考点01 化学反应与能量变化 -2022-2023学年上海市高二化学同步考点归纳与测试（沪科版2020选择性必修1）

考点01 化学反应与能量变化 【核心考点梳理】 一、系统的内能 1、系统 在自然科学研究中，被研究的对象称为系统。系统以外的，与系统相关的其他部分称为环境。例如，研究水的蒸发，水和水蒸气就是系统，周边的其他部分是环境。研究盐酸与氢氧化钠溶液的反应，溶液就是系统，而盛溶液的烧杯和溶液周围的空气等便是环境。系统与环境可以根据需要来划分，有一定的人为性。 2、内能与功 内能是系统内物质各种能量的总和，用符号 U 表示。当系统处于一定状态时，系统就具有确定的内能，当温度、压强、物质的聚集状态等发生改变，内能也随之改变。 热与功系统与环境之间由于温度差交换或传递的能量称为热， 用 符 号 Q 表 示。 除 热以外，其他各种形式传递的能量都称为功，用符号 W表示。系统因体积变化所做的功称为体积功，除体积功以外，其他的功如电功、机械功、光能等都称为非体积功，或称其他功。 一定压强下， 0℃时 1.0 mol 的水和 0℃时 1.0 mol 的冰，哪个系统的内能更大？一定压强下， 25℃时 1.0 mol 的水和25℃时 10.0 mol 的水，哪个系统的内能更大？ 系统内能的变化用符号 Δ U 来表示。几乎所有化学反应的发生，都伴随着能量的变化，能量通过功和热这两种形式在系统与环境之间实现转化或传递。我们可以通过测定系统变化过程中的功和热得到系统内能的变化量。 二、反应的焓变 1、化学反应的热效应 在一定温度下，化学反应过程中吸收或释放的热称为化学反应的热效应，也称反应热，用符号 Q 表示。系统从环境吸热，则 Q>0； 系统对环境放热，则 Q<0。 实验：碳酸氢钠与柠檬酸反应的热效应 取一只 100 mL 烧杯，加入 10 g 碳酸氢钠固体和 10 g 柠檬酸固体（为防止 反应过快液体冲出烧杯，所加固体不宜太多），再向烧杯中注入少量蒸馏水后 搅拌，观察现象。待反应稍平缓后，用手小心触摸烧杯壁，感受反应的热效应。 现象记录：反应放出大量的气体，且烧杯壁出现水滴。 实验结论：碳酸氢钠与柠檬酸该反应为吸热反应，水蒸气冷凝在烧杯壁。 2、焓 （1）焓的定义及焓变的计算 焓（ H）是一种与内能有关的物理量。系统状态发生变化，焓也随之改变。在科学研究与生产实践中，大多数化学反应是在等压或接近等压的条件下进行，此时的反应热称为等压反应热，用符号 Qp 表示。人们常用系统的焓的变化，即焓变（Δ H）来表示在等压、只做体积功条件下的反应热，单位常用kJ · mol—1，此时：Δ H = Qp在一定条件下，一个化学反应是吸热还是放热，是在等压条件下由生成物和反应物的焓的差值决定的，即：Δ H = ∑H（生成物） — ∑H（反应物）当 Δ H<0 时， 为放热反应；当 Δ H>0 时， 为吸热反应。如以下两个反应： 2H2 (g) + O2 (g) =2H2O (g) 2HgO (s) =2Hg (l) + O2 (g) Δ H = —484 kJ·mol—1 Δ H = 182 kJ·mol—1 氢气与氧气化合是放热反应，而氧化汞的分解则是吸热反应。两个化学反应中的焓变如图 1.3 所示。 （2）化学反应与吸放热反应 化学反应的本质是化学键的断裂和形成。化学反应的热效应主要与化学键重组时键能的变化有关。断裂原有的化学键需要吸收能量，生成新的化学键会释放能量。若反应物断键时吸收的能量小于生成物成键时放出的能量，该反应是放热反应，反之为吸热反应。在放热反应中，反应物所具有的化学能转化为热释放出来；在吸热反应中，吸收的热转化为化学能储存在生成物之中。 一定条件下， 1 mol 气态 H2 与 1 mol 气态 Br2 断键时分别需要吸收 436 kJ 和 193 kJ 的热量，而 1 mol 气态 HBr 成键时会放出 366 kJ 的热量。据此推算，反应： H2 (g) + Br2 (g)=2HBr (g) 是吸热反应还是放热反应？ 相同条件下，发生下列两个化学反应：简述 Δ H1 与 Δ H2 的联系和差别。 ● 上述两个反应的共同点在于：反应条件、反应物的聚集状态及物质的量是相同的，表明两者反应物的焓［ ∑H（反应物）］相等。差别在于：一个反应的生成物是液态水，另一个反应的生成物是气态水。由于液态水要吸收能量才能变为水蒸气，因此生成物液态水和水蒸气的焓不同，这就导致了 Δ H1 和 Δ H2 数值的差异。习指南 【核心归纳】 1、化学反应的热效应 化学反应过程中发生物质变化的同时，常常伴有能量的变化。这种能量的变化常以热能的形式表现出来，叫做反应热。 类型比较 放热反应 吸热反应 定义 有热量放出的化学反应 吸收热量的化学反应 形成原因 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量 与化学