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第1課時 反應熱 焓變
第一章 化學反應的熱效應 第一節 反應熱
一、導入新課
【交流討論】
1.化學反應的本質是原子(或原子團)的重新組合，即反應物中 和生成物中 。
舊化學鍵的斷裂
新化學鍵的形成
2.物質中的原子之間是通過________結合的。斷開反應物中的化學鍵要__ _能量，形成生成物中的化學鍵要 能量。
化學鍵
放出
3.斷開或形成1 mol H2中化學鍵的能量變化
(1)在1 mol氫分子中，含有____ mol氫原子，含有___ mol H—H鍵。
(2)已知在25 ℃和101 kPa的條件下，由2 mol H原子形成1 mol H—H鍵時，____436 kJ的能量。若要使1 mol氫分子變為2 mol氫原子時，需要斷開1 mol H—H鍵，其能量變化是____436 kJ的能量。
2
1
放出
吸收
吸收
4.在CH4中，斷開1 mol C—H鍵要 415 kJ的能量。若要形成1 mol CH4中的C—H鍵，其能量變化是 的能量。
吸收
放出1 660 kJ
5.判斷放熱/吸熱反應的依據：
（1）放熱反應：即 的化學反應，其反應物的總能量 生成物的總能量。
（2）吸熱反應：即 的化學反應，其反應物的總能量 生成物的總能量。
化學反應中放出熱量
大于
化學反應中吸收熱量
小于
一、導入新課
【交流討論】
一、導入新課
6.常見的放熱反應和吸熱反應
（1）常見的放熱反應：
①活潑金屬與H2O或酸的反應，如2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑；
②所有酸堿中和反應，如2KOH＋H2SO4=K2SO4＋2H2O；
③所有燃燒反應，如2CO＋O2=2CO2；
④絕大多數化合反應，如CaO＋H2O=Ca(OH)2；
⑤部分特殊反應，如鋁熱反應、過氧化鈉與水或CO2的反應、氨的催化氧化等。
（2）常見的吸熱反應：①絕大多數分解反應，如CaCO3 =CaO＋CO2↑②銨鹽與堿的反應，如2NH4Cl(s)＋Ba(OH)2·8H2O(s)=BaCl2＋2NH3↑＋10H2O；③以C、CO和H2為還原劑的氧化還原反應，如C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)。
【交流討論】
二、反應熱及其測定
1.體系與環境
被研究的物質系統成為體系，體系以外的其他部分稱為環境。
二、反應熱及其測定
2.反應熱
(1)反應熱定義：在 條件下，化學反應體系向環境 或從環境 的熱量，稱為化學反應的熱效應，簡稱反應熱。
等溫
釋放
吸收
等溫條件指化學反應發生后，使反應后體系的溫度恢復到反應體系前的溫度，即反應前后體系的溫度相等。
（2）“反應熱”與“熱量”的區別：反應熱有 之分；而熱量是標量，但要注明是 、還是 。
“+”、“-”
吸收
放出
3.中和反應反應熱的測定
（1）中和反應反應熱(簡稱中和熱)
概念：在稀溶液中，強酸和強堿發生中和反應生成1mol水所放出的熱量。
（2）中和反應反應熱的測定
①實驗用品
儀器 大燒杯(500 mL)、小燒杯(100 mL)、溫度計、量筒(50 mL)兩個、泡沫塑料或紙條、泡沫塑料板或硬紙板(中心有兩個小孔)、環形玻璃攪拌棒
試劑 0.50 mol·L－1鹽酸、0.55 mol·L－1NaOH溶液
二、反應熱及其測定
②實驗裝置 設計實驗裝置如下圖：
③測定步驟
⑴用一個量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計測量鹽酸的溫度，記入下表，并將溫度計上的酸用水沖洗干凈。
⑵用另一個量筒量取50 mL 0.55 mol·L－1NaOH溶液，并用溫度計測量NaOH溶液的溫度，記入下表。
⑶把套有蓋板的溫度計和環形玻璃攪拌棒放入小燒杯的鹽酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯(注意不要灑到外面)，蓋好蓋板，用環形玻璃攪拌棒輕輕攪動溶液，測量混合溶液的最高溫度，記入下表。
⑷重復步驟⑴～⑶三次。
二、反應熱及其測定
實驗次數 起始溫度t1/℃ 終止溫度t2/℃ 溫度差
(t2－t1)/℃
HCl溶液 NaOH溶液 平均值
1
2
3
④數據處理ΔH＝－[(m1＋m2)·c·(t2－t1)×10－3 ]/n(H2O)kJ·mol－1其中(m1＋m2)表示溶液質量，c為比熱容，c＝4.18 J·(g·℃)－1。代入數據可得ΔH＝－0.418
(t2－t1)/0.025kJ·mol－1
二、反應熱及其測定
⑤注意事項
