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第一章 化學反應的熱效應
第1課時 反應熱 焓變
第一節 反應熱
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。
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。
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。
核心素養與發展目標
新課導入
實例 原電池 自熱米飯 煉鐵
能量轉化 能轉化成 能 能轉化成 能 能轉化成 能、 能
化學
電
化學
光
熱
化學
熱
在化學反過程中，物質變化的同時，一定伴隨著能量變化。
放熱反應
吸熱反應
必修二
選擇性必修1
如何定量描述反應吸收或釋放的能量呢？
新課導入
反應熱 焓變
任務一 反應熱相關概念
（1）體系與環境
體系——被研究的物質系統
環境——體系以外的其它部分
試管和溶液之外的空氣等。
鹽酸、NaOH溶液及發生的反應。
環境
體系
以鹽酸與NaOH溶液之間的反應為例：
反應熱 焓變
（2）體系與環境的熱量交換——反應熱
任務一 反應熱相關概念
①熱量：因溫度不同而在體系與環境之間交換或傳遞的能量。
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。
反應熱 焓變
（3）內能與焓
任務一 反應熱相關概念
內能是體系內物質的各種能量的總和，受溫度、壓強和物質的聚集狀態等影響。
內能：物體的內能應該包括其中所有微觀粒子的動能、勢能、化學能、電離能和原子核內部的核能等能量的總和。
能量越低,物質越穩定
焓：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）
決定因素：
反應物本身的性質 物質的狀態：g > l> s
溫度：T↑→H↑ 壓強：P↑→H↑
反應熱 焓變
（3）內能與焓
任務一 反應熱相關概念
焓變：在等壓條件下進行的化學反應，其反應熱等于反應的“焓變”
符號是：ΔH
數學表達式：ΔH=H（生成物）-H（反應物）
常用單位：kJ/mol（或kJ·mol-1）
一般反應都是在敞口容器中進行的，系統的壓力等于外界壓力，是在恒壓條件下進行的反應，化學反應的反應熱等于焓變。
反應熱 焓變
（3）內能與焓
任務一 反應熱相關概念
焓變：在等壓條件下進行的化學反應，其反應熱等于反應的“焓變”
反應物
焓(H）
生成物
反應物
焓(H）
生成物
反應熱 焓變
任務二 中和熱的測定
實驗原理：
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
計算公式：Q = CmΔt
Q：反應放出的熱量。
m：反應混合液的質量。
C：反應混合液的比熱容。
Δt：反應前后溶液溫度的差值。
c≈c水=4.18J/(g ℃)
m=ρV,ρ≈ρ水=1.0g/mL
單位：kJ
Δt 應多次測量取平均值
實驗目的：
用簡易量熱計測量鹽酸與NaOH溶液反應前后的溫度。
反應熱 焓變
任務二 中和熱的測定
實驗儀器：
保溫杯式量熱計
許多反應熱可以通過量熱計直接測定。
實驗藥品：
50 mL、0.50 mol/L的鹽酸和50 mL、0.55 mol/L氫氧化鈉溶液
能使反應完全， 以減小誤差
反應熱 焓變
任務二 中和熱的測定
實驗裝置：
使反應物迅速混合，使反應充分進行，保持體系的溫度均勻。
測量反應前后體系的溫度
反應容器
減少熱量散失，
降低實驗誤差。
減少熱量散失，降低實驗誤差。
以鹽酸與NaOH溶液的反應為例
反應熱 焓變
任務二 中和熱的測定
實驗分析：
防止殘留的酸與堿反應，
導致測量的數據不準。
NaOH稍過量，確保鹽酸完全反應
減少熱量散失
反應熱 焓變
任務二 中和熱的測定
數據處理：
某小組用50 mL 0.5 mol·L－1的鹽酸與50 mL 0.55 mol·L－1的NaOH溶液進行實驗。取三次測量所得溫度差的平均值作為計算依據。
實驗 次數 反應物的溫度/℃ 反應前體系的溫度 反應后體系的溫度 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
設溶液的密度均為1 g·cm－3，反應后溶液的比熱容c＝4.18 J·g－1·℃－1， 則反應放出的熱量Q≈ kJ，那么生成1 mol H2O放出的熱
量為＝ ＝ 。
0.418(t2 - t1)
-50.16 kJ·mol-1
反應熱 焓變
大量實驗測得， 在25 ℃和101 kPa下，強酸的稀溶液與強堿的稀溶液發生中和反應生成1 mol H2O(l)時放出57.3kJ的熱量。
H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)　
50.16kJ
57.3kJ
VS
我們的數據
大量實驗數據
為什么測量值與理論值相比較偏小？
任務二 中和熱的測定
反應熱 焓變
任務二 中和熱的測定
實驗分析
導致中和反應反應熱測定存在誤差的原因
①量取溶液的體積不準確。
②溫度計讀數有誤（如未讀取到混合溶液的最高溫度，就記為終止溫度）。
③實驗過程中有液體濺出。
④混合酸、堿溶液時，動作緩慢。
⑤隔熱層隔熱效果不好，實驗過程中有熱量損失。
⑥測過酸溶液的溫度計未用水清洗便立即去測堿溶液的溫度。
⑦溶液濃度不準確。
反應熱 焓變
任務二 中和熱的測定
實驗分析
