資源簡介

(共29張PPT)
反應熱
思考：化學反應帶來了什么變化？
物質變化
能量變化
起飛重量約870噸
起飛推力超1000噸
液氫與液氧
煤油與液氧
火箭推進劑
一般選用化學推進劑它是由燃料和氧化劑組成的，反應后產生高溫氣體用于火箭推進。
能量變化
物質
變化
基礎
熱能
電能
光能
……
吸收
釋放
化學反應的特征
問題一 如何定量描述化學反應中能量的變化？
與體系相互影響的其他部分，
如：試管和溶液之外的空氣等。
鹽酸、NaOH溶液及發生的反應
以鹽酸與NaOH溶液的反應為例
環境
體系
體系與環境示意圖
環境
體系
體系與環境示意圖
T2
T1
體系與環境之間存在_______交換。
能量
因溫度不同，
熱量
問題一 如何定量描述化學反應中能量的變化？
以鹽酸與NaOH溶液的反應為例
等溫條件下，化學體系向環境釋放或從環境吸收熱量。
稱為化學反應的熱效應（簡稱反應熱）
注意：
等溫含義：反應前后體系的溫度相等
反應熱的定義
問題二 如何測量化學反應的熱量？
現代量熱計
保溫杯式量熱計
用溫度計測量反應前后體系的溫度變化，根據有關物質的比熱容等來計算反應熱
Q ＝ c · m ·Δt
Q：中和反應放出的熱量 m：體系的質量
C：體系的比熱容 Δt：反應前后體系溫度的差值
思考：測量哪些數據？
鹽酸和NaOH的溫度（取平均值）
反應后體系的溫度（最高溫度）
簡易量熱計示意圖
【實驗原理】
以鹽酸與NaOH溶液的反應為例
中和反應熱的測定
簡易量熱計示意圖
50 mL 0.50 mol/L的鹽酸
50 mL 0.55 mol/L氫氧化鈉溶液
簡易量熱計、量筒 （50 mL）兩個、
溫度計、玻璃攪拌器
保溫、隔熱、減少熱量損失
【實驗試劑】
以鹽酸與NaOH溶液的反應為例
中和反應熱的測定
【實驗儀器】
a. 量取50 mL 0.5mol/L鹽酸，用溫度計測量鹽酸的溫度t1
用水沖洗干凈溫度計上的酸。
反應物溫度的測量
b. 量取50 mL 0.55mol/L NaOH溶液，用溫度計測量其溫度t2
防止殘留的酸與堿反應，
導致測量的t2數據不準。
NaOH稍過量，確保鹽酸完全反應、提高實驗準確度。
【實驗測量】
以鹽酸與NaOH溶液的反應為例
中和反應熱的測定
（2）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體系的溫度（t2)
反應后體系溫度的測量
（3）重復上述步驟(1)至(2)兩次。
【實驗過程】
以鹽酸與NaOH溶液的反應為例
中和反應熱的測定
（1）取鹽酸溫度和NaOH溶液溫度的__________記為反應前體系的溫度（t1） 。計算溫度差（t2 - t1），將數據填入下表。
平均值
（2）取三次測量所得溫度差的平均值作為計算依據。
3.4
21.0
21.1
21.3
3.40
3.30
3.50
【數據處理】
以鹽酸與NaOH溶液的反應為例
中和反應熱的測定
（2）取三次測量所得溫度差的平均值作為計算依據。
（3）根據溫度差和比熱容等計算反應熱。
（4）實驗數據處理
①為了計算簡便，鹽酸、氫氧化鈉稀溶液的密度近似等于1 g·cm-3，故50ml鹽酸的質量為____，50ml氫氧化鈉溶液的質量為____,則溶液質量為___
②反應后生成的溶液的比熱容c＝4.18 J/(g·℃)。
該實驗中鹽酸和NaOH溶液反應放出的熱量是_______________，
生成1mol H2O時放出的熱量為 。
0.418（t2 - t1）kJ
0.418（t2 - t1）/ 0.025 kJ
計算： ( m1+m2 ) × c ×（ t2 - t1 ）/0.025
= 56.8 kJ
50g
50g
100g
中和反應熱的測定
在25℃和101kPa下，
_________跟_______的______溶液發生中和反應生成_____________時所釋放的熱量為 57.3 kJ。
強酸
強堿
稀
1mol水
中和反應熱
