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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第一章化学反应的热效应,情景切入,从物质结构的角度看，化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键生成，因此几乎所有的化学反应都伴随着能量的释放或吸收。从煤、石油、天然气燃烧时产生的热能到各种化学电源产生的电能，化学反应产生的各种形式的能量是人类社会所需能量的重要来源。反过来，通过各种化学反应将其他形式的能量转化为化学能，化学又为人类创造了一个五彩缤纷的物质世界。,知识导航,本章内容探究化学反应中的能量变化和反应热的计算。本章知识在结构上分为二节：第一节主要学习反应热,反应热和焓变，热化学方程式和燃烧热；第二节主要学习反应热的计算。,学法指导,1,重温旧知，巧应用。,回顾化学能与热能的已学知识，对于化学键与化学反应中能量变化的关系、化学能与热能的相互转化有了一定认识，为进一步学习化学反应与能量奠定基础。,2,理解本质，重联系,。通过生活中常见的吸、放热反应及在生活中的应用实例，从化学键断裂角度、物质本身具有的能量角度理解吸、放热反应的实质。,3,图示展示，印象增。,以,1 mol H,2,和,1 mol Cl,2,反应生成,2 mol HCl,为例，结合实验数据从微观的角度定量地讨论该反应中的能量变化，进一步探讨,“,质,”“,能,”,关系，运用简明的图示说明抽象的内容，注重学习过程和知识形成过程，加深印象。,4,巧用网络，拓视野,。充分利用网络了解煤、石油、天然气三大化石燃料的减少造成的能源危机，通过图片与声情并茂的视频加深对能源危机的认识与理解，激发探究利用新能源的热情与决心,。,5,火眼金睛，明辨析,。正确辨析,“,三热,反应热、燃烧热、中和热,”,，即利用概念从反应条件、反应物的用量、生成物的量、反应物和生成物的状态等方面正确辨析反应热、燃烧热、中和热，注意其区别与联系。,6,紧扣特征，找规律。,理解盖斯定律，可从语文角度,“,殊途同归,”,来理解，也可以从物理角度,“,位移和路程,”,来认识，也可以从化学角度与,“,铝三角、铁三角,”,等知识形成联系，既加深了对盖斯定律的认识，又增强对旧知识的理解和应用，又注重了学科之间的联系，知识得到了升华。,7,巧用数学，提分数。,盖斯定律还考查计算能力，能用数学知识巧妙计算，提高计算能力也是解决本部分内容的关键点。,第一节反应热,第,1,课时反应热焓变,学习目标,核心素养,1,能辨识化学反应中的能量转化形式，能解释化学反应中能量变化的本质。,2,结合真实情境中的应用实例，能从多角度认识放热反应和吸热反应。认识化学反应中能量变化在生活、生产中的应用。,3,能运用反应焓变合理选择和利用化学反应。,1,通过分析,“,化学反应中的能量变化,”,，培养宏观辨识与微观探析能力。,2,通过认识,“,化学变化的本质,”,，培养变化观念与平衡思想。,课前素能奠基,课堂素能探究,课堂达标验收,新课情景呈现,名师博客呈现,新课情景呈现,新课情境呈现,我们知道在每届奥林匹克运动会上，都有一个庄严仪式,传递圣火，在这里火成为精神、文明的象征，并以此传递奥林匹克的伟大精神。事实上火在古代就是一种神圣的象征，火代表着创世、再生和光明，人们对火是又畏惧又崇拜。畏惧是因为她的威力，她能给人类带来巨大的灾难；崇拜她是因为她能给人类带来温暖和光明，是她把人类从,“,茹毛饮血,”,带向文明。这里的,“,火,”,实际上就是化学反应中产生的能量。尽管随着科学发展，社会已逐步进入多能源时代，但是化学反应中的能量仍是目前主要的能量来源,。,自动加热饭盒是在普通饭盒的基础上加制一个加热盒而成的。在需要加热时，取一包发热粉倒入加热盒内，把饭盒按入加热盒，从旁边的缝中注入少量清水，在几分钟内就可使食品达到,80,。你能解释其中的原理是什么吗？,课,前素能,奠基,一、反应热及其测定,1,反应热：在,_,下，化学反应体系向环境,_,或从环境,_,的热量，称为化学反应的,_,，简称反应热。,2,反应热的测定：许多反应热可以通过,_,直接测定。在反应前后，如果环境的温度没有变化，则反应放出的热量就会使体系的温度升高，这时可以根据测得的体系的,_,和有关物质的比热容等来计算反应热,。