1.1.1 系统的内能和反应热-【帮课堂】高二化学同步学与练（沪科版2020选择性必修1）

1.1.1 系统的内能和反应热 【教师】请大家观察下面的图示，它们进行的哪些能量之间的转化？ 【学生】化学能分别转化为电能、热能、光能和热能。 【教师】在化学反应中，物质之间的转化遵循质量守恒定律，那么，能量之间的转化遵循什么定律？ 【学生】能量守恒定律。 【展示】 【教师】从这节课开始，我们把关注点聚集在能量上。这节课的学习内容是《系统的内能和反应热》（板书）。 ( 学习聚焦 ) ( 知识精讲 ) 知识点01 系统的内能 1．系统与环境 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。 体系分类 敞开体系 （又叫开放体系） 封闭体系 隔离体系 （又叫孤立体系） 示例 与环境的交换 既有能量交换， 又有物质交换。 只有能量交换， 没有物质交换。 没有能量交换， 没有物质交换。 2．内能及内能的变化 （1）内能：是体系内物质的各种能量的总和，用符号U表示，内能受物质的种类、数量、温度、压强和物质的聚集状态等影响。 （2）内能的变化：系统内能的绝对值无法直接获得，但内能的变化可以在状态变化的过程中体现出来，系统内能的变化用符号 ΔU来表示。 （3）化学反应的内能变化 热（因温度不同而传递的能量，用Q表示） 化学反应体系与环境间能量交换的形式 功（除热以外的其他能量形式，用W表示） 根据能量守恒定律，ΔU = Q + W。 【即学即练1】下列关于内能和内能变化的叙述正确的是 A. 内能是体系内物质所含的能量总和 B. 内能只与物质的种类、数量以及聚集状态有关 C. 系统的内能可以通过实验测得 D. 内能变化就是反应热 【答案】A 【解析】选项A是正确的。选项B，内能不仅受与物质的种类、数量、聚集状态有关，还与温度、压强等有关，B错。选项C，系统内能的绝对值无法直接获得，实验的方法可以测出内能的变化，即ΔU，C错。选项D，内能变化是反应热与做功之和，即ΔU = Q + W，D错。答案为A。 知识点02 化学反应的热效应 1．反应热的概念 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。 2．从微观角度理解反应热产生的原因 （1）化学键与能量的关系 化学反应的本质是化学键的断裂和形成。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，化学键的变化是化学反应中能量变化的主要原因。 （2）键能：标准状况下，将1 mol气态分子AB断裂成理想气态原子所吸收的能量，单位（kJ·mol-1）。 【即学即练2】合成氨工业中，合成塔中每产生2 mol NH3，放出92.2 kJ热量。 （1）若起始时向容器内放入2 mol N2和6 mol H2，达平衡后放出的热量为Q，则Q________（填“>”“<”或“＝”）184.4 kJ。 （2）已知 1 mol N—H键断裂吸收的能量等于________kJ。 【答案】< 391 【解析】（1）2 mol N2和6 mol H2若完全反应，则放出的热量为184.4 kJ，但合成氨反应是可逆反应，所以放热小于184.4 kJ。 （2）在反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)中，断开反应物的化学键吸收能量为945.8 kJ+436 kJ×3 = 2253.8 kJ，形成生成物的化学键放出能量为6EN-H，所以有：6EN-H-2253.8 kJ=92.2 kJ，求得EN-H=391 kJ。 4．从宏观角度理解反应热产生的原因 （1）化学反应的热效应决定于反应物总能量和生成物总能量相对大小。 （2）以能量为纵坐标，放热反应和吸热反应的简单示意图如下： 反应物的总能量大于生成物的总能量 反应物的总能量小于生成物的总能量 【即学即练3】CO(g)与H2O(g)反应的能量变化如图所示，有关两者反应的说法正确的是 A．该反应为吸热反应 B．CO(g)和H2O(g)具有的总能量大于CO2(g)和H2(g)具有的总能量 C．该反应不需要加热就能进行 D．1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)要放出41 kJ热量 【答案】B 【解析】由图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，说明该反应是放热反应，放热反应有时也需加热才能进行，如物质的燃烧就需要点燃。答案为B。 ( 常见考法 ) 常见考法一 内能及内能的变化 【例1】回答下列问题： （1）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