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第一章
化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)
第一節(jié) 反應(yīng)熱
第一課時 反應(yīng)熱 焓變
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
2022年7月24日14時，長征五號B運載火箭托舉著 “天問實驗艙”，在中國海南文昌航天發(fā)射場點火升空。
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
液氫-液氧
煤油-液氧
箭長53. 7米
總質(zhì)量837.5噸
化學(xué)能
熱能
1.1.1 反應(yīng)熱 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)
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
【舊知回顧】
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？
KMnO4
一、反應(yīng)熱
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
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(fā)生的反應(yīng)
以鹽酸與NaOH溶液的反應(yīng)為例
環(huán)境
體系
體系與環(huán)境示意圖
一、反應(yīng)熱
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
以鹽酸與NaOH溶液的反應(yīng)為例
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
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
1. 反應(yīng)熱定義：
________________，化學(xué)反應(yīng)體系向環(huán)境釋放或吸收的熱量。
化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)
量熱計
如何測定反應(yīng)放出的熱量？
等溫條件下
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
2. 反應(yīng)熱的測定
測量儀器
量熱計
測定原理
用溫度計測量反應(yīng)前后體系的溫度變化，根據(jù)有關(guān)物質(zhì)的比熱容等來計算反應(yīng)熱
保溫杯式量熱計
一、反應(yīng)熱
二、中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
使反應(yīng)物迅速混合，使反應(yīng)充分進(jìn)行，保持體系的溫度均勻。
測量反應(yīng)前后體系的溫度
反應(yīng)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。
簡易量熱計示意圖
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
（1）測量哪些數(shù)據(jù)？
簡易量熱計示意圖
【思考與討論】
（2）如何利用數(shù)據(jù)計算反應(yīng)熱？
（3）如何提高實驗的準(zhǔn)確度？
鹽酸&NaOH的溫度
反應(yīng)后體系的溫度（最高溫度）
Q = ( m1+m2 ) ×c ×（ t2 - t1 ）
二、中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
【實驗測量】
a. 量取50 mL 0.5mol/L鹽酸，用溫度計測量鹽酸的溫度
用水沖洗干凈溫度計上的酸。
反應(yīng)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
防止殘留的酸與堿反應(yīng)，
導(dǎo)致測量的t2數(shù)據(jù)不準(zhǔn)。
NaOH稍過量，確保鹽酸完全反應(yīng)
二、中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
【實驗測量】
打開杯蓋，將量筒中的NaOH溶液迅速倒入量熱計的內(nèi)筒中，立即蓋上杯蓋，插入溫度計，用玻璃攪拌器勻速攪拌。密切關(guān)注溫度變化，將最高溫度記為反應(yīng)后體系的溫度（t2）
反應(yīng)后體系溫度的測量
減少熱量的損失
導(dǎo)熱性能差，減小熱量損失
二、中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定
重復(fù)上述步驟兩次
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
2.實驗中是否可以更換溫度計？
不能，會存在儀器誤差
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分多次倒入熱量計中？
為了保證鹽酸完全被中和
不能，操作時動作要快，盡量減少熱量的散失
5.為什么NaOH的濃度稍稍比酸大？
6.玻璃攪拌棒能否用金屬攪拌棒代替？
1.能否用濃硫酸代替鹽酸？對結(jié)果會產(chǎn)生什么影響？
不能。濃硫酸溶解于水時放熱，所測數(shù)值會偏大。
【思考與討論】
不能。金屬質(zhì)攪拌器易導(dǎo)熱，造成實驗過程中熱量損失。
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
二、中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定
【數(shù)據(jù)處理】
25.0 25.2 _____ 28.5 ____
