高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第1节 化学反应的热效应课文课件ppt

这是一份高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第1节 化学反应的热效应课文课件ppt，共48页。PPT课件主要包含了学业基础，核心素养，当堂评价，核心微网络，保温作用，反应容器，－CT2－T1，聚集状态，反应热，Q＋W等内容，欢迎下载使用。

素养新目标1.知道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的影响。2．认识化学能与热能的相互转化，恒温恒压条件下化学反应的反应热可以用焓变表示。3．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。4．能用热化学方程式表示反应中的能量变化。
一、化学反应的反应热1．反应热(1)当化学反应在一定的温度下进行时，反应所_____或_____的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称反应热。(2)符号：用Q表示，Q>0，表示反应____；Q<0，表示反应______。2．热化学：用______方法和_____方法研究反应热的化学分支。
3．反应热的测定(1)主要仪器：量热计。 
测定反应前后溶液的温度
使反应充分进行，体系的温度均匀
(2)原理：①公式：Q＝___________。②各物理量的含义：C表示溶液及量热计的热容；T1、T2分别表示反应前和反应后体系的温度。(3)操作：将反应物加入内筒并搅拌使之迅速反应，测量反应前后溶液温度的变化值。
状元随笔　实验注意事项：(1)要使用同一只温度计。测量酸、碱溶液及混合液的温度时，测量完一种溶液的温度后，温度计必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。(2)应当使用强酸、强碱的稀溶液，因为弱酸、弱碱在水溶液中不能完全电离，且弱酸、弱碱的电离是吸热过程，使所测得的反应热数值偏小。(3)测量中和反应的反应热时不能使用浓的强酸、强碱，因为浓的强酸、强碱溶于水时一般放热，使测得的反应热数值偏大。(4)实验时所用的强酸、强碱溶液配好后要充分冷却至室温后才能使用。(5)为了减小误差，重复实验2～3次，取其平均值。
二、化学反应的内能变化与焓变1．化学反应的内能变化(1)含义：体系内物质所含各种微观粒子的能量______。(2)符号：____。(3)影响因素：①物质的_____、______和________；②体系的_____、压强。(4)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＝______________________。
U(反应产物)－U(反应物)
(5)内能变化与反应热的关系①化学反应体系与环境进行能量交换可以以____和_____的形式呈现。即化学反应中内能的变化等于________和_____的加和，即：ΔU＝________。②若反应中体系没有做功，则ΔU＝_____，即反应热等于反应前后体系内能的变化。③等压条件下：可能存在因体积改变而存在体积功，故反应热不一定等于反应体系内能的变化。
2．化学反应的焓变(1)焓：用它的变化来描述等压反应的反应热，符号为____，单位是______。(2)反应热与焓变的关系①焓变
H(反应产物)－H(反应物)
②反应热和焓变的关系等压条件下，反应不与外界进行电能、光能等其他形式能量的转化时的反应热______反应的焓变，即Qp_____ΔH。③化学反应的焓变示意图
3．热化学方程式(1)定义：把一个化学反应中__________和__________同时表示出来的式子。(2)意义：热化学方程式不仅表示_____的变化，还表明了______的变化。(3)举例：H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l)　ΔH(298 K)＝－285.8 kJ·ml－1，表示在_____ K时，______H2(g)和________O2(g)反应生成1 ml H2O(l)时______的热量为285.8 kJ。
状元随笔　熟记常见放热反应与吸热反应(1)放热反应①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟水或酸的置换反应；⑤铝热反应。(2)吸热反应①大多数分解反应；②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应(大多数铵盐和碱的反应)；③碳和水蒸气、C和CO2的反应。
【即学即练】1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)H、ΔH的单位是kJ。(　　)(2)焓变一定等于反应热。(　　)(3)中和反应的反应热一定是正值。(　　)
2．下列有关化学反应的说法正确的是(　　)A．化学反应中的能量变化都表现为热量变化B．化学反应中能量的变化量与参加反应的物质的物质的量无关C．能量变化必然伴随化学变化的发生D．化学反应发生过程中一定有能量变化
