《反应热(第一课时)》课件

《反应热（第一课时）》

2020年7月23日12时41分，长征五号遥四火箭托举着我国首次火星探测任务“天问一号”探测器，在中国海南文昌航天发射场点火升空。资料长征五号布局结构箭长56.97米芯级直径5米助推器直径3.35米总质量870吨火箭推进剂火箭发动机一般选用化学推进剂，它是由燃料和氧化剂组成的，反应后产生高温气体用于火箭推进。液氢-液氧煤油-液氧长征五号推进剂能量变化物质变化基础

化学反应的特征热能电能光能……吸收释放体系环境热量被研究的物质系统称为体系，与体系相互影响的其他部分称为环境。任务一

思考如何定量描述化学反应中释放或者吸收的热量体系与环境

在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热。反应热体系环境任务一

思考如何定量描述化学反应中释放或者吸收的热量热量许多反应热可以通过量热计直接测定。保温杯式量热计反应热的测定测定原理

取一定量已知浓度的稀盐酸溶液置于保温瓶中，另一份已知浓度的稀氢氧化钠溶液于烧杯中。待酸与碱两份溶液温度恒定并相等时，将碱溶液迅速倒入保温瓶中盖紧瓶帽，并适度搅拌。由于盐酸和氢氧化钠中和反应放热而使溶液温度升高，记录此刻的温度变化。

中和反应反应热的测定测出温度的变化量（t2－t1）求放出的热量QQ＝

c

·m·（t2－t1）比热容质量温度的变化量保温杯式量热计中和反应反应热的测定思考：为了提高测定的准确度，应

该采取哪些措施？1.使用比较精确的温度计读出温度变化；2.需要保温装置，保证反应过程中，不与外界发生热交换；3.搅拌器搅拌，保证溶液温度均匀；……

大量实验测得，25℃和101kPa下，强酸与强碱稀溶液发生中和反应生成1mol水时，放出57.3kJ的热量。保温杯式量热计中和反应反应热的测定焓（H）：是一个与内能有关的物理量。内能受温

度、压强和物质的聚集状态等影响。焓变（∆H

）：

∆H＝

H生成物－H反应物

单位：kJ/mol或kJ•mol-1

等压条件下，反应热等于焓变。焓与焓变产生反应热体系内能改变等压反应热（焓变）任务二

探究化学反应中为什么会有反应热宏观分析放热反应∑H

(反应物）＞∑H(生成物）宏观分析放热反应吸热反应∑H

(反应物）＞∑H(生成物）∑H

(反应物）＜∑H(生成物）∆H＝∑H(生成物）－∑H(反应物）放热反应吸热反应H反应物生成物反应物生成物

∆H

＜0∆H

＞0H436kJ/molHHHH键断裂,吸收能量键形成,释放能量436kJ/mol微观分析436kJ/molHHHH键断裂,吸收能量键形成,释放能量436kJ/mol键能：在25℃和101kPa下，断开1mol气态分子AB(g)中的共价键，使其生成气态原子A(g)和B(g)所吸收的能量。微观分析能量

∆H2＝−436

kJ/mol

H2(g)2H(g)∆H1＝+436kJ/mol微观分析H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)

∆H＝？微观分析吸收436kJ+243kJ＝679kJ

吸收436kJ+243kJ＝679kJ

释放431kJ/mol×2mol＝862kJ∆H＝−183kJ/mol微观分析H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)

∆H＝？吸收能量679kJ释放能量862kJ

H＝−183kJ/mol

∆H＝−183kJ/mol

化学键断裂和形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因。想一想：实验测得与理论分析的数据接近，说明了什么？键能估算实验测得

∆H＝−184.6kJ/molH2(g)+Cl2(g)2HCl(g)

∆H＝

？

∆H(估算)＝∑E

(反应物键能）－∑E

(生成物键能）反应物生成物化学反应键断裂键生成原子重新组合吸收能量放出能量吸收能量＞释放能量吸热反应吸收能量＜释放能量放热反应

算一算（1）依据信息估算2mol

H2(g)和1molO2(g)反应生成2mol

H2O(g)的反应热∆H＝？2H2O24H2O2H2O1molH2(g)中的H－H键断裂吸收436kJ能量1molO2(g)中的化学键断裂吸收498kJ能量形成H2O(g)中1molH－O键释放463.4kJ能量

∆H(估算)＝∑E

(反应物键能）－∑E

(生成物键能）

＝2×436kJ/mol＋498kJ/mol－4×463.4kJ/mol

＝−483.6

kJ/mol

2H2O24H2O2H2O1molH2(g)中的H－H键断裂吸收436kJ能量1molO2(g)中的化学键断裂吸收498kJ能量形成H2O(g)中1molH－O键释放463.4kJ能量2H2(g)+O2(g)2H2O(g)