注意：
1．必須是酸和堿的稀溶液，因為濃酸溶液和濃堿溶液在相互稀釋時會放熱．
2．弱酸或弱堿在中和反應中由于電離吸收熱量，其中和熱小于57.3 kJ·mol－1；
3．以生成1mol液態水為基準。
4. 反應不可以生成沉淀（如Ba(OH)2+H2SO4=BaSO4↓+2H2O)
反應熱 焓變
任務三 定量描述化學反應的能量變化
焓變與化學鍵的關系
反應熱 焓變
任務三 定量描述化學反應的能量變化
宏觀角度認識焓變
反應物
焓(H）
Δ H ＜ 0
放熱反應
生成物
反應物
焓(H）
Δ H ＞ 0
吸熱反應
生成物
放熱反應，△H為“-”，即△H < 0，
反應體系對環境放熱，其焓減小
吸熱反應，△H為“+”，即△H > 0，
反應體系從環境吸熱，其焓增大
反應熱 焓變
任務三 定量描述化學反應的能量變化
【例1】在25 °C和101 kPa下，1 molH2與1 mol Cl2反應生成2 mol HCl時放出184.6 kJ的熱量，則該反應的反應熱為:____________
△H= -184.6 kJ/mol
【例2】在25 ° C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，生成1 mol CO和1 mol H2,需要吸收131.5 kJ的熱量，則該反應的反應熱為:___________________
△H= +131.5 kJ/mol
注：符號（+不省略）、數值、單位
反應熱 焓變
任務三 定量描述化學反應的能量變化
微觀角度認識焓變
鍵能：在25 ℃和101 kPa下，斷開1 mol 氣態分子AB(g)中的共價鍵，使其生成氣態原子 A(g)和 B(g)所吸收的能量。
反應熱 焓變
任務三 定量描述化學反應的能量變化
微觀角度認識焓變
化學鍵斷裂——吸熱
化學鍵形成——放熱
吸收436 kJ + 243 kJ＝679 kJ
釋放431 kJ/mol×2 mol＝862 kJ
H＝ 183 kJ/mol
反應熱 焓變
任務三 定量描述化學反應的能量變化
微觀角度認識焓變
化學鍵斷裂——吸熱
化學鍵形成——放熱
H＝斷鍵吸收的總能量 - 成鍵釋放的總能量
反應熱 焓變
任務三 定量描述化學反應的能量變化
計算反應熱的三種方法：
H＝
H＝
E（反應物分子化學鍵斷裂時所吸收的總能量）－
E（生成物分子化學鍵形成時所釋放的總能量）
H＝
E（反應物的總鍵能）－ E（生成物的總鍵能）
H（生成物的總能量）－ H（反應物的總能量）
反應熱 焓變
任務三 定量描述化學反應的能量變化
C (石墨，s) = C (金剛石，s) ΔH = +1.9 kJ/mol，石墨、金剛石哪個更穩定？試分析物質穩定性與鍵能的關系。
(1)物質總能量越低，物質越穩定；
(2)鍵能越大，破壞該化學鍵需要的能量越高，該化學鍵越難斷裂，所以物質越穩定。
石墨
能量
反應進程
金剛石
E吸
E放
H > 0，吸熱反應，石墨鍵能大，總能量低，更穩定。
反應熱 焓變
任務三 定量描述化學反應的能量變化
研究反應熱的意義
1.熱能綜合利用
2.工藝條件優化
3.理論分析
給吸熱反應加熱；
給放熱反應及時轉移熱量；
熱能循環利用。
反應熱估算
鍵能估算
能耗
……
知識建構
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
選擇反應條件
習題追蹤
2.下列關于化學反應與能量變化的說法正確的是（ ）
A.放熱反應的發生無須任何條件
B.化學鍵的斷裂和形成與反應放熱和吸熱無關
C.化學反應過程都伴隨著能量的變化
D.硫酸與氫氧化鈉的反應是吸熱反應
C
習題追蹤
2.用50 mL 0.50 mol·L－1的鹽酸與50 mL 0.55 mol·L－1的NaOH溶液在如圖所示的裝置中進行中和反應。通過測定反應過程中所放出的熱量計算反應熱。下列關于實驗和中和反應的說法正確的是
A．如圖條件下實驗過程中沒有熱量損失
B．玻璃攪拌器可用銅質材料代替
C．中和反應的逆反應是吸熱反應
D．在25 ℃和101 kPa下，強酸和強堿的稀溶液發生中和反應生成1 mol H2O時，放出57.3 kJ·mol－1的熱量
C
習題追蹤
3．某化學反應的能量變化如圖所示，下列說法錯誤的是( )
A．斷開化學鍵需要吸收能量
B．該化學反應放出的熱量為E2-E3
C．鋅和稀硫酸反應的能量變化趨勢與圖示一致
D．該反應過程中反應物的總能量大于生成物的總能量
B
習題追蹤
4.已知白磷和P4O6的分子結構如圖所示，已知以下鍵能(kJ/mol):P－P：198，P－O：360，O＝O：498 則反應P4(白磷)＋3O2＝ P4O6的反應熱△H為（ ）
A．－1638kJ/mol
白磷
P4O6
B．＋1638kJ/mol
C．－126kJ/mol
A
D．＋126kJ/mol
習題追蹤
5.某些化學鍵的鍵能(kJ·mol-1)如下表:
(1)1mol H2在2mol Cl2中燃燒，放出的熱量為　　　　 kJ。
(2)在一定條件下，1mol H2分別與足量的Cl2、Br2、I2反應，放出熱量由多到少的順序是　　　　　(填字母)。
A.Cl2>Br2>I2 B.I2>Br2>Cl2
化學鍵 H—H Br—Br I—I Cl—Cl H—Cl H—I H—Br
鍵能 436 193 151 243 431 299 366
183
A
THANK YOU

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