焓变 反应热 第一节 化学反应与能量变化 第一课时

化学 · 选修 4

焓变 反应热

第一节 化学反应与能量变化

第一课时

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焓变 反应热

1 ．化学反应过程中，不仅有物质的变化，还有能量的变化。这种能量 的变化常以 _______ 、 _______ 、 _______ 等形式表现出来。热能 电能 光能

2 ．化学反应中的能量变化，通常主要表现为 ______ 的变化。对化学 反应，以反应过程中放热或吸热为标准划分，分为放热反应和吸热反应 两种类型。有热量 ________ 的反应叫做放热反应，需要 _________ 热 量的反应叫做吸热反应。

热量

放出 吸收

温故知新

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焓变 反应热

化学反应过程中为什么会有能量的变化？

活泼金属与水或酸的反应、酸碱中和反应、燃烧反应、多

数化合反应

你所知道的化学反应中有哪些是放热反应？

你所知道的化学反应中有哪些是吸热反应？

多数的分解反应、氯化铵固体与氢氧化钡晶体的反应、水煤 气的生成反应、炭与二氧化碳生成一氧化碳

反应物具有的总能量与生成物具有的总能量不相等

问题探究

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焓变 反应热

1 ．焓和焓变

(1) 焓 (H) ：是一个与 有关的物理量．

(2) 焓变 (ΔH) ： ΔH ＝ ． 内能

H( 生成物 ) － H( 反应物 ) 一、焓变　反应热

2 ．反应热

(1) 定义：化学反应过程中 ( 数 值上等于 条件下的焓变 ) ，用 表示。

(2) 单位：

所释放或吸收的能量

恒压 ΔH

kJ/mol

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焓变 反应热

1. 从反应物和生成物的总能量 ( 宏观 ) 角度 看：

吸热反应：

ΔH ＜ 0 或 ΔH 为“－” ΔH ＞ 0 或 ΔH 为“＋”

ΔH ＝生成物能量－反应物能量

反应物

生成物

能量

放热反应

反应物

生成物

能量

吸热反应

二、化学反应中能量变化的原因

放热反应：

总结感悟

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焓变 反应热

2. 从键能 ( 微观 ) 角度看：

ΔH ＝破键吸收能量－成键放出能量

如何计算此反应过程中的反应热？

吸热反应：

ΔH ＜ 0 或 ΔH 为“－” ΔH ＞ 0 或 ΔH 为“＋”

放热反应：

＝反应物总键能－生成物总键能 ΔH ＝断键吸收能量－成键放出能量

http://www.jtyhjy.com/edu/ppt/ppt_playVideo.action?mediaVo.resId=55e3f853af508f0099b1ca00

分子碰撞动画

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焓变 反应热

化学反应的本质是什么？

以氢气在氯气中燃烧为例，用化学键的观点分 析反应的本质过程。

（一）微观角度

二、化学反应中能量的变化的原因

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焓变 反应热

知识回顾：化学反应的本质是什么？

旧化学键的断裂和新化学键的形成。

吸收能量 释放能量 H₂ + Cl₂ = 2HCl H-H Cl-Cl

436KJ/mol^{吸收 吸收} 243KJ/mol

H键断裂

H

Cl Cl +

+ ^键形成

H-Cl

H-Cl 431KJ/mol 431KJ/mol

释放

＝反应物总键能－生成物总键能 ΔH ＝吸收能量－放出能量

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焓变 反应热

能量

反应过程 生成物

反应物

E¹

E²

活化分子

反应热

∆H ＝ E₁-E₂

反应过程 生成物 反应物

反应热

E¹

E²

能量 活化分子

∆H ＝

E

E

量）

ΔH ＝破键吸收能量－成键放出能量

总结感悟

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焓变 反应热

⑹ 伴有能量变化的物质变化不一定都是化学变化 ( 　　 )

√ √

× ×

⑷ 反应物的总能量高于生成物的总能量时该反应放热 ( 　　 )

√ √

× ×

⑶ 化学键的断裂或形成一定伴有焓变 ( 　　 )

⑴ 物质发生化学反应都伴有能量变化 ( 　　 )

