1、第一节 反应热第1课时 反应热 中和热的测定 教学目标1.了解化学反应中能量转化的原因和常见的能量转化形式。2.认识化学反应过程中同时存在着物质和能量的关系。3.理解反应热、放热反应、吸热反应、焓及焓变等概念。 教学重难点1.化学反应中的能量变化。 2.焓变，H的“+”与“-”。3.中和热的测定。 教学过程【新课导入】由焰火画面导入。我们知道：一个化学反应过程中，除了生成了新物质外，还有能量变化：热能、电能、光能等。当能量变化以热能的形式表现时：化学反应分放热反应和吸热反应，我们知道：一个化学反应同时遵守质量守恒定律和能量守恒，那么一个反应中的质量与能量有没有关系呢？能量的释放或吸收是以发生变
2、化的物质为基础，二者密不可分，但以物质为主。能量的多少则以反应物和产物的质量为基础。那么化学反应中能量到底怎样变化？我们今天学习化学反应与能量的变化,反应热与焓变。【交流讨论】回顾必修二有关反应热知识，填写以下知识总结。1.化学反应的本质是原子(或原子团)的重新组合，即反应物中_旧化学键的断裂_和生成物中_新化学键的形成_。2.物质中的原子之间是通过_化学键_结合的。断开反应物中的化学键要_吸收 _能量，形成生成物中的化学键要_放出_能量。3.断开或形成1 mol H2中化学键的能量变化(1)在1 mol氢分子中，含有 2 mol氢原子，含有 1 mol HH键。(2)已知在25 和101 k
3、Pa的条件下，由2 mol H原子形成1 mol HH键时，_放出 _ 436 kJ的能量。若要使1 mol氢分子变为2 mol氢原子时，需要断开1 mol HH键，其能量变化是_吸收_的能量436 kJ。4.在CH4中，断开1 mol CH键要_吸收_415 kJ的能量。若要形成1 mol CH4中的CH键，其能量变化是放出1660 kJ的能量。5.判断放热/吸热反应的依据：(1)放热反应：即 化学反应中放出热量 的化学反应，其反应物的总能量 大于 生成物的总能量。(2)吸热反应：即_化学反应中吸收热量 的化学反应，其反应物的总能量小于生成物的总能量。6.常见的放热反应和吸热反应(1)常见的
4、放热反应：活泼金属与H2O或酸的反应，如2Al6HCl=2AlCl33H2；所有酸碱中和反应，如2KOHH2SO4=K2SO42H2O；所有燃烧反应，如2COO22CO2；绝大多数化合反应，如CaOH2O=Ca(OH)2；部分特殊反应，如铝热反应、过氧化钠与水或CO2的反应、氨的催化氧化等。(2)常见的吸热反应：绝大多数分解反应，如CaCO3CaOCO2；铵盐与碱的反应，如2NH4ClBa(OH)28H2O=BaCl22NH310H2O；以C、CO和H2为还原剂的氧化还原反应，如C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)。【新知讲解】一、反应热及其测定【阅读理解】阅读教材p 4、5、6、7的内容
5、，理解以下概念。【讲解】通过阅读课本，我们可以知道以下概念。1. 体系与环境被研究的物质系统成为体系，体系以外的其他部分称为环境。例如盐酸与NaOH溶液之间的反应，我们将盐酸、NaOH溶液及发生的反应等看作体系，盛溶液的试管和溶液之外的空气，看作环境。2. 反应热(1)反应热定义：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。等温条件指化学反应发生后，使反应后体系的温度恢复到反应体系前的温度，即反应前后体系的温度相等。(2)“反应热”与“热量”的区别：反应热有“”、“”之分；而热量是标量，但要注明是“吸收”、还是”放出”。【过渡】许多反应的反应热都可
6、以通过量热计进行测量，例如中和反应的反应热，中和反应放出的热量可以使体系温度升高，我们可以根据热量公式Q=cmt计算热量，我们先来学习中和反应的反应热。【讲解】3.中和反应反应热的测定(1)中和反应反应热(简称中和热)概念：在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1mol 水所放出的热量。注意：中和反应实质是酸电离产生的H和碱电离产生的OH反应生成 H2O，所以酸、碱溶液必须为稀溶液；计量标准必须是生成1mol水。【学生实验】学生阅读课本P5探究实验步骤，教师讲解(2)中和反应反应热的测定实验用品仪器大烧杯(500 mL)、小烧杯(100 mL)、温度计、量筒(50 mL)两个、泡沫塑料或纸条、
7、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒试剂0.50 molL1盐酸、0.55 molL1 NaOH溶液实验装置设计实验装置如下图：测定步骤用一个量筒量取50 mL 0.50 molL1盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表，并将温度计上的酸用水冲洗干净。用另一个量筒量取50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯(注意不要洒到外面)，盖好盖板，用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，测量混合溶液的最高温度，记入下表。重复步骤三次。温度实
