鲁科版高中化学选择性必修第一册第1章第1节第1课时化学反应的反应热内能变化与焓变基础课课件

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第1课时　化学反应的反应热　内能变化与焓变(基础课)第1章　化学反应与能量转化第1节　化学反应的热效应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。1．吸热(放热)反应：化学上，把最终表现为吸收热量的化学反应称为吸热反应；把最终表现为放出热量的化学反应称为放热反应。2．常见的吸热反应：①Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应；②大多数的分解反应；③C和H2O(g)、C和CO2的反应；④碳酸氢钠与柠檬酸(或盐酸)的反应。3．常见的放热反应：①中和反应；②燃烧反应；③金属与酸或氧气的反应；④铝热反应；⑤大多数的化合反应。4．能量变化的原因：(1)放热反应：反应物的总能量大于反应产物的总能量；吸热反应：反应物的总能量小于反应产物的总能量。(2)旧化学键断裂会吸收一定的能量，新化学键形成会释放一定的能量。一、化学反应的反应热1．反应热(1)定义化学上规定：当化学反应在一定的______下进行时，反应所______或______的热量。必备知识　自主预习温度释放吸收 反应吸热反应放热实验理论计算2．反应热的测定(1)仪器──量热计反应前后保温(2)原理Q＝_____________，其中C表示溶液及量热计的______，其单位为J·K-1；T1、T2分别表示________________体系的温度。(3)操作：将反应物加入内筒并搅拌使之__________，测量反应前后溶液温度的变化值。－C(T2－T1)热容反应前和反应后迅速反应二、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：____。(2)内能大小的影响因素内能的大小除了与物质的____________及__________(即气态、液态或固态等)有关外，还与体系的温度、压强有关。U种类、数量聚集状态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：ΔU＝________________________。 (2)呈现形式：____和____。(3)与反应热的关系：ΔU＝________。U(反应产物)－U(反应物)＞＜热功Q＋W3．等压反应的反应热──焓变(1)焓：用它的变化来描述______反应的反应热，符号为H，单位为J或kJ。(2)焓变：①定义：反应产物的焓与反应物的焓之差。②表达式：ΔH＝________________－______________＝Qp(Qp表示等压条件下化学反应的反应热)。③单位：______________________。等压H(反应产物)H(反应物)kJ·mol-1或J·mol-1(3)化学反应的焓变示意图 >吸热<放热判一判　(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ΔH＜0，放热反应的ΔH ＞0。 (　　)(4)反应体系的内能变化就是反应热。 (　　) ××××在实验室用如图所示装置测定中和反应的反应热。关键能力　情境探究中和反应的反应热的测定 1．两个装置测定结果哪个更接近于真实值？为什么？提示：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．在实验室中有玻璃搅拌器和金属搅拌器，在进行测定反应热的实验时应选择哪种搅拌器？提示：应选择玻璃搅拌器。因为金属是热的良导体而玻璃不是，选用金属搅拌器会增大反应过程中热量的散失，造成实验误差。3．实验操作一般重复两到三次的目的是什么？提示：多次计算求平均值，减少实验过程中的误差。1．中和反应与中和反应的反应热实质是H＋和OH－反应生成H2O。若反应过程中有其他物质生成(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的反应热之内。 2．中和反应的反应热测定的注意事项1．(双选)下列关于“中和反应的反应热的测定”实验的说法不正确的是(　　)A．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球不能与内筒底部接触B．两溶液混合后，轻轻搅动溶液，准确读取混合溶液的最高温度C．需要的玻璃仪器有烧杯(250 mL)、温度计、量筒(100 mL)两个、玻璃棒D．所用的氢氧化钠溶液和盐酸的浓度不宜太小，且体积和浓度均相等√√CD　[温度计水银球与内筒底部不能接触，A正确；两溶液混合后，轻轻搅动溶液，准确读取混合溶液的最高温度，B正确；需要的玻璃仪器有烧杯(250 mL)、温度计、量筒(100 mL)两个、搅拌器，C错误；所用NaOH溶液和盐酸的浓度不宜太大，体积应相等，若浓度太大，会产生稀释热，测得的中和反应的反应热不准确，D错误。]2．如图是某实验小组改进的中和反应的反应热测定实验装置。在塑料瓶中事先加入 50 mL 0.50 mol·L-1盐酸，然后通过注射器注入50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液，通过测定反应过程中所放出的热量可计算反应热。回答下列问题：(1)塑料瓶外泡沫板的作用是_____________________________。减少实验过程中的热量损失(2)实验小组按课本装置和改进后的装置分别进行实验，测得实验数据如下：表中记录的终止温度是指_______________________，根据改进后装置的实验数据计算反应放出的热量为____________(近似认为盐酸和NaOH溶液的密度都是1 g·cm-3，中和后溶液的比热容为 4.18 J·g-1·℃-1)。 