√ √

⑵ 需要加热发生的反应一定是吸热反应 （ ）

× ×

⑸ 反应物的总键能大于生成物的总键能时，该反应放热 ( 　　 ) 1. 判断下列说法是否正确：

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焓变 反应热

2 、对于放热反应 2H₂(g) ＋ O₂(g)===2H₂O(l) ，下列说法正确的是 ( )

A ．生成物 H₂O 所具有的总焓高于反应物 H₂ 和 O₂ 所具有的总焓 B ．反应物 H₂ 和 O₂ 所具有的总焓高于生成物 H₂O 所具有的总焓 C ．反应物 H₂ 和 O₂ 所具有的总焓等于生成物 H₂O 所具有的总焓 D ．反应物 H₂ 和 O₂ 比生成物 H₂O 稳定

B

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焓变 反应热

3 ． 已 知 H—H 键 的 键 能 为 436 kJ/mol ， N—H 键 的 键 能 为 391 kJ/mol ，根据化学方程式： N₂(g) ＋ 3H₂(g) 2NH₃(g) ΔH ＝－

92.4 kJ/mol ，则 N≡N 键的键能是（ ）

A ． 431 kJ/mol B ． 946 kJ/mol C ． 649 kJ/mol D ． 896 kJ/mol

B

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焓变 反应热

放热反应与吸热反应的比较

　　类型

比较　　 放热反应 吸热反应

定义 热量的化学反应 热量的化学反应

形成原因 反应物具有的总能量 生成物具有的总能量

反应物具有的总能量 生成物具有的总能量 大于

放出 吸收

小于 总结感悟

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焓变 反应热

　　类型

比较　　 放热反应 吸热反应

与化学键强弱的 关系

生成物成键时释放出的 总能量 反应物断键时 吸收的总能量

生成物成键时释放出的 总能量 反应物断键时 吸收的总能量

表示方法

大于 小于

ΔH ＜ 0 ΔH ＞ 0

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焓变 反应热

二、学会热化学方程式的书写

什么是热化学方程式？

定义：表示参加反应物质的量和反应热的关系的 化学方程式，叫做热化学方程式。

问题：

意义：热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，

也表明了化学反应中的能量变化。

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焓变 反应热

通过以上两个例子，说明一下热化学方程式与一般的

化学方程式的书写有什么不同？

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焓变 反应热

(1) 书写热化学方程式要注明反应的温度和压强， ( 为什 么？ )

而常温、常压可以不注明，即不注明则是常温、常压。

(2) 标出了反应物与生成物的状态：固体 （ s ），液体（

l ），

气体（ g ）； (3) 写出了反应热，还注明了“＋”，“－” ( 为什么要标出？ )

(4) 方程式中的计量系数可以是整数也可以是分

数。

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焓变 反应热

热化学方程式的书写步骤及要求

归纳总结

s 、 l 、 g

、 aq

＋ －

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焓变 反应热 问题：

反应物和生成物前的系数它代表了什么？在方程式中

∆H 它表示了什么意义？ ∆ H 它的值与什么有关系？

热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数，

表示对应物质的物质的量。 ∆ H(kJ/mol) 它表示

每摩尔反应所放出的热量， ∆ H 它的值与方程式中的 计量系数有关，即对于相同的反应，当化学计量数

不同时，其 ∆ H 不同。

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焓变 反应热

相关链接　热化学方程式与普通化学方程式的区别

普通化学方程式 热化学方程式

化学计 量数

_______________________

_______________________

_________________________

_____________________

状态 不要求注明 ___________________

ΔH 正负

号及单位 无 必须注明

是整数，既表示微粒个数 又表示该物质的物质的量

可以是整数也可以是分数，

只表示物质的物质的量 必须在分子式后注明

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焓变 反应热

意义 ___________________________ _______________________________________

________________________

遵循规律 ^________ ___________________

表明了化学反应中的 物质变化

不仅表明了化学反应中的物 质变化，也表明了化学反应 中的能量变化

原子守恒 原子守恒和能量守恒

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焓变 反应热 例 题

1 、当 1mol 气态 H

与 1mol 气态 Cl

反应生成 2mol 气

态 HCl ，放出 184.6KJ 的热量，请写出该反应 的 热化学方程式。

H₂(g) + Cl₂(g) =2HCl(g) ∆H =-184.6KJ/mol

而这些书写也是对的

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焓变 反应热

知识点 1 　化学反应中能量变化的原因及简单计算

1 ．微观上——化学键角度

2 ．宏观上——物质本身具有能量角度 3 ． ΔH 的简单计算

(1)ΔH ＝ Q

－ Q

(Q

表示旧键断裂吸收的能量， Q

表示新键形 成放出的能量 )

