1、第1节化学反应的热效应基础课时1化学反应的反应热化学反应的内能变化与焓变学习任务1.通过对日常生活生产常见化学反应的放热、吸热现象的认知，能辨识化学反应中能量变化的本质；认识反应热、放热反应、吸热反应的含义。能从宏观和微观结合上收集证据，分析化学变化中的能量吸收或释放的原因。2能从内能变化角度认识反应热、焓变。通过对反应热和内能概念的理解，逐步养成严谨求实的科学态度。3通过中和反应的反应热测定实验，明确反应热测定的原理和方法。培养科学探究与创新意识。一、化学反应的反应热1反应热(1)定义当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量。(2)表示符号用Q表示(3)单位kJmol1或 Jm
2、ol1。2热化学：用实验方法和理论方法研究反应热的化学分支。3反应热的测定(1)仪器量热计(2)原理QC(T2T1)，其中C表示溶液及量热计的热容，其单位为JK1；T1、T2分别表示反应前和反应后体系的温度。微点拨：反应热也可利用公式Qcm(T2T1)计算，式中c为比热容(简称比热)，m表示反应体系的质量。(正确的打“”，错误的打“”)(1)反应热的数据可通过实验测得，也可运用理论计算求得。()(2)在反应热测定实验中使用玻璃搅拌棒比使用金属搅拌棒误差小。()答案(1)(2)二、化学反应的内能变化与焓变1内能(1)定义：是体系内物质所含各种微观粒子的能量总和。符号：_U。(2)内能大小的影响因
3、素内能的大小除了与物质的种类、数量及聚集状态(即气态、液态或固态等)有关外，还与体系的温度、压强有关。2化学反应的内能变化(1)内能变化与能量变化的关系：化学反应中内能的变化可写作：UU(反应产物)U(反应物)。U(反应产物)U(反应物)反应吸收能量U(反应产物)U(反应物)反应释放能量(2)与反应热的关系反应体系与环境进行能量交换以热和功的形式呈现。即化学反应中内能的变化等于反应热和功的加和：UQW。若反应中没有做功，则UQ，即反应热等于反应前后体系内能的变化。等压条件下：可能存在因体积改变而存在体积功，故反应热不一定等于反应体系内能的变化。3等压反应的反应热焓变(1)等压反应在反应前后压强
4、不变的条件下发生的化学反应，如在敞口容器中进行的反应。(2)焓变及单位定义：反应产物的焓与反应物的焓之差。表达式：HH(反应产物)H(反应物)Qp。其中Qp表示等压条件下化学反应的反应热。焓变的单位为kJmol1或Jmol1。(3)化学反应的焓变示意图(正确的打“”，错误的打“”)(1)反应热、焓变均指化学反应中的热量变化，单位为kJ或J。()(2)化学反应中反应物总能量一定大于反应产物总能量。()(3)吸热反应的H0，放热反应的H0。()(4)反应体系的内能变化就是反应热。()提示：(1)反应热、焓变均指化学反应中的能量变化，单位为kJmol1或Jmol1。(2)放热反应：E(反应物)E(反
5、应产物)，吸热反应：E(反应物)E(反应产物)。(3)吸热反应：H0，放热反应：H0。(4)反应体系的内能变化等于反应热和功的加和，如果反应过程中体系没有做功，则反应体系的内能变化就是反应热。一定条件下，A与B反应可生成C和D，其能量变化如图所示：(1)下列有关反应AB=CD的说法正确的是_(选填字母)。A.反应前后原子的种类和数目一定不变B.该反应若有热量变化，则一定是氧化还原反应C.若该反应为放热反应，则不需要加热反应就一定能自发进行D.反应物的总质量、总能量与反应产物的总质量、总能量均相等(2)若H1”“”“0，推知Q0。答案(1)A(2)吸热测定中和反应的反应热在实验室用如图所示装置测
6、定中和反应的反应热。图1图21用50 mL 0.50 molL1的盐酸与50 mL 0.55 molL1的NaOH溶液，在如图所示的装置中分别进行中和反应反应热的测定，测定的结果是否相同？哪个结果更接近于真实值？为什么？提示：两种装置测定的结果不同。用图2装置测定中和反应的反应热更接近于真实值。因为图2装置热量损失少。2谈一谈中和反应的反应热测定实验成功与否的关键是什么？提示：中和反应的反应热测定实验成功的关键是比较准确地配制一定物质的量浓度的溶液，量热器要尽量做到保温、绝热且可使体系温度尽快达到一致；在量热的过程中要尽量避免热量的散失。1中和反应的实质是H和OH反应生成H2O。若反应过程中有
