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(共38張PPT)
第一課時 反應熱　焓變
第一章　化學反應的熱效應
第一節　反應熱
【引言】
我們已經學習過很多化學反應，也做過不少化學實驗對于物質及其化學變化有了基本的認識。在此基礎上學習《化學反應原理》，將主要討論一些關于化學反應的普遍性問題。例如，怎樣認識和理解化學反應中的能量變化 為什么化學反應有的快而有的慢 反應條件如何影響反應的速率和歷程 為什么反應產物有的產率高而有的產率低 反應條件如何影響反應的方向和限度 等等。物質發生化學變化時，反應物分子中的化學鍵斷裂和生成物分子中的化學鍵形成總是伴隨著能量變化(如圖1)。因此，化學反應原理的研究始終是與物質變化、能量變化相聯系的。
不知你是否想過:一個看似簡單的化學反應，其實際發生的過程并不簡單，如氫氣與氧氣反應生成水。在常溫常壓下，氫氣可以在氧氣中安靜地燃燒;點燃氫氣和氧氣的混合物會發生爆炸;氫氧燃料電池可用作動力電源(如圖2);將氫氣和氧氣混合放在干燥、潔凈的容器中，很多年也看不到明顯變化。為什么氫氣與氧氣反應會出現如此大的差別 氫氣與氧氣的反應到底經過了怎樣的歷程 為了回答這些問題，人們不僅進行了大量實驗來研究溫度、壓強和氫氣的體積分數等因素對氫氣與氧氣反應的影響，還進一步深人到分子、原子等微觀世界尋找答案。反應歷程研究表明，氫氣與氧氣的反應屬于復雜反應。復雜反應也是有規律可循的。像研究氫氣與氧氣反應那樣，從宏觀到微觀、從定性到定量、從靜態到動態對化學反應進行多角度、多層次的實驗與理論探討，將會使我們更深入地理解化學反應的過程和本質，也可以更有效地預測和控制化學反應的進行。這正是化學的精髓所在，也是化學的魅力所在。在學習時常會用到像“熱化學方程式”“活什能”“化學平衡”“原電池”和“電解池”這樣的概念、模型，它們都是學習和研究化學反應原理的基礎。如果你有興趣在這一領域繼續探索，就會發現那些用來描述化學反應過程的數學模型，其基礎仍然是這些概念、模型，只不過后者更為精確、更為細致罷了。
化學反應與生產、生活及很多研究領域存在著廣泛的聯系，反應原理的研究也在與其他科學研究的相互促進中發展著。例如，化學過程總是包含或伴有物理過程。像化學反應伴隨著吸熱、放熱和發光等現象，離子反應前后電解質溶液的導電性發生變化，一定條件下化學能與電能的相互轉化(如圖3)，等等，這些都為我們從物理現象和化學現象的聯系人手研究化學反應原理創造了條件。再如，生命科學將生物體維持生命活動的各種化學變化稱為代謝代謝中的物質轉化和能量轉化是生命活動的基礎。如圖4所示，與其他生物一樣，水母細胞中絕大多數需要能量的生命活動都是由ATP直接提供能量的。因此，要認識生物體內的代謝過程，也必須了解和運用化學反應原理的知識。
盡管人們在生產、生活和科學研究中積累了大量關于化學反應原理的經驗和知識，但理論的發展還遠遠不能滿足實際應用的迫切需要。讓我們從學習《化學反應原理》開始一起努力吧。
化學反應的過程，既是物質的轉化過程，也是化學能與熱、電等其他形式能量的轉化過程。化學反應既遵守質量守恒定律，也遵守能量守恒定律。化學反應中的能量變化是以物質變化為基礎的，能量變化的多少與參加反應的物質種類和多少密切相關。
數以千萬計物質的合成，極大地改善了人類的生活同樣，化學反應所提供的能量大大促進了社會的發展。與研究化學反應中的物質變化一樣，研究化學反應中的能量變化同樣具有重要意義。
【本章說明】
素養要求
1.理解反應熱測定的原理和方法，會分析產生誤差的原因，不斷完善和改進測定方法。
2.能從宏觀和微觀的角度理解化學反應中能量變化的本質，正確認識和判斷放熱反應和吸熱反應。
3.能辨識化學反應中的能量轉化形式，形成能量可以相互轉化的觀念，正確理解反應熱和焓變的概念。
【思考與討論】
