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(共34張PPT)
化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)
反應(yīng)熱與焓變
第一節(jié) 反應(yīng)熱與焓變
【舊知回顧】
常見放熱反應(yīng)
③ 酸堿
中和反應(yīng)
①燃燒
④ 大部分
化合反應(yīng)
②金屬與水
/酸反應(yīng)
⑤ 鋁熱
反應(yīng)
常見吸熱反應(yīng)
① Ba(OH)2·8H2O
和NH4Cl
② C/CO/H2 還原
金屬氧化物
③ 大多分解反應(yīng)
如何定量描述反應(yīng)釋放或吸收的能量呢？
【舊知回顧】
KMnO4
環(huán)境
體系
與體系相互影響的其他部分
研究的對象
一、反應(yīng)熱
以HCl溶液和NaOH溶液反應(yīng)為例
試管、空氣等
鹽酸、 NaOH溶液、反應(yīng)
物質(zhì)交換/熱量交換
一、反應(yīng)熱
環(huán)境
體系
T2 ＞ T1
T2
T1
體系與環(huán)境之間存在_______交換。
能量
因溫度不同，
熱傳遞
一、反應(yīng)熱
反應(yīng)熱：在等溫條件下，化學(xué)反應(yīng)體系向環(huán)境釋放或者從環(huán)境吸收的熱量。
等溫條件：反應(yīng)前后體系溫度相等
如何定量測量真實(shí)的反應(yīng)熱？
能否定量估算反應(yīng)的反應(yīng)熱？
二、反應(yīng)熱測定
以HCl溶液和NaOH溶液反應(yīng)為例
(1)測量工具：量熱計(jì)
保溫杯式量熱計(jì)
量熱器示意圖
二、反應(yīng)熱測定
以HCl溶液和NaOH溶液反應(yīng)為例
(1)測量工具：量熱計(jì)
說出各組成部分的作用
二、反應(yīng)熱測定
以HCl溶液和NaOH溶液反應(yīng)為例
(2)測量原理：
用溫度計(jì)測量反應(yīng)前后體系的溫度變化，根據(jù)有關(guān)物質(zhì)的比熱容等來計(jì)算反應(yīng)熱
Q ＝ c · m ·(t2－t1)
c — 體系比熱容
m — 體系質(zhì)量
t2－t1 — 體系溫度的變化量
思考：測量哪些數(shù)據(jù)？
鹽酸&NaOH的溫度
反應(yīng)后體系的溫度（最高溫度）
(3)測量步驟：
(2)反應(yīng)后體系溫度的測量。
打開杯蓋，將量簡中的NaOH溶液迅速倒入量熱計(jì)的內(nèi)筒中，立即蓋上杯蓋，插入溫度計(jì)，用攪拌器勻速攪拌。密切關(guān)注溫度變化，將最高溫度記為反應(yīng)后體系的溫。
(3)重復(fù)上述步驟（1）至步驟（2）兩次。
(1)反應(yīng)物溫度的測量。
①用量簡量取50mL0.50 mol/L監(jiān)酸，打開杯蓋，例入量熱計(jì)的內(nèi)簡中，蓋上杯蓋，插入溫度計(jì)，測量并記錄鹽酸的溫度。用水把溫度計(jì)上的酸沖洗干凈，擦干備用。
②用另一個(gè)量筒量取50 mL0.55 moI/L NaOH溶液中，用溫度計(jì)測量并記錄NaOH溶液的溫度。
(3)回答問題：
2.為什么實(shí)驗(yàn)至少三次？
多次實(shí)驗(yàn)降低誤差
3.能否測完酸后直接測量堿的溫度？那如何操作？
不能，殘留的酸與堿反應(yīng)，造成酸堿消耗，熱量損失。測定一種溶液后必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干再測別的溶液。
4.能否將NaOH分多次倒入熱量計(jì)中？
不能，操作時(shí)動(dòng)作要快，盡量減少熱量的散失
1.玻璃攪拌器攪拌時(shí)如何操作？
上下移動(dòng)，使得攪拌面積更大
(4)數(shù)據(jù)處理：
某小組用50 mL 0.5 mol·L－1的鹽酸與50 mL 0.55 mol·L－1的NaOH溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
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 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
設(shè)溶液的密度均為1 g·cm－3，反應(yīng)后溶液的比熱容c＝4.18 J·g－1·℃－1，則反應(yīng)放出的熱量Q≈ kJ，那么生成1 mol H2O放出的熱
量為＝ ＝ 。
-50.2kJ mol-1
大量實(shí)驗(yàn)測得，在25 ℃和101 kPa下，強(qiáng)酸的稀溶液與強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O時(shí)，放出57.3 kJ的熱量。
(5)思考討論：
2.實(shí)驗(yàn)中是否可以更換溫度計(jì)？
不能，會(huì)存在儀器誤差
為了保證鹽酸完全被中和
3.為什么NaOH的濃度稍稍比酸大？
4.玻璃攪拌棒能否用金屬攪拌棒代替？
不能。原因是金屬質(zhì)攪拌器易導(dǎo)熱，造成熱量損失。
1.能否用濃硫酸代替鹽酸？對結(jié)果會(huì)產(chǎn)生什么影響？
不能。濃硫酸溶解于水時(shí)放熱，所測數(shù)值會(huì)偏大。
