1、第一节第一节 化学反应的热效应化学反应的热效应第第1 1课时课时 化学反应的反应热及测定化学反应的反应热及测定学习目标学习目标1. 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，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；能辨识化学反应中能量变化的本质；2.2.认识反应热、放热反应、吸热反应的含义。认识反应热、放热反应、吸热反应的含义。3.3.能从内能变化角度认识反应热、焓变。能从内能变化角度认识反应热、焓变。4.4.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。方法。1 1、
2、化学反应中为什么有能量变化、化学反应中为什么有能量变化? ?化学反应包括两个过程：旧化学键的断裂和新化学键的形成，前者吸收能量，化学反应包括两个过程：旧化学键的断裂和新化学键的形成，前者吸收能量，后者放出能量，这两个过程的能量不同，所以有能量变化，整个反应放热还后者放出能量，这两个过程的能量不同，所以有能量变化，整个反应放热还是吸热取决于两个过程能量的相对大小。是吸热取决于两个过程能量的相对大小。所有的化学反应都有能量的变化。所有的化学反应都有能量的变化。由图可知，由图可知，1 mol H2分子中的化学键断裂吸收的能量分子中的化学键断裂吸收的能量是是_，1 mol Cl2分分子中的化学键断裂吸
3、收的能量子中的化学键断裂吸收的能量是是_，2 mol HCl分子中的化学键形成释分子中的化学键形成释放的能量放的能量是是_，则则H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)的反应放出的热量的反应放出的热量为为_。243 kJ436 kJ如：如：反应反应H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)的能量变化如下图所示：的能量变化如下图所示：183 kJ862 kJ化学反应中的能量变化有多种形式，但通常主要表现为化学反应中的能量变化有多种形式，但通常主要表现为 的变化。因此的变化。因此化学反应分为两类：化学反应分为两类： 反应和反应和 反应。反应。热量热量放热放热吸热吸热图图1表示表示 反应，反应， 图图2表
4、示表示 反应。反应。放热放热吸热吸热(1)常见的放热反应：常见的放热反应：燃烧反应；燃烧反应；中和反应；中和反应；物质的缓慢氧化反应；物质的缓慢氧化反应；原电池反应；原电池反应；活泼金属与水或酸的反应；活泼金属与水或酸的反应；大多数化合反应；大多数化合反应；大多数置换反应。大多数置换反应。(2)常见的吸热反应：常见的吸热反应：多数分解反应；多数分解反应； 以以H2、CO、C等为还原剂的氧化还原反应；等为还原剂的氧化还原反应；氯化铵固体与氢氧化钡晶体等固态铵盐与碱的反应；氯化铵固体与氢氧化钡晶体等固态铵盐与碱的反应；碳酸钠和柠檬酸的反应；碳酸钠和柠檬酸的反应； 碳酸钙的分解碳酸钙的分解反应；反应
5、；二氧化碳和碳单质生成一氧化碳的反应二氧化碳和碳单质生成一氧化碳的反应反应。反应。2.常见的放热反应与吸热反应常见的放热反应与吸热反应 下列反应，哪些是放热反应，哪些是吸热反应？下列反应，哪些是放热反应，哪些是吸热反应？2Al+6HCl2AlCl3+3H22KOH+H2SO4K2SO4+2H2O 乙醇（酒精、乙醇（酒精、C2H5OH）燃烧）燃烧Na2O+H2O 2NaOHSO3+H2O=H2SO4CaCO3 CaO+CO22NH4Cl+Ba(OH)28H2O = BaCl2+2NH3+10H2OC(s)+H2O(g) CO+H2CO2+C 2CO放热反应放热反应放热反应放热反应放热反应放热反应
6、放热反应放热反应放热反应放热反应吸热反应吸热反应吸热反应吸热反应吸热反应吸热反应吸热反应吸热反应4、反应热的数值可以通过、反应热的数值可以通过实验测定实验测定也可以运用也可以运用理论计算理论计算求得。求得。（一）反应热的涵义（一）反应热的涵义一、化学反应的反应热一、化学反应的反应热1、化学上规定，当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收、化学上规定，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为该反应在此温度下的热效应。的热量为该反应在此温度下的热效应。2、符号：用、符号：用Q表示表示 Q0，表示吸热。，表示吸热。3、单位：、单位： J 或或 kJ 。 1.1.下列说法正确的
