1.通過對體系和環(huán)境的學(xué)習(xí),知道內(nèi)能的定義,進(jìn)一步掌握吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)、反應(yīng)熱等概念,能從多角度認(rèn)識放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。2.通過中和反應(yīng)實驗,掌握中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定方法。3.通過對反應(yīng)熱與焓、焓變的學(xué)習(xí),能夠進(jìn)行反應(yīng)熱的簡單計算,掌握從微觀角度利用化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)來計算反應(yīng)熱的方法。
化學(xué)反應(yīng)的過程，既是物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程，也是化學(xué)能與熱能、電等其他形式能量的轉(zhuǎn)化過程。
自然界的能量存在形式有很多種，勢能、生物能、熱能、太陽能、風(fēng)能等。
熱量的釋放或吸收是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的常見形式。例如，燃料的燃燒、酸與堿的中和反應(yīng)等會放出熱量，屬于放熱反應(yīng)。而有些反應(yīng)，如工業(yè)上煅燒石灰石的反應(yīng)等會吸收熱量，屬于吸熱反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)過程中釋放或吸收的熱量在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究中具有廣泛的應(yīng)用。
在實際應(yīng)用中，人們?nèi)绾味康孛枋龌瘜W(xué)反應(yīng)過程中釋放或吸收的熱量呢?
1、體系（系統(tǒng)）與環(huán)境
以鹽酸與NaOH溶液的反應(yīng)為例：
試管中的鹽酸和氫氧化鈉溶液及發(fā)生的反應(yīng)等看作一個反應(yīng)體系，又稱系統(tǒng)。
HCl+NaOH==NaCl+H2O
盛溶液的試管和溶液之外的空氣等看作環(huán)境
存在物質(zhì)交換或能量交換
體系（系統(tǒng)）：熱力學(xué)研究對象。
環(huán)境：與體系（系統(tǒng)）有關(guān)的外物。
根據(jù)體系（系統(tǒng)）和環(huán)境之間的關(guān)系，可將體系（系統(tǒng)）分為：
敞開體系（系統(tǒng)）：系統(tǒng)與環(huán)境間既有物質(zhì)交換，又有能量交換交換
經(jīng)典熱力學(xué)不研究敞開體系（系統(tǒng)）
封閉體系（系統(tǒng)） ：系統(tǒng)與環(huán)境間沒有物質(zhì)交換，只有能量交換
經(jīng)典熱力學(xué)主要研究封閉體系（系統(tǒng)）
孤立體系（系統(tǒng)） ：系統(tǒng)與環(huán)境間無物質(zhì)交換，無能量交換，故又稱隔離體系（系統(tǒng)）。
系統(tǒng)為立體箱與燒杯及熱源的組合；環(huán)境為立體箱與外圍線所包圍部分。
在等溫條件下①，化學(xué)反應(yīng)體系向環(huán)境_______或從環(huán)境_______的_______，稱為化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，簡稱反應(yīng)熱。
②熱量(Q)：因溫度不同而在體系與環(huán)境之間交換或傳遞能量。
①等溫條件：指化學(xué)反應(yīng)發(fā)生后，使反應(yīng)后體系的溫度恢復(fù)到反應(yīng)前體系的溫度，即反應(yīng)前后體系的溫度相等。
測定原理：Q = mCΔt Q：中和反應(yīng)放出的熱量。 m：反應(yīng)混合液的質(zhì)量。 C：反應(yīng)混合液的比熱容。 Δt：反應(yīng)前后溶液溫度的差值
用溫度計測量反應(yīng)前后體系的溫度變化，根據(jù)有關(guān)物質(zhì)的比熱容等來計算反應(yīng)熱。
