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第一节 反应热
第一课时 反应热 焓变
第一章 化学反应的热效应
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}实例
原电池
暖宝宝
燃放烟花、燃气炉
能量转化
能转化
成 能
能转化
成 能
能转化
成 能、 能
化学
电
化学
光
热
化学
热
想一想：
化学反应有哪些特征？
化学反应在生成新物质的同时，还伴随着能量的变化。
物质变化
能量变化
热能
电能
光能
……
吸收
释放
基础
当能量以热的形式表现时，
化学反应就分为吸热反应和放热反应。
思考：请列举常见的放热反应和吸热反应。
1、常见放热反应
活泼金属与水（或酸）的反应
所有的燃烧反应
绝大多数的化合反应
酸碱中和反应
铝热反应
物质的缓慢氧化（腐败）
2、常见吸热反应
Ba(OH)2.8H2O+2NH4Cl === BaCl2+10H2O+2NH3↑
NaHCO3+HCl === NaCl+H2O+CO2↑
C + CO2 === 2CO（高温条件）
绝大多数的分解反应
以C、CO、H2为还原剂的氧化还原反应
C和水蒸气、铁和水蒸气
H2O2分解反应以及KClO3分解反应为放热反应
注意
浓硫酸稀释、氢氧化钠固体溶解等。
大多数铵盐溶于水，固体的升华，液体的蒸发。
吸热反应和放热反应的对象都是化学变化，物理变化除外。
×
放出热量的变化过程一定是放热反应（ ）
放热过程：
吸热过程：
（1）需要加热的反应一定是吸热反应（ ）
（2）吸热反应一定需要加热才可以进行（ ）
（3）放热反应不需要加热即可发生（ ）
明辨是非
×
×
×
一个化学反应是吸热还是放热，与反应条件（是否需要加热）没有必然联系。
注意
神七发射
庆典时的烟火
化学反应过程中释放或吸收的热量在生活、生产和科学研究中具有广泛应用。
乙炔与氧气反应放出的热量用于切割金属
在实际应用中，该如何控制发热包成份的含量？人们如何定量地描述化学反应过程中释放或吸收的热量呢?
【思考】目前市面上的“即热饭盒”，其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（发热包主要成分）。
使用时打开隔离层，即发生以下反应：Mg+2H2O === Mg(OH)2+H2↑ 。
发热包中成份的含量是否需要控制，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。
化学能
热能
定量描述？
反应热的概念
01
一、反应热的概念
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。
等温：指化学反应发生后,使反应后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。
热量
以盐酸与NaOH溶液的反应为例
体系(系统)：被研究的物质系统称为体系。
环境：与体系相互影响的其它部分
热量：
是指因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量。
(如图中的盐酸、NaOH溶液、以及发生的中和反应： HCl+NaOH === NaCl+H2O)
体系与环境之间存在______交换或______交换。
物质
能量
(如盛溶液的试管、
溶液之外的空气等)
1.敞开体系：
环境
体系
拓展了解
2.封闭体系：
3.孤立体系：
体系与环境间即有物质交换，又有能量交换
体系与环境间没有物质交换，只有能量交换
体系与环境间无物质和能量的交换
许多反应热可以通过量热计直接测定。
例如，盐酸与氢氧化钠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，
这时根据测得的体系的温度变化和有关物质的比热容来计算反应热。
比热容
在中学范围内，简单（不严格）的定义为：
单位质量的某种物质温度升高1℃所吸收的热量
（或降低1℃所释放的热量）叫做这种物质的比热容。
符号：c
常用单位：J/(Kg ? ℃)
中学中用比热容来计算热量的基本公式;
读作：焦(耳)每千克摄氏度
Q = mcΔt
1881年,法国化学家贝特罗(Pieltte Engene Marceiin Berthelot)，在法兰西学院的实验室里，利用自己发明弹式量热计测出了不同反应的反应热。
法国化学家贝特罗
1827年-1907年
量热计的结构
现代量热计
保温杯式量热计
中和反应反应热的测定
02
【探究：中和反应反应热的测定】
实验原理：通过一定量的强酸、强碱的稀溶液在反应前后温度的变化和有关物质的比热容等来计算放出的热量，由此求得中和热。
Q = mc△t
Q：中和反应放出的热量。
m：反应混合液的质量。
c：反应混合液的比热容。
△t：反应前后溶液温度的差值
在测定中和反应的反应热时，应该测量哪些数据?
如何根据测得的数据计算反应热?
应该测量的数据：
①反应物质量（通过体积、浓度和密度可计算）
②反应物的温度。
③反应后的体系温度
【提出问题】
【思考】阅读实验测量步骤，为了提高测定的准确度，应该采取哪些措施?