8、验次数起始温度t1/终止温度t2/温度差(t2t1)/HCl溶液NaOH溶液平均值123数据处理H(m1+m2)c(t2-t1)n H2O10-3 kJmol-1(m1+m2)表示溶液质量，c为比热容，c4.8 J(g)-1其中代入数据可得H0.418(t2-t1)0.025kJmol-1注意事项(1)要提高反应热测定的准确性，应注意“快”(实验操作要快，尽量减小热量散失)、“准”(准确测量液体温度和液体体积)、“稀”(浓度不宜过大，避免稀释放热，也要避免浓度过小)。(2)酸、碱溶液须用强酸、强碱的稀溶液因为浓酸(或浓碱)稀释时一般要放热，弱酸(或弱碱)在水溶液中不能全部电离且电离时要吸收一部
9、分热量。(3)要使用同一支温度计，温度计的水银球要完全浸入溶液中，读出变化过程中的最高温度。(4)环形玻璃搅拌棒不能用铁丝代替，若用铁丝代替，会因铁丝与酸反应放出热量，且铁丝传热快使测定结果不准确。(5)为了保证0.50 mol/L的盐酸完全被NaOH中和，采用0.55 mol/L的NaOH溶液，使碱稍过量。(6)对于定量实验，需重复实验步骤，取23次实验数据的平均值，但相差太大的数据应舍弃。【学生操作】学生按课本步骤做实验，记录相应数据。【总结】通过实验我们可以得知，中和热与酸、碱的用量无关，不管酸、碱的量是多少，中和反应生成1 mol H2O放出的热量为57.3 kJ。【课堂练习】实验室用
10、50 mL 0.50 mol/L盐酸、50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液和如图所示装置进行测定中和反应反应热的实验，得到下表中的数据。温度实验次数起始温度T1/终止温度T2/温度差(T2T1)/盐酸NaOH溶液平均值120.220.323.7220.320.523.8321.521.624.9完成下列问题：(1)实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液的方法是 上下搅动(或轻轻搅动) ，不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是 Cu传热快，热量损失大_。烧杯内填满碎泡沫塑料的作用是 保温、隔热，减少热量的损失_。(2)经数据处理得T2T13.4 ，则该实验测得中和反应反应热H 56.8 k
11、J/mol 设盐酸和NaOH溶液的密度为1 g/cm3，反应后混合溶液的比热容(c)为4.18 J/(g)。(3)若将NaOH溶液改为相同体积、相同浓度的氨水，测得中和反应反应热为H1，则H1与H的关系为：H1 (填“”或“”)H，理由是 NH3H2O电离吸热 。解析：(1)实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液，可使HCl与NaOH的反应充分进行，上下搅动可防止温度计损坏；烧杯内填满碎泡沫塑料是为了降低热量的损失。(2)H100 g4.18103 kJ/(g)3.4 0.025 mol56.8 kJ/mol。(3)因弱电解质的电离过程是吸热的，故将NaOH溶液改为相同体积、相同浓度的氨水后，反应放出
12、的热量减少，即H1H。【过渡】为什么化学反应过程中有的放热、有的吸热？化学反应的过程到底是怎样的，从微观角度我们如何理解呢？我们先来看几个概念。【讲解】二、反应热与焓变1.概念的理解(1)内能：内能是体系内物质的各种能量的总和，符号“U”，受T、P和物质聚集状态影响。(2)焓：焓是与内能有关的物理量，符号“H”，不可测量。(3)焓变：焓变是生成物与反应物的焓值差，符号“ H”，常用单位“ kJ/mol ” 。 (4)反应热：化学研究表明，对于在等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能(同时可能伴随着反应体系体积的改变)，而没有转化为电能、光能等其他形式的能，则该反应的反
13、应热就为焓变。但焓变与反应热是不同含义两个的概念。2.H与吸热反应、放热反应的关系(1)表示形式：放热反应，H为“ ”或0； 吸热反应，H为“ + ”或 0；(2)图形表示(3)实例：1 mol H2与0.5 mol O2完全反应生成1 mol液态水时放出285.8 kJ的热量，则该反应的焓变H 285.8 kJ/mol 【过渡】我们知道化学反应的实质就是旧的化学键断裂和新的化学键形成的过程，那么化学键断裂的过程中能量是如何变化的？【讲解】3.反应热的实质(1)微观角度以1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)反应生成2 mol HCl(g)的能量转化为例【图像分析】由图可看出，H2(
14、g)Cl2(g)=2HCl(g)的反应热，应等于生成物分子中的化学键形成时所释放的总能量(862 kJ/mol)与反应物分子中的化学键断裂时所吸收的总能量(679 kg/mol)之差，即放出183 kJ/mol的能量。【过渡】我们用图示说明能量的变化a表示断裂旧化学键吸收的能量；b表示形成新化学键放出的能量；c表示反应热通过以上分析我们可以得到结论：若化学反应中生成物分子中的化学键形成时释放的总能量比反应物分子中的化学键断裂时吸收的总能量大，则为放热反应；反之则为吸热反应。【总结】反应热的计算方法H 化学键断裂所吸收的总能量化学键生成所释放的总能量反应物的键能和生成物键能和【讲解】我们再从宏观