,等温条件,新知预习,释放,吸收,热效应,量热计,温度变化,3,中和热的测定：,(1),中和热：,稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成,_,时所释放的热量称为中和热。,(2),实验原理：,通过一定量的强酸、强碱的稀溶液在反应前后温度的变化，计算反应放出的热量，由此求得中和热。,1 mol H,2,O,(3),实验仪器装置：,将下列实验装置中各仪器,(,或物品,),的名称填在横线上,。,玻璃搅拌器,温度计,(4),实验数据：,测定反应的初始温度和终止温度，重复三次，代入公式,Q,_,_,_,计算，则中和热,_,_,_,_,。,cm,t,二,、反应热与焓变,1,反应热产生的原因：化学反应前后体系的内能,(,符号为,U,),发生了变化。内能是体系内物质的各种能量的总和，受温度、压强和物质的聚集状态等影响。,2,焓,(,H,),：与,_,有关的物理量。,内能,3,焓变和反应热,：,焓变,反应热,概念,一定条件下，,_,与,_,焓值差，决定某一化学反应是放热反应还是吸热反应。,在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的,_,。,符号及,单位,_,_,_,恒压条件下用,_,_,_,表示，单位：,_,相互,关系,在,_,条件下进行的化学反应,(,严格地说，对反应体系作功还有限定，中学阶段一般不考虑,),，其反应热等于反应的焓变,生成物,反应物,热量,H,，,kJmol,1,H,kJmol,1,等压,三、化学反应中能量变化的原因,1,微观上：,(1),化学反应的本质。,(,2),化学键变化与反应热的关系。,若,Q,1,Q,2,，反应吸收能量，,H,_0,，为,_,反应；,若,Q,1,Q,2,，反应放出能量，,H,_0,，为,_,反应。,吸热,放热,2,宏观上：,(1),图示。,(2),结论。,反应物的总能量大于生成物的总能量为,_,反应，体系能量,_,；,反应物的总能量小于生成物的总能量为,_,反应，体系能量,_,。,放热,降低,吸热,升高,预习自测,1,下列反应既属于放热反应，又属于氧化还原反应的是,(,),A,Ba(OH),2,溶液与硫酸溶液反应,B,铝片与稀硫酸反应,C,灼热的炭与,CO,2,反应,D,NH,4,NO,3,固体与,Ba(OH),2,8H,2,O,晶体反应,解析：,A,不是氧化还原反应；,B,既是放热反应，又是氧化还原反应，所以符合题意；,C,为吸热反应；,D,为吸热反应，而且是非氧化还原反应。,B,2,根据如图所示的反应判断下列说法中错误的是,(,),A,CO,2,(g),和,CaO(s),的总能量大于,CaCO,3,(s),的总能量,B,该反应的焓变大于零,C,该反应中有离子键断裂也有共价键断裂，化学键断裂吸收能量，化学键生成放出能量,D,由该反应可推出凡是需要加热才发生的反应均为吸热反,应,D,解,析：,反应吸热，生成物总能量高于反应物，,A,正确；反应吸热，焓变大于零，,B,正确；碳酸钙中既有离子键又有共价键，其分解时既有离子键断裂又有共价键断裂，,C,正确；燃烧需要加热，但都是放热反应，,D,错误。,A,课堂,素能,探究,知识点,问题探究：,1,实验中为何使用,0.55 molL,1,NaOH,溶液与,0.50 molL,1,盐酸反应，而不是选用,0.50 molL,1,NaOH,溶液？,2,能否用浓硫酸代替盐酸？对结果会产生什么影响？,3,能否用醋酸代替盐酸或用氨水代替,NaOH,溶液？对结果会产生什么影响？,中和反应反应热的测定,探,究提示：,1,碱过量的目的是保证盐酸完全反应。,2,不能。浓硫酸溶解于水时放热，所以放出的热量偏多。,3,不能。弱酸、弱碱电离吸热，所以测得的反应热数值偏小。,知识归纳总结：,1,实验原理：根据中和热的概念，通过自制量热计，测量一定量的强酸、强碱的稀溶液在反应前后的温度变化，计算反应放出的热量，由此求得中和热。,2,实验装置：,3,实验步骤：,(1),反应物温度的测量。,用量筒量取,50 mL 0.50 molL,1,盐酸，打开杯盖，倒入量热计的内筒中，盖上杯盖，插入温度计，测量并记录盐酸的温度。用水把温度计上的酸冲洗干净，擦干备用。,用另一个量筒量取,50 mL 0.55 molL,1,NaOH,溶液，用温度计测量并记录,NaOH,溶液的温度。,(,2),反应后体系温度的测量。,打开杯盖，将量筒中的,NaOH,溶液迅速倒入量热计的内筒中，立即盖上杯盖，插入温度计，用玻璃搅拌器匀速搅拌。