解析：化学反应中的能量变化形式有多种，如光能、声能、电能等，但通常表现为热量变化，故A项错误；化学反应中能量的变化量与参加反应的物质的物质的量有关，参加反应的物质的物质的量越大，其能量的变化量越大，故B项错误；能量变化过程中不一定发生化学变化，如氢氧化钠固体溶于水放出热量，故C项错误；化学反应的实质为旧键的断裂和新键的形成，旧键断裂和新键形成都伴有能量变化，化学反应发生过程中一定有能量变化，故D项正确。
3．已知化学反应2C(s)＋O2(g) 2CO(g)，2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g)都是放热反应，据此判断，下列说法中正确的是(其他条件相同)(　　)A．28 g CO所具有的内能一定高于44 g CO2所具有的内能B．32 g O2所具有的内能大于44 g CO2所具有的内能C．56 g CO和32 g O2所具有的总内能大于88 g CO2所具有的内能D．将一定质量的C燃烧，生成CO2与生成CO时放出的热量一样多
解析：2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g)是放热反应，反应物的总内能高于生成物的总内能，即56 g CO和32 g O2所具有的总内能大于88 g CO2所具有的内能，但28 g CO所具有的内能不一定高于44 g CO2所具有的内能，32 g O2所具有的内能也不一定高于44 g CO2所具有的内能，故A、B项错误，C项正确；由于C→CO过程放热，CO→CO2过程放热，所以将一定质量的C燃烧，生成CO2比生成CO时放出的热量多，故D项错误。
4．通过测定50 mL 0.50 ml·L－1盐酸与50 mL 0.55 ml·L－1 NaOH溶液反应过程中放出的热量可计算中和反应的反应热。某兴趣小组设计实验装置如图所示，请回答下列问题：(1)从所学内容判断，图中尚缺少的一种仪器是_____________；该装置还有不妥之处，应如何改正？_____________________________________________。(2)大、小烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是________________________。
在大小烧杯间填满碎泡沫塑料，使小烧杯口与大烧杯口相平
减少实验过程中的热量损失
解析：(1)该装置中缺少的仪器是环形玻璃搅拌棒；为减少热量散失，应使小烧杯口与大烧杯口持平，其余空间用碎泡沫塑料填满。(2)大、小烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是减少实验过程中的热量损失。
(3)如果大烧杯上不盖硬纸板，则计算出的中和反应的反应热(ΔH)会________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(4)实验中改用60 mL 0.50 ml·L－1盐酸与50 mL 0.55 ml·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”)，计算出的中和反应的反应热________(填“相同”或“不同”)。
解析： (3)如果大烧杯上不盖硬纸板，会有一部分热量散失，求得的中和反应的反应热数值将会偏小，放热反应的ΔH为负值，所以计算出的中和反应的反应热(ΔH)偏大。(4)中和反应放出的热量与所用酸以及碱的量有关，如果用60 mL 0.50 ml·L－1盐酸与50 mL 0.55 ml·L－1 NaOH溶液进行反应，与题述原实验相比，生成水的量增多，所放出的热量偏多，但是计算出的中和反应的反应热相同。
目标一　焓变的计算例1 根据如图能量关系示意图，下列说法正确的是(　　)A．1 ml C(s)与1 ml O2(g)的能量之和为393.5 kJB．反应2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)中，生成物的总能量大于反应物的总能量C．由C(s)→CO(g)的热化学方程式为2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221.2 kJ·ml－1D．热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量，则CO的热值为－10.1 kJ·ml－1
解析：由图可知1 ml C(s)与1 ml O2(g)的能量比1 ml CO2(g)的能量高393.5 kJ，A项错误；由图可知反应2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)为放热反应，生成物的总能量小于反应物的总能量，B项错误；热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量，则CO的热值为282.9 kJ÷28 g≈10.1 kJ·g－1，D项错误。