(1).直接測定反應(yīng)熱的方法
(2).中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定
在測定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱時，應(yīng)該測量哪些數(shù)據(jù)？如何根據(jù)測得的數(shù)據(jù)計算反應(yīng)熱？為了提高測定的準(zhǔn)確度，應(yīng)該采取哪些措施？
實驗探究——中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定
[實驗?zāi)康腯用簡易的量熱計測量鹽酸與NaOH溶液反應(yīng)前后的溫度
[實驗用品]簡易量熱計（溫度計(0.1℃)、玻璃攪拌器、內(nèi)筒、外殼、隔熱層、杯蓋）、量筒(50mL)兩個； 50mL 0.50ml/L鹽酸、50mL 0.55ml/LNaOH溶液。
①反應(yīng)物溫度的測量 a.用量筒量取50 mL 0.50 ml/L鹽酸，打開杯蓋，倒入量熱計的內(nèi)筒中，蓋上杯蓋，插入溫度計，測量并記錄鹽酸的溫度(數(shù)據(jù)填入下表)。用水把溫度計上的酸沖洗干凈，擦干備用。 b.用另一個量筒量取50mL0.55ml/LNaOH溶液，用溫度計測量并記錄NaOH溶液的溫度(數(shù)據(jù)填入下表)。
②反應(yīng)后體系溫度的測量 打開杯蓋，將量筒中的NaOH溶液迅速倒入量熱計的內(nèi)筒中，立即蓋上杯蓋，插入溫度計，用攪拌器勻速攪拌。密切關(guān)注溫度變化，將最高溫度記為反應(yīng)后體系的溫度(t2)。
③重復(fù)步驟①步驟②兩次。 減少實驗過程中的誤差
①取鹽酸溫度和NaOH溶液溫度的平均值記為反應(yīng)前體系的溫度(t1)，計算溫度差(t2?t1)，將數(shù)據(jù)填入下表。
②取三次測量所得溫度差的平均值作為計算依據(jù)。③根據(jù)溫度差和比熱容等計算反應(yīng)熱。
為了方便計算，可以近似地認(rèn)為實驗所用酸、堿稀溶液的密度、比熱容與水相同，并忽略量熱計的比熱容，則：
鹽酸的質(zhì)量m1=50g，50mL0.55ml/LNaOH溶液的質(zhì)量m2=50g。 b.反應(yīng)后生成的溶液的比熱容c=4.18J/(g·℃),50mL0.5ml/L的鹽酸與50mL0.55ml/LNaOH溶液發(fā)生中和反應(yīng)時放出的熱量為(m1+m2)·c·(t2-t1)。 c.生成1mlH2O(l)時 放出的熱量為 kJ。
大量實驗測得，在25C和101kPa下,強(qiáng)酸的稀溶液與強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1mlH2O(g)時,放出57.3 kJ的熱量。
你所測得的數(shù)據(jù)是否為57.3kJ/ml， 若不是，分析產(chǎn)生誤差的原因。
①量取溶液的體積不準(zhǔn)確。②溫度計讀數(shù)有誤(如未讀取到混合溶液的最高溫度，就記為終止溫度)③實驗過程中有液體濺出。④混合酸、堿溶液時，動作緩慢。⑤隔熱層隔熱效果不好，實驗過程中有熱量損失。⑥測過酸溶液的溫度計未用水清洗便立即去測堿溶液的溫度。⑦溶液濃度不準(zhǔn)確。⑧沒有進(jìn)行重復(fù)實驗。
①酸、堿混合時,為何要把量筒中的NaOH溶液迅速倒入量熱計的內(nèi)筒而不能緩緩倒入?
②實驗中能否用銅絲攪拌器代替玻璃攪拌器?為什么?
不能。因為銅絲易導(dǎo)熱,使熱量損失較大。
③若用同濃度的KOH溶液代替NaOH溶液,會對結(jié)果產(chǎn)生影響嗎?為什么?
無影響。因為強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的稀溶液反應(yīng)生成1mlH2O(l)時放出的熱量是相同的,與用KOH溶液還是NaOH 溶液以及酸堿的用量無關(guān)。
④若用濃硫酸代替鹽酸會對結(jié)果產(chǎn)生什么影響?用醋酸代替鹽酸呢?若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液測定中和反應(yīng)反應(yīng)熱,又會對結(jié)果產(chǎn)生什么影響?
