应物和生成物的总能量角度看：吸吸热反应：热反应：H
12、为为“”或或H0H生生成物能量反应物能量成物能量反应物能量反应物反应物生成物生成物能能量量放热反应放热反应反应物反应物生成物生成物能能量量吸热反应吸热反应放热反应：放热反应：H为为“”或或 H0 宏观分析反应物的总能量与生成反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小物的总能量的相对大小恒压条件下，反应热恒压条件下，反应热等于反应的焓变焓变键能：断裂能：断裂1mol化学化学键吸收吸收的能量或的能量或 形成形成1mol化学化学键放出放出的能量。的能量。从能量变化的原因角度分析，化学反应为什么会产生反应热？从能量变化的原因角度分析，化学反应为什么会产生反应热？微观吸收能量679 kJ释放能量862 k
13、J任务二 探究化学反应中为什么会有反应热微观分析微观分析断裂断裂生成生成吸收吸收放出放出能量变化原因能量变化原因总能量能量吸热反应与放热反应图例放放热(吸吸热)过程程放放热(吸吸热)反反应;因因为物理物理变化化过程中也会有能量程中也会有能量变化化反应类型放热反应吸热反应化学反应中的能量变化与计算反应类型 放热反应吸热反应化学反应中的能量变化与计算a表示断裂旧化学键吸收的能量,也可以表示反应的活化能。b表示生成新化学键放出的能量,也可以表示活化分子变成生成物分子所放出的能量。c表示反应的反应热H=(a-b)kJmol-1=-ckJmol-1H=(a-b)kJmol-1=+ckJmol-1H=H(
14、生成物)-H(反应物),单位kJmol-1H=反应物键能总和-生成物键能总和,单位kJmol-1化学键NOClClClNN=O键能/(kJmol1)630243a6071.已知几种化学键的键能数据如下表所示(亚硝酰氯的结构式为ClN=O)：则反应2NO(g)Cl2(g)2ClNO(g)的HkJmol1(用含a的代数式表示)。2892a根据H反应物总键能生成物总键能知，H2630kJmol1243kJmol12(akJmol1607kJmol1)(2892a)kJmol1。2.已知：P-PPOP=OO=O键能(kJ/mol)197360585498则：P4（s）+5O2（g）=P4O10（s）的焓变为多少？3已已知知HH键键的的键键能能为为436 kJ/mol，NH键键的的键键能能为为391 kJ/mol，根根据据化化学学方方程程式式：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJ/mol，则则NN键的键能键的键能是（是（）A431 kJ/mol B946 kJ/mol C649 kJ/mol D896 kJ/molB B归纳总结(2)焓变与键能的关系H反应物键能之和生成物键能之和。常见1mol物质中化学键数目：物质金刚石SiO2P4CO2CH4化学键CCSiOPPC=OCH化学键数目2NA4NA6NA2NA4NA