∆H＝？化学反应放热反应中和反应、燃烧、多数化合反应、铝热反应、自发的氧化还原反应……任务三

思考研究反应热的意义化学反应放热反应吸热反应中和反应、燃烧、多数化合反应、铝热反应、自发的氧化还原反应……Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl固体的反应多数分解反应某些需要持续加热的反应……任务三

思考研究反应热的意义热能的综合利用“天问一号”升空CH4H2SCH4Fe2S3,H2OCO，H2CH4（10%）H2O(g)CO，H2N2H2O(g)CO2，H2N2N2，H2KHCO3N2，H2NH3NH3CO2S(硫)空气二次转化一次转化合成K2CO3(aq)Fe(OH)3O2脱硫接下行左端利用天然气合成氨的工艺流程示意图CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

∆H

＞0反应吸收大量热，如果不及时供应所需要的热量，反应就不能顺利进行，甚至停止。CH4H2SCH4Fe2S3,H2OCO，H2CH4（10%）H2O(g)CO，H2N2H2O(g)CO2，H2N2N2，H2KHCO3N2，H2NH3NH3CO2S(硫)空气二次转化一次转化合成K2CO3(aq)Fe(OH)3O2脱硫接下行左端利用天然气合成氨的工艺流程示意图CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

∆H＞0反应吸收大量热，如果不及时供应所需要的热量，反应就不能顺利进行，甚至停止。

算一算（2）拆开1molH

H键、1molN

H键、1molN

N键所需能量分别是436kJ、391kJ、946kJ，则1molN2(g)转化为NH3(g)时的反应热是多少？

＝946

kJ/mol+3×436

kJ/mol6×391kJ/mol

＝92kJ/mol

∆H(估算)＝∑E

(反应物键能）－∑E

(生成物键能）N2(g)+

3H2(g)

2NH3

(g)

∆H＝?

CH4H2SCH4Fe2S3,H2OCO，H2CH4（10%）H2O(g)CO，H2N2H2O(g)CO2，H2N2N2，H2KHCO3N2，H2NH3NH3CO2S(硫)空气二次转化一次转化合成K2CO3(aq)Fe(OH)3O2脱硫接下行左端∆H＜0选择工艺操作条件保证生产正常进行

反应放热。如果不设法将这些热量移走，反应器内的温度就会过高，不仅会烧毁催化剂，使产量降低，还可能发生爆炸事故。利用天然气合成氨的工艺流程示意图研究化学反应的可行性选择适宜的反应条件将要在第二章中学习哦研究反应热的其他意义：任务三

思考研究反应热的意义小结任务一反应热与焓变[问题探究]1.化学反应一定伴随能量的变化吗?为什么?答案

一定。化学反应的本质是化学键的断裂和形成,旧键断裂要吸收能量,新键形成要放出能量。一个化学反应中断裂化学键吸收的能量和生成化学键放出的能量不相等,因此化学反应都伴有能量变化。2.若反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应是放热反应还是吸热反应?答案

放热反应。[深化拓展]1.反应热与焓变的关系2.焓变与物质化学键键能的关系ΔH=反应物总键能-生成物总键能。3.焓变与反应物、生成物能量的关系ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量。[素能应用]典例1已知断裂1molH—H需吸收的能量为436kJ,形成1molN—H放出的能量为391kJ,根据化学方程式N2+3H22NH3,1molN2完全反应放出92.4kJ能量。则断裂1molN≡N所需吸收的能量为(

)A.431kJ B.945.6kJC.649kJ D.896kJ答案

B解析

根据ΔH=E总(断键)-E总(成键),设断裂1

mol

N≡N所需吸收的能量为E,则有E+3×436

kJ-6×391

kJ=-92.4

kJ,E=945.6

kJ。根据化学键断裂和形成时的能量变化计算反应热化学键的断裂要吸收能量,形成新化学键要释放能量,若反应物断键所吸收的总能量大于生成物成键所释放的总能量,则为吸热反应,反之,则为放热反应。即E总(断键)>E总(成键),为吸热反应;E总(断键)<E总(成键),为放热反应。ΔH=E总(断键)-E总(成键)。利用化学键断裂和形成时的能量变化计算反应热,要准确判断化学键断裂或生成的数量。变式训练1某些化学键的键能(kJ·mol-1)如下表:(1)1molH2在2molCl2中燃烧,放出的热量为