7、是下列说法正确的是( )( ) A. A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 B. B.化学反应中的能量变化都表现为热量变化化学反应中的能量变化都表现为热量变化 C. C.任何放热反应在常温下一定能发生任何放热反应在常温下一定能发生 D. D.反应物和反应产物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热反应物和反应产物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热D2.2.下列变化中属于吸热反应的是下列变化中属于吸热反应的是( )( )液态水汽化液态水汽化将胆矾加热变为白色粉末将胆矾加热变为白色粉末葡萄糖在人体内氧化分解葡萄糖在人体内氧化分解氯酸钾分解制氧气氯酸钾分解制
8、氧气生石灰跟水反应生成熟石灰生石灰跟水反应生成熟石灰 A. A. B. B. C. C. D. D.D3.CO(g)与与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.该反应为吸热反应该反应为吸热反应 B .该反应不需要加热就能进行该反应不需要加热就能进行 C.1 mol CO(g)与与1 mol H2O(g)具有的具有的总能量大于总能量大于1 mol CO2(g)与与1 molH2(g)具有的总能量具有的总能量 D.1 mol CO2(g)和和1 molH2(g)反应生成反应生成1 mol CO(g)和和1 mol
9、H2O(g)要放出要放出41 kJ热量热量C反应热的可以通过实验测得。测定反应热的仪器反应热的可以通过实验测得。测定反应热的仪器量热计，其示意量热计，其示意图如下图所示。图如下图所示。使反应充分进行，体系的温度均匀使反应充分进行，体系的温度均匀测定反应前后溶液的温度测定反应前后溶液的温度保温作用保温作用反应容器反应容器（二）反应热的测定（二）反应热的测定1.1.测量仪器：量热计测量仪器：量热计3、计算公式：计算公式：Q 。其中。其中C表示溶液及量热计的表示溶液及量热计的 ，T1、T2分别表示分别表示 。2、测定方法：将反应物溶液加入到量热计内筒并迅速混合，搅拌，测量反测定方法：将反应物溶液加入
10、到量热计内筒并迅速混合，搅拌，测量反应前后溶液应前后溶液 的变化值。的变化值。C (T2T1)温度温度反应前和反应后体系的温度反应前和反应后体系的温度热容热容C ：热容，当物质吸收热量温度升高时，温度每升高热容，当物质吸收热量温度升高时，温度每升高1K所吸收的热量，称所吸收的热量，称为该物质的热容；单位：为该物质的热容；单位：JK-1c ：比热容，单位质量物质的热容；单位：比热容，单位质量物质的热容；单位：kJK-1kg-1； 液态水的比热为液态水的比热为4.18kJK-1kg-1 。其中：。其中： C = c mT ：热力学温度，也叫开尔文温度，单位为热力学温度，也叫开尔文温度，单位为k，T
11、(K)=t(0c)+273.15实验中常见的一种简易量热计实验中常见的一种简易量热计实验步骤实验步骤 向量热计内筒中加入向量热计内筒中加入1.0molL-1的盐酸的盐酸100mL,盖上杯盖盖上杯盖,插入插入温度计温度计,匀速搅拌后记录初始温度匀速搅拌后记录初始温度T1。 向向250mL烧杯中加入烧杯中加入1.0molL-1的的NaOH溶液溶液100mL，调节其温度，调节其温度,使与使与量热计中盐酸的温度相同。量热计中盐酸的温度相同。 快速将烧杯中的碱液倒入量热计中快速将烧杯中的碱液倒入量热计中,盖好杯盖盖好杯盖,匀速搅拌，记录体系达到的匀速搅拌，记录体系达到的最高温度最高温度T2。 假设溶液的
12、比热等于水的比热并忽略量热计的热容假设溶液的比热等于水的比热并忽略量热计的热容,根据溶液温度升高的根据溶液温度升高的数值数值,计算此中和反应的反应热。计算此中和反应的反应热。 重复实验步骤重复实验步骤23次。取多次测量温度变化次。取多次测量温度变化的的平均值计算反应热。平均值计算反应热。4、测定中和反应的反应热、测定中和反应的反应热(1)仪器：量热计、量筒仪器：量热计、量筒(100ml)、温度计、烧杯、温度计、烧杯(250ml)(2)药品：药品：1.0molL-1的盐酸的盐酸 1.0molL-1的的NaOH溶液溶液1.0molL-1的盐酸的盐酸 1.0molL-1的的KOH溶液溶液1.0 mo
13、lL-1的硝酸的硝酸 1.0molL-1的的NaOH溶液溶液实验一：实验一：NaOHNaOH溶液与盐酸反应溶液与盐酸反应重复实验重复实验3 3次次, ,记录记录实验数据并计算反应热实验数据并计算反应热试验试验组组实验内实验内容容溶液初始温溶液初始温度度T1溶液最高溶液最高温度温度T2T=T2- T1反应热反应热/JQ= - c m(T2-T1)1NaOH溶液溶液与盐酸与盐酸反应反应290.6K(17.5)297.4(24.3)2290.6K(17.5)297.3K(24.2)3290.6K(17.5)297.5K(24.4)4290.6K(17.5)299.5K(26.4)6.86.86.76