(1)要提高反應熱測定的準確性，應注意“快”(實驗操作要快，盡量減小熱量散失)、“準”(準確測量液體溫度和液體體積)、“稀”(濃度不宜過大，避免稀釋放熱，也要避免濃度過小)。
(2)酸、堿溶液須用強酸、強堿的稀溶液[因為濃酸(或濃堿)稀釋時一般要放熱，弱酸(或弱堿)在水溶液中不能全部電離且電離時要吸收一部分熱量。]
(3)要使用同一支溫度計，溫度計的水銀球要完全浸入溶液中，讀出變化過程中的最高溫度。
二、反應熱及其測定
⑤注意事項
(4)環形玻璃攪拌棒不能用鐵絲代替，若用鐵絲代替，會因鐵絲與酸反應放出熱量，且鐵絲傳熱快使測定結果不準確。
(5)為了保證0.50 mol/L的鹽酸完全被NaOH中和，采用0.55 mol/L的NaOH溶液，使堿稍過量。
(6)對于定量實驗，需重復實驗步驟，取2～3次實驗數據的平均值，但相差太大的數據應舍棄。
二、反應熱及其測定
二、反應熱及其測定
【學生實驗】學生按課本步驟做實驗，記錄相應數據
實驗次數 起始溫度t1/℃ 終止溫度t2/℃ 溫度差
(t2－t1)/℃
HCl溶液 NaOH溶液 平均值
1
2
3
【總結】通過實驗我們得知，中和反應反應熱為△H = -57.3kJ/mol
【課堂練習】實驗室用50 mL 0.50 mol/L鹽酸、50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液和如圖所示裝置進行測定中和反應反應熱的實驗，得到下表中的數據。
實驗次數 起始溫度T1/℃ 終止溫度T2/℃ 溫度差
(T2－T1)/℃
鹽酸 NaOH溶液 平均值
1 20.2 20.3 23.7
2 20.3 20.5 23.8
3 21.5 21.6 24.9
二、反應熱及其測定
完成下列問題：(1)實驗時用環形玻璃攪拌棒攪拌溶液的方法是 ，不能用銅絲攪拌棒代替環形玻璃攪拌棒的理由是_ __ __，燒杯內填滿碎泡沫塑料的作用是 。(2)經數據處理得T2－T1＝3.4 ℃，則該實驗測得中和反應反應熱ΔH＝_ _ [設鹽酸和NaOH溶液的密度為1 g/cm3，反應后混合溶液的比熱容(c)為4.18 J/(g·℃)。(3)若將NaOH溶液改為相同體積、相同濃度的氨水，測得中和反應反應熱為ΔH1，則ΔH1與ΔH的關系為：ΔH1_____(填“<”“>”或“＝”)ΔH，理由是_ _ _。
上下攪動(或輕輕攪動)
Cu傳熱快，熱量損失大
保溫、隔熱，減少熱量的損失
－56.8kJ/mol
>
NH3·H2O電離吸熱
二、反應熱及其測定
三、反應熱與焓變
1.概念的理解
（1）內能：內能是體系內物質的各種能量的總和，符號“U”，受T、P和物質聚集狀態影響
（2）焓：焓是與內能有關的物理量，符號“H”，不可測量。
（3）焓變：焓變是生成物與反應物的焓值差，符號“ ΔH ”，常用單位“ kJ/mol ” 。
（4）反應熱：化學研究表明，對于在等壓條件下進行的化學反應，如果反應中物質的能量變化全部轉化為熱能（同時可能伴隨著反應體系體積的改變），而沒有轉化為電能、光能等其他形式的能，則該反應的反應熱就為焓變。但焓變與反應熱是不同含義兩個的概念。
（1）表示形式：放熱反應，ΔH 為“ - ”或 ﹤ 0； 吸熱反應，ΔH 為“ + ”或 ﹥0；
（2）圖形表示
（3）實例：1 mol H2與0.5 mol O2完全反應生成1 mol液態水時放出 285.8 kJ的熱量，則該反應的焓變ΔH＝ -285.8 kJ/mol
2.ΔH與吸熱反應、放熱反應的關系
三、反應熱與焓變
3.反應熱的實質
（1）微觀角度以1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)反應生成2 mol HCl(g)的能量轉化為例
由圖可看出，
H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的反應熱
ΔH=436+243-2×431= -183 kJ/mol
即放出183 kJ/mol的能量
三、反應熱與焓變
a表示斷裂舊化學鍵吸收的能量；b表示形成新化學鍵放出的能量；c表示反應熱
結論：若化學反應中生成物分子中的化學鍵形成時釋放的總能量比反應物分子中的化學鍵斷裂時吸收的總能量大，則為放熱反應；反之則為吸熱反應。ΔH ＝ 化學鍵斷裂所吸收的總能量—化學鍵生成所釋放的總能量 ＝反應物的鍵能和－生成物鍵能和
三、反應熱與焓變
（2）宏觀角度從反應物、生成物能量角度來說，化學變化過程中的能量變化如圖所示。
ΔH＝生成物的總能量－反應物的總能量
三、反應熱與焓變
3.反應熱的實質
【交流討論】放熱反應與吸熱反應對比
注：用E(反應物)、E(生成物)分別代表反應物、生成物的總能量；Q(吸)、Q(放)分別代表反應物斷鍵吸收的熱量、生成物成鍵放出的熱量。