kJ。

(2)在一定条件下,1molH2分别与足量的Cl2、Br2、I2反应,放出热量由多到少的顺序是

(填字母)。

A.Cl2>Br2>I2 B.I2>Br2>Cl2化学键H—HBr—BrI—ICl—ClH—ClH—IH—Br键能436193151243431299366答案

(1)183

(2)A解析

(1)1

mol

H2在2

mol

Cl2中燃烧,参加反应的H2和Cl2的物质的量都是

1

mol,生成2

mol

HCl,则放出的热量为431

kJ·mol-1×2

mol-436

kJ·mol-1×1mol+243

kJ·mol-1×1

mol=183

kJ。(2)反应H2+X2===2HX中,若1

mol

H2和1

mol

X2反应生成2

mol

HX,就有1

mol

H—H和1

mol

X—X断裂,有2

mol

H—X形成。放出的热量Q(HX)=2E(H—X)-E(H—H)-E(X—X),将题中数据代入计算可得:Q(HCl)>Q(HBr)>Q(HI)。故A正确。任务二吸热反应与放热反应的比较[问题探究]1.氨气液化会放出热量,是放热反应吗?答案

不是。因为氨气液化是物理变化。2.需要加热的反应一定是吸热反应吗?不需要加热的反应一定是放热反应吗?[深化拓展]1.放热反应与吸热反应的比较(1)形成原因。放热反应:反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量;吸热反应:反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量。(2)与化学键强弱的关系。放热反应:生成物成键时释放出的总能量大于反应物断键时吸收的总能量。吸热反应:生成物成键时释放出的总能量小于反应物断键时吸收的总能量。(3)图示。放热反应:吸热反应:2.常见的放热反应和吸热反应(1)常见的放热反应有:①活泼金属与H2O或酸的反应,如2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑;②酸碱中和反应,如2KOH+H2SO4===K2SO4+2H2O;[素能应用]典例2下列说法中正确的是(

)①放热反应在常温下一定很容易发生②反应是吸热还是放热可以看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小③某些吸热反应在一定条件下也能发生A.①②③ B.只有②③C.只有①② D.只有①③答案

B解析

反应是吸热还是放热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。某些放热反应和某些吸热反应在不加热条件下也能发生。反应开始需加热的反应可能是吸热反应,也可能是放热反应,例如C+O2CO2的反应为放热反应,但反应开始也需要加热,即需要向反应体系先提供一定的能量。(1)需要加热才能进行的反应不一定都是吸热反应,如木炭的燃烧。(2)常温下就能进行的反应不一定都是放热反应,如氢氧化钡晶体和氯化铵固体的反应。(3)任何化学反应都伴随着能量变化,但能量变化不一定都表现为热量变化,还可能以声、光、电等形式表现出来。(4)放出热量(或吸收热量)的物质变化过程不一定是放热反应(或吸热反应),如水蒸气冷凝为液态水放热,干冰升华吸热,它们不是放热反应或吸热反应,而是物理变化过程。变式训练2下列说法正确的是(

)A.物质发生化学反应都伴随着能量变化B.伴有能量变化的物质变化都是化学变化C.凡是经过加热而发生的反应都是吸热反应D.在一个确定的化学反应关系中,反应物的总能量总是高于生成物的总能量答案

A任务三中和反应反应热的测定[问题探究]1.用含0.5molH2SO4的浓硫酸和含1molHCl的稀盐酸分别与含1molNaOH的稀溶液发生反应,所测得的反应热相等吗?答案

不相等;因为浓硫酸稀释时会放热。2.测定中和反应反应热的实验中引起误差的因素有哪些?答案

量热计的隔热效果差;量取溶液的体积不准确;配制的溶液浓度不准确;温度未到达最高点就读数;实验操作动作较慢等。3.测定中和反应反应热的实验中为什么碱要稍过量?答案

碱过量是为了保证酸完全反应。[深化拓展]测定中和反应反应热的实验中需要注意的问题(1)所用装置要尽可能做到保温、隔热;实验操作时动作要快,尽量减少热量的损失。(2)所用溶液的配制必须准确,且浓度要小;为保证盐酸完全被氢氧化钠中和,要使氢氧化钠稍过量。(3)实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温,才能使用。(4)要使用同一支温度计,温度计读数要尽可能准确;水银球部位一定要完全浸没在溶液中,且要稳定一段时间后再读数,以提高测量的精度;两次读数的时间间隔要短,这样才能读到最高温度,即最终温度。(5)实验中若用弱酸代替强酸,或用弱碱代替强碱,因中和过程中弱酸或弱碱的电离吸热,会使测得的反应热数值的绝对值偏小。(6)可采用多次测量取平均值的方法,减小实验误差。[素能应用]典例350mL0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热(101kPa下,强酸稀溶液与强碱稀溶液反应生成1molH2O时放出的热量叫中和热)。回答下列问题:(1)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是

。

(2)大烧杯上如不盖硬纸板,求得中和热的