14、.76.96.9QQ=-4.18=-4.18(0.1+0.1)(0.1+0.1)6.86.8 kJ kJ=-5.6848kJ=-5.6848kJ8.98.9异常数据，舍去异常数据，舍去实验二：分别进行三组试剂的实验，根据实验记录数据计算各反应的反应热实验二：分别进行三组试剂的实验，根据实验记录数据计算各反应的反应热实验内容实验内容溶液初溶液初始温度始温度T1溶液最高溶液最高温度温度T2T=T2- T1反应热反应热/JQ= - cm(T2-T1)1NaOH溶液溶液与盐酸与盐酸2KOH溶液溶液与盐酸与盐酸3NaOH溶液溶液与硝酸与硝酸-5684.8 J-5684.8 J-5684.8 J-5684
15、.8 J-5684.8 J-5684.8 J6.86.86.86.86.86.8在稀溶液中在稀溶液中,酸和碱反应生成酸和碱反应生成1mol液态水时的反应热称为中和反应的液态水时的反应热称为中和反应的中和热中和热。强酸和强碱反应中和热约是强酸和强碱反应中和热约是 57.3 kJmol1试计算在稀溶液中试计算在稀溶液中,强酸和强碱反应生成强酸和强碱反应生成1mol水放出的热量是多少？水放出的热量是多少？ 。计算公式：计算公式：-56.848kJ思考：中和反应的反应热与中和反应的中和热的区别于联系？思考：中和反应的反应热与中和反应的中和热的区别于联系？在测定过程中应注意什么问题？在测定过程中应注意什
16、么问题？(1)(1)操作时动作要快，尽量减少热量的损失，使用操作时动作要快，尽量减少热量的损失，使用保温性能好的保温性能好的绝热装置，避免热量绝热装置，避免热量散发到反应体系外。散发到反应体系外。(2)(2)混合好后，迅速盖好装置盖子，减少热量的损失。混合好后，迅速盖好装置盖子，减少热量的损失。 (3)(3)所用药品浓度的配制须准确所用药品浓度的配制须准确, ,用强酸和强碱溶液用强酸和强碱溶液, ,而且要是稀溶液，而且要是稀溶液，因弱酸、弱碱因弱酸、弱碱电离时吸收热量而使测量数值偏低。电离时吸收热量而使测量数值偏低。为了使中和反应进行完全，可以让酸或碱略为了使中和反应进行完全，可以让酸或碱略
17、稍稍过量。过量。(4)(4)温度计读数尽可能准确，温度计读数尽可能准确，宜使用有宜使用有0.10.1刻度的温度计，刻度的温度计，测量盐酸的温度后，要将测量盐酸的温度后，要将温度计上的酸冲洗干净后，再测量温度计上的酸冲洗干净后，再测量NaOHNaOH溶液的温度，避免酸、碱在温度计的表面反应溶液的温度，避免酸、碱在温度计的表面反应放热而影响测量结果。放热而影响测量结果。同时应注意水银球部位要完全浸没在溶液中，而且要稳定一段同时应注意水银球部位要完全浸没在溶液中，而且要稳定一段时间后再读数，以提高所测的精度。时间后再读数，以提高所测的精度。记录最高温度。记录最高温度。 (5)(5)进行反应热的计算式
18、进行了以下处理：进行反应热的计算式进行了以下处理： a a、忽略量热计的热容；、忽略量热计的热容； b b、认为稀溶液与水的比热相同、认为稀溶液与水的比热相同c c、认为热容不随温度的变、认为热容不随温度的变化而变化。化而变化。1.1.量取溶液的体积有误差。量取溶液的体积有误差。2.2.温度计的读数有误。温度计的读数有误。3.3.实验过程中有液体洒在外面。实验过程中有液体洒在外面。4.4.混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。5.5.隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。6.6.测量酸后
19、的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度，致使热量损失而引测量酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。起误差。 反应热测定的误差分析反应热测定的误差分析4判断正误判断正误(正确的打正确的打“”，错误的打，错误的打“”)。(1)中和反应反应热与酸的强弱有关，而与浓度无关。中和反应反应热与酸的强弱有关，而与浓度无关。 ( )(2)10 mL 1.0 molL1的的NaOH溶液与溶液与10 mL 1.0 molL1的盐酸混合，的盐酸混合，20 mL 1.0 molL1的的NaOH溶液与溶液与20 mL 1.0 molL1的盐酸混合，反应热后的盐酸混合，反应热后者是前者的者是
20、前者的2倍。倍。 ( )(3)在稀溶液中，在稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，若将含若将含0.5 mol H2SO4的浓的浓H2SO4与含与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热的溶液混合，放出的热量大于量大于57.3 kJ。 ( )(4)测定中和反应的反应热时测定中和反应的反应热时,将碱缓慢倒入酸中将碱缓慢倒入酸中,所测温度值偏小。所测温度值偏小。 ( )5.5.已知已知C(sC(s，石墨，石墨) )=C(s=C(s，金刚石，金刚石)()(吸热反应吸热反应) )，P P4 4(s(s，白磷，白磷) )=4P(s=4P(s，红，红磷磷)()(放热反应放
