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第一章 化学反应的热效应
第1课时 反应热 焓变
第一节 反应热
理解反应热测定的原理和方法，会分析产生误差的原因，不断完善和改进测定方法。
能从宏观和微观的角度理解化学反应中能量变化的本质，正确认识和判断放热反应和吸热反应。
能辨识化学反应中的能量转化形式，形成能量可以相互转化的观念，正确理解反应热和焓变的概念。
核心素养与发展目标
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实例 原电池 自热米饭 炼铁
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
在化学反过程中，物质变化的同时，一定伴随着能量变化。
放热反应
吸热反应
必修二
选择性必修1
如何定量描述反应吸收或释放的能量呢？
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反应热 焓变
任务一 反应热相关概念
（1）体系与环境
体系——被研究的物质系统
环境——体系以外的其它部分
试管和溶液之外的空气等。
盐酸、NaOH溶液及发生的反应。
环境
体系
以盐酸与NaOH溶液之间的反应为例：
反应热 焓变
（2）体系与环境的热量交换——反应热
任务一 反应热相关概念
①热量：因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量。
②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。
反应热 焓变
（3）内能与焓
任务一 反应热相关概念
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。
内能：物体的内能应该包括其中所有微观粒子的动能、势能、化学能、电离能和原子核内部的核能等能量的总和。
能量越低,物质越稳定
焓：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）
决定因素：
反应物本身的性质 物质的状态：g > l> s
温度：T↑→H↑ 压强：P↑→H↑
反应热 焓变
（3）内能与焓
任务一 反应热相关概念
焓变：在等压条件下进行的化学反应，其反应热等于反应的“焓变”
符号是：ΔH
数学表达式：ΔH=H（生成物）-H（反应物）
常用单位：kJ/mol（或kJ·mol-1）
一般反应都是在敞口容器中进行的，系统的压力等于外界压力，是在恒压条件下进行的反应，化学反应的反应热等于焓变。
反应热 焓变
（3）内能与焓
任务一 反应热相关概念
焓变：在等压条件下进行的化学反应，其反应热等于反应的“焓变”
反应物
焓(H）
生成物
反应物
焓(H）
生成物
反应热 焓变
任务二 中和热的测定
实验原理：
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
计算公式：Q = CmΔt
Q：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。
Δt：反应前后溶液温度的差值。
c≈c水=4.18J/(g ℃)
m=ρV,ρ≈ρ水=1.0g/mL
单位：kJ
Δt 应多次测量取平均值
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。
反应热 焓变
任务二 中和热的测定
实验仪器：
保温杯式量热计
许多反应热可以通过量热计直接测定。
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
能使反应完全， 以减小误差
反应热 焓变
任务二 中和热的测定
实验装置：
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
减少热量散失，
降低实验误差。
减少热量散失，降低实验误差。
以盐酸与NaOH溶液的反应为例
反应热 焓变
任务二 中和热的测定
实验分析：
防止残留的酸与碱反应，
导致测量的数据不准。
NaOH稍过量，确保盐酸完全反应
减少热量散失
反应热 焓变
任务二 中和热的测定
数据处理：
某小组用50 mL 0.5 mol·L－1的盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1的NaOH溶液进行实验。取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据。
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 29.5 29.5 29.5 32.5 3
2 30 29 29.5 32.5 3
3 29.5 29.5 29.5 32.2 3
设溶液的密度均为1 g·cm－3，反应后溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1， 则反应放出的热量Q≈ kJ，那么生成1 mol H2O放出的热
量为＝ ＝ 。
0.418(t2 - t1)
-50.16 kJ·mol-1
反应热 焓变
大量实验测得， 在25 ℃和101 kPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O(l)时放出57.3kJ的热量。
H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)　
50.16kJ
57.3kJ
VS
我们的数据
大量实验数据
为什么测量值与理论值相比较偏小？
任务二 中和热的测定
反应热 焓变
任务二 中和热的测定
实验分析
导致中和反应反应热测定存在误差的原因
①量取溶液的体积不准确。
②温度计读数有误（如未读取到混合溶液的最高温度，就记为终止温度）。
③实验过程中有液体溅出。
④混合酸、碱溶液时，动作缓慢。
⑤隔热层隔热效果不好，实验过程中有热量损失。
⑥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。
⑦溶液浓度不准确。