濃硫酸溶于水時放熱,所測反應(yīng)熱的數(shù)值偏大;弱酸、弱堿電離吸熱,因此用醋酸所測反應(yīng)熱的數(shù)值偏小;若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液測定反應(yīng)熱,因生成BaSO4沉淀還會多放出一部分熱量,使所測反應(yīng)熱的數(shù)值偏大。
提高中和反應(yīng)反應(yīng)熱測定準(zhǔn)確度的措施
(1)為使測得的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確,酸、堿溶液應(yīng)當(dāng)使用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的稀溶液(濃度不宜過大或過小)。①測定實驗中若用弱酸或弱堿,因其電離吸熱使測定數(shù)值偏小;若用濃酸或濃堿,因其稀釋放熱使測定數(shù)值偏大。②測定實驗中若生成不溶性或難電離物質(zhì),因其生成放熱使測定數(shù)值偏大。(2)為保證鹽酸被完全中和,堿的濃度應(yīng)稍大。
(1)“快”:實驗中酸堿混合要快,盡量減少熱量散失。(2)“準(zhǔn)”:準(zhǔn)確測量液體溫度和液體體積。在測量反應(yīng)混合液的溫度時,溫度計不要貼在容器壁上或插入容器底部,要隨時讀取溫度值,記錄下最高溫度值。(3)“同”:用同一支溫度計可減小實驗誤差,測量完一種溶液溫度后,溫度計需水洗并用濾紙擦干。
(1)不可將溫度計當(dāng)攪拌器使用;玻璃攪拌器應(yīng)上下移動。(2)應(yīng)使用玻璃攪拌器,不能用金屬攪拌器代替。(3)隔熱層隔熱效果要好。
1.下列有關(guān)中和反應(yīng)反應(yīng)熱測定實驗的說法正確的是( )A.溫度計能代替玻璃攪拌器，用于攪拌反應(yīng)物B.強(qiáng)酸與強(qiáng)堿反應(yīng)生成1mlH2O(l)釋放的熱量都約為57.3kJC.測定中和反應(yīng)反應(yīng)熱實驗中，讀取混合溶液不再變化的溫度為終止溫度D.某同學(xué)通過實驗測得鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)生成1mlH2O(l)放出的熱量為52.3kJ，造成這一結(jié)果的原因不可能是所用酸、堿溶液濃度過大E.為了使反應(yīng)均勻進(jìn)行，可以向酸(堿)溶液中分幾次加入堿(酸)溶液
化學(xué)反應(yīng)為什么會產(chǎn)生反應(yīng)熱？
因為化學(xué)反應(yīng)前后體系的內(nèi)能發(fā)生了變化。
(1)定義 內(nèi)能是體系內(nèi)物質(zhì)的各種能量的總和，包括分子的平動、轉(zhuǎn)動、振動、分子間位能，以及分子內(nèi)各種粒子及其相互的能量。
體系由狀態(tài)Ⅰ變化到狀態(tài)Ⅱ，在這一過程中體系從環(huán)境吸熱Q，環(huán)境對體系做功W，若體系內(nèi)能改變量用?U表示，則有?U= U2-U1=Q+W。
(2)內(nèi)能是體系的狀態(tài)函數(shù)，受溫度、壓強(qiáng)和物質(zhì)的聚集狀態(tài)等影響。
在熱力學(xué)過程中，體系對抗外壓改變體積，產(chǎn)生體積功W體：
W體=P外·?V =P外·(V2-V1)
環(huán)境對體系做功W=-W體=-P外·?V
若體系只做體積功，不做其他功(如電功等)，則有:
①如果是恒容變化過程， ?V=0，則W體=0
Qv為恒容熱效應(yīng)，此時體系吸收的熱量全部用來增加內(nèi)能。
②如果是等壓變化過程,P1=P2=P,則Q=QP,為恒壓熱效應(yīng)
?U= U2-U1=QP-W體=QP-P·?V =QP-P·（V2-V1）
QP=(U2+PV2)-(U1+PV1)
?U= U2-U1=Q-W體=Q-P外·?V
2、焓（H）與焓變（?H）
與內(nèi)能有關(guān)的物理量，用符號H表示。
?H=H2-H1 =(U2+PV2)-(U1+PV1) = QP
生成物與反應(yīng)物的焓值差,用符號?H表示。單位：______（或________）
因此，在等壓條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)（只做體積功），其反應(yīng)熱等于反應(yīng)的焓變。
(3)反應(yīng)熱和焓變的比較
①ΔH為“?”，即ΔH＜0，反應(yīng)體系對環(huán)境放熱，其焓減小