24.9 25.1 _____ 28.3 ____
25.6 25.4 _____ 29.0 ____
實驗
次數(shù)
反應(yīng)物的溫度/℃
鹽酸
NaOH溶液
反應(yīng)物前
體系的溫度
t1/℃
反應(yīng)物后
體系的溫度
t2/℃
溫度差
（t2 - t1 ）/℃
1
2
3
取三次測量所得溫度差的平均值作為計算依據(jù)。
根據(jù)溫度差和比熱容等計算反應(yīng)熱。
25.1
3.4
3.3
25.0
25.5
3.5
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
二、中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定
【數(shù)據(jù)處理】
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＝cmΔt＝c·[m(鹽酸)＋m(NaOH溶液)]·(t2－t1)≈ kJ，
那么生成1 mol H2O放出的熱量為 ＝ ＝ 。
1.42
56.8 kJ
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
二、中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定
56.8
kJ
57.3
kJ
VS
你測的數(shù)據(jù)
資料上的數(shù)據(jù)
為什么誤差這么大？
×
數(shù)據(jù)
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
二、中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定
實驗過程中有哪些因素會造成實驗誤差？
①裝置本身缺陷：
②實驗操作：
③數(shù)據(jù)處理：
如 動作慢，造成熱量損失
保溫性能差
酸堿溶液的比熱容和密度均大于水
采用近似值計算，
【誤差分析】
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
二、中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定
【問題與討論】
提高測定反應(yīng)熱準(zhǔn)確度的措施有哪些？
①裝置：
②實驗操作：
精確的溫度計/傳感器
動作迅速，減小熱量損失
攪拌均勻
提高裝置的保溫效果
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
二、中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定
中和熱
在25℃和101kPa下，
_________跟_______的______溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成_____________時所釋放的熱量為 57.3 kJ。
強(qiáng)酸
強(qiáng)堿
稀
1mol水
HCl
NaOH
HNO3
Ba(OH)2


H2SO4
HNO3
NH3·H2O
Ba(OH)2
CH3COOH
NaOH
×
×
×
實質(zhì)是H+和OH-化合生成H2O
對點訓(xùn)練
【1】采用50mL 0.55mol/L NaOH溶液和50mL 0.5mol/L稀鹽酸進(jìn)行中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定實驗，裝置如圖所示，下列說法錯誤的是（ ）
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
A．儀器M的名稱為玻璃攪拌器
B．碎泡沫塑料能減少熱量的散失
C．加入試劑時，應(yīng)緩慢加入，防止液體飛濺
D．可用50mL 0.26mol/L稀硫酸代替稀鹽酸進(jìn)行實驗
C
對點訓(xùn)練
【2】用如圖所示的裝置進(jìn)行中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定。下列說法正
確的是( )
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
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(zhì)材料代替
C．為了使反應(yīng)均勻進(jìn)行，藥品可以分幾次
加入
D．分別測量NaOH與醋酸和硫酸中和反應(yīng)
的反應(yīng)熱，數(shù)值不同
D
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
三、焓變
【思考與交流】
化學(xué)反應(yīng)過程中為什么會產(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)之所以會產(chǎn)生反應(yīng)熱是因為化學(xué)反應(yīng)前后體系的內(nèi)能（符號為U）發(fā)生了變化。內(nèi)能是體系內(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。
【思考】在科學(xué)研究和生產(chǎn)實踐中，化學(xué)反應(yīng)通常是在等壓條件下進(jìn)行的。如何描述等壓條件下的反應(yīng)熱？
能量越低,物質(zhì)越穩(wěn)定
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
三、焓變
與________有關(guān)的物理量，描述物質(zhì)所具有的______
能量
受溫度、壓強(qiáng)、物質(zhì)的聚集狀態(tài)等影響。
內(nèi)能
焓
決定因素：
反應(yīng)物本身的性質(zhì)
物質(zhì)的狀態(tài)：g > l> s
溫度：T↑→H↑
壓強(qiáng)：P↑→H↑
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