[問題與討論]上述過程中，提高測定反應(yīng)熱準(zhǔn)確度的措施有哪些？
①反應(yīng)物：a.準(zhǔn)確配制濃度，且NaOH溶液濃度稍大于鹽酸；
b.一次性迅速混合，不灑出，且勻速攪拌；
②減少熱量損失：a.量熱計(jì)保溫隔熱；
b.不能用銅制攪拌器代替玻璃攪拌器；
c.酸堿混合要迅速，并蓋上蓋子；
③儀器：a.溫度計(jì)測定一種溶液后洗凈擦干再測別的溶液；
b.不能用同一個(gè)量筒量取酸堿；
④重復(fù)三次，減小誤差。
三、中和反應(yīng)熱
在25 ℃和101 kPa下，在稀溶液中，酸與堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O(l)的反應(yīng)熱。
要點(diǎn)：
(4)濃酸和濃堿溶液稀釋會(huì)放熱，中和反應(yīng)熱偏大
(3)弱酸弱堿電離吸熱，中和反應(yīng)熱偏小
(1)中和反應(yīng)熱與酸、堿的用量無關(guān)。
(2)不是所有的中和反應(yīng)放出的熱都叫中和反應(yīng)熱
稀溶液
1mol液態(tài)水
三、中和反應(yīng)熱
在25 ℃和101 kPa下，在稀溶液中，酸與堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O(l)的反應(yīng)熱。
(3)稀鹽酸與稀氫氧化鋇
(2)稀硫酸與稀氫氧化鈉
大量實(shí)驗(yàn)測得
(1)稀鹽酸與稀氫氧化鈉
H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)
生成1mol水時(shí)，放出的熱量都是57.3 kJ
深度思考：
2.對弱酸弱堿而言，中和反應(yīng)熱的數(shù)值還是57.3嗎？
大多數(shù)弱酸弱堿的稀溶液，電離吸熱
1.常見的強(qiáng)酸強(qiáng)堿反應(yīng)的中和反應(yīng)熱數(shù)值為何都是57.3？
因?yàn)殡x子反應(yīng)的實(shí)質(zhì)相同。
三、中和反應(yīng)熱
HF與氫氧化鈉稀溶液，HF電離放熱
故生成1mol水放熱<57.3kJ
故生成1mol水放熱>57.3kJ
深度思考：
4.稀硫酸與稀氫氧化鋇反應(yīng)，也是放出57.3KJ熱量嗎？
有沉淀生成，數(shù)值變大
3.固體氫氧化鈉或濃溶液反應(yīng)生成1mol水，也放出57.3KJ熱量嗎？
其溶解需放熱，數(shù)值變大
三、中和反應(yīng)熱
中和反應(yīng)熱定義為1mol水，與反應(yīng)物的物質(zhì)的量無關(guān)
5.100ml0.50 mol/L監(jiān)酸和100ml0.55 mol/L氫氧化鈉混合，測定的中和熱時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的兩倍嗎？
一、反應(yīng)熱
反應(yīng)熱：在等溫條件下，化學(xué)反應(yīng)體系向環(huán)境釋放或者從環(huán)境吸收的熱量。
等溫條件：反應(yīng)前后體系溫度相等
如何定量測量真實(shí)的反應(yīng)熱？
能否定量估算反應(yīng)的反應(yīng)熱？
化學(xué)反應(yīng)過程中為什么會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)熱？
為什么有的化學(xué)反應(yīng)釋放熱量，有的化學(xué)反應(yīng)吸收熱量？
化學(xué)反應(yīng)之所以會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)熱是因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)前后體系的內(nèi)能發(fā)生了變化。
內(nèi)能(U):體系內(nèi)物質(zhì)的各種能量的總和，受溫度和物質(zhì)的聚集狀態(tài)等影響。
等溫條件：反應(yīng)前后體系溫度相等
四、反應(yīng)熱的表示
（二）焓變（ΔH）
生成物的焓值與反應(yīng)物的焓值之差，用ΔH表示。
①計(jì)算：ΔH=H(生成物) - H(反應(yīng)物)
②單位：kJ/mol或kJ·mol-1
在等壓條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)熱等于反應(yīng)的焓變。
③規(guī)定：放熱反應(yīng)，體系焓減小，ΔH<0
吸熱反應(yīng)，體系焓增大，ΔH>0
（一）焓（H）
焓是物質(zhì)所具有的能量，是與內(nèi)能有關(guān)的物理量，用H表示。
[例1]在25℃和101 kPa下，1 molH2與1 mol Cl2反應(yīng)生成2 mol HCl時(shí)放出184.6 kJ的熱量，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱為:
ΔH= -184.6 kJ/mol
[例2]在25 ℃和101 kPa下，1 mol C(如無特別說明，C均指石墨)與1 mol H2O(g)反應(yīng)，生成1 mol CO和1 mol H2,需要吸收131.5 kJ的熱量，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱為:
ΔH= +131.5 kJ/mol
注意：①必須帶有+或- ②單位kJ/mol必須標(biāo)出
ΔH1= -92.3kJ/mol
ΔH1= +263.0 kJ/mol
ΔH<0時(shí)， ΔH越小，放出熱量越多。
ΔH>0時(shí)， ΔH越大，吸收熱量越多。
放熱反應(yīng) — ΔH<0
反應(yīng)物與生成物總能量變化（宏觀）
焓(H)
反應(yīng)物
生成物
反應(yīng)進(jìn)程
焓(H)
生成物
反應(yīng)物
反應(yīng)進(jìn)程
ΔH＝生成物總能量(H生) -反應(yīng)物總能量(H反)
吸熱反應(yīng) — ΔH>0
化學(xué)反應(yīng)中能量變化由反應(yīng)物和生成物的總能量不同決定。
五、反應(yīng)熱的實(shí)質(zhì)
五、反應(yīng)熱的實(shí)質(zhì)
化學(xué)鍵的鍵能變化（微觀）
Q吸收=436+243=679 kJ/mol
Q放出=431×2=862 kJ/mol
ΔH=679-862= -183 kJ/mol
化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因：化學(xué)鍵斷裂和形成時(shí)的能量變化。
H＝反應(yīng)物的總鍵能(E吸) - 生成物的總鍵能(E放)
ΔH=Q吸收-Q放出
五、反應(yīng)熱的實(shí)質(zhì)
常見物質(zhì)中所含的化學(xué)鍵
[應(yīng)用1]焓變的計(jì)算
(1)ΔH＝ΔH>0 — 吸熱反應(yīng)，ΔH<0 — 放熱反應(yīng)
(2)生成物總能量(H生) -反應(yīng)物總能量(H反)
(3)ΔH＝反應(yīng)物的總鍵能(E吸) - 生成物的總鍵能(E放)
[例]斷開 1mol H－H鍵、1mol N－H鍵、1mol N≡N鍵分別需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，
則1mol N2生成NH3的反應(yīng)熱為 ，
則1mol H2生成NH3的反應(yīng)熱為 。
－92.0 kJ/mol
－30.67 kJ/mol
[應(yīng)用2]物質(zhì)穩(wěn)定性判斷
(1)物質(zhì)總能量越低,物質(zhì)越穩(wěn)定
(2)化學(xué)鍵能越高,物質(zhì)越穩(wěn)定
[例]C(石墨 s) = C(金剛石 s) ΔH = +1.9kJ/mol，石墨、金剛石哪個(gè)更穩(wěn)定？試分析物質(zhì)穩(wěn)定性與鍵能的關(guān)系。
H > 0，吸熱反應(yīng)，石墨鍵能大，總能量低，更穩(wěn)定。
1、(雙選) Na2CO3溶液與鹽酸反應(yīng)過程中的能量變化如圖所示，
下列敘述正確的是( )
BD
3．某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖所示實(shí)驗(yàn)，探究反應(yīng)中的能量變化。下列判
斷正確的是（ ）
A．由實(shí)驗(yàn)可知，(a)、(b)、(c)所涉及的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)
B．若用NaOH固體測定中和熱，則測定中和熱(ΔH)偏高
C．實(shí)驗(yàn)(c)設(shè)計(jì)存在缺陷
D．將實(shí)驗(yàn)(a)中的鋁片更換為等質(zhì)量的鋁粉后釋放出的熱量有所增加
C
P4O10
5．（2023秋·上海青浦·高二上海市青浦高級(jí)中學(xué)校考期末）下列說法錯(cuò)誤的是A．所有燃燒反應(yīng)都是放熱反應(yīng)B．由H原子形成1molH－H鍵要放出熱量C．凡經(jīng)加熱而發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)D．在稀溶液中，強(qiáng)酸與強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol液態(tài)水時(shí)釋放的熱量稱為中和熱
C
B
某化學(xué)興趣小組利用如圖裝置進(jìn)行中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定實(shí)驗(yàn)。
I．實(shí)驗(yàn)步驟：a．量取
溶液，倒入小燒杯中，測量溫度；
c．將NaOH溶液倒入小燒杯中，測量混合液的最高溫度。
II．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：
b．量取 溶液，測量溫度；
1.儀器甲的名稱為________，進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)還缺少的儀器為________(填儀器名稱)；儀器甲不能用鐵制材料的原因是________。
2.碎泡沫塑料的作用為________，使用的NaOH溶液稍微過量的原因是________。
環(huán)形玻璃攪拌棒
溫度計(jì)
鐵會(huì)和硫酸反應(yīng)，且鐵導(dǎo)熱性好，熱量損失較大
保溫、隔熱
保證稀硫酸完全被堿中和，減小實(shí)驗(yàn)誤差
-56.848

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