②ΔH為“+”，即ΔH＞0，反應(yīng)體系從環(huán)境中吸熱，其焓增大
3、反應(yīng)熱的表示方法與?H計算
（1）反應(yīng)熱的表示方法
①例如，在25℃和101KPa下，1mlH2與1mlCl2反應(yīng)生成2mlHCl時放出184.6KJ的熱量，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱為：
?H= -184.6KJ/ml
②在25℃和101KPa下，1mlC（無特殊說明均指石墨）與1mlH2O(g)反應(yīng)，生成1mlCO和1mlH2，需要吸收131.5KJ的熱量，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱為：
?H= +131.5KJ/ml
已知H2和Cl2在點燃的條件下生成HCl。下面是反應(yīng) H2(g)+Cl2(g)＝2HCl(g)的能量變化示意圖。
問題1:根據(jù)以前的知識可以判斷,該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)?
常見吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)類型：
問題2:結(jié)合上圖說明化學(xué)反應(yīng)中為什么會有能量變化?
提示:化學(xué)鍵斷裂和形成時有能量變化。
問題3:斷裂1 ml H—H、1 ml Cl—Cl吸收的總能量是多少?形成2 ml H—Cl放出的能量是多少?由此判斷該反應(yīng)的ΔH是多少?
提示:679 kJ;862 kJ;-183 kJ/ml。
問題4:根據(jù)圖示中的數(shù)據(jù)計算并判斷2HCl(g)H2(g)+Cl2(g)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)?與問題3中的ΔH相比,你得出的結(jié)論是什么?
提示:ΔH=2×431 kJ/ml-(436 kJ/ml+243 kJ/ml)=+183kJ/ml>0,故該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。正向、逆向反應(yīng)的焓變(ΔH)數(shù)值相等,符號相反。
（2）化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因
①從反應(yīng)物和生成物的總能量相對大小的角度分析。
②從反應(yīng)熱的量化參數(shù)——鍵能的角度分析。
鍵能:氣態(tài)分子中1 ml化學(xué)鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量,單位kJ/ml或kJ·ml-1。
化學(xué)鍵斷裂和形成時的能量變化是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因
（3）焓變(?H)計算
②ΔH=E（生成物的總能量）?E（反應(yīng)物的總能量）
③ΔH=Q(反應(yīng)物分子的化學(xué)鍵斷裂時吸收的總能量)?Q(生成物分子的化學(xué)鍵形成時釋放的總能量) =E(反應(yīng)物的總鍵能)?E(生成物的總鍵能)
①ΔH=H總(生成物)-H總(反應(yīng)物)
說明:焓只有正值,而焓變有正值、負(fù)值之分。任何化學(xué)反應(yīng)都有反應(yīng)熱。
1.下列說法正確的是(　　)A.反應(yīng)熱和焓變的單位都是kJB.相同條件下,生成物的總能量大于反應(yīng)物的總能量時,反應(yīng)吸熱,ΔH>0C.在任何條件下,化學(xué)反應(yīng)的焓變都等于化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱D.任何化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱均可通過實驗直接測定
2.下列關(guān)于ΔH的說法正確的是(　　)A.反應(yīng)過程中,消耗的反應(yīng)物越多,ΔH越大B.ΔH>0時反應(yīng)放熱,ΔH

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第一節(jié) 反應(yīng)熱

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