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(共37張PPT)
第一章 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)
第一節(jié) 反應(yīng)熱
第1課時(shí) 反應(yīng)熱及其測(cè)定
能量變化
物質(zhì)
變化
熱能
電能
光能
……
吸收
釋放
基礎(chǔ)
那么，如何定量描述化學(xué)反應(yīng)中釋放或者吸收的熱量呢？
化學(xué)反應(yīng)的特征
1.反應(yīng)熱
體系(系統(tǒng))
試管中的鹽酸、NaOH溶液及發(fā)生的反應(yīng)等看作一個(gè)反應(yīng)體系
被研究的物質(zhì)系統(tǒng)
環(huán)境
盛溶液的試管和溶液之外的空氣等看作環(huán)境
與體系相互影響的其他部分
熱量
化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)
(反應(yīng)熱)
反應(yīng)前后體系的溫度相等
等溫條件下，化學(xué)反應(yīng)體系向環(huán)境釋放或從環(huán)境吸收的熱量
【研究鹽酸與NaOH溶液的反應(yīng)】
（1）敞開(kāi)體系
體系與環(huán)境之間有物質(zhì)交換，有能量交換的體系叫做敞開(kāi)體系。
（2）封閉體系
體系與環(huán)境之間無(wú)物質(zhì)交換，有能量交換的體系叫做封閉體系。
（3）孤立體系（隔離體系）
體系與環(huán)境之間無(wú)物質(zhì)交換，無(wú)能量交換的體系叫做封閉體系。
2.中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定
【測(cè)定原理】通過(guò)實(shí)驗(yàn)用溫度計(jì)測(cè)定一定量的鹽酸和NaOH溶液在反應(yīng)前后的溫度變化，根據(jù)有關(guān)物質(zhì)的比熱容等來(lái)計(jì)算反應(yīng)熱。
反應(yīng)熱計(jì)算公式：Q＝mcΔt
【說(shuō)明】
Q：中和反應(yīng)放出的_____；
m：反應(yīng)混合液的_____；
c： 反應(yīng)混合液的_______；
Δt：反應(yīng)前后溶液_____的差值。
熱量
質(zhì)量
比熱容
溫度
【測(cè)定裝置】
【實(shí)驗(yàn)步驟】
實(shí)驗(yàn)探究
【實(shí)驗(yàn)步驟】
能否用金屬攪拌器替代玻璃攪拌器？
能否分多次加入？
實(shí)驗(yàn)次數(shù) 反應(yīng)物的溫度/℃ 反應(yīng)前體系的溫度 反應(yīng)后體系的溫度 溫度差
鹽酸 NaOH溶液 t1/℃ t2/℃ (t2－t1)/℃
1 25.0 25.2 ______ 28.5 _____
2 24.9 25.1 ______ 28.3 _____
3 25.6 25.4 ______ 29.0 _____
25.1
25.0
25.5
3.4
3.3
3.5
【數(shù)據(jù)處理】
＝56.8 kJ
≈ 1.42 kJ
HCl(aq) + NaOH (aq) === H2O(l) + NaCl (aq) Q
0.025 mol 0.025 mol 0.025 mol
1 mol 1 mol 1 mol
1.42 kJ
？kJ
＝
Q＝mcΔt
(50+50)×4.18×3.4 = 1421.2 J
假設(shè)鹽酸和氫氧化鈉溶液的密度都是1 g·cm－3
【思考和討論】
1.在上述過(guò)程中，測(cè)得的數(shù)據(jù)小于57.3，分析產(chǎn)生誤差的可能原因是什么？
（1）裝置：
（2）操作：
（3）讀數(shù)：
量熱計(jì)隔熱、保溫效果不好
①溫度計(jì)測(cè)量完酸沒(méi)有洗滌并擦干
②酸和堿的混合速度過(guò)慢/分多次加入/灑落
③玻璃攪拌器攪拌不均勻等
溫度計(jì)；量筒量取溶液時(shí)俯視讀數(shù)
【思考和討論】
2.在上述反過(guò)程中：
(1)若用醋酸代替鹽酸對(duì)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生什么影響？
(2)若用濃硫酸代替鹽酸對(duì)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生什么影響？
(3)若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液測(cè)定中和反應(yīng)反應(yīng)熱會(huì)產(chǎn)生什么影響？
1.體系與環(huán)境
2.反應(yīng)熱：等溫條件下，化學(xué)反應(yīng)體系向環(huán)境釋放或從環(huán)境吸收的熱量
3.中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定：
（1）測(cè)定原理與裝置
（2）實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)
（3）數(shù)據(jù)處理與定量計(jì)算
（4）誤差分析與實(shí)驗(yàn)改進(jìn)
第一章 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)
第一節(jié) 反應(yīng)熱
第2課時(shí) 反應(yīng)熱與焓變
化學(xué)反應(yīng)為什么會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)熱？
體系
內(nèi)能改變