化學反應中能量變化的主要形式？
熱量的釋放或吸收
【課前默寫】請默寫常見的放熱、吸熱反應？
吸熱反應
放熱反應
物質與氧氣的反應
（燃燒與緩慢氧化）
中和反應
金屬與水或酸
生石灰和水反應
大部分化合反應
1．氫氧化鈣與氯化銨晶體的反應
2．C(s) + CO2(g) === 2CO(g)
3．水煤氣制取：C(s) + H2O(g) === CO(g) + H2(g)
4．大多數分解反應（2KClO3 === 2KCl+3O2典型放熱反應）
5．弱電解質的電離與鹽類水解
6.NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O
△
高溫
高溫
討論：一個化學反應是放熱反應還是吸熱反應與條件（如加熱）無任何關系。
反應物的總能量與生成物的總能量的相對大小
1
反 應 熱 及 其 測 定
任務一 反應熱及其測定
1．體系(系統)與環境
體系：被研究的物質及發生的反應
如HCl(aq)、NaOH(aq)及其反應
環境：與體系相互影響的其他部分
如試管、空氣等
熱量：指因溫度不同在體系與環境之間交換或傳遞的能量
化學反應
體系與環境
溫度不同
能量交換
或傳遞
體系
環境
任務一 反應熱及其測定
2．反應熱
在等溫條件下，化學反應體系向環境釋放或從環境吸收的熱量，
稱為化學反應的熱效應，簡稱反應熱。
等溫：指化學反應發生后，使反應后體系的溫度恢復到反應前體系的溫度，即反應前后體系的溫度相等。
結合 m、Δt、比熱容等可測量
如何準確測量一個化學反應釋放或吸收的熱量
方法：通過量熱計直接測定
實例：中和熱的測定
【問題討論】
保溫杯式量熱計
彈式量熱計
任務一 反應熱及其測定
資料卡片
熱容和比熱
在不發生化學反應和物質聚集狀態不變的條件下，物質吸收熱量，溫度每升高1 K時所吸收的熱量稱為該物質的熱容。熱容用符號c表示，其單位為J·K-1。
純物質的熱容與其質量成正比。單位質量的物質的熱容稱為該物質的比熱容，簡稱比熱。比熱的單位為kJ·K-1·kg-1。常溫下，液態水的比熱為4.18 kJ·K-1·kg-1 。
任務一 反應熱及其測定
3．反應熱的測定
（1）反應熱計算公式 Q ＝ m c Δt
中和反應放出的熱量
反應混合液的質量
反應混合液的比熱容
反應前后溶液溫度的差值
實驗探究
中和反應反應熱的測定P5
【提出問題】
在測定中和反應的反應熱時，應該測量哪些數據 如何根據測得的數據計算反應熱 為了提高測定的準確度，應該采取哪些措施
任務一 反應熱及其測定
【實驗測量】
請按照下列步驟，用簡易量熱計(如圖1-3)測量鹽酸與NaOH溶液反應前后的溫度，
(1)反應物溫度的測量
①用量筒量取50 mL 0.50 mol鹽酸，打開杯蓋，倒入量熱計的內筒，蓋上杯蓋，插入溫度計，測量并記錄鹽酸的溫度(數據填入下表)。用水把溫度計上的酸沖洗干凈，擦干備用。
②)用另一個量筒量取50 mL0.55 mol/LNaOH溶液，用溫度計測量并記錄NaOH溶液的溫度(數據填入下表)。
(2)反應后體系溫度的測量。
打開杯蓋，將量筒中的NaOH溶液迅速倒入量熱計的內筒，立即蓋上杯蓋，插入溫度計，用攪拌器勻速攪拌。密切關注溫度變化，將最高溫度記為反應后體系的溫度(6)。(3)重復上述步驟(1)至步驟(2)兩次。
任務一 反應熱及其測定
【數據處理】
[m(HCl) +m(NaOH)] c(T2－T1)
n(H2O)
Q＝
(50 +50)g× 4.18 J/(g·℃)×3℃
0.05 L×0.5 mol/L
＝
＝50.16 kJ·mol-1
量熱計自身吸收熱量，實驗測量的值會偏小。
任務一 反應熱及其測定
1. 為了提高測定的準確度，應該采取哪些措施？
……
①使用比較精確的溫度計讀出溫度變化；
②需要保溫裝置，減少與外界發生熱交換；
③攪拌器攪拌，保證溶液溫度均勻；