三、焓變
反應(yīng)熱在______________等于焓變，用______表示。
產(chǎn)生
反應(yīng)熱
體系
內(nèi)能改變
等壓
反應(yīng)熱
焓變
等壓條件下
ΔH
單位為_______
kJ·mol-1
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
三、焓變
當(dāng)體系吸熱時其焓增大，ΔH 為________，即ΔH_______。
1) 放熱反應(yīng)
當(dāng)體系放熱時其焓減小，ΔH 為________，即ΔH_______。
負(fù)值
＜0
正值
＞0
2) 吸熱反應(yīng)
（ΔH＜0）
（ΔH＞0）
△H=H（生成物）-H（反應(yīng)物）
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
三、焓變
【例1】在25 °C和101 kPa下，1 molH2與1 mol Cl2反應(yīng)生成2 mol HCl時放出184.6 kJ的熱量，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱為:
△H= -184.6 kJ/mol
注：右端的+或-不要省略，單位kJ/mol必須標(biāo)出。
在25 ° C和101 kPa下，1 mol C(如無特別說明，C均指石墨)與1 mol H20(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:
△H= +131.5 kJ/mol
△H= -57.3 kJ/mol
中和熱的表示：
H+(aq)+OH-(aq)=H2O (l)
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
三、焓變
反應(yīng)熱的微觀實質(zhì)
化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)：___________________________________
舊化學(xué)鍵的斷裂 和 新化學(xué)鍵的形成
吸收能量
放出能量
H（kJ/mol）
反應(yīng)歷程
H2 + Cl2
2H+2Cl
2HCl
-183 kJ/mol
436 kJ/mol (H2)
243 kJ/mol (Cl2)
2×(-431 kJ)
= 862 kJ/mol
Q吸收=436+243=679 kJ/mol
Q放出=431×2=862 kJ/mol
反應(yīng)熱 △H=679-862= -183 kJ/mol
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
三、焓變
化學(xué)反應(yīng)過程中形成化學(xué)鍵、斷裂化學(xué)鍵能量變化可用如圖表示：
其中，E1可看作反應(yīng)物斷裂化學(xué)鍵吸收的總能量，E2可看作生成物形成化學(xué)鍵放出的總能量，E1與E2的差值表示 。
反應(yīng)熱（焓變）
△H 的計算方法
(1)ΔH＝H(生成物)－H(反應(yīng)物)。
(2)ΔH＝E(反應(yīng)物的總鍵能)－E(生成物的總鍵能)。
(3)ΔH>0為吸熱反應(yīng)，ΔH<0為放熱反應(yīng)。
對點訓(xùn)練
【3】某化學(xué)反應(yīng)的能量變化如圖所示，下列說法錯誤的是( )
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
A．?dāng)嚅_化學(xué)鍵需要吸收能量
B．該化學(xué)反應(yīng)放出的熱量為E2-E3
C．鋅和稀硫酸反應(yīng)的能量變化趨勢與
圖示一致
D．該反應(yīng)過程中反應(yīng)物的總能量大
于生成物的總能量
B
對點訓(xùn)練
【4】(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( )
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
BD
對點訓(xùn)練
【5】某同學(xué)設(shè)計如圖所示實驗，探究反應(yīng)中的能量變化。下列判
斷正確的是（ ）
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
A．由實驗可知，(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．實驗(c)設(shè)計存在缺陷
D．將實驗(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
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
CH4
H2S
CH4
Fe2S3, H2O
CO，H2
CH4（10%）
H2O(g)
CO，H2
N2
H2O(g)
CO2，H2
N2
N2，H2
KHCO3
N2，H2
NH3
NH3
CO2
S(硫)
空氣
二次轉(zhuǎn)化
一次轉(zhuǎn)化
合成
K2CO3(aq)
Fe(OH)3
O2
脫硫
接下行左端
利用天然氣合成氨的工藝流程示意圖
CH4(g) + H2O(g) CO(g)+ 3H2(g) H ＞0
反應(yīng)吸收大量熱，如果不及時供應(yīng)所需要的熱量，反應(yīng)就不能順利進(jìn)行，甚至停止。
思考:
研究反應(yīng)熱的意義
研究化學(xué)反應(yīng)的可行性
選擇適宜的反應(yīng)條件
H ＜ 0
反應(yīng)放熱。如果不設(shè)法將這些熱量移走，反應(yīng)器內(nèi)的溫度就會過高，不僅會燒毀催化劑，使產(chǎn)量降低，還可能發(fā)生爆炸事故。
1.1.1 反應(yīng)熱 焓變
課堂小結(jié)

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