[提升1]　已知一定条件下断裂1 ml下列化学键需要吸收的能量分别为：H—H　436 kJ；Cl—Cl　243 kJ；H—Cl　431 kJ。对于反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)，下列说法正确的是(　　)A．该反应的ΔH>0B．氢气分子中的化学键比氯气分子中的化学键更稳定C．其他条件相同时，该反应在光照和点燃条件下的ΔH不同D．H2与Cl2反应的热化学方程式为H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－183 kJ
解析：根据题给数据计算，ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和＝436 kJ·ml－1＋243 kJ·ml－1－2×431 kJ·ml－1＝－183 kJ·ml－1，ΔH<0，A项错误；H—H键的键能比Cl—Cl键的键能大，H2分子比Cl2分子中的化学键更稳定，B项正确；反应的反应热与反应条件无关，其他条件相同时，在光照和点燃条件下的ΔH相同，C项错误；ΔH的单位为kJ·ml－1，D项错误。
状元随笔　利用键能计算焓变时，注意记清公式“ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和”，还要正确判断出每种物质中存在的化学键的种类和个数。
关键能力1.ΔH的计算方法(1)ΔH＝生成物所具有的总能量－反应物所具有的总能量。(2)ΔH＝断键吸收的总能量－成键释放的总能量。拓展：常见物质的分子中的化学键数目
2.图解化学键变化与反应热的关系 a——旧化学键断裂吸收的能量；b——新化学键形成放出的能量；c——反应热。
目标二　热化学方程式的书写及正误判断例2 胶状液氢(主要成分是H2和CH4)有望用于未来的运载火箭和空间运输系统，实验测得101 kPa时，1 ml H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量；1 ml CH4完全燃烧生成液态水和CO2气体，放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式书写正确的是(　　)A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－285.8 kJ·ml－1B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3 kJ·ml－1C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.3 kJ·ml－1D．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝＋890.3 kJ·ml－1
[提升2]　下列关于热化学反应的描述中正确的是(　　)A．HCl和NaOH反应的ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，则H2SO4和Ca(OH)2反应的ΔH＝2×(－57.3) kJ·ml－1B．甲烷的标准燃烧热为－890.3 kJ·ml－1，则反应CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)的ΔH<－890.3 kJ·ml－1C．已知500 ℃、30 MPa下，N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·ml－1，将1.5 ml H2和过量的N2在此条件下充分反应，放出热量46.2 kJD．CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·ml－1，则反应2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)的ΔH＝＋566.0 kJ·ml－1
解析：HCl和NaOH反应的ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，但由于稀硫酸与氢氧化钙反应生成的硫酸钙微溶，则H2SO4和Ca(OH)2反应的ΔH≠2×(－57.3) kJ·ml－1，A项错误；由于气态水的能量高于液态水的能量，则甲烷完全燃烧生成液态水放热多，但放热越多，ΔH越小，因此反应CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)的ΔH>－890.3 kJ·ml－1，B项错误；合成氨反应是可逆反应，将1.5 ml H2和过量的N2在此条件下充分反应，放出热量小于46.2 kJ，C项错误；CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·ml－1，则2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－566.0 kJ·ml－1，互为逆反应时，焓变的数值相同、符号相反，则反应2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)的ΔH＝＋566.0 kJ·ml－1，D项正确。
状元随笔　热化学方程式与化学(离子)方程式的3个不同点(1)热化学方程式不注明反应条件。(2)热化学方程式不标“↑”“↓”，但必须用s、l、g、aq等标出物质的聚集状态。(3)热化学方程式的化学计量数只表示物质的量，其ΔH必须与化学方程式及物质的聚集状态相对应。