温度计显示的最高温度1 421.2 J(3)有同学考虑注射器针筒中会有NaOH溶液残留(不超过0.5 mL)，认为上述实验会导致所测得反应热偏小，请判断该观点是否正确并说明理由：__________________________________________________________________________________________________________。(4)如果用60 mL 0.50 mol·L-1盐酸与60 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量__________(填“相等”或“不相等”)。 不正确，实验中NaOH溶液过量，即使有残留，加入的NaOH也能保证盐酸完全反应不相等 [教材　活动·探究]用100 mL 1.0 mol·L-1盐酸与100 mL 1.0 mol·L-1 NaOH溶液进行中和反应的反应热的测定，请回答下列问题：(1)在稀溶液中，强酸(盐酸、硝酸、硫酸)与强碱(氢氧化钠、氢氧化钾)发生中和反应生成1 mol H2O，热效应为什么相同？______________________________________________________________________________________________________________________。因为在稀溶液中，上述强酸与强碱均发生中和反应H＋＋OH－===H2O，所以生成等量水的热效应相同(2)用1.10 mol·L-1 NaOH溶液替代1.0 mol·L-1NaOH溶液，测得的反应热相同吗？_________________________________________________________。(3)若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定中和反应的反应热，对结果会产生什么影响？_____________________________________________________________________________________________________。(4)若用相同浓度的醋酸溶液代替盐酸进行实验(已知醋酸电离吸收能量)测得的中和反应的反应热的数值会如何变化？_________________________________________________________。相同，因为生成H2O的物质的量不变 若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定反应热，生成BaSO4沉淀还会多放出一部分热量，所测反应热的数值偏大变小，醋酸在反应过程中会继续电离，吸收热量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：探究焓变与化学键能量之间的关系1．根据信息填写下表2．通过计算可知该反应是吸热反应还是放热反应？提示：ΔH<0，故该反应为放热反应。436243679431862－183 kJ·mol-1 2．焓变与物质能量变化的关系 1．反应A＋B―→C(Q＜0)分两步进行：①A＋B―→X(Q＞0)，②X―→C(Q＜0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是(　　)A　　　　　　　BC　　　　　　D√D　[由A＋B―→X为吸热反应，可知X的能量高于A＋B的能量，可排除A项和C项；由总反应A＋B―→C为放热反应，可知C的能量小于A＋B的能量，故B项错误、D项正确。]2．化学反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的能量变化如图所示，则下列说法中正确的是(　　)A．该反应是吸热反应，吸收的热量为(y－x)kJB．断裂1 mol H－H键和1 mol Cl－Cl键时能放出x kJ的能量C．断裂2 mol H－Cl键时需要吸收y kJ的能量D．2 mol HCl(g)的总能量高于1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)的总能量 √C　[由图可知反应物的总能量大于反应产物的总能量，所以该反应为放热反应，A错误；断键要吸收能量，所以断裂1 mol H－H键和1 mol Cl－Cl键吸收x kJ能量，B错误；断裂2 mol H－Cl键需要吸收y kJ的能量，C正确；反应物的总能量大于反应产物的总能量，即2 mol HCl的总能量低于1 mol H2和1 mol Cl2的总能量，D错误。] 1．反应热：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．焓变：等压反应的反应热，ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)＝反应物总键能－反应产物总键能。3．焓变与反应热效应的关系：ΔH＞0，为吸热反应；ΔH＜0，为放热反应。1．(双选)下列关于反应ΔU的说法中正确的是(　　)A．ΔU<0时，反应吸收能量B．ΔU>0时，反应吸收能量C．根据能量守恒定律，ΔU＝Q＋WD．ΔU＝ΔH5学习效果　随堂评估√243题号1√BC　[ΔU＝U(反应产物)－U(反应物)>0时反应吸收能量，故A错误、B正确；根据能量守恒定律，体系的能量变化可以以热和功的形式呈现，故ΔU＝Q＋W，C正确；在等压反应中，没有功的存在时才有ΔU＝ΔH，故D错误。]5243题号12．下列说法中正确的是(　　)A．在测定中和反应的反应热时，稀酸溶液中H＋与稀碱溶液中OH－的物质的量相等，所测中和反应的反应热数值更准确B．中和反应的反应热测定实验中，NaOH溶液需分多次倒入装盐酸的小烧杯中C．