21、热反应) )，下列判断正确的，下列判断正确的是是( )( ) A. A.说明金刚石的能量比石墨低说明金刚石的能量比石墨低 B. B.说明红磷比白磷稳定说明红磷比白磷稳定 C. C.说明红磷比金刚石稳定说明红磷比金刚石稳定 D. D.此种变化为此种变化为物理变化物理变化B6.在测定中和热的实验中，下列说法正确的是在测定中和热的实验中，下列说法正确的是( ) A.使用环形玻璃搅拌棒是为了加快反应速率，减小实验误差使用环形玻璃搅拌棒是为了加快反应速率，减小实验误差 B.为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯 底部接触底
22、部接触 C.用用0.5 molL1 NaOH溶液分别与溶液分别与0.5 molL1的盐酸、醋酸溶液反应，的盐酸、醋酸溶液反应，如所取的溶液体积相等，则测得的中和反应的反应热数值相同如所取的溶液体积相等，则测得的中和反应的反应热数值相同 D.在测定中和热实验中需要使用的仪器有天平、量筒、烧杯、滴定管、温在测定中和热实验中需要使用的仪器有天平、量筒、烧杯、滴定管、温度计度计A7实验室利用如图装置进行中和反实验室利用如图装置进行中和反应反应热的测定。回答下列问题：应反应热的测定。回答下列问题：(1)为准确测定实验数据，起始时盐酸与烧碱温度相同，为准确测定实验数据，起始时盐酸与烧碱温度相同，而终止温度
23、与起始温度之差而终止温度与起始温度之差(t1t2)分别为分别为2.3 ，2.4 ，2.9 ，则最终代入计算式的温度差的平均值为，则最终代入计算式的温度差的平均值为_ 。(2)在操作正确的前提下提高中和反应反应热测定的准确性的关键是在操作正确的前提下提高中和反应反应热测定的准确性的关键是_。(3)如果用如果用0.50 molL1的盐酸和氢氧化钠固体进行实验，则实验中所测出的的盐酸和氢氧化钠固体进行实验，则实验中所测出的中和反应反应热的数值将中和反应反应热的数值将_(填填“偏大偏大”“”“偏小偏小”或或“不变不变”)。8.在一定温度下的稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成在一定温度下的稀溶液中，酸与碱
24、发生中和反应生成1 mol H2O，这时的，这时的反应热就是中和热。反应热就是中和热。50 mL 0.50 mol L1盐酸与盐酸与50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应，通过测定反应过程中所放出溶液在如图所示的装置中进行中和反应，通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。试回答下列问题：的热量可计算中和热。试回答下列问题：(1)(1)大小烧杯间填满碎纸条的作用是大小烧杯间填满碎纸条的作用是 。减少实验过程中的热量损失减少实验过程中的热量损失(2)(2)大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值将将 ( (填填“偏大偏大
25、”“”“偏小偏小”或或“无影响无影响”)”)。结合日常生活的实际该实验在结合日常生活的实际该实验在 中进行效果更好。中进行效果更好。偏小偏小保温杯保温杯(3)实验中改用实验中改用60 mL 0.50 molL1盐酸与盐酸与50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液溶液进行反应，与上进行反应，与上述实验相比，所放出述实验相比，所放出的热量的热量 (填填“相等相等”或或“不相等不相等”)，所求所求中和热中和热 (填填“相等相等”或或“不相等不相等”)，简述，简述理由：理由： 不相等不相等相等相等因中和热是指在稀溶液中因中和热是指在稀溶液中1molH和和1mol OH发生中和反应生成发生中和反应生成1mol H2O时所放出的热量，与酸碱的用量无关时所放出的热量，与酸碱的用量无关(4)用用相同浓度和体积的氨水代替相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热溶液进行上述实验，测得的中和热的数值的数值会会 (填填“偏大偏大”“偏小偏小”或或“无影响无影响”)；用；用50 mL0.5molL1 NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会 。(填填“偏大偏大”“偏小偏小”或或“无影响无影响”)偏小偏小无影响无影响