【問題討論】
2.為什么采用堿稍過量的方法？
因堿會吸收空氣中的CO2，為保證鹽酸完全被中和
任務一 反應熱及其測定
7.能否將NaOH溶液分多次倒入量熱計中？
不能。金屬易導熱，會造成熱損
不能，會存在儀器誤差
不能，殘留的酸會與堿反應，造成熱損。
減少熱損
不能
3.能不能用金屬攪拌器代替玻璃攪拌器？
4.實驗中是否可以更換溫度計？
5.能否測完酸后直接測量堿的溫度？
6.為什么將溶液迅速倒入內筒后，立即蓋上杯蓋？
任務一 反應熱及其測定
大量的實驗測得，25 ℃和101 kPa下，強酸和強堿稀溶液發生中和反應生成可溶性鹽與1 mol水時，放出57.3 kJ的熱量。
量熱器保溫效果不好
溶液混合不夠快速
反應不夠充分
測量酸后溫度計沒沖洗就測量NaOH溶液的溫度
誤差分析
測得的數據小于57.3 kJ·mol－1，分析產生誤差的可能原因是什么？
4．中和熱定義
【交流與討論】
弱酸弱堿稀溶液，因為電離吸熱，故生成1 mol H2O放熱 < 57.3 kJ
強酸強堿濃溶液，因為稀釋放熱，故生成1 mol H2O放熱 > 57.3 kJ
【溫馨提示】
【探究歸納】
任務一 反應熱及其測定
(1)因為濃酸和濃堿相互混合時因稀釋會放出熱量，所以中和反應反應熱的研究對象應為強酸、強堿的稀溶液。
(2)關于中和熱的理解
①中和熱指的是酸和堿在稀溶液中發生中和反應生成1 mol H2O(l)時的反應熱。
②強酸和強堿在稀溶液中發生中和反應時，1 mol H＋和1 mol OH-反應生成1 mol H2O(l)，放出57.3 kJ的熱量，表示為H＋(aq)＋OH-(aq)=H2O(l)　ΔH＝-57.3 kJ/mol
(后續課程會學習)。
任務一 反應熱及其測定
③濃的強酸和強堿在發生中和反應的同時還要發生溶解，溶解要放出熱量；若是濃的弱酸和弱堿在發生中和反應的同時還要發生電離，電離要吸收熱量，故放出的熱量均不完全是中和熱。例如：利用同樣的方法測定氨水與鹽酸、NaOH溶液與醋酸的反應熱，生成1 mol水時放出的熱量數值小于57.3 kJ。
【探究歸納】
(1)中和反應反應熱的測定實驗中的玻璃攪拌器換成銅制攪拌器效果更好
(2)實驗中測定反應前后溫度變化的溫度計可以更換
(3)中和反應反應熱的測定實驗中，測定鹽酸后的溫度計沒有沖洗干凈，立即測NaOH溶液的溫度
(4)中和反應反應熱的測定實驗中，應將50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液分多次倒入小燒杯
概念辨析
×
×
任務一 反應熱及其測定
×
×
【題后歸納】
不考慮裝置的隔熱因素，能引起實驗誤差的因素有以下2個方面：
任務一 反應熱及其測定
2
反 應 熱 與 焓 變
任務二 反應熱與焓變
化學反應中為什么會有反應熱？
產生
反應熱
體系內能改變
焓(H)
與之有關的物理量
焓變(ΔH)
等壓條件下
1．概念(閱讀課本第6-7頁)
內能：
體系內物質的各種能量的總和， 符號U
受溫度、壓強和物質的聚集狀態等影響
焓(H)：
與內能有關的物理量
等壓條件下反應熱等于反應的焓變， 用符號ΔH表示
焓變：
ΔH＝H生成物－H反應物
單位：kJ/mol或kJ·mol－1
任務二 反應熱與焓變
焓、焓變與放熱反應、吸熱反應的關系
ΔH＝H生成物－H反應物
2．理解
(1)宏觀解釋
任務二 反應熱與焓變
(2)微觀解釋(鍵能)
436 kJ·mol -1
H
H
H
H
鍵斷裂，吸收能量
鍵形成，釋放能量
436 kJ·mol -1
鍵能：25 ℃、101 kPa，氣態分子中1 mol化學鍵解離成氣態原子所吸收的能量
反應物
生成物
化學反應
鍵斷裂
鍵生成
原子重新組合
吸收能量
放出能量
探究化學反應中為什么會有反應熱
吸收能量 ＞ 釋放能量 吸熱反應
吸收能量 ＜ 釋放能量 放熱反應
