《反應(yīng)熱（第一課時(shí)）》

2020年7月23日12時(shí)41分，長征五號遙四火箭托舉著我國首次火星探測任務(wù)“天問一號”探測器，在中國海南文昌航天發(fā)射場點(diǎn)火升空。資料長征五號布局結(jié)構(gòu)箭長56.97米芯級直徑5米助推器直徑3.35米總質(zhì)量870噸火箭推進(jìn)劑火箭發(fā)動(dòng)機(jī)一般選用化學(xué)推進(jìn)劑，它是由燃料和氧化劑組成的，反應(yīng)后產(chǎn)生高溫氣體用于火箭推進(jìn)。液氫-液氧煤油-液氧長征五號推進(jìn)劑能量變化物質(zhì)變化基礎(chǔ)

化學(xué)反應(yīng)的特征熱能電能光能……吸收釋放體系環(huán)境熱量被研究的物質(zhì)系統(tǒng)稱為體系，與體系相互影響的其他部分稱為環(huán)境。任務(wù)一

思考如何定量描述化學(xué)反應(yīng)中釋放或者吸收的熱量體系與環(huán)境

在等溫條件下，化學(xué)反應(yīng)體系向環(huán)境釋放或從環(huán)境吸收的熱量，稱為化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，簡稱反應(yīng)熱。反應(yīng)熱體系環(huán)境任務(wù)一

思考如何定量描述化學(xué)反應(yīng)中釋放或者吸收的熱量熱量許多反應(yīng)熱可以通過量熱計(jì)直接測定。保溫杯式量熱計(jì)反應(yīng)熱的測定測定原理

取一定量已知濃度的稀鹽酸溶液置于保溫瓶中，另一份已知濃度的稀氫氧化鈉溶液于燒杯中。待酸與堿兩份溶液溫度恒定并相等時(shí)，將堿溶液迅速倒入保溫瓶中蓋緊瓶帽，并適度攪拌。由于鹽酸和氫氧化鈉中和反應(yīng)放熱而使溶液溫度升高，記錄此刻的溫度變化。

中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定測出溫度的變化量（t2－t1）求放出的熱量QQ＝

c

·m·（t2－t1）比熱容質(zhì)量溫度的變化量保溫杯式量熱計(jì)中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定思考：為了提高測定的準(zhǔn)確度，應(yīng)

該采取哪些措施？1.使用比較精確的溫度計(jì)讀出溫度變化；2.需要保溫裝置，保證反應(yīng)過程中，不與外界發(fā)生熱交換；3.攪拌器攪拌，保證溶液溫度均勻；……

大量實(shí)驗(yàn)測得，25℃和101kPa下，強(qiáng)酸與強(qiáng)堿稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水時(shí)，放出57.3kJ的熱量。保溫杯式量熱計(jì)中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定焓（H）：是一個(gè)與內(nèi)能有關(guān)的物理量。內(nèi)能受溫

度、壓強(qiáng)和物質(zhì)的聚集狀態(tài)等影響。焓變（?H

）：

?H＝

H生成物－H反應(yīng)物

單位：kJ/mol或kJ?mol-1

等壓條件下，反應(yīng)熱等于焓變。焓與焓變產(chǎn)生反應(yīng)熱體系內(nèi)能改變等壓反應(yīng)熱（焓變）任務(wù)二

探究化學(xué)反應(yīng)中為什么會有反應(yīng)熱宏觀分析放熱反應(yīng)∑H

(反應(yīng)物）＞∑H(生成物）宏觀分析放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)∑H

(反應(yīng)物）＞∑H(生成物）∑H

(反應(yīng)物）＜∑H(生成物）?H＝∑H(生成物）－∑H(反應(yīng)物）放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)H反應(yīng)物生成物反應(yīng)物生成物

?H

＜0?H

＞0H436kJ/molHHHH鍵斷裂,吸收能量鍵形成,釋放能量436kJ/mol微觀分析436kJ/molHHHH鍵斷裂,吸收能量鍵形成,釋放能量436kJ/mol鍵能：在25℃和101kPa下，斷開1mol氣態(tài)分子AB(g)中的共價(jià)鍵，使其生成氣態(tài)原子A(g)和B(g)所吸收的能量。微觀分析能量

?H2＝?436

kJ/mol

H2(g)2H(g)?H1＝+436kJ/mol微觀分析H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)

?H＝？微觀分析吸收436kJ+243kJ＝679kJ

吸收436kJ+243kJ＝679kJ

釋放431kJ/mol×2mol＝862kJ?H＝?183kJ/mol微觀分析H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)

?H＝？吸收能量679kJ釋放能量862kJ

H＝?183kJ/mol

?H＝?183kJ/mol

化學(xué)鍵斷裂和形成時(shí)的能量變化是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。想一想：實(shí)驗(yàn)測得與理論分析的數(shù)據(jù)接近，說明了什么？鍵能估算實(shí)驗(yàn)測得