【实验测量】
【探究：中和反应反应热的测定】
【探究：中和反应反应热的测定】
【数据处理】
【探究：中和反应反应热的测定】
【数据处理】
热量的计算公式：
Q = mcΔt
m：
反应混合液的质量
50mL0.5mol/L盐酸的质量 m1=50g；
50mL0.55mol/LNaOH溶液的质量 m2=50g
m=m1+m2=100g
c：反应混合液的比热容c=4.18×10-3kJ/(g·℃)
Δt：三次测量所得温度差（t2-t1）的平均值
【探究：中和反应反应热的测定】
【数据处理】
H+(aq) + OH- (aq) H2O(l)
Q(kJ)
0.025mol
0.025mol
0.418× Δt
1mol
????.????????????×??????????????.????????????
?

大量实验测得，在25℃和101kPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1mol水时，放出57.3kJ的热量。
m = 50g+50g=100g 、 C=4.18 J/(g·℃)
n酸=0.025mol
n碱=0.0275mol
Q =
0.418(t2 - t1)
0.025
kJ/mol
Q =mCΔt=4.18 ×10-3 ×(50+50)(t2 - t1)kJ = 0.418(t2 - t1)kJ
【探究：中和反应反应热的测定】
【问题和讨论】
在上述过程中，提高测定反应热准确度的措施有哪些?
思考1：实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为何不是1∶1,而是NaOH稍过量？能否酸过量？
为了确保盐酸被完全中和。
因为在空气中盐酸相对碱稳定，碱极易与空气中的CO2反应。
不宜用盐酸过量。如果HCl过量则应以NaOH为标准计算生成的水，但溶液吸收空气中的CO2，消耗了部分NaOH，无法保证NaOH完全与HCl反应。
思考2：上述实验能否用NaOH固体代替NaOH溶液？对结果会产生什么影响？
不能。NaOH固体溶于水要放热，会使测得的反应热数值偏大。
思考3：用浓硫酸代替盐酸对结果会产生什么影响？
用醋酸代替盐酸对结果会产生什么影响？若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定中和反应反应热，对结果会产生什么影响？
浓硫酸溶于水时放热，所测反应热的数值偏大↑；
注意点1：盐酸和氢氧化钠都选用稀溶液，避免稀释带来的热量变化。
弱酸、弱碱电离吸热，所测反应热的数值偏小↓；
若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定反应热，生成BaSO4沉淀还会多放出一部分热量，所测反应热的数值偏大↑。
思考4：酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次性很快倒入小烧杯而不能缓缓倒入？
因为本实验的关键是测反应的反应热，
若动作迟缓或多次加入，将会使热量损失而使误差增大。
思考5：温度计上的酸为何要用水冲洗干净？冲洗后的溶液能否倒入小烧杯？为什么？
温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失，故要冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒入小烧杯，若倒入，会使总溶液的质量增加，而导致实验结果误差。
思考6：中和反应反应热的测定实验中的玻璃搅拌器能不能换成铜质搅拌器？
不能，因为铜丝易导热，使热量散失较大。
注意点3：玻璃搅拌器（不传热）搅拌，
保证反应物混合均匀，溶液温度均匀。
注意点4：使用绝热装置，减少热量向环境传递。
注意点2：使用同一个温度计测量温度，减少仪器误差。
措施
作用
实验药品用量
采用碱稍过量的方法
实验装置、
仪器选择
内筒和外筒上口对齐，内外筒中间有隔热层
实验过程使用同一支温度计进行温度测量
实验操作
用温度计测量完盐酸的温度后，用水将温度计上的酸冲洗干净，擦干再测量碱溶液的温度
将NaOH溶液迅速倒入内筒后，立即盖上杯盖
重复实验2～3次
归纳总结
为了保证酸碱完全中和
可以减少热量损失
减少仪器本身的误差，
使测量的温度更准确
测量的初始温度更准确
减少热量的损失
测量的温度差更准确
思考：如何进一步改进本实验？
实验室常见的搅拌方式
玻璃棒
电动搅拌器
磁力搅拌器
√
【探究：中和反应反应热的测定】
【实验改进】
【探究：中和反应反应热的测定】
实验室常见的温度测量方式
温度计
电子温度计
√
温度传感器
√
【实验改进】
思考：如何进一步改进本实验？
【探究：中和反应反应热的测定】
【误差分析】
大量实验测得，在25℃和101kPa下强酸稀溶液与强碱稀溶液发生中和反应生成1mol水时，放出57.3kJ的热量。
为何所测得的数据小于57.3 kJ？
可能的原因有：
2.温度计的读数有误（不是最高点）
3.实验过程中有液体洒在外面
4.混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差
5.隔热层隔热效果不好，致使实验过程中热量损失而导致误差
6.测过盐酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度，致使碱的温度偏高而引起误差.