7、其他物质生成(如生成不溶性物质、难电离物质等)，这部分反应热不在中和反应反应热之内。2测定中和反应的反应热需注意的几个问题(1)实验中要用强酸、强碱的稀溶液(0.10.55 molL1)。(2)操作时动作要快，尽量减少热量的损失，使用绝热装置，避免热量散发到反应体系外。(3)测量盐酸的温度后，要将温度计上的酸冲洗干净后，再测量NaOH溶液的温度，避免酸、碱在温度计的表面反应放热而影响测量结果。(4)读取的中和反应的温度(T2)是反应混合液的最高温度。(5)不能用弱酸或弱碱，因弱酸、弱碱电离时吸收热量而使测量数值偏低。(6)中和反应的反应热的数值是57.3 kJmol1，测定时与强酸、强碱的用量
8、无关。1下列关于中和热测定实验的说法不正确的是()A.简易量热器的隔热层是为了减少实验过程中的热量损失B.使用环形玻璃搅拌棒既可以搅拌又避免损坏温度计C.向盛装酸的烧杯中加碱时要小心缓慢D.测酸液温度后的温度计要用水清洗后再测碱液的温度C简易量热器的隔热层能减少实验过程中热量损失，A正确；搅拌器通过自身旋转，使溶液混合均匀，所以使用搅拌器既可以搅拌又避免损坏温度计，B正确；向盛装酸的烧杯中加碱时应迅速、一次性加入，减少热量损失，C错误；测酸液的温度后，温度计需用水清洗后再测碱液的温度，较准确，否则温度计上残留的酸液会与碱液反应放热，D正确。2实验室利用如图装置进行中和反应的反应热的测定。回答下
9、列问题：(1)该图中有一种仪器未画出，它是_。(2)在操作正确的前提下提高反应热测定的准确性的关键是_。(3)如果用0.50 molL1的稀盐酸和氢氧化钠固体进行实验，则根据实验所得数据书写热化学方程式中的H将_(填“偏大”“偏小”或“不变”)，原因是_。(4)利用50 mL 0.50 molL1的稀盐酸与50 mL 0.55 molL1的稀氢氧化钠溶液进行实验，设溶液的密度均为1 gcm3，中和后溶液的比热容c4.18 Jg11，请根据下表中实验数据计算中和反应的反应热H_(取小数点后一位)。温度实验次数起始温度t1/终止温度t2/HClNaOH平均值126.226.026.129.4227
10、.027.427.231.3325.925.925.929.2解析(1)测定中和反应的反应热时，要用搅拌器搅拌，该图未画出搅拌器。(2)反应热测定需准确测定热量变化，故提高反应热测定的准确性的关键是减少热量散失。(3)NaOH固体溶解时放热，如果用0.50 molL1的稀盐酸和氢氧化钠固体进行实验，则放热偏多，该反应的H为负值，故根据实验所得数据书写热化学方程式中的H将偏小。(4)3次反应的温度差分别为3.3 、4.1 、3.3 ，第2次与其他两次数据差别较大，舍去，平均值为3.3 ，50 mL 0.50 molL1的稀盐酸与50 mL 0.55 molL1的稀氢氧化钠溶液的质量和m100 m
11、L1 gcm3100 g，c4.18 Jg11，代入公式Qcmt得Q4.18 Jg11100 g3.3 1 379.4 J1.379 4 kJ，所以生成1 mol水放出热量为1.379 4 kJ55.2 kJ，即该实验测得的反应热H55.2 kJmol1。答案(1)搅拌器(2)减少热量散失(3)偏小NaOH固体溶解放热(4)55.2 kJmol1探究焓变与化学键、物质能量之间的关系1 mol H2和1 mol Cl2反应生成2 mol HCl的能量转化关系如图所示：1断裂1 mol H2分子和1 mol Cl2分子中的化学键吸收的能量是多少？提示：436 kJmol11 mol243 kJmo
12、l11 mol679 kJ。2由H原子形成1 mol HH所放出的能量是多少？提示：由H原子形成1 mol HH所放出的能量等于断裂1 mol HH吸收的能量，即436 kJ。3该反应是吸热反应还是放热反应？(通过计算回答)提示：H436 kJmol1243 kJmol12431 kJmol1183 kJmol1E2反应吸收能量H0E1E2反应放出能量H02焓变与物质能量变化的关系放热反应吸热反应关系反应物具有的总能量大于反应产物具有的总能量反应物具有的总能量小于反应产物具有的总能量表示方法H0图示实例H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H183.0 kJmol1C(s)H2O(g)=CO(