ΔH = 反應物的總鍵能－生成物的總鍵能
任務二 反應熱與焓變
【典例剖析】如何計算1 mol H2 與 1 mol Cl2生成2 mol HCl的反應熱？
ΔH = 反應物的總鍵能－生成物的總鍵能
= (436+243) kJ·mol -1－2×431 kJ·mol -1
= ﹣183 kJ·mol -1
吸收能量679 kJ
（1mol H2與1molCl2的鍵能）
釋放能量862 kJ
（2mol HCl的鍵能）
H ＝ 183 kJ/mol
微觀圖解
任務二 反應熱與焓變
ΔH＝H生成物－H反應物
ΔH＝反應物的鍵能總和－生成物的鍵能總和
放熱反應 吸熱反應
反應熱(ΔH) ΔH＜0 ΔH＞0
總能量 反應物＞生成物 反應物＜生成物
鍵能之和 反應物＜生成物 反應物＞生成物
【注意事項】
①若正反應為放熱反應，其逆反應為吸熱反應。
②通常情況下，物質越穩定，物質具有的能量越低，破壞該物質中含有的化學鍵需要的能量就越高，即該物質中化學鍵的鍵能就越大，反之亦然。
任務二 反應熱與焓變
反應熱、焓、焓變的比較
反應熱 焓變 焓
概念 在等溫條件下，化學反應體系向環境釋放或從環境吸收的熱量 化學反應中生成物的總焓與反應物的總焓之差 物質所具有的能量
符號 Q ΔH H
單位 kJ/mol 數值 正值表示反應吸熱；負值表示反應放熱 只有正值
聯系 反應熱=焓變（等壓）；ΔH=H(生成物)－H(反成物) 注意 焓變、焓、反應熱代表的意義不同。 任何化學反應都有反應熱。 物質三態之間變化的焓變不能叫反應熱，反應熱是化學反應的焓變。
【典例剖析】
任務二 反應熱與焓變
根據圖像回答下列問題：
(1)金剛石和石墨誰更穩定？
內能越低越穩定，則石墨更穩定。
(2)ΔH1與ΔH2相比，哪一個較大？
ΔH1較大，因為兩者都是放熱反應，放熱越多，則焓變越小。
小組小結
1.理解反應熱測定的原理和方法，會分析產生誤差的原因，不斷完善和改進測定方法。
2.能從宏觀和微觀的角度理解化學反應中能量變化的本質，正確認識和判斷放熱反應和吸熱反應。
3.能辨識化學反應中的能量轉化形式，形成能量可以相互轉化的觀念，正確理解反應熱和焓變的概念。
當 堂 練 習
3
任務三 限時訓練
1.(2022·上海崇明檢測)有關反應熱效應的說法正確的是（ ）
A.大多數分解反應都是吸熱反應
B.氧化還原反應都屬于放熱反應
C.有催化劑參與的反應是放熱反應
D.有化學鍵斷裂的反應是吸熱反應
A
任務三 限時訓練
2.(2023·保定高二檢測)反應A2(g)＋2BC(g)=2BA(g)＋C2(g)過程中體系的能量變化如圖所示，下列說法錯誤的是（ ）
A.E1等于拆開1 mol A2(g)中化學鍵和2 mol BC(g)中化學鍵所需能量之和
B.該反應的熱效應ΔH＝E1－E2
C.該反應的ΔH<0
D.該反應既有極性鍵和非極性鍵的斷裂又有極性鍵和非極性鍵的形成
A
任務三 限時訓練
3.(2023·貴州新高考協作體高二檢測)下列說法正確的是(　　)
A.吸熱反應必須在加熱條件下才能進行
B.斷開1 mol H2中的化學鍵要吸收436 kJ的能量
C.若反應物的總能量低于生成物的總能量，則該反應放熱
D.濃硫酸溶于水是放熱反應
B
任務三 限時訓練
4.(2023·連云港高級中學月考)某同學設計如圖所示實驗，探究反應中的能量變化
下列判斷正確的是(　　)
A.由實驗可知，(a)、(b)、(c)所涉及的反應都是放熱反應
B.將實驗(a)中的鋁片更換為等質量的鋁粉后釋放出的熱量有所增加
C.實驗(c)中將環形玻璃攪拌棒改為鐵質攪拌器對實驗結果沒有影響
D.若用NaOH固體代替NaOH溶液與鹽酸反應測定中和反應的反應熱，則測定
　數值偏高
D

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