反應熱課件 2023-2024學年高二上學期化學人教版（2019）選擇性必修1

人教版高中化學選擇性必修1第1章第1節(jié)反應熱CONTENTS反應熱概述熱力學基礎知識熱力學第一定律反應熱的計算反應熱的應用舉例反應熱與日常生活、工業(yè)生產(chǎn)及環(huán)境保護的關系反應熱概述01定義反應熱是指化學反應在恒壓條件下進行時，反應體系所吸收或放出的熱量。說明反應熱通常用于描述反應體系的能量變化，是熱力學研究的重要參數(shù)之一。反應熱的定義反應熱的種類燃燒熱，指在一定條件下，純凈物燃燒生成穩(wěn)定的氧化物所放出的熱量。中和熱，指酸堿中和反應生成1mol水時所釋放的熱量。溶解熱，指在一定溫度和壓力下，物質在溶劑中溶解時吸收或放出的熱量。種類1種類2種類3意義2指導工業(yè)生產(chǎn)，通過研究反應熱，可以優(yōu)化化工生產(chǎn)過程，提高能源利用效率，降低生產(chǎn)成本。意義1了解反應能量變化，反應熱的研究有助于深入了解化學反應中的能量轉化與傳遞規(guī)律。意義3推動相關科學研究，反應熱研究在熱力學、動力學、環(huán)境化學等領域具有廣泛的應用價值，有助于推動相關學科的深入研究與發(fā)展。反應熱的研究意義熱力學基礎知識02在研究熱力學問題時，我們需要將研究的對象與周圍的其他物體分開來，這個被研究的對象就是系統(tǒng)。系統(tǒng)可以是實際的物體，也可以是抽象的概念。系統(tǒng)與系統(tǒng)相互作用的周圍物體稱為環(huán)境。在熱力學中，環(huán)境通常被看作是一個無限大的熱源或冷源，可以向系統(tǒng)提供或吸收熱量。環(huán)境系統(tǒng)與環(huán)境狀態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)是指系統(tǒng)在某一時刻所具有的全部物理性質的總體。例如，系統(tǒng)的溫度、壓力、體積等都是描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量。狀態(tài)函數(shù)描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量稱為狀態(tài)函數(shù)。狀態(tài)函數(shù)的數(shù)值只與系統(tǒng)的狀態(tài)有關，而與系統(tǒng)經(jīng)歷的具體過程無關。例如，內(nèi)能、焓、熵等都是狀態(tài)函數(shù)。狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)熱與功熱：熱是指由于溫度差而發(fā)生的能量傳遞現(xiàn)象。在熱力學中，熱通常用符號Q表示，單位是焦耳（J）。熱流向的方向是從高溫物體流向低溫物體。功：功是指由于系統(tǒng)與環(huán)境之間的相互作用而發(fā)生的能量傳遞現(xiàn)象。在熱力學中，功通常用符號W表示，單位也是焦耳（J）。功可以是體積功（由于系統(tǒng)體積變化而做的功），也可以是其他類型的功（如電功、機械功等）。以上即為熱力學基礎知識的簡要介紹，通過對系統(tǒng)與環(huán)境、狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)以及熱與功等概念的學習，可以更好地理解反應熱等相關熱力學概念，并為后續(xù)學習打下堅實基礎。熱力學第一定律03熱力學第一定律，也被稱為能量守恒定律，表明能量在封閉系統(tǒng)中是守恒的，它不會被創(chuàng)造也不會消失，只會從一種形式轉化為另一種形式。該定律表述了熱量與功之間的轉換關系，即系統(tǒng)內(nèi)部能量的變化等于系統(tǒng)吸收的熱量加上外界對系統(tǒng)做的功。熱力學第一定律的表述熱力學第一定律的數(shù)學表達式熱力學第一定律的數(shù)學表達式為ΔU=Q+W。其中，ΔU表示系統(tǒng)內(nèi)能的改變量，Q表示系統(tǒng)吸收的熱量，W表示外界對系統(tǒng)做的功。這個表達式定量地描述了系統(tǒng)內(nèi)部能量的變化與熱量和功之間的關系。熱機效率01熱力學第一定律可以用于分析熱機的效率。熱機效率定義為熱機輸出的功與輸入的熱量之比。通過熱力學第一定律可以推導出卡諾定理，進而得到卡諾循環(huán)的效率。熱力學第一定律的應用化學反應熱效應02熱力學第一定律可以用于研究化學反應的熱效應。通過測量反應物和生成物的熱量變化，可以計算化學反應的吸收或放出的熱量，進一步理解反應的能量變化。