產(chǎn)生
反應(yīng)熱
內(nèi)能(U)是體系內(nèi)物質(zhì)的各種能量的總和，受溫度、壓強(qiáng)和物質(zhì)的聚集狀態(tài)等影響。
1.焓與焓變
研究表明，等壓條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)(嚴(yán)格地說(shuō)，對(duì)反應(yīng)體系做功還有限定，中學(xué)階段一般不考慮)，其反應(yīng)熱等于反應(yīng)的焓變，用符號(hào)ΔH表示，常用單位 ： kJ/mol （或 kJ mol-1）。
等壓
體系
內(nèi)能改變
產(chǎn)生
反應(yīng)熱
反應(yīng)熱
焓(H)：與內(nèi)能有關(guān)的物理量
焓變(ΔH)：
H ＝H生成物－H反應(yīng)物
焓變
2.認(rèn)識(shí)反應(yīng)熱的實(shí)質(zhì)
H < 0
H > 0
宏觀分析
H＝ H生成物－ H反應(yīng)物
2.認(rèn)識(shí)反應(yīng)熱的實(shí)質(zhì)
微觀分析
H
H
鍵斷裂，吸收能量
436 kJ/mol
鍵形成，釋放能量
436 kJ/mol
鍵能：25 ℃和101 kPa下，斷開(kāi)1 mol 氣態(tài)分子AB(g)中的共價(jià)鍵，使其生成氣態(tài)原子 A(g)和 B(g)所吸收的能量。
H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g)
釋放431 kJ/mol×2 mol＝862 kJ
吸收436 kJ + 243 kJ＝679 kJ
微觀分析
2.認(rèn)識(shí)反應(yīng)熱的實(shí)質(zhì)
吸收能量679 kJ
釋放能量862 kJ
反應(yīng)熱
H＝ 183 kJ/mol
H＝ 183 kJ/mol
放熱反應(yīng)
H＝E (反應(yīng)物總鍵能)－E (生成物總鍵能）
實(shí)驗(yàn)測(cè)得與理論分析的數(shù)據(jù)接近，說(shuō)明了什么？
H＝ 183 kJ/mol
鍵能估算
實(shí)驗(yàn)測(cè)得
H＝ 184.6 kJ/mol
H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g)
實(shí)驗(yàn)測(cè)得與理論分析的數(shù)據(jù)
化學(xué)鍵斷裂和形成時(shí)的能量變化是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。
2.認(rèn)識(shí)反應(yīng)熱的實(shí)質(zhì)
微觀分析
E(反應(yīng)物的總鍵能)
E(生成物的總鍵能)
E(反應(yīng)物的總鍵能)
E(生成物的總鍵能)
H
H
H＝E (反應(yīng)物總鍵能)－E (生成物總鍵能）
吸熱反應(yīng)
放熱反應(yīng)
1.內(nèi)能(U)：體系內(nèi)物質(zhì)的各種能量的總和，受溫度、壓強(qiáng)和物質(zhì)的聚集狀態(tài)等影響。
2.焓(H)：與內(nèi)能有關(guān)的物理量。
3.焓變(ΔH)
（1）定義：生成物與反應(yīng)物的焓值差，等壓條件下反應(yīng)熱等于焓變。
（2）單位： kJ/mol （或 kJ mol-1）
（3）表示：放熱反應(yīng)：ΔH＜0 ； 吸熱反應(yīng)：ΔH＞0
（4）計(jì)算：
宏觀： H＝ H生成物－ H反應(yīng)物
微觀： H＝E (反應(yīng)物總鍵能)－E (生成物總鍵能）
基元反應(yīng)、過(guò)渡態(tài)理論及活化能
基元反應(yīng)
研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)并不是經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單碰撞就能完成的，往往要經(jīng)過(guò)多個(gè)反應(yīng)步驟才能實(shí)現(xiàn)。每一步反應(yīng)都稱為基元反應(yīng)。
過(guò)渡態(tài)理論
過(guò)渡態(tài)理論認(rèn)為，反應(yīng)物分子并不只是通過(guò)簡(jiǎn)單碰撞直接形成產(chǎn)物，而是必須要經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)渡狀態(tài)，并且達(dá)到這個(gè)過(guò)渡狀態(tài)需要一定的活化能。
第一章 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)
第一節(jié) 反應(yīng)熱
第3課時(shí) 熱化學(xué)方程式
化學(xué)反應(yīng)一般都有反應(yīng)熱。那么，我們應(yīng)該如何表示化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱呢？
1.熱化學(xué)方程式的概念
【例】1mol氣態(tài)H2和 mol氣態(tài)O2反應(yīng)生成 1mol氣態(tài)H2O放出237.5 kJ的熱量。
1
2
物質(zhì)變化
能量變化
H2(g) + O2(g) H2O(g) H1＝ 241.8 kJ/mol
1
2
表明反應(yīng)所釋放或吸收的熱量的化學(xué)方程式。
2.熱化學(xué)方程式的書寫
【思考1】
H2(g) + O2(g) H2O(g) H1＝ 241.8 kJ/mol
1
2
H2(g) + O2(g) H2O(l) H2＝
1
2
H
H2O(l)