7.实验中忽略了烧杯和温度计吸收的热量
1.量取溶液的体积有误差（俯视）
...溶液浓度不准确，没有进行重复实验.....
二、中和反应反应热的测定
①必须是稀溶液
②必须是强酸和强碱反应
③标准:生成1mol H2O(l)放出的热量
浓酸和浓碱溶液稀释会放热，
弱酸弱碱电离吸热，
注意不是所有的中和反应放出的热都叫中和热!!!
在___溶液中,强酸跟强碱发生中和反应生成_______液态水时的反应热叫作中和热。
稀
1 mol
注意点:
中和热定义
单位: KJ/mol
导致生成1mol H2O(l)，
放热<57.3 kJ
导致生成1mol H2O(l)，
放热>57.3 kJ
数值: 中和热为57.3KJ/mol
注意是生成1mol H2O(l)，液态水
下列反应，可表示中和热的方程式有（ ）
HCl(aq) + NH3·H2O(aq) === NH4Cl(aq) + H2O(l)
CH3COOH(aq) + NaOH(aq) === CH3COONa(aq) + H2O(l)
NaOH(aq) + HCl(aq) === NaCl(aq) + H2O(g)
KOH(aq) + HNO3(aq) === KNO3(aq) + H2O(l)
纯碱和盐酸反应生成 1mol H2O 的热量变化
D
针对训练：
课堂小结
化学反应过程中释放或吸收热量
定性判断
常见的放热反应和吸热反应
定量计算
反应热
概念
中和反应反应热的测定
原理
装置
数据收集与处理
误差分析
实验改进
体系与环境
思考：化学反应为什么会产生反应热？
比如：U（水蒸气）>U（液体水）>U（冰）
产生反应热的原因——
化学反应前后体系的内能（符号为U）发生了变化。
u
放热反应
u
吸热反应
化学反应不仅遵循质量守恒定律，
也遵循能量守恒定律
内能是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。
等压条件下，反应热等于焓变。
反应热分为：
等压反应热：等压条件下进行反应的反应热
等容反应热：等容条件下进行反应的反应热
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。
如何描述等压条件下的反应热？
拓展了解
三、反应热的表示
在等压条件下进行的化学反应，其反应热等于反应的焓变，
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）
当反应体系放热时其焓减小，
△H为“－”,即△H<0。
当反应体系吸热时其焓增大，
△H为“＋” ，即△H>0。
符号：ΔH
单位：kJ/mol 或 kJ ? mol－1
数学表达式：ΔH＝H生成物－H反应物
注：ΔH单位采用kJ/mol时，
表示 1mol反应的焓变。
①在25℃，101kPa下，1molH2与1molCl2反应生成2molHCl,放出184.6kJ的热量，该反应的反应热为 .
②在25℃,101kPa下，1 mol C(如无特别说明，C均指石墨)与1 mol H2O(g)反应生成1 molCO和1mol H2，需要吸收131.5 kJ的热量，该反应的反应热为 .
ΔH= + 131.5 kJ·mol-1
注意： △H前的“+”、“-”都不能省略！
③在25℃和101kPa下强酸稀溶液与强碱稀溶液发生中和反应生成1mol液态水时，放出57.3kJ的热量。该反应的反应热为 .