56.8
kJ
57.3
kJ
VS
你測的數據
資料上的數據
為什么產生誤差？
①裝置本身缺陷：
②實驗操作：
③數據處理：
1.量取溶液的體積有誤差（俯視讀數）
2.溫度計的讀數有誤（不是最高點）
3.實驗過程中有液體灑在外面
4.混合酸、堿溶液時，動作緩慢，導致實驗誤差
量熱計的保溫絕熱效果不好
采用近似值計算
酸堿溶液的比熱容和密度均大于水
中和反應熱的測定
【誤差分析】
化學反應前后體系的內能(符號為U)發生了變化。
體系內物質的各種能量的總和，受溫度、壓強和物質的凝聚狀態等影響。
為了描述等壓條件下的反應熱，科學上引入了一個與內能有關的物理量——焓(符號為H)。
問題三 化學反應過程中為什么會產生反應熱？
1) 放熱反應
當體系放熱時其焓減小，ΔH 為________，即ΔH_______。
負值
＜0
當體系吸熱時其焓增大，ΔH 為________，即ΔH_______。
正值
＞0
2) 吸熱反應
反應物
反應物
生成物
生成物
吸熱反應
放熱反應
宏觀分析
焓變
①符號：ΔH
②單位：kJ/mol或kJ·mol-1
③規定：放熱反應，體系焓減小，ΔH<0
吸熱反應，體系焓增大，ΔH>0
在等壓條件下進行的化學反應，反應熱等于反應的焓變。
△H=H（生成物）-H（反應物）
注意：①ΔH必須帶有 + 或 - ②ΔH單位 kJ/mol 必須標出。
化學反應
物質變化
反應物
生成物
舊化學鍵斷裂
新化學鍵形成
能量變化
吸收能量
放出能量
熱效應
差值
微觀分析
化學反應的本質：
舊化學鍵的斷裂 和 新化學鍵的形成
吸收能量
放出能量
能量
反應進程
反應物
生成物
E吸
E放
能量
反應進程
生成物
反應物
E放
E吸
放熱反應 : ΔH<0
吸熱反應 : ΔH>0
計算：ΔH =
反應物的總鍵能－生成物的總鍵能
鍵能：
一定條件下，1mol分子斷鍵所吸收或者生成1mol物質所釋放的能量
微觀分析
25℃和101kPa下:
1 mol H2(g)與1 mol Cl2(g)反應生成2 mol HCl(g)分子的過程中：
斷鍵吸收能量：
436 KJ + 243 kJ = 679 kJ
成鍵放出能量：
431 kJ + 431 kJ = 862 kJ
ΔH = -183 kJ/mol
問題四 研究化學反應的熱效應有何意義？
③ 酸堿
中和反應
①燃燒
④ 大部分
化合反應
②金屬與水
/酸反應
⑤ 鋁熱
反應
常見放熱反應
常見吸熱反應
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
KMnO4
①所有燃燒反應
②酸堿中和反應
③大多數化合反應
④活潑金屬跟酸或水反應
⑤鋁熱反應
①大多數分解反應
②銨鹽與堿的反應
③C與CO2或H2O的反應
④碳酸氫鈉與鹽酸的反應
吸熱反應
放熱反應
問題四 研究化學反應的熱效應有何意義？
CH4(g)+H2O(g) = CO(g)+3H2(g) ΔH>0
反應吸收大量的熱
如果不及時供應所需的熱量，反應就不能順利進行，甚至停止。
問題四 研究化學反應的熱效應有何意義？
ΔH<0
選擇工藝操作條件 保證生產的正常進行
反應放熱。如果不設法將這些熱量移走，反應器內的溫度就會過高，不僅會燒毀催化劑，使產量降低，還可能發生爆炸事故。
問題四 研究化學反應的熱效應有何意義？
反應熱估算
鍵能估算
能耗
……
給吸熱反應加熱；
給放熱反應及時轉移熱量；
熱能循環利用。
熱能的綜合利用
工藝條件優化
理論分析
小結
化學反應熱效應
表征
反應熱
恒壓反應熱 = 焓變 ΔH
宏觀
微觀
原因
體系內能的變化
放熱反應 ΔH <0
吸熱反應 ΔH >0
斷鍵吸熱，成鍵放熱
應用
熱能利用
工藝操作
反應的可行性
ΔH(估算) = ∑E(反應物鍵能) -∑E(生成物鍵能)
選擇反應條件

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