ΔH2＝－285.8 kJ/mol
H2O(g)
ΔH1＝－241.8 kJ/mol
H2(g)＋ O2(g)
1
2
H2＝ 285.8 kJ/mol
注意：標(biāo)注狀態(tài)：固體(s)、液體(l)、氣體(g)、溶液(aq)
2.熱化學(xué)方程式的書寫
【思考2】
H2(g) + O2(g) H2O(g) H1＝ 241.8 kJ/mol
1
2
H2＝+241.8 kJ/mol
H2O(g)
H1＝ 241.8 kJ/mol
H
H2(g)＋ O2(g)
1
2
1
2
H2O(g) H2(g) + O2(g)
H2＝？
H2 ＝+241.8 kJ/mol
注意：正逆反應(yīng)的ΔH絕對(duì)值相等，符號(hào)相反
2.熱化學(xué)方程式的書寫
【思考3】
H2(g) + O2(g) H2O(g) H1＝ 241.8 kJ/mol
1
2
2H2(g) + O2(g) 2H2O(g) H2 ＝？
H2＝ 483.6 kJ/mol
注意： 1.化學(xué)計(jì)量數(shù)不表示分子數(shù)，僅表示物質(zhì)的量。
（可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)）
2. H 數(shù)值與化學(xué)計(jì)量數(shù)相對(duì)應(yīng)。
2.熱化學(xué)方程式的書寫
【思考4】
閱讀教材P9，思考：ΔH 中的單位mol-1代表什么含義？
2.熱化學(xué)方程式的書寫
【思考5】
H2(g) + I2(g) 2HI(g) H＝ 9.48 kJ/mol
25 oC 101kPa
H2(g) + I2(g) 2HI(g) H＝ 14.9 kJ/mol
100 oC 101kPa
注意：1.反應(yīng)時(shí)的溫度和壓強(qiáng)不同，其 H也不同
2.若反應(yīng)在25 oC、101 kPa進(jìn)行，該條件可省略，
其他溫度和壓強(qiáng)必須注明
書寫熱化學(xué)方程式還需要注意什么
歸納總結(jié)：熱化學(xué)方程式的書寫要求
注明反應(yīng)的溫度、壓強(qiáng)(250C ，101kPa時(shí)可不注明)
注明各物質(zhì)的狀態(tài)(s、l、g、aq) ，化學(xué)式相同的同素異形體要注明狀態(tài)和名稱
化學(xué)計(jì)量數(shù)不表示分子數(shù)或原子個(gè)數(shù)，僅表示物質(zhì)的量(可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù))
熱化學(xué)方程式一般不要寫反應(yīng)條件，包括“↑”“↓”
2.熱化學(xué)方程式的書寫
由于ΔH與反應(yīng)物的物質(zhì)的量有關(guān)，所以熱化學(xué)方程式中物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)必須與 ΔH相對(duì)應(yīng)，如果化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍，則ΔH也要加倍。當(dāng)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行時(shí)，其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號(hào)相反
可逆反應(yīng)熱化學(xué)方程式中“ H”表示反應(yīng)完全進(jìn)行時(shí)的的焓變值。
第一章 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)
第一節(jié) 反應(yīng)熱
第4課時(shí) 燃燒熱
我們知道物質(zhì)燃燒都會(huì)放出熱量，那么不同物質(zhì)燃燒放出的熱量一樣嗎？如何比較不同物質(zhì)的燃燒的熱效率呢？
柴草
煤
液化石油氣
天然氣
家用燃料的變遷
【指定產(chǎn)物】碳元素變?yōu)镃O2(g) 、氫元素變?yōu)镠2O(l)、
硫元素變?yōu)镾O2(g)、 氮元素變?yōu)镹2(g)等
1.燃燒熱
1.定義：101 kPa時(shí)，1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成指定產(chǎn)物時(shí)所放出的熱量，單位為kJ/mol。
H2(g) + O2(g) H2O(l) H2＝ 285.8 kJ/mol
1
2
H2(g) + O2(g) H2O(g) H1＝ 241.8 kJ/mol
1
2
2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) H2＝ 483.6 kJ/mol
2.表述方式：文字?jǐn)⑹觯喝紵裏幔谜担?H表示，加“-”
燃燒熱的熱化學(xué)方程式正誤判斷
“一看”可燃物的化學(xué)計(jì)量數(shù)是否為1。
“二看”元素完全燃燒生成的物質(zhì)是否為指定產(chǎn)物。
“三看”ΔH的數(shù)值和單位是否正確。
方法提升
2.燃燒熱的熱化學(xué)方程式
【例】250C ，101kPa ，8 g CH4完全燃燒，放出445.0 kJ熱量，
寫出該條件下 CH4 燃燒熱的熱化學(xué)方程式。
CH4(g) + O2(g) CO2(g) + H2O(l) H＝ 445.0 kJ/mol
1
2
1
2
CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l) H＝ 890 kJ/mol

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