工程應用03在工程領域，熱力學第一定律被廣泛應用于各種能量轉換系統(tǒng)的分析和設計，如蒸汽輪機、內(nèi)燃機等。通過熱力學第一定律，可以評估這些系統(tǒng)的能量轉換效率并進行優(yōu)化。反應熱的計算04VS鍵能是指形成或斷裂1mol化學鍵所吸收或放出的能量，常用單位為kJ/mol。鍵能與反應熱關系化學反應中的反應熱與參與反應的各物質鍵能總和的變化有關。當反應物的鍵能總和高于生成物的鍵能總和時，反應會放出熱量；反之，則會吸收熱量。鍵能定義鍵能與反應熱的關系利用鍵能計算反應熱的方法首先查找參與反應的各物質鍵能數(shù)據(jù)，然后計算反應物和生成物的鍵能總和，最后根據(jù)鍵能總和的變化計算反應熱。計算步驟在計算過程中，要確保使用相同單位和精確度的數(shù)據(jù)，以減小誤差。同時，要考慮反應中的各物質計量系數(shù)，確保計算準確性。注意事項反應熱的實驗測定方法量熱法：通過測量化學反應過程中體系熱量的變化來確定反應熱。量熱法常用的儀器有熱量計，可以直接測量反應的熱效應。溫差法：在恒溫條件下進行化學反應，測量反應前后體系溫度的變化，利用熱容數(shù)據(jù)計算反應熱。這種方法需要精確測量溫度和熱容，以減小誤差。以上內(nèi)容提供了關于反應熱的計算方法和實驗測定方法的詳細解釋。在實際應用中，可以根據(jù)具體需求和條件選擇合適的方法進行計算和測定。反應熱的應用舉例05蓋斯定律的應用定義：蓋斯定律是指在一定條件下，化學反應的熱效應只與反應的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應的途徑無關。通過已知反應的熱效應，可以預測未知反應的熱效應。在工業(yè)生產(chǎn)中，可以通過選擇適當?shù)姆磻緩剑瑢崿F(xiàn)能量的高效利用。應用舉例010302應用舉例定義：燃燒熱是指在標準狀態(tài)下，1mol可燃物質完全燃燒時所放出的熱量。04在能源領域，燃燒熱的測定對于燃料的選擇和能源利用具有重要意義。燃燒熱可以作為燃料熱值的重要指標，用于評估燃料的能量密度和燃燒效率。燃燒熱的測定與應用定義：中和熱是指酸堿反應中，生成1mol水時所放出的熱量。中和熱的測定有助于研究酸堿反應的熱力學性質，深入理解酸堿反應的本質。在實際應用中，中和熱的測定對于優(yōu)化酸堿中和工藝、提高能量利用效率具有指導作用。例如，在化工生產(chǎn)中，通過優(yōu)化酸堿中和的條件，可以降低能源消耗和廢棄物排放。應用舉例中和熱的研究與應用反應熱與日常生活、工業(yè)生產(chǎn)及環(huán)境保護的關系06烹飪過程中，許多化學反應會產(chǎn)生熱量。例如，炒菜時，食材中的油脂與氧氣發(fā)生氧化反應，產(chǎn)生熱量，使菜肴加熱熟透。烹飪食物發(fā)酵是微生物代謝產(chǎn)生的化學反應，過程中會產(chǎn)生熱量。例如，制作面包時，酵母發(fā)酵面團中的糖，產(chǎn)生二氧化碳和熱量，使面團膨脹發(fā)酵。發(fā)酵過程電池是將化學能轉化為電能的裝置。在電池內(nèi)部，化學反應產(chǎn)生電流和熱量。手機、電動車等設備的電池在使用過程中會伴隨發(fā)熱現(xiàn)象。電池使用反應熱在日常生活中的應用化工生產(chǎn)化工生產(chǎn)中，許多合成反應會產(chǎn)生大量熱量。通過合理控制反應條件，可以將這些熱量有效利用，提高生產(chǎn)效率。同時，也需要對反應熱進行嚴格控制，防止過熱引發(fā)事故。反應熱在工業(yè)生產(chǎn)中的利用與控制鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉過程中，礦石還原、熔煉等反應會產(chǎn)生大量熱量。工業(yè)上通過回收余熱、優(yōu)化工藝流程等手段，提高能源利用效率，降低能源消耗。水泥生產(chǎn)水泥生產(chǎn)過程中，石灰石分解、熟料燒成等反應會產(chǎn)生大量熱量。通過改進生產(chǎn)工藝、采用高效節(jié)能設備等措施，可以減少能源消耗和環(huán)境污染。溫室氣體排放化石燃料的燃燒會產(chǎn)生大量二氧化碳，這是導致全球氣候變暖的主要原因之一。減少化石燃料的使用，開發(fā)清潔能源，是降低溫室氣體排放的關鍵。熱污染工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量廢熱，如果不經(jīng)過妥善處理，會對周邊環(huán)境造成熱污染，影