密切关注温度变化，将最高温度记为反应后体系的温度,(,t,2,),。,(3),重复上述步骤,(1),至步骤,(2),两次。,4,数据处理：,(1),取盐酸温度和,NaOH,溶液温度的平均值记为反应前体系的温度,(,t,1,),，计算温度差,(,t,2,t,1,),。,(2),取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据。,(3),根据温度差和比热容等计算反应热。,为了计算简便，可以近似地认为实验所用酸、碱稀溶液的密度、比热容与水的相同，并忽略量热计的比热容，则：,我们将稀溶液中强酸与强碱发生中和反应生成,1 mol H,2,O,时所释放的热量称为中和热，已知在稀溶液中，强酸和强碱每生成,1 mol,水放出,57.3 kJ,的热量。如图是某化学小组组装的中和热简易测定装置。请回答有关中和反应的问题。,典例,1,(1),用,0.1 mol Ba(OH),2,配成稀溶液与足量稀硝酸反应，能放出,_kJ,热量。,(2),如图装置中仪器,A,的名称,_,，作用,是,_ _,_,_,。,(3),若通过实验测定中和热的,H,，其结果常常大于,57.3 kJmol,1,，其原因可能是,_,。,(4),用相同浓度和体积的氨水,(NH,3,H,2,O),代替,NaOH,溶液进行上述实验，测得中和热的数值会,_(,填,“,偏大,”“,偏小,”,或,“,无影响,”,),。,11.46,玻璃搅拌器,搅拌，,使,溶,液充分混合,实验中不可避免地有少量热量损失,偏小,解析：,(1),根据中和热的含义：,H,(aq),OH,(aq),=,=H,2,O(l),H,57.3 kJmol,1,，所以,0.1 mol Ba(OH),2,稀溶液与足量稀硝酸反应时生成,0.2mol H,2,O(l),，故放出的热量为,11.46 kJ,。,(2),由实验装置知，,A,为玻璃搅拌器，作用是搅拌，使溶液充分混合。,(3),在测定中和热的实验中，减少热量损失是实验的关键，而在实验中会不可避免地有少量热量损失，导致结果常常大于,57.3 kJmol,1,。,(4),用氨水代替,NaOH(aq),，会使测得的中和热数值偏小，因为氨水,(NH,3,H,2,O),是弱碱，电离时需吸收热量。,变式训练,1,如图是某兴趣小组组装的中和热测定装置，分别取,40 mL 0.50 molL,1,盐酸与,40 mL 0.55 molL,1,氢氧化钠溶液进行中和热的测定，已知弱酸、弱碱电离需要吸热,。,D,下列说法错误的是,(,),A,稍过量的氢氧化钠是为了确保盐酸完全反应,B,仪器,A,的名称是玻璃搅拌器,C,在测定中和热的每次实验中，至少需要测定并记录,3,次温度,D,用氨水代替氢氧化钠溶液，其结果也是相同的,解析：,稍过量的氢氧化钠确保盐酸完全反应，,A,正确；仪器,A,的名称是玻璃搅拌器，用于搅拌，且不导热，,B,正确；在测定中和热的每次实验中，第一次测盐酸的起始温度，第二次测氢氧化钠溶液的起始温度，第三次测混合溶液的最高温度，,C,项正确；氨水电离时吸热，用氨水代替氢氧化钠溶液，测定结果偏小，,D,错误。,知识点,放热反应和吸热反应,问题探究：,1,可燃物燃烧时，点燃后就不需要再加热，而有些反应必须持续加热，能否根据加热条件判断反应是吸热反应还是放热反应？放热反应加热的目的是什么？,2,化合反应一定是放热反应，分解反应一定是吸热反应吗？举例说明,。,知识归纳总结：,1,用,E,(,反应物,),、,E,(,生成物,),分别代表反应物、生成物的总能量；,Q,(,吸,),、,Q,(,放,),分别代表反应物断键吸收的热量、生成物成键放出的热量。,放热反应,吸热反应,定义,放出热量的化学反应,吸收热量的化学反应,宏观角度比较,E,(,反应物,),E,(,生成物,),E,(,反应物,),E,(,生成物,),2,常见的放热反应、吸热反应,：,放热反应,吸热反应,大多数化合反应,所有燃烧反应,酸碱中和反应,金属与水或酸的置换反应,大多数分解反应,Ba(OH),2,8H,2,O,与,NH,4,Cl,的反应,C,和,CO,2,或,H,2,O(g),的反应,已知某化学反应,A,2,(g),2B,2,(g,),=,=,2AB,2,(g)(AB,2,的分子结构为,BAB),的能量变化如图所示，下列有关叙述中正确的是,(,),A,该反应的进行一定需要加热,B,该反应的,H,(,E,1,E,2,)kJmol,1,典例,2,C,C,该反应为吸热反应,D,断裂,1 