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(共44张PPT)
第一章 化学反应的热效应
课时1 反应热 焓变
人 教 版 选 择 性 必 修 1
第一节 反应热
学习目标
知识技能
掌握反应热、焓变概念，理解中和热的原理和计算方法
过程方法
结合真实情境中的应用实例，多角度理解概念。
学科素养
培养宏观和微观相结合的视角，建立节约资源、保护环境的可持续发展意识。
反应热
壹
中和反应反应热的测定
贰
焓变
叁
知识导航
难点
重点
新课导入
自然界的能量存在形式有很多种，势能、生物能、热能、太阳能、风能等。
势能
生物能
热能
太阳能
风能
能量之间可以相互转化
新课导入
煤燃烧放热
煅烧石灰石吸热
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的应用。
那么，在实际应用中，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
反应热
壹
新课探究
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体系与环境
体 系
环 境
试管中的盐酸、NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系
盛溶液的试管和溶液之外的空气等看作环境
T1
T2
热 量
因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量
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反应热
1．定义：在等温条件下①，化学反应体系向环境_________或从环境_________的__________，称为化学反应的热效应，简称反应热。用ΔH 表示。
释放
吸收
热量
等温条件下，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。
如何测定反应放出的热量？
反应热的测定
贰
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中和反应反应热的测定
保温杯式量热计
量热器示意图
认识本实验用到的仪器——量热计
许多反应热可以通过量热计直接测定
弹式量热计
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中和反应反应热的测定
通过一定量的酸、碱溶液在反应前后温度的变化，计算反应放出的热量，由此求得中和热。
测定原理
c：比热容
m : 体系的质量
t1、t2：反应前和反应后体系的温度
Q：放出的热量
Q ＝ c · m ·(t2－t1)
反应热的计算公式
② 用另一个量筒量取50mL 0.55mol/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）。
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中和反应反应热的测定
实验操作
① 用量筒量取50mL 0.50mol/L盐酸，打开杯盖，倒入量热计的内筒，盖上杯盖，插入温度计，测量并记录盐酸的温度(数据填入下表)。用水把温度计上的酸冲洗干净，擦干备用。
反应物温度的测量
为了保证HCl被完全中和，
中和反应进行完全。
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中和反应反应热的测定
实验操作
打开杯盖，将量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计的内筒，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）。
反应后体系温度的测量
重复上述步骤两次
减小误差，防止热量损失
减小误差
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中和反应反应热的测定
数据处理
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。
实验次数 反应物的温度/℃ 反应前体系的温度 反应后体系的温度 温度差
盐酸 NaOH溶液 t1 / ℃ t2/ ℃ （t2- t1）/ ℃
1
2
3
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取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据。
根据温度差和比热容等计算反应热。
实验数据处理
为了计算简便，盐酸、氢氧化钠稀溶液的密度近似地认为都是1 g·cm-3，反应后生成的溶液的比热容c＝4.18 J/(g·℃)。
该实验中盐酸和NaOH溶液反应放出的热量是0.418（t2 - t1）kJ，生成1mol H2O时放出的热量为0.418（t2 - t1）/ 0.025 kJ（从单位角度入手引导计算）。
中和反应反应热的测定
数据处理
多次计算求平均值以减小误差
!
做题时最容易忽略的
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中和反应反应热的测定
注意事项
① 操作时动作要快，尽量减少热量的损失，使用绝热装置，避免热量散发到反应体系外。② 在测量反应混合液的温度时要随时读取温度值，记录下最高温度值。③ 实验中要用强酸、强碱的稀溶液(0.1～0.5 mol·L－1)。④ 不能用弱酸或弱碱，因弱酸、弱碱电离时吸收热量而使测量数值偏低。⑤ 测量盐酸的温度后，要将温度计上的酸冲洗干净后，再测量 NaOH 溶液的温度，避免酸、碱在温度计的表面反应放热而影响测量结果。
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中和反应反应热的测定
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大量实验测得，25 ℃和101 kPa下，强酸与强碱稀溶液发生中和反应生成1 mol水时，放出57.3 kJ的热量。
中和热的定义
中和反应反应热
中和反应反应热是反应热的一种！！！
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中和热的定义
为什么要强酸/强碱？
弱酸/弱碱电离需吸热
为什么要稀溶液？
浓溶液混合放热，比如浓硫酸
只生成1 mol H2O
若生成BaSO4等沉淀、放热
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中和反应反应热的测定
误差分析
实验过程中那些因素会造成实验误差？
保温性能差
装置
本身
动作慢
造成热量损失
实验
操作
采用近似值计算
数据
处理
在上述过程中，提高测定反应热准确度的措施有哪些？
装置
本身
动作迅速，减少热量损失，搅拌均匀
实验
操作
提高装置保温效果
精确的温度计
典例精讲
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【例1】关于中和热的测定实验，下列说法正确的是A．在实验中，温度计只使用2次B．为了使反应进行的更完全，可以使酸或碱适当过量C．向盛装酸的烧杯中加碱时要小心缓慢以免洒出D．用铜丝代替玻璃棒搅拌，会使测得的中和热数值偏大
B
随堂演练
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【变式1】在测定中和热的实验中，下列说法正确的是A．在测定中和热实验中需要使用的仪器有量筒、烧杯、酒精灯、温度计等B．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触C．用 0.5mol·L－1NaOH 溶液分别与 0.5mol·L－1 的盐酸、醋酸溶液反应，如所取的溶液体积相等，则测得的中和热数值相同D．使用环形玻璃搅拌器是为了加快反应速率，减小实验误差
D
焓变
叁
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① 所有燃烧反应；
② 大多数化合反应；
③ 酸碱中和反应；
④ 金属与酸或水的置换；
⑤ 物质的缓慢氧化；
⑥ 铝热反应。
常见的放热反应
燃烧
化合
中和
金属与水
氧化
铝热反应
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① 大多数分解反应；
② Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；
③ 高温条件下C、H2、CO作还原剂的反应。
常见的吸热反应
KMnO4
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所有分解反应都是吸热反应吗？
不是。如：H2O2的分解、KClO3的分解，属于放热反应。
需要加热才能发生的反应一定是吸热反应吗？
需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，比如铝热反应为放热反应。（反应的吸放热与是否需要加热无关）
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化学反应为什么会产生反应热？
体系
内能改变
产生
反应热
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
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焓（符号为H）：与内能有关的物理量。
焓变：在_________条件下进行的化学反应（严格地说，对反应体系做功有限定，中学阶段一般不考虑），其反应热等于反应的焓变，符号：________，单位：____________ （或____________）。
等压
ΔH
kJ / mol
kJ·mol-1
体系
内能改变
产生
反应热
反应热
（焓变）
等压
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化学反应中焓的变化
宏观分析
根据规定，当反应体系放热时其焓减小，ΔH 为负值，即ΔH＜0
放热反应
∑H (反应物) > ∑H(生成物)
反应物具有的总能量高
生成物具有的总能量低
化学
反应
向环境
释放能量
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化学反应中焓的变化
宏观分析
当反应体系吸热时其焓增大，ΔH 为正值，即ΔH > 0
吸热反应
∑H (反应物) < ∑H(生成物)
生成物具有的总能量高
反应物具有的总能量低
化学
反应
从环境
吸收能量
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化学反应中焓的变化
宏观分析
计算公式：ΔH =
生成物的总焓（能量）－反应物的总焓（能量）
H生成物－ H反应物
ΔH =
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化学反应中焓的变化
微观分析
1．化学反应的本质是 。2．断键需要 能量，成键需要 能量。 3．键能：断开（形成）1 mol某键所吸收（放出）的能量叫键能。单位：kJ/mol。
旧化学键的断裂和新化学键的形成
吸收
放出
例如，H-H键的键能是436.0 kJ/mol，那么断开（形成）1 mol H-H键吸收（放出）的能量为436.0 kJ。
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化学反应中焓的变化
微观分析
以H2与Cl2反应生成HCl为例，从微观角度来讨论反应热的实质
H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) H＝？
释放431 kJ/mol×2 mol＝862 kJ
H＝ 183 kJ/mol
吸收436 kJ + 243 kJ＝679 kJ
计算公式：ΔH = ________________________________
∑E (反应物键能）－∑E (生成物键能）
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化学反应中焓的变化
微观分析
以H2与Cl2反应生成HCl为例，从微观角度来讨论反应热的实质
吸收能量679 kJ
释放能量862 kJ
反应热
H＝ 183 kJ/mol
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物质的稳定性
1. 能量越低越稳定。
2. 键能越大越稳定。
宏观角度
微观角度
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基元反应、过渡态理论及活化能
基元反应
大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的，往往要经过多个反应步骤才能实现。
每一步反应都称为基元反应。
过渡态理论
反应物分子并不只是通过简单碰撞直接形成产物，而是必须要经过一个过渡状态，并且达到这个过渡状态需要一定的活化能。
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研究反应热的意义
(1)热能综合利用
(2)工艺条件优化
(3)理论分析
…………
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【例1】下列物质间的反应是吸热反应的是A．乙醇在空气中燃烧
B．稀盐酸与金属镁反应C．稀硫酸与氨水反应
D．氯化铵晶体与氢氧化钡晶体混合研磨
D
随堂演练
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【变式1】下列反应既是非氧化还原反应，又是吸热反应的是A．碘单质升华
B．氢氧化钠和盐酸反应C．甲烷在O2中的燃烧
D．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
D
典例精讲
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【例2】下列图象分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。
据此判断下列说法中正确的是A．由图1知，石墨转变为金刚石是吸热反应B．由图2知，S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH1， S(s)+O2(g)=SO2(g)ΔH2 ，则ΔH1＞ΔH2C．由图3知，白磷比红磷稳定D．由图4知，CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH＞0
A
随堂演练
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【变式2】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图：
下列说法正确的是A．该能量图也可以表示碳酸氢钠与盐酸的反应过程B．CO2所具有的能量比CO和O要高C．状态Ⅰ→Ⅱ的过程可以说明，形成化学键会向环境放出能量D．状态Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ的过程中，反应体系经历了向环境吸收和放出能量的过程
D
典例精讲
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【例3】如图所示N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中能量变化，判断下列说法错误的是
A．直观看，该反应中反应物断键吸收的总能量高于生成物形成键放出的总能量B．2mol气态氧原子结合生成O2(g)时，能放出498kJ能量C．断裂1mol NO分子中的化学键，需要吸收632kJ能量D．1mol N2和1mol O2的反应热ΔH=-180kJ·mol-1
D
随堂演练
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【变式3】已知 2O(g)=O2(g) H = - 496 kJ mol -1，结合能量变化示意图。下列说法正确的是
A．拆开 1 mol H2(g) 中的化学键需要吸收 932 kJ能量B．拆开 1 mol H2O(g) 中所有化学键需要吸收 926 kJ能量C．1 mol H2O(l) 转变为 1mol H2O(g)需要吸收 88 kJ能量D．2 mol H2(g) 和 1mol O2(g) 反应生成 2 mol H2O(l)，共放热 1940 kJ
B
课堂小结
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