测定中和反应的反应热时，使用稀氨水代替稀氢氧化钠溶液，所测中和反应的反应热数值偏小D．测定中和反应的反应热时需要天平523题号14√C　[在测定中和反应的反应热时，稀酸溶液中H＋与稀碱溶液中OH－的物质的量应该一种稍微过量，保证反应完全进行，使得所测中和反应的反应热数值更准确，A错误；中和反应的反应热测定实验中，NaOH溶液需一次迅速倒入装盐酸的小烧杯中，B错误；一水合氨为弱碱，电离吸热，测定中和反应的反应热时，使用稀氨水代替稀氢氧化钠溶液，所测中和反应的反应热数值偏小，C正确；测定中和反应的反应热时，根据溶液体积和密度计算其质量，不需要天平，D错误。]523题号143．(双选)NF3是一种温室气体，其存储能量的能力是CO2的12 000～20 000倍，在大气中的寿命可长达740年，如表所示是几种化学键的键能，下列说法中正确的是(　　)A．过程N2(g)―→2N(g)放出能量B．过程N(g)＋3F(g)―→NF3(g)放出能量C．反应N2(g)＋3F2(g)===2NF3(g)为放热反应D．NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成，仍可能发生化学反应523题号41√√BC　[过程N2(g)―→2N(g)为化学键断裂的过程，吸收能量，故A项错误；过程N(g)＋3F(g)―→NF3(g)为形成化学键的过程，放出能量，故B项正确；反应N2(g)＋3F2(g)===2NF3(g)的ΔH＝反应物的键能之和－反应产物的键能之和，则ΔH＝946 kJ·mol-1＋3×154.8 kJ·mol-1－6×283.0 kJ·mol-1＝－287.6 kJ·mol-1，ΔH<0，为放热反应，故C项正确；NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成，则不能发生化学反应，化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成，故D项错误。]523题号414．科学家已获得了气态N4分子，其空间结构为正四面体形(如图所示)。已知断裂1 mol N－N键吸收193 kJ能量，断裂1 mol N≡N 键吸收946 kJ能量。下列说法正确的是(　　)A．N4属于种新型化合物B．N4(g)===2N2(g)反应的ΔH＞0C．N4(g)===4N(g)的过程中吸收772 kJ能量D．以N4为原料替代N2合成等量NH3时，可放出更多的热量5243题号1√D　[N4为同种元素组成的纯净物，属于单质，A错误；反应N4(g)===2N2(g)的反应热ΔH＝193 kJ·mol-1×6－946 kJ·mol-1×2＝－734 kJ·mol-1＜0，B错误；N4(g)===4N(g)的过程中吸收193 kJ×6＝1 158 kJ能量，C错误；N4(g)===2N2(g)为放热反应，则以N4为原料替代N2合成等量NH3时，可放出更多的热量，D正确。]5243题号1 243题号15(1)a、b、c分别代表什么意义？a______________________________________________________；b______________________________________________________；c______________________________________________________。(2)该反应是放热反应还是吸热反应？__________。ΔH____(填“<”或“>”)0。(3)a、b、c的关系式为___________________________________。243题号15反应中旧键断裂吸收的总能量反应中新键形成放出的总能量反应热放热反应0，经过以下两步反应完成：ⅰ．2HI(g)===H2(g)＋2I(g)　ΔH1ⅱ．2I(g)===I2(g)　ΔH2下列说法不正确的是(　　)A．反应物[2HI(g)]具有总能量低于反应产物[H2(g)＋I2(g)]具有总能量B．因为ⅰ中断裂化学键吸收能量，所以ΔH1>0C．因为ⅱ中形成化学键释放能量，所以ΔH2＜0D．断裂2 mol HI(g)中的化学键吸收的总能量小于断裂1 mol H2(g)和1 mol I2(g)中的化学键吸收的总能量题号13524687910√√BD　[由ΔH>0知，反应物具有总能量低于反应产物总能量，A正确；ⅰ中HI断裂化学键吸收能量，形成H2成键要放出能量，所以ΔH1要比较吸收能量和放出能量的相对多少，B错误；ⅱ中只有I(g)形成I2(g)，形成化学键释放能量，所以ΔH2＜0，C正确；反应2HI(g)⥫⥬H2(g)＋I2(g)的ΔH>0，说明断裂2 mol HI(g)中的化学键吸收的总能量大于断裂1 mol H2(g)和1 mol I2(g)中的化学键吸收的总能量，D错误。]题号1352468791010．(1)已知单质硫在通常条件下以S8(斜方硫)的形式存在，而在蒸气状态时，含有S2、S4、S6及S8等多种同素异形体，其中S4、S6和S8具有相似的结构特点，其结构如图所示：若已知硫氧键的键能为d kJ·mol-1，氧氧键的键能为e kJ·mol-1，S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－a kJ·mol-1，则S8分子硫硫键的键能为_____________________。题号13524687910(2d－a－e) kJ·mol-1(2)下表是部分化学键的键能数据：题号13524687910①已知白磷的燃烧热为2 982 kJ·mol-1，白磷(P4)、P4O6、P4O10结构如图所示，则上表中x＝______。题号13524687910②0.5 mol白磷(P4)与O2完全反应生成固态P4O6，放出的热量为______kJ。585819 题号13524687910