(2)ΔH ＝ H( 反应产物 ) － H( 反应物 )

本堂小结

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焓变 反应热

知识点 2 　吸热反应和放热反应 1 ．常见的放热反应

2 ．常见的吸热反应

知识点 3 　热化学方程式 书写步骤

1 ． 写出反应物、生成物的化学式，标明各物质的状态。

2 ． 依据已知确定各物质的化学计量数，在生成物右侧写出 ΔH

( 焓变 ) 的数值、单位及正、负号。

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焓变 反应热 随堂检测

1 ．下列说法正确的是 ( 　　 )

A ．焓变单位中 kJ·mol

，是指 1 mol 物质参加反应时的 能 量变化

B ．当反应放热时 ΔH > 0 ，反应吸热时 ΔH < 0

C ．一个化学反应中，当反应物的总能量大于生成物的总能 量时，反应放热， ΔH 为“－”

D ．一个化学反应中，生成物总键能大于反应物的总键能时，

反应吸热， ΔH 为“＋”

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焓变 反应热

解析：焓变单位中的 kJ·mol ^{－ 1} ，是指每摩尔具体的反应，不一定指 参加反应的物质， A 错；在反应中物质所具有的总能量减少，反应就 放热，反之就吸热， C 对；化学反应的实质是旧化学键的断裂，新化 学键的形成，断键时吸收能量，成键时放出能量，所以 D 错。

答案： C

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焓变 反应热

2 ．下列说法正确的是 ( 　　 )

A ．热化学方程式中，化学式前面的化学计量数既可表示微粒 数，又可表示物质的量

B ．热化学方程式中，如果没有注明温度和压强，则表示在标 准状况下测得的数据

C ．书写热化学方程式时，不仅要写明反应热的符号和数值，

还要注明各物质的聚集状态

D ．凡是化合反应都是放热反应，分解反应都是吸热反应

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焓变 反应热

解析： A 项，热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量，不表 示微粒数，错误； B 项，热化学方程式中，如果没有注明温度和压 强，则表示在 25 ℃ 、 101 kPa 下测得的数据，错误： C 项，书写 热化学方程式时，不仅要写明反应热的符号和数值，还要注明各物 质的聚集状态，正确； D 项，大多数化合反应是放热反应，大多数 分解反应是吸热反应，错误。

答案： C

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焓变 反应热

解析：该热化学方程式表示： 1 mol 固态碳和 1 mol 水蒸气反应生成 1 mol 一氧化碳气体和 1 mol 氢气，吸收 131.3 kJ 的热量，特别要指明水 的状态。

C 　

3 ．热化学方程式 C(s) ＋ H

O(g)===CO(g) ＋ H

(g) 　 ΔH ＝ 131.3kJ·mol

表示 ( 　　 )

A ．碳和水反应吸收 131.3 kJ 能量

B ． 1 mol 碳和 1 mol 水反应生成一氧化碳和氢气并吸收 131.3 kJ 热量

C ． 1 mol 固态碳和 1 mol 水蒸气反应生成一氧化碳气体和氢气，

吸热 131.3 kJ

D ． 1 个固态碳原子和 1 分子水蒸气反应吸热 131.3 kJ

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焓变 反应热

化学 · 选修 4

中和反应的反应热及其测量

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焓变 反应热

1 、什么是中和反应？中和反应的热效应是放热的还是吸热的呢？

酸和碱作用生成盐和水的反应称为中和反应，中和反应的热效 应是放热的。

2 、写出下列热化学方程式： 0.50mol/L 50mL 盐酸与

0.50mol/L50mLNaOH 溶液完全反应放出 1.4325kJ 的热量。

HCl(aq) ＋ NaOH(aq) ＝ NaCl(aq) ＋ H₂O(l) H△ ＝－

57.3kJ/mol

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焓变 反应热

1 ．定义：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应，生成 1mol 水时的反应热 叫做中和热。