?H＝?184.6kJ/molH2(g)+Cl2(g)2HCl(g)

?H＝

？

?H(估算)＝∑E

(反應(yīng)物鍵能）－∑E

(生成物鍵能）反應(yīng)物生成物化學(xué)反應(yīng)鍵斷裂鍵生成原子重新組合吸收能量放出能量吸收能量＞釋放能量吸熱反應(yīng)吸收能量＜釋放能量放熱反應(yīng)

算一算（1）依據(jù)信息估算2mol

H2(g)和1molO2(g)反應(yīng)生成2mol

H2O(g)的反應(yīng)熱?H＝？2H2O24H2O2H2O1molH2(g)中的H－H鍵斷裂吸收436kJ能量1molO2(g)中的化學(xué)鍵斷裂吸收498kJ能量形成H2O(g)中1molH－O鍵釋放463.4kJ能量

?H(估算)＝∑E

(反應(yīng)物鍵能）－∑E

(生成物鍵能）

＝2×436kJ/mol＋498kJ/mol－4×463.4kJ/mol

＝?483.6

kJ/mol

2H2O24H2O2H2O1molH2(g)中的H－H鍵斷裂吸收436kJ能量1molO2(g)中的化學(xué)鍵斷裂吸收498kJ能量形成H2O(g)中1molH－O鍵釋放463.4kJ能量2H2(g)+O2(g)2H2O(g)

?H＝？化學(xué)反應(yīng)放熱反應(yīng)中和反應(yīng)、燃燒、多數(shù)化合反應(yīng)、鋁熱反應(yīng)、自發(fā)的氧化還原反應(yīng)……任務(wù)三

思考研究反應(yīng)熱的意義化學(xué)反應(yīng)放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)中和反應(yīng)、燃燒、多數(shù)化合反應(yīng)、鋁熱反應(yīng)、自發(fā)的氧化還原反應(yīng)……Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl固體的反應(yīng)多數(shù)分解反應(yīng)某些需要持續(xù)加熱的反應(yīng)……任務(wù)三

思考研究反應(yīng)熱的意義熱能的綜合利用“天問一號”升空CH4H2SCH4Fe2S3,H2OCO，H2CH4（10%）H2O(g)CO，H2N2H2O(g)CO2，H2N2N2，H2KHCO3N2，H2NH3NH3CO2S(硫)空氣二次轉(zhuǎn)化一次轉(zhuǎn)化合成K2CO3(aq)Fe(OH)3O2脫硫接下行左端利用天然氣合成氨的工藝流程示意圖CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

?H

＞0反應(yīng)吸收大量熱，如果不及時(shí)供應(yīng)所需要的熱量，反應(yīng)就不能順利進(jìn)行，甚至停止。CH4H2SCH4Fe2S3,H2OCO，H2CH4（10%）H2O(g)CO，H2N2H2O(g)CO2，H2N2N2，H2KHCO3N2，H2NH3NH3CO2S(硫)空氣二次轉(zhuǎn)化一次轉(zhuǎn)化合成K2CO3(aq)Fe(OH)3O2脫硫接下行左端利用天然氣合成氨的工藝流程示意圖CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

?H＞0反應(yīng)吸收大量熱，如果不及時(shí)供應(yīng)所需要的熱量，反應(yīng)就不能順利進(jìn)行，甚至停止。

算一算（2）拆開1molH

H鍵、1molN

H鍵、1molN

N鍵所需能量分別是436kJ、391kJ、946kJ，則1molN2(g)轉(zhuǎn)化為NH3(g)時(shí)的反應(yīng)熱是多少？

＝946

kJ/mol+3×436

kJ/mol6×391kJ/mol

＝92kJ/mol

?H(估算)＝∑E

(反應(yīng)物鍵能）－∑E

(生成物鍵能）N2(g)+

3H2(g)

2NH3

(g)

?H＝?

CH4H2SCH4Fe2S3,H2OCO，H2CH4（10%）H2O(g)CO，H2N2H2O(g)CO2，H2N2N2，H2KHCO3N2，H2NH3NH3CO2S(硫)空氣二次轉(zhuǎn)化一次轉(zhuǎn)化合成K2CO3(aq)Fe(OH)3O2脫硫接下行左端?H＜0選擇工藝操作條件保證生產(chǎn)正常進(jìn)行

反應(yīng)放熱。如果不設(shè)法將這些熱量移走，反應(yīng)器內(nèi)的溫度就會過高，不僅會燒毀催化劑，使產(chǎn)量降低，還可能發(fā)生爆炸事故。利用天然氣合成氨的工藝流程示意圖研究化學(xué)反應(yīng)的可行性選擇適宜的反應(yīng)條件將要在第二章中學(xué)習(xí)哦研究反應(yīng)熱的其他意義：任務(wù)三