mol AA,键和,2 mol BB,键，放出,E,1,kJ,能量,解,析：,A,项，由反应前后能量守恒可知，反应物能量之和小于生成物能量之和，反应是吸热反应，吸热反应不一定都要加热，例如氢氧化钡晶体和氯化铵在常温下就能反应，故,A,项错误；,B,项，该反应的焓变,断裂化学键吸收能量,形成化学键放出能量，所以焓变,H,(,E,1,E,2,)kJmol,1,，故,B,项错误；,C,项，反应是吸热反应，故,C,项正确；,D,项，断裂化学键吸收热量，所以断裂,1 mol AA,键和,2 mol BB,键吸收,E,1,kJ,能量，故,D,项错误。,规律方法指导：,(1),反应是吸热反应还是放热反应，取决于反应物、生成物所具有的总能量的相对大小。,(2),反应是吸热反应还是放热反应，与反应条件无必然关系,。,(3),E,1,为正反应活化能，,E,2,为逆反应活化能，,H,E,1,E,2,。,(4),催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小,。,C,解,析：,步骤,1,为旧化学键断裂的过程，该过程吸收能量，步骤,2,为新化学键的形成过程，该过程放出能量，故三个状态的能量,E,2,最大；该反应可通过燃烧实现，为放热反应，,H,0,；要实现步骤,1,的转化可以通过点燃或光照等条件，故只有,C,项错误。,知识,点,化学反应中能量变化的原因,问题探究：,根据下图你能表示出,、,的反应热吗？,探,究提示：,图,H,E,1,E,2,图,H,E,2,E,1,知识归纳总结：,1,化学反应的基本特征：,一是物质发生了变化，二是能量发生了变化。,2,H,2,(g),Cl,2,(g),=,=,2HCl(g),反应的能量变化,(,如图所示,),：,化学键,反应中能量变化,1 mol AB,化学键,反应中能量变化,HH,吸收,436 kJ,共吸收,679 kJ,ClCl,吸收,243 kJ,HCl,放出,431 kJ,共放出,862 kJ,结论,H,2,(g),Cl,2,(g),=,=,2HCl(g),的反应热,H,183 kJmol,1,3,图示：,化学反应过程中的能量变化如图所示：,其,中，,E,1,表示活化能，,E,1,与,E,2,的差值表示反应热。上述反应过程表示该反应为放热反应,。,4,焓变的两种计算方法：,(1),根据物质具有的能量来计算。,H,E,(,总生成物,),E,(,总反应物,),(2),根据化学键键能来计算。,H,反应物的键能总和,生成物的键能总和,反应物断键吸收的总能量,生成物成键放出的总能量,特别提醒：,(1),断裂化学键需要吸收能量,(,E,1,),，形成化学键能够放出能量,(,E,2,),，判断反应是放热，还是吸热，关键看,E,1,与,E,2,的相对大小，其中二者的差值即为反应热,。,如图所示，,H,1,393.5 kJmol,1,，,H,2,395.0 kJmol,1,，下列说法或表示正确的是,(,),A,金刚石与氧气反应生成二氧化碳是吸热反应,B,石墨和金刚石的转化是物理变化,典例,3,C,石墨的稳定性强于金刚石,D,1 mol,石墨的总键能比,1 mol,金刚石的总键能小,1.5 kJ,C,解,析：,由图知，金刚石与氧气反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，故应为放热反应，,A,错误；石墨和金刚石是不同的物质，二者之间的转化是化学变化，,B,错误；等物质的量的石墨的总能量低于金刚石，则石墨的稳定性强于金刚石，,C,正确；物质越稳定，所具有的总键能越大，,1 mol,石墨的总键能比,1 mol,金刚石的总键能大,1.5 kJ,，,D,错误。,规,律方法指导：,(1),分析反应物与生成物能量相对大小，判断反应为吸热反应还是放热反应。,(2),明确,H,的计算方法：,H,E,(,生成物,),E,(,反应物,),。,D,解,析：,根据图示，,HCN,的能量比,HNC,的能量低，因此,HCN,比,HNC,稳定，,A,项正确；该异构化反应中反应物总能量低于生成物总能量，为吸热反应，反应物和生成物能量相差,59.3 kJmol,1,，故,H,59.3 kJmol,1,，,B,项正确；根据图示，正反应的活化能为,186.5 kJmol,1,，逆反应的活化能为,127.2 kJmol,1,，,C,项正确；使用催化剂，可以改变反应的活化能，但不能改变反应热，,D,项错误。