2. 中和热的表示：（稀的强酸与强碱反应）

H⁺(aq)+OH^-(aq)=H₂O (1) H= -57.3kJ△ ／ mol 3. 要点：

Ⅰ 、条件：稀溶液 （浓溶液混合因稀释会放热）

Ⅱ 、反应物：酸与碱

注：弱酸或弱碱中和热小于 57.3kJ ／ mol （通常指测量），中和热不 包括电解质电离或沉淀等所伴随的热效应。

Ⅲ 、生成 1mol 水和可溶性盐 一、中和热

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焓变 反应热

(3) 有弱酸或弱碱参加的中和反应，其中和热的数值都小于 57.3 ， 这是因为反应时弱酸或弱碱发生电离需要吸收热量。

中和热与中和反应的反应热辨析

(1) 中和热指中和反应每生成 1 mol H₂O 时的反应热，与强酸、强 碱的类别无关。

(2) 任何中和反应的中和热都相同，但是不同的中和反应的反应热可 能不同。

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焓变 反应热

　　含 1 mol Ba(OH)₂ 的稀溶液与足量盐酸反应，放出热量 114.6 kJ 。下 列热化学方程式中，正确的是 ( 双选 )( 　　　 )

A ． Ba(OH)₂(aq) ＋ 2HCl(aq)===BaCl₂(aq) ＋ 2H₂O(l) ΔH ＝ ＋ 114.6 kJ/mol

B ． Ba(OH)₂(aq) ＋ 2HCl(aq)===BaCl₂(aq) ＋ 2H₂O(l) ΔH ＝ － 114.6 kJ/mol

C ． Ba(OH)₂(aq) ＋ HCl(aq)===BaCl₂(aq) ＋ H₂O(l) ΔH ＝ － 57.3 kJ/mol

D ． Ba(OH)₂(aq) ＋ HCl(aq)===BaCl₂(aq) ＋ H₂O(l) ΔH ＝ ＋ 57.3 kJ/mol

B C

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焓变 反应热

【实验 1 － 3 】哪些数据可以帮助我们测出反应热呢？我们怎样将这 些数据转化为热量的变化呢？

Q ＝ cm t △

Q ：中和反应放出的热量。

C ：反应混合液的比热容，为常数。

m ：反应混合物液的总质量

△t ：反应前后溶液温度的差值。

实验设计

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焓变 反应热

 如何设计实验得到以上所需数据？

 实验装置应该满足什么条件？

 实验操作时应注意什么问题？

 处理数据时还需注意什么问题呢？

 实验误差的分析

二、盐酸与 NaOH 反应的中和热的测定

实验设计

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焓变 反应热

影响实验精确度的主要因素

1 、盐酸和氢氧化钠溶液的浓度和量取的体积要取定值。

2 、准确测量反应前后的温度值。

实验设计

第 41 页

焓变 反应热

第 42 页

焓变 反应热

实验装置和仪器

• 使用绝缘装置，避免热量散失到反应体系外 —— 保温杯……

• 盐酸与氢氧化钠溶液混合后液面上方的空间尽可能小 —— 上面盖纸板

• 整个反应体系的温度应保持均衡

—— 搅拌装置的设计

• 用什么量取溶液最准确？

—— 烧杯？量筒？

• 选取精确度高的温度计

实验设计

第 43 页

焓变 反应热

实验操作时应注意的问题

• 用量筒准确量取一定体积的盐酸和 NaOH 溶液

• 及时搅拌

—— 使反应充分进行，同时也是为了使反应体系的温度均衡

• 温度计的读数要准确

—— 什么时候开始读数？怎样读数才正确？

注： 1 、待温度计稳定一段时间后再读数

2 、测量盐酸的温度后，要将温度计冲洗再测量 NaOH 溶液的温度

实验设计

第 44 页

焓变 反应热

• C 为常数， 4.18J/(g· )℃

• 盐酸和氢氧化钠溶液的密度 ρ 近似取 1g/mL

• 质量 m 记为盐酸质量 m₁ 和氢氧化钠溶液质量 m₂ 之和，即 m=(m₁+m₂) Q=(m₁+m₂) ·C ·(t₂-t₁) 　 = 0.418 （ t₂ － t₁ ） kJ