思考研究反應(yīng)熱的意義小結(jié)任務(wù)一反應(yīng)熱與焓變[問題探究]1.化學(xué)反應(yīng)一定伴隨能量的變化嗎?為什么?答案

一定。化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是化學(xué)鍵的斷裂和形成,舊鍵斷裂要吸收能量,新鍵形成要放出能量。一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中斷裂化學(xué)鍵吸收的能量和生成化學(xué)鍵放出的能量不相等,因此化學(xué)反應(yīng)都伴有能量變化。2.若反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量,該反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)?答案

放熱反應(yīng)。[深化拓展]1.反應(yīng)熱與焓變的關(guān)系2.焓變與物質(zhì)化學(xué)鍵鍵能的關(guān)系ΔH=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能。3.焓變與反應(yīng)物、生成物能量的關(guān)系ΔH=生成物的總能量-反應(yīng)物的總能量。[素能應(yīng)用]典例1已知斷裂1molH—H需吸收的能量為436kJ,形成1molN—H放出的能量為391kJ,根據(jù)化學(xué)方程式N2+3H22NH3,1molN2完全反應(yīng)放出92.4kJ能量。則斷裂1molN≡N所需吸收的能量為(

)A.431kJ B.945.6kJC.649kJ D.896kJ答案

B解析

根據(jù)ΔH=E總(斷鍵)-E總(成鍵),設(shè)斷裂1

mol

N≡N所需吸收的能量為E,則有E+3×436

kJ-6×391

kJ=-92.4

kJ,E=945.6

kJ。根據(jù)化學(xué)鍵斷裂和形成時(shí)的能量變化計(jì)算反應(yīng)熱化學(xué)鍵的斷裂要吸收能量,形成新化學(xué)鍵要釋放能量,若反應(yīng)物斷鍵所吸收的總能量大于生成物成鍵所釋放的總能量,則為吸熱反應(yīng),反之,則為放熱反應(yīng)。即E總(斷鍵)>E總(成鍵),為吸熱反應(yīng);E總(斷鍵)<E總(成鍵),為放熱反應(yīng)。ΔH=E總(斷鍵)-E總(成鍵)。利用化學(xué)鍵斷裂和形成時(shí)的能量變化計(jì)算反應(yīng)熱,要準(zhǔn)確判斷化學(xué)鍵斷裂或生成的數(shù)量。變式訓(xùn)練1某些化學(xué)鍵的鍵能(kJ·mol-1)如下表:(1)1molH2在2molCl2中燃燒,放出的熱量為

kJ。

(2)在一定條件下,1molH2分別與足量的Cl2、Br2、I2反應(yīng),放出熱量由多到少的順序是

(填字母)。

A.Cl2>Br2>I2 B.I2>Br2>Cl2化學(xué)鍵H—HBr—BrI—ICl—ClH—ClH—IH—Br鍵能436193151243431299366答案

(1)183

(2)A解析

(1)1

mol

H2在2

mol

Cl2中燃燒,參加反應(yīng)的H2和Cl2的物質(zhì)的量都是

1

mol,生成2

mol

HCl,則放出的熱量為431

kJ·mol-1×2

mol-436

kJ·mol-1×1mol+243

kJ·mol-1×1

mol=183

kJ。(2)反應(yīng)H2+X2===2HX中,若1

mol

H2和1

mol

X2反應(yīng)生成2

mol

HX,就有1

mol

H—H和1

mol

X—X斷裂,有2

mol

H—X形成。放出的熱量Q(HX)=2E(H—X)-E(H—H)-E(X—X),將題中數(shù)據(jù)代入計(jì)算可得:Q(HCl)>Q(HBr)>Q(HI)。故A正確。任務(wù)二吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)的比較[問題探究]1.氨氣液化會放出熱量,是放熱反應(yīng)嗎?答案

不是。因?yàn)榘睔庖夯俏锢碜兓?.需要加熱的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)嗎?不需要加熱的反應(yīng)一定是放熱反應(yīng)嗎?[深化拓展]1.放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)的比較(1)形成原因。放熱反應(yīng):反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量;吸熱反應(yīng):反應(yīng)物具有的總能量小于生成物具有的總能量。(2)與化學(xué)鍵強(qiáng)弱的關(guān)系。放熱反應(yīng):生成物成鍵時(shí)釋放出的總能量大于反應(yīng)物斷鍵時(shí)吸收的總能量。吸熱反應(yīng):生成物成鍵時(shí)釋放出的總能量小于反應(yīng)物斷鍵時(shí)吸收的總能量。(3)圖示。放熱反應(yīng):吸熱反應(yīng):2.常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)(1)常見的放熱反應(yīng)有:①活潑金屬與H2O或酸的反應(yīng),如2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑;②酸堿中和反應(yīng),如2KOH+H2SO4===K2SO4+2H2O;[素能應(yīng)用]典例2下列說法中正確的是(