反应热 焓变
任务二 中和热的测定
实验分析
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．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 kJ·mol－1；
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)
反应热 焓变
任务三 定量描述化学反应的能量变化
焓变与化学键的关系
反应热 焓变
任务三 定量描述化学反应的能量变化
宏观角度认识焓变
反应物
焓(H）
Δ H ＜ 0
放热反应
生成物
反应物
焓(H）
Δ H ＞ 0
吸热反应
生成物
放热反应，△H为“-”，即△H < 0，
反应体系对环境放热，其焓减小
吸热反应，△H为“+”，即△H > 0，
反应体系从环境吸热，其焓增大
反应热 焓变
任务三 定量描述化学反应的能量变化
【例1】在25 °C和101 kPa下，1 molH2与1 mol Cl2反应生成2 mol HCl时放出184.6 kJ的热量，则该反应的反应热为:____________
△H= -184.6 kJ/mol
【例2】在25 ° C和101 kPa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 mol CO和1 mol H2,需要吸收131.5 kJ的热量，则该反应的反应热为:___________________
△H= +131.5 kJ/mol
注：符号（+不省略）、数值、单位
反应热 焓变
任务三 定量描述化学反应的能量变化
微观角度认识焓变
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。
反应热 焓变
任务三 定量描述化学反应的能量变化
微观角度认识焓变
化学键断裂——吸热
化学键形成——放热
吸收436 kJ + 243 kJ＝679 kJ
释放431 kJ/mol×2 mol＝862 kJ
H＝ 183 kJ/mol
反应热 焓变
任务三 定量描述化学反应的能量变化
微观角度认识焓变
化学键断裂——吸热
化学键形成——放热
H＝断键吸收的总能量 - 成键释放的总能量
反应热 焓变
任务三 定量描述化学反应的能量变化
计算反应热的三种方法：
H＝
H＝
E（反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量）－
E（生成物分子化学键形成时所释放的总能量）
H＝
E（反应物的总键能）－ E（生成物的总键能）
H（生成物的总能量）－ H（反应物的总能量）
反应热 焓变
任务三 定量描述化学反应的能量变化
C (石墨，s) = C (金刚石，s) ΔH = +1.9 kJ/mol，石墨、金刚石哪个更稳定？试分析物质稳定性与键能的关系。
(1)物质总能量越低，物质越稳定；
(2)键能越大，破坏该化学键需要的能量越高，该化学键越难断裂，所以物质越稳定。
石墨
能量
反应进程
金刚石
E吸
E放
H > 0，吸热反应，石墨键能大，总能量低，更稳定。
反应热 焓变
任务三 定量描述化学反应的能量变化
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
给吸热反应加热；
给放热反应及时转移热量；
热能循环利用。
反应热估算
键能估算
能耗
……
知识建构
化学反应热效应
表征
反应热
恒压反应热 = 焓变 ΔH
宏观
微观
原因
体系内能的变化
放热反应 ΔH <0
吸热反应 ΔH >0
断键吸热，成键放热
应用
热能利用
工艺操作
反应的可行性
选择反应条件
习题追踪
2.下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是（ ）
A.放热反应的发生无须任何条件
B.化学键的断裂和形成与反应放热和吸热无关
C.化学反应过程都伴随着能量的变化
D.硫酸与氢氧化钠的反应是吸热反应
C
习题追踪
2.用50 mL 0.50 mol·L－1的盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1的NaOH溶液在如图所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计算反应热。下列关于实验和中和反应的说法正确的是
A．如图条件下实验过程中没有热量损失
B．玻璃搅拌器可用铜质材料代替
C．中和反应的逆反应是吸热反应
D．在25 ℃和101 kPa下，强酸和强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O时，放出57.3 kJ·mol－1的热量
C
习题追踪
3．某化学反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是( )
A．断开化学键需要吸收能量
B．该化学反应放出的热量为E2-E3
C．锌和稀硫酸反应的能量变化趋势与图示一致
D．该反应过程中反应物的总能量大于生成物的总能量
B
习题追踪
4.已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，已知以下键能(kJ/mol):P－P：198，P－O：360，O＝O：498 则反应P4(白磷)＋3O2＝ P4O6的反应热△H为（ ）
A．－1638kJ/mol
白磷
P4O6
B．＋1638kJ/mol
C．－126kJ/mol
A
D．＋126kJ/mol
习题追踪
5.某些化学键的键能(kJ·mol-1)如下表:
(1)1mol H2在2mol Cl2中燃烧，放出的热量为　　　　 kJ。
(2)在一定条件下，1mol H2分别与足量的Cl2、Br2、I2反应，放出热量由多到少的顺序是　　　　　(填字母)。
A.Cl2>Br2>I2 B.I2>Br2>Cl2
化学键 H—H Br—Br I—I Cl—Cl H—Cl H—I H—Br
键能 436 193 151 243 431 299 366
183
A
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