关键能力普通化学方程式与热化学方程式的区别
►【提醒】　(1)同素异形体在反应中除标明状态外，还要注明名称，如C(s，石墨)。(2)在热化学方程式中，物质化学式前面的系数只表示物质的量，可以用整数或简单分数表示。
1．下列过程伴随的能量变化中，属于反应热的是(　　)A．形成1 ml H—Cl键放出的能量B．石墨转化为金刚石吸收的能量C．1 ml O2形成2 ml O吸收的能量D．水蒸气变成液态水放出的能量
解析：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称为反应热，化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成。形成1 ml H—Cl键，只有化学键的形成，故其能量的变化不属于反应热，A项错误；石墨转化为金刚石过程中，既有旧键的断裂，又有新键的形成，故其能量的变化属于反应热，B项正确；1 ml O2形成2 ml O，只有化学键的断裂，没有化学键的形成，故其能量的变化不属于反应热，C项错误；水蒸气变成液态水是物理变化，故其能量的变化不属于反应热，D项错误。
2．科学家用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。反应过程如图所示，下列说法正确的是(　　)A．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程B．CO和O生成了具有极性共价键的CO2C．在该过程中，CO断键形成C和OD．CO和O生成CO2是吸热反应，ΔH>0
解析：根据题给图示可知，状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应的过程，A项错误；根据题给图示可知，CO与O反应生成CO2，CO2中含有极性共价键，B项正确；根据题给图示可知，反应过程中CO中的化学键没有断裂，C项错误；根据题给图示可知，状态Ⅰ的总能量高于状态Ⅲ的总能量，CO和O生成CO2的反应是放热反应，ΔH<0，D项错误。
3．下列说法中正确的是(　　)A．质量相等而状态不同的同种物质，它们的焓相等B．当反应放热时，ΔU>0；反应吸热时，ΔU<0(反应过程中体系没有做功)C．在一个确定的化学反应中，反应物的总焓与反应产物的总焓一定不同D．焓变是指1 ml物质参加反应时的能量变化
解析：质量相等而状态不同的同种物质，它们所具有的能量不同，所以它们的焓不相等，A项错误；若反应过程中体系没有做功，当反应放热时ΔU<0，吸热时ΔU>0，B项错误；化学反应一定伴随能量变化，所以反应物总焓与产物总焓一定不同，C项正确；焓变是反应产物的总焓与反应物的总焓之差，不限制反应物或产物的量，D项错误。
4．下列变化过程，属于放热反应的是(　　)①NH4Cl固体溶于水　②炸药爆炸　③食物因氧化而腐败　④铝热反应　⑤酸碱中和反应　⑥煅烧石灰石制生石灰　⑦溴蒸气液化A．②③④⑤⑦ B．①②④⑤ C．②③④⑤ D．①②③⑥⑦
解析：①NH4Cl固体溶于水是吸热过程，属于物理变化；②炸药爆炸是放热反应；③食物因氧化而腐败是放热反应；④铝热反应是剧烈的放热反应；⑤酸碱中和反应是放热反应；⑥煅烧石灰石制生石灰是吸热反应；⑦溴蒸气液化是放热过程，属于物理变化，不是放热反应。
5．下列图示变化为吸热反应的是(　　)
解析：题图中反应物总能量小于反应产物总能量，为吸热反应，故A项符合题意；题图中反应物总能量大于反应产物总能量，为放热反应，故B项不符合题意；浓硫酸稀释放热，属于物理变化，故C项不符合题意；Zn与稀盐酸的反应为放热反应，故D项不符合题意。
解析：反应热ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，所以反应P4(s)＋3O2(g)===P4O6(s)的反应热ΔH＝6×198 kJ·ml－1＋3×498 kJ·ml－1－12×360 kJ·ml－1＝－1 638 kJ·ml－1。
7．氢气是人类最理想的能源。已知在25 ℃，101 kPa下，1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量142.9 kJ，则下列热化学方程式书写正确的是(　　)A．2H2＋O2===2H2O　 ΔH＝－142.9 kJ·ml－1B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－142.9 kJ·ml－1C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·ml－1D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－142.9 kJ
解析：已知在25 ℃、101 kPa下，1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量142.9 kJ，所以4 g氢气完全燃烧生成液态水，放出571.6 kJ热量。物质聚集状态未标注，且4 g氢气完全燃烧生成液态水，放出571.6 kJ热量，故A错误；4 g氢气完全燃烧生成液态水，放出571.6 kJ热量，故B错误；4 g氢气完全燃烧生成液态水，放出571.6 kJ热量，且ΔH的单位为kJ·ml－1，不是kJ，故D错误。