,名师,博客,呈现,课堂达标验收,1,炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧分子，生成活化氧，活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。,活,化氧可以快速氧化二氧化硫。下列说法不正确的是,(,),A,每活化一个氧分子有,0.29 eV,的能量释放,B,水可使氧分子活化反应的活化能降低,0.42 eV,C,氧分子的活化是,OO,键的断裂与,CO,键的生成过程,D,炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂,B,解析：,根据能量变化图分析，最终结果为活化氧，体系能量降低，则每活化一个氧分子放出,0.29 eV,能量，,A,正确；根据能量图分析，整个反应的活化能为活化能较大者，则没有水加入的反应活化能为,E,0.75 eV,，有水加入的反应的活化能为,E,0.57 eV,，所以水可使氧分子活化反应的活化能降低,0.75 eV,0.57 eV,0.18 eV,，,B,错误；根据图象分析，氧分子活化过程,OO,键断裂，生成,CO,键，所以氧分子的活化是,OO,键的断裂与,CO,键的生成过程，,C,正确；炭黑颗粒可作催化氧化反应的催化剂，炭黑颗粒是大气中,SO,2,转为,SO,3,的催化剂，,D,正确,。,2,反应,A,B,C(,H,0),分两步进行：,A,B,X(,H,0),，,X,C(,H,0),。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是,(,),解,析：,A,B,X,为吸热反应，,A,B,的总能量小于,X,的总能量，排除选项,A,、,C,；,X,C,为放热反应，则,X,的能量大于,C,的总能量，排除选项,B,，故选,D,。,D,3,在量热计中,(,如图所示,),将,100 mL 0.50 molL,1,的,CH,3,COOH,溶液与,100 mL 0.55 molL,1,NaOH,溶液混合，温度从,298.0 K,升高到,300.7 K,，已知量热计的热容常数,(,量热计各部件温度每升高,1 K,所需要的热量,),是,150.5 JK,1,，溶液密度均为,1 gmL,1,，充分混合后溶液的比热容,c,4.184 J(gK),1,。,(1)CH,3,COOH,的中和热,H,_,。,(2)CH,3,COOH,的中和热的文献值为,56.1 kJmol,1,，你认为,(1),中测得的实验值出现偏差可能的原因是,_ _,。,(3),实验中,NaOH,过量的目的是,_,_,_ _,。,(4),你认为,CH,3,COOH,的中和热与,HCl,的中和热数值相比，,_,的中和热数值较大，其原因是,_ _,。,53.3 kJmol,1,量热计的保温瓶绝热效果不好，酸、碱溶液混合不迅速，温度计不够精确等,(,合理即可,),保证,CH,3,COOH,完全被中和，从而提高实验准确度,HCl,CH,3,COOH,是弱酸，只是少部分电离，发生电离时要吸热，中和时放热较少,(,2),本实验方法测得的,CH,3,COOH,的中和热数值小于文献值，原因可能有以下几个方面：,量热计的保温瓶绝热效果不好；,酸、碱溶液混合不迅速；,温度计不够精确等。,(3),过量的碱能保证,CH,3,COOH,完全被中和，从而提高实验准确度。,(4)CH,3,COOH,是弱酸，只是少部分电离，发生电离时要吸热，中和时放热较少。,4,铝热反应是以铝粉和氧化铁为主要反应物的放热反应。,当温度超过,1 250,时，铝粉激烈氧化，燃烧而放出大量热。这种放热反应的温度可达,3 000,以上。铝热反应非常迅速，作用时间短。加入硅铁粉时，可使作用缓和，利于延长作用的时间。为用于浇注温度为,1 000,1 100,左右的铜合金铸件，可再加少量氧化剂，如硝酸钠、硝酸钾等；还可加入镁作为点火剂，使其在较低温度下发生化学反应。该反应经常用于焊接钢轨，冶炼金属。,(1),阅读材料思考，铝热反应是吸热反应还是放热反应？,放热反应是否不需要加热就能发生呢？,(2),写出铝与氧化铁反应的方程式，并用图示表示反应物与生成物能量相对大小。,
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