ΔH= － 184.6 kJ·mol-1
ΔH= -57.3kJ·mol-1
针对训练：
都具有化学意义：
+ 表示吸热反应
- 表示放热反应
反应物
生成物
化学反应
旧键断裂
新键生成
原子重新组合
吸收能量
放出能量
吸收能量 ＞ 释放能量
化学反应的实质：
吸收能量 ＜ 释放能量
四、微观角度认识反应热的实质
旧的化学键断裂和新的化学键形成过程。
放热反应 ΔH<0
吸热反应 ΔH>0
能量越低,
物质越稳定
436 kJ/mol
H
H
H
H
键断裂,吸收能量
键形成,释放能量
436 kJ/mol
键能：在25 ℃和101 kPa下，断开1 mol 气态分子AB(g)中的共价键，使其生成气态原子 A(g)和 B(g)所吸收的能量。
H · +
· H
H H
··
注意：断开1mol H2吸收的能量等于形成1mol H2放出的能量即键能
键能越大,
物质越稳定
四、微观角度认识反应热的实质
微观：以H2与Cl2反应生成HCI为例
Q吸
=679kJ
Q放
=862kJ
Q吸 < Q放
ΔH＝(436+243)－(431+431)
＝－183 kJ/mol
与实验测得的反应放出热量为184.6kJ/mol 很接近
化学键断裂和形成时的能量变化是化学反应能量变化的主要原因
放热反应， ΔH<0
焓(H)
反应物
生成物
反应过程（I）
H1
H2
放热
?H < 0
放热反应
反应物
生成物
反应过程（II）
H1
H2
吸热
焓(H)
?H > 0
吸热反应
(1)ΔH计算公式1——宏观(从物质总能量角度)
1、从能量守恒的角度加以分析
四、微观角度认识反应热的实质
ΔH＝H生成物－H反应物＝E生成物的总能量－E反应物的总能量
从键能角度看：旧化学键断裂——吸热 新化学键形成——放热
反应物
中间状态原子
或原子团
生成物
化学键断裂
吸收能量Q吸
放出能量Q放
形成新的化学键
总能量E1
总能量E2
(2)ΔH计算公式2——微观(从化学键角度)
从化学键角度：
（微观）
Q吸>Q放 反应吸热
Q吸2、从化学键的角度加以分析
四、微观角度认识反应热的实质
ΔH＝Q吸－Q放
＝E反应物的键能总和－E生成物的键能总和
?H＝∑E (反应物键能）－∑E (生成物键能）
?H=H(生成物）－H (反应物）
?H＝∑E(反应物断键吸收的能量)－∑E (生成物成键放出的能量)
{ED083AE6-46FA-4A59-8FB0-9F97EB10719F}
放热反应
吸热反应
反应热（ΔH）
ΔH<0
ΔH>0
总能量
反应物>生成物
反应物<生成物
键能之和
反应物<生成物
反应物>生成物
断键成键
断键吸热<成键放热
断键吸热>成键放热
焓变的计算
课堂练习、拆开 1 mol H?H键、1 mol N?H键、1 mol N?N键所需能量分别是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则1 mol N2(g)转化为NH3(g)时的反应热是多少？
＝ 946 kJ/mol + 3×436 kJ/mol ? 6×391 kJ/mol
＝ ?92 kJ/mol
?H(估算) ＝∑E (反应物键能）－∑E (生成物键能）
N2(g) + 3H2(g) 2NH3 (g) ?H＝?
例：比较热量的大小、 △H1和△H2的大小
针对训练：
S(g) + O2(g) == SO2(g) △H1= - Q1 kJ/mol
S(s) + O2(g) == SO2(g) △H2= - Q2 kJ/mol
Q1>Q2
△H1 <△H2
能量：g气体 > l液态 > s固态
反应热估算
键能估算
能耗
……
给吸热反应加热；
给放热反应及时转移热量；
热能循环利用。
热能综
合利用
工艺条
件优化
理论
分析
五、研究反应热的意义
课堂小结
本质原因：
反应前后内能的变化
主要原因：
化学键的断裂与形成
ΔH＝∑E(反应物键能)－∑E(生成物键能)
?
计 算：
焓变
表 征：
恒压反应热
单位：kJ·mol-1
ΔH＞0 反应吸热；ΔH＜0反应放热
热能综合应用
工艺条件优化；理论研究
ΔH＝∑H(生成物)－∑????(反应物)
?
反应热
宏观认识
微观理解
研究意义
课堂达标
1.下列变化为放热的化学反应的是(　　)
A．H2O(g)=H2O(l)　ΔH＝－44.0 kJ/mol
B．2HI(g)=H2(g)＋I2(g)　ΔH＝＋14.9 kJ/mol
C．形成化学键时共放出能量862 kJ的化学反应
D．能量变化如图所示的化学反应
D
2、反应 A+B= C(ΔH<0)分两步进行:
①A+B→ X(ΔH>0) ②X→C(ΔH<0)。
下列图中能正确表示总反应过程中能量变化的是（ ）
B
3、最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：下列说法正确的是（　　）
A．CO和O生成CO2是吸热反应
B．在该过程中，CO断键形成C和O
C．CO和O生成了具有极性共价键的CO2
D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
C
4、N4 分子结构为正四面体（如图所示）。已知：断裂 N4 (g) 中 1mol N－N 键吸收 193 kJ 能量，形成 N2 (g) 中1mol N ?N键放出 941 kJ 能量。下列说法正确的是（ ）
A. N4 (g) 比 N2 (g) 更稳定
B. N4 (g) = 2 N2 (g) ΔH = + 724 kJ·mol-1
C. 形成 1 mol N4 (g) 中的化学键放出 193 kJ 的能量
D. 1 mol N2 (g) 完全转化为 N4 (g)，体系的能量增加 362 kJ
N4
D
练习：乙苯催化脱氢制苯乙烯反应:
(g)
(g)＋H2(g)
化学键
C—H
C—C
C = C
H—H
键能/kJ·mol－1
412
348
612
436
计算上述反应的ΔH=　　　　kJ·mol－1。
+124

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