13、g)H2(g)H131.3 kJmol11反应ABC(Q0)分两步进行：ABX(Q0)，XC(Q0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是()ABCDD由ABX为吸热反应，可知X的能量高于AB的能量，可排除A项和C项；由总反应ABC为放热反应，可知C的能量小于AB的能量，故B项错误、D项正确。化学反应的吸放热取决于反应物和最终产物的能量的相对高低，与中间产物的能量高低无必然联系。2反应AB=2C，在反应过程中，断裂1 mol A中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，断裂1 mol B中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol C中的化学键释放的能量为Q3 kJ；1 mol A所含
14、化学能为E1 kJ，1 mol B所含化学能为E2 kJ，1 mol C所含化学能为E3 kJ。下列说法中一定正确的是()A若Q1Q2Q3，则反应为放热反应C若E1E2E3，则反应为放热反应D若E1E2E3，则反应为吸热反应AQ反应物键能和反应产物键能和反应产物能量和反应物能量和Q1Q22Q32E3E1E2。Q1Q2Q3，则Q1Q22Q3，Q0反应放热，故A项正确；Q1Q2Q3，不一定Q1Q22Q3，故B项错误；E1E2E3，不一定E1E22E3，故C项错误；E1E2E3，可能E1E22E3，故D项错误。1下列说法不正确的是()A任何化学反应都伴有能量的变化B化学反应中的能量变化可表现为热量变
15、化C反应物的总能量低于反应产物的总能量时，发生吸热反应D反应物的总能量低于反应产物的总能量时，发生放热反应D化学反应的实质是旧键断裂和新键形成的过程，断键过程吸热，成键过程放热，所以任何化学反应都伴有能量变化，A正确；化学反应中的能量变化可表现为多种形式，可以是热量变化，也可以是电能或光能的变化，B正确；反应物的总能量低于反应产物的总能量时，要想发生反应就要从周围的环境中吸收热量，即发生吸热反应，C正确，D错误。2将铁粉和硫粉充分混合后加热，待反应一发生即停止加热，反应仍可持续进行，直至反应完全生成新物质硫化亚铁。此现象说明()A该反应是吸热反应B该反应是放热反应C铁粉和硫粉在常温下容易发生反
16、应D反应产物硫化亚铁的总能量高于反应物铁粉和硫粉的总能量B根据反应条件及现象可判断反应是吸热反应还是放热反应。铁粉和硫粉充分混合后加热，反应一开始即停止加热，反应仍可持续进行，说明该反应是放热反应，即反应产物的总能量低于反应物的总能量。3CO(g)与H2O(g)反应的能量变化如图所示，有关两者反应的说法正确的是()A该反应为吸热反应B1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)具有的总能量大于1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)具有的总能量C该反应不需要加热就能进行D1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)要放出4
17、1 kJ热量B由能量变化可知，反应产物的总能量比反应物的总能量低，反应为放热反应，放热反应也有可能需要加热后才能进行；当1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)时，要吸收41 kJ热量。4(双选)如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化，下列说法中正确的是()A1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应吸收的能量为180 kJB1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量C通常情况下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NODNO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水AB反应热就是断裂旧化学键吸收的总能量和形成新化学键所放出的总能量的差值，所以该反应的反应热H946 kJmol1498 kJmol12632 kJmol1180 kJmol1，故该反应是吸热反应，选项A、B正确；氮气和氧气反应需要在放电条件下，选项C不正确；NO不是酸性氧化物，和氢氧化钠溶液不反应，选项D不正确。