15、角度分析一下能量变化(2)宏观角度从反应物、生成物能量角度来说，化学变化过程中的能量变化如图所示。H生成物的总能量反应物的总能量【交流讨论】学生总结后讨论，放热反应与吸热反应对比注：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。 类别项目放热反应吸热反应定义放出能量的化学反应吸收能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)图示微观角度Q(吸)Q(放)表示方法H0【课堂练习】1.CO(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)过程中的能量变化如下图所示。下列说法正确的是(B)
16、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)的键能总和比1 mol CO(g)与1 mol H2O(g)的键能总和小41 kJ解析：化学反应放出或吸收能量的主要原因是反应物总能量与生成物总能量的不同，反应物总能量大于生成物总能量时，反应放出能量；反应物总能量小于生成物总能量时，反应吸收能量，结合题图分析可知，A项不正确，B项正确。“加热”是化学反应发生的一种外在条件，化学反应的放出、吸收能量与化学反应发生的外在条件无关
17、，事实上该反应的发生需要加热，C项不正确。CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)是放热反应，CO2(g)H2(g)=CO(g)H2O(g)是吸热反应，结合题图分析可知，1 mol CO2(g)与1 mol H2(g)的键能总和比1 mol CO(g)与1 mol H2O(g)的键能总和大41 kJ，D项不正确。【课堂小结】【课堂检测】1下列说法不正确的是(D)A化学变化过程是原子的重新组合过程B根据化学反应中的能量变化情况，化学反应可分为吸热反应和放热反应C化学反应中的能量变化多少与其反应物用量有关D化学反应中的能量变化都是以热能形式表现出来的解析：从反应物、生成物的组成可推知化学变化
18、过程是原子的重新组合过程，A正确；化学反应不是吸热就是放热，没有无能量变化的反应，B正确；化学反应中的能量变化多少与反应物用量有关，C正确；化学反应中的能量变化通常以热能形式表现出来，还有的以光能、电能等形式表现出来，D不正确。2关于化学反应的说法错误的是(A)A上图所示的反应为放热反应B化学反应中有物质变化也有能量变化C需要加热的化学反应不一定是吸热反应D化学键断裂吸收能量，化学键形成放出能量解析：由题图知，反应物总能量小于生成物总能量，故图中表示的反应为吸热反应。3下列说法正确的是(D)A反应热是1 mol物质参加反应时的能量变化B当反应放热时，H0；反应吸热时，H0C任何条件下，化学反应
19、的焓变都等于化学反应的反应热D在一定条件下，某一化学反应是吸热反应还是放热反应，由生成物与反应物的焓的差值来决定解析：化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同温度时，所释放或吸收的热量称为反应热，A项错误；当反应放热时，H0，B项错误；只有在等压条件下，化学反应的焓变才等于化学反应的反应热，C项错误；一个化学反应是吸热反应还是放热反应，取决于生成物和反应物的焓的差值，D项正确。4化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如下图为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(B)A1 mol N2(g)和1 m
20、ol O2(g)反应放出的能量为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解析：A焓变反应物断裂化学键吸收的能量生成物形成化学键放出的能量，反应N2O2=2NO的H946 kJ/mol498 kJ/mol2632 kJ/mol180 kJ/mol，反应是吸热反应，A错误；B依据A计算可知反应是吸热反应，依据能量守恒，1 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，B正确；
21、C通常情况下，N2(g)和O2(g)混合不能直接生成NO，C错误；D一氧化氮不能和氢氧化钠反应，不是酸性氧化物，D错误；答案选B。5“即食即热型快餐”适用于外出旅行时使用。其内层是用铝箔包裹的并加工好的真空包装食品，外层则是分别包装的两包化学物质。使用时拉动预留在外的拉线使这两种化学物质反应，放出的热量便可对食品进行加热，这两种化学物质最合适的选择是(B)A浓硫酸和水B生石灰和水C熟石灰和水D氯化钠和水6最新报道科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如图所示： 下列说法正确的是(C)ACO和O生成CO2是吸热反应B在该过程中，CO断键形成C和OCCO和O生成了具有极性共价键的CO2D状态状态表示CO与O2反应的过程解析：A由图可知反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，故A错误；B由图可知不存在CO的断键过程，故B错误；CCO与O在催化剂表面形成CO2，CO2含有极性共价键，故C正确；D状态状态表示CO与O反应的过程，而不是与氧气反应，故D错误；故选C。 13 / 13