)①放熱反應(yīng)在常溫下一定很容易發(fā)生②反應(yīng)是吸熱還是放熱可以看反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對大小③某些吸熱反應(yīng)在一定條件下也能發(fā)生A.①②③ B.只有②③C.只有①② D.只有①③答案

B解析

反應(yīng)是吸熱還是放熱主要取決于反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對大小。某些放熱反應(yīng)和某些吸熱反應(yīng)在不加熱條件下也能發(fā)生。反應(yīng)開始需加熱的反應(yīng)可能是吸熱反應(yīng),也可能是放熱反應(yīng),例如C+O2CO2的反應(yīng)為放熱反應(yīng),但反應(yīng)開始也需要加熱,即需要向反應(yīng)體系先提供一定的能量。(1)需要加熱才能進(jìn)行的反應(yīng)不一定都是吸熱反應(yīng),如木炭的燃燒。(2)常溫下就能進(jìn)行的反應(yīng)不一定都是放熱反應(yīng),如氫氧化鋇晶體和氯化銨固體的反應(yīng)。(3)任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化,但能量變化不一定都表現(xiàn)為熱量變化,還可能以聲、光、電等形式表現(xiàn)出來。(4)放出熱量(或吸收熱量)的物質(zhì)變化過程不一定是放熱反應(yīng)(或吸熱反應(yīng)),如水蒸氣冷凝為液態(tài)水放熱,干冰升華吸熱,它們不是放熱反應(yīng)或吸熱反應(yīng),而是物理變化過程。變式訓(xùn)練2下列說法正確的是(

)A.物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化B.伴有能量變化的物質(zhì)變化都是化學(xué)變化C.凡是經(jīng)過加熱而發(fā)生的反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)D.在一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)關(guān)系中,反應(yīng)物的總能量總是高于生成物的總能量答案

A任務(wù)三中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定[問題探究]1.用含0.5molH2SO4的濃硫酸和含1molHCl的稀鹽酸分別與含1molNaOH的稀溶液發(fā)生反應(yīng),所測得的反應(yīng)熱相等嗎?答案

不相等;因?yàn)闈饬蛩嵯♂寱r(shí)會放熱。2.測定中和反應(yīng)反應(yīng)熱的實(shí)驗(yàn)中引起誤差的因素有哪些?答案

量熱計(jì)的隔熱效果差;量取溶液的體積不準(zhǔn)確;配制的溶液濃度不準(zhǔn)確;溫度未到達(dá)最高點(diǎn)就讀數(shù);實(shí)驗(yàn)操作動(dòng)作較慢等。3.測定中和反應(yīng)反應(yīng)熱的實(shí)驗(yàn)中為什么堿要稍過量?答案

堿過量是為了保證酸完全反應(yīng)。[深化拓展]測定中和反應(yīng)反應(yīng)熱的實(shí)驗(yàn)中需要注意的問題(1)所用裝置要盡可能做到保溫、隔熱;實(shí)驗(yàn)操作時(shí)動(dòng)作要快,盡量減少熱量的損失。(2)所用溶液的配制必須準(zhǔn)確,且濃度要小;為保證鹽酸完全被氫氧化鈉中和,要使氫氧化鈉稍過量。(3)實(shí)驗(yàn)中所用的鹽酸和氫氧化鈉溶液配好后要充分冷卻至室溫,才能使用。(4)要使用同一支溫度計(jì),溫度計(jì)讀數(shù)要盡可能準(zhǔn)確;水銀球部位一定要完全浸沒在溶液中,且要穩(wěn)定一段時(shí)間后再讀數(shù),以提高測量的精度;兩次讀數(shù)的時(shí)間間隔要短,這樣才能讀到最高溫度,即最終溫度。(5)實(shí)驗(yàn)中若用弱酸代替強(qiáng)酸,或用弱堿代替強(qiáng)堿,因中和過程中弱酸或弱堿的電離吸熱,會使測得的反應(yīng)熱數(shù)值的絕對值偏小。(6)可采用多次測量取平均值的方法,減小實(shí)驗(yàn)誤差。[素能應(yīng)用]典例350mL0.50mol·L-1鹽酸與50mL0.55mol·L-1NaOH溶液在如圖所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)。通過測定反應(yīng)過程中所放出的熱量可計(jì)算中和熱(101kPa下,強(qiáng)酸稀溶液與強(qiáng)堿稀溶液反應(yīng)生成1molH2O時(shí)放出的熱量叫中和熱)?；卮鹣铝袉栴}:(1)燒杯間填滿碎泡沫塑料的作用是

。

(2)大燒杯上如不蓋硬紙板,求得中和熱的