類別項目 放熱反應 吸熱反應
定義
宏觀角度 比較
圖示
微觀角度
表示方法
放出能量的化學反應
吸收能量的化學反應
E(反應物)>E(生成物)
E(反應物)Q(吸)Q(吸)>Q(放)
ΔH < 0
ΔH > 0
三、反應熱與焓變
【課堂練習】
1.CO(g)與H2O(g)反應生成CO2(g)和H2(g)過程中的能量變化如下圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．該反應為吸熱反應
B．1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)具有的總能量大于
1 mol CO2(g)和1 mol H2(g) 具有的總能量
C．該反應不需要加熱就能進行
D．1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)的鍵能總和比1 mol
CO(g)與1 mol H2O(g)的鍵能總和小41 kJ
B
四、課堂練習
五、課堂小結
1．下列說法不正確的是(　　)
A．化學變化過程是原子的重新組合過程
B．根據化學反應中的能量變化情況，化學反應可分為吸熱反應和放熱反應
C．化學反應中的能量變化多少與其反應物用量有關
D．化學反應中的能量變化都是以熱能形式表現出來的
解析：化學反應中的能量變化通常以熱能形式表現出來，還有的以光能、電能等形式表現出來，D不正確。
D
六、課堂檢測
2．關于化學反應的說法錯誤的是(　　)
A．上圖所示的反應為放熱反應
B．化學反應中有物質變化也有能量變化
C．需要加熱的化學反應不一定是吸熱反應
D．化學鍵斷裂吸收能量，化學鍵形成放出能量
A
解析：由題圖知，反應物總能量小于生成物總能量，故圖中表示的反應為吸熱反應。
六、課堂檢測
3．下列說法正確的是(　　)
A．反應熱是1 mol物質參加反應時的能量變化
B．當反應放熱時，ΔH>0；反應吸熱時，ΔH<0
C．任何條件下，化學反應的焓變都等于化學反應的反應熱
D．在一定條件下，某一化學反應是吸熱反應還是放熱反應，由生成物與反應物的焓的差值來決定
D
解析：化學反應過程中，當反應物和生成物具有相同溫度時，所釋放或吸收的熱量稱為反應熱，A項錯誤；當反應放熱時，ΔH<0，反應吸熱時，ΔH>0，B項錯誤；只有在等壓條件下，化學反應的焓變才等于化學反應的反應熱，C項錯誤；
六、課堂檢測
4．化學反應中的能量變化是由化學反應中舊化學鍵斷裂時吸收的能量與新化學鍵形成時放出的能量不同引起的。如下圖為N2(g)和O2(g)反應生成NO(g)過程中的能量變化，下列說法中正確的是(　　)
A．1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反應放出的能量為180 kJ
B．1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的總能量小于2 mol
NO(g)具有的總能量
C．通常情況下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO
D．NO是一種酸性氧化物，能與NaOH溶液反應生成鹽和水
B
六、課堂檢測
解析：焓變＝反應物斷裂化學鍵吸收的能量－生成物形成化學鍵放出的能量，ΔH＝946 kJ/mol＋498 kJ/mol－2×632 kJ/mol＝180 kJ/mol，反應是吸熱反應，1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的總能量小于2 mol NO(g)具有的總能量，A錯誤，B正確；
5．“即食即熱型快餐”適用于外出旅行時使用。其內層是用鋁箔包裹的并加工好的真空包裝食品，外層則是分別包裝的兩包化學物質。使用時拉動預留在外的拉線使這兩種化學物質反應，放出的熱量便可對食品進行加熱，這兩種化學物質最合適的選擇是(　　)
A．濃硫酸和水　　　　 B．生石灰和水
C．熟石灰和水 D．氯化鈉和水
B
六、課堂檢測
6．最新報道科學家首次用X射線激光技術觀察到CO與O在催化劑表面形成化學鍵的過程。反應過程的示意圖如圖所示：
下列說法正確的是(　　)
A．CO和O生成CO2是吸熱反應
B．在該過程中，CO斷鍵形成C和O
C．CO和O生成了具有極性共價鍵的CO2
D．狀態Ⅰ→狀態Ⅲ表示CO與O2反應的過程
C
六、課堂檢測
解析：由圖可知反應物總能量大于生成物總能量，為放熱反應，狀態Ⅰ→狀態Ⅲ表示CO與O反應的過程，不存在CO的斷鍵過程。
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