实验数据的处理

想一想：此式是不是该反应的反应热？是中和热吗？为什么？

ΔH=

－

t₁ ） 0.025

实验设计

第 45 页

焓变 反应热

① 大烧杯上没有盖硬纸板

② 在中和热测定实验中用金属 ( 不与酸反应 ) 质环形搅拌棒代替环 形玻璃搅拌棒

③ 用相同浓度和体积的醋酸代替稀盐酸溶液 进行实验

④ 实验中改用 100 mL 0.50 mol/L 盐酸跟 100 mL 0.50 mol/L NaOH 溶液进行实验

变 小

变 小

变 小

不 变

实验测定的结果普遍偏低，主要原因是反应过程中的热量的损 失，所以在反应中要采取较好的绝热措施以减小实验误差。

当堂巩固

第 46 页

焓变 反应热

１、在 800 mL 的大烧杯中放入碎纸屑，把盛有 50 mL 0.50 mol·L ^{－ 1} 盐酸的 200 mL 烧杯放到大烧杯中，两只

烧杯间填满碎纸屑。用泡沫塑料板做成大烧杯盖，通过盖子插入一根 玻璃搅拌棒 ( 末端呈半圆环的玻璃棒 ) 和一只温度计，测定溶液的温 度。迅速往盐酸溶液中加入 50 mL 0.55 mol·L ^{－ 1} 烧碱溶液，盖好，

搅拌溶液，观察温度的变化。当温度保持稳定时，记录读数，取出装 反应液的烧杯，倒出溶液，清洗干净，保持内外杯壁干燥。重复进行 三次实验。用这一实验可以粗略测定中和热。

当堂巩固

第 47 页

焓变 反应热

(1) 烧杯间填满碎纸屑的作用是 _____________________ 。

(2) 要重复进行三次实验的目的是 ______________________ 。

(3) 烧杯如果不盖泡沫塑料板，所求得的中和热数值将 ________( 填“偏 大”、“偏小”或“无影响” ) 。

(4) 实验中若改用 60 mL 0.50 mol·L － 1 盐酸和 50 mL 0.55 mol·L － 1 烧 碱 溶 液 进 行 上 述 反 应 ， 与 上 述 实 验 相 比 ， 所 放 出 的 热 量 ___________( 填“相等”或“不相等” ) ，所求中和热 ________( 填“相等”或

“ 不 相 等 ” ) ， 理 由 是

____________________________________________ 。

(5) 三次平行操作测得数据中，起始时盐酸与烧碱溶液温度相同，而终止 温度与起始温度之差 (t2 － t1) 分别为① 2.3 ℃ ，② 2.4 ℃ ，③ 2.9

℃ ，则最终代入计算式的温度差的平均值为 ________℃ 。

保温、隔热，减少实验过程中热量的损失 减少实验过程中的误差

偏小

不相等 相等

2.35

当堂巩固

第 48 页

焓变 反应热

2 、已知反应：

①101 kPa 时， 2C(s) ＋ O2(g)===2CO(g) 　 ΔH ＝－ 221 kJ/mol ；

② 稀溶液中， H ^＋ (aq) ＋ OH ^－ (aq)===H₂O(l) 　 ΔH ＝－ 57.3 kJ/mol 。

下列结论正确的是 ( 　　 )

A ．稀硫酸与稀 NaOH 溶液的中和热为 57.3 kJ/mol B ．①的反应热为 221 kJ/mol

C ．稀硫酸与稀 NaOH 溶液反应的中和热为－ 57.3 kJ/mol

D ．稀醋酸与稀 NaOH 溶液反应生成 1 mol 水，放出 57.3 kJ 热量 A

当堂巩固