1.1.2 内能变化与焓变 课件 2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

选必一《化学反应原理》第一章 化学反应与能量转化 第1节 化学反应的热效应 第2课时内能变化与焓变 教学目标 1.了解内能、焓变等基本概念； 2.掌握焓变和吸热反应、放热反应的图像关系，并能进行相关计算 3.掌握热化学方程式的正确书写方法 1 Q1：物质具有的总能量是否等于物质所含所有化学键的总键能？ Q2：物质具有哪些形式的能量？以H2O为例 水分子的动能、水分子之间的势能； 氢和氧原子的动能、氢和氧原子之间的势能； 各原子核内部能量、电子的动能、电子之间的势能。 ——教材P4 课程导入 提问学生Q=E1-E2还是E2-E1 2 能量利用示例 课程导入 3 （一）定义：反应体系内物质所含各种微观粒子(分子、原子、离子等）的各种形式运动的动能和微观粒子间相互作用的势能的总和。——教材P4 （二）符号：U （三）内能变化量：ΔU=U（产物）-U（反应物） （四）影响因素： 一、内能 任务一：了解内能、焓和焓变的关系 物质种类、数量、聚集状态；温度、压强。 Q1：在化学反应中，一般认为体系整体动能和势能不变，则反应吸收或释放的能量则为物质内能变化量，怎么计算物质内能变化量呢？ 物质的绝对内能无法求知，无法通过绝对内能相减得到内能变化量。 热力学第一定律：物体内能的增加等于物体吸收的热量和对物体所作的功的总和！ 在一般情况下，反应体系处于静止状态，即体系整体的动能和势能没有变化，化学反应吸收或释放的能量即为反应体系中物质内能的变化，可以表示为: 4 一、内能 （五）热力学第一定律：∆U=Q+W=Q+W体+W非 对于一个气体体系：对外做功，W为负值；环境对体系做功，W为正值。 当等压且非体积功为零（即W非=0）时，有： ∆U = Qp-p∆V = Qp-p(V2-V1) U2-U1 = Qp-p(V2-V1) U2+pV2-U1+pV1 = Qp 定义：H = U + pV，则 Qp = ∆H 为了描述等压条件下的反应热，科学上引入了一个与内能有关的物理量——焓(符号为H)，即恒压条件下，只做体积功，等压反应热等于焓变 任务一：了解内能、焓和焓变的关系 气体等压膨胀 在实验室里或在生产中，化学反应大多是在压强不变的条件下进行的，如在敞口容器中进行。由于大气压强通常变化很小，此时反应中反应体系的压强可以近似看作不变。在反应前后压强不变的条件下发生的化学反应称为等压反应。在等压反应中，可能伴随着反应体系体积的改变而有体积功存在，因此反应热不一定等于反应体系内能的变化。经过长期研究，科学家定义了一个称为“焓”的物理量，符号为H，单位为J或kJ，用它的变化来描述等压反应的反应热。 5 二、焓和焓变 （一）焓表达式：H = U + pV 焓是与内能相关的物理量，绝对值不可求，其大小也取决于物质的特性、数量、聚集状态以及温度、压强等因素。 （二）焓变表达式：ΔH = H(反应产物) - H(反应物)= Q p 单位：kJ/mol(或kJ·mol-1) 在等压且非体积功为零的条件下进行的化学反应，反应热等于焓变 任务一：了解内能、焓和焓变的关系 6 四、焓和焓变 （三）焓变与吸放热反应的关系——教材P6 焓(H) 反应物 生成物 反应进程 焓(H) 反应物 生成物 反应进程 放热反应 ΔH<0 吸热反应 ΔH>0 规定： ①当反应体系放热时其焓减小，ΔH为“－”，即ΔH < 0； ②当反应体系吸热时其焓增大，ΔH为“＋”，即ΔH > 0。 任务一：了解内能、焓和焓变的关系 7 四、焓和焓变 【例1】在25℃和101 kPa下，1 mol H2与1 mol Cl2反应生成2 mol HCl时放出184.6 kJ的热量，则该反应的反应热为: ΔH= － 184.6 kJ/mol 【例2】在25 ℃和101 kPa下，1 mol C(如无特别说明，C均指石墨)与1 mol H2O(g)反应，生成1 mol CO和1 mol H2,需要吸收131.5 kJ的热量，则该反应的反应热为: ΔH= +131.5 kJ/mol 任务一：了解内能、焓和焓变的关系 8 四、焓和焓变 （四）焓变的计算方法 以1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)在在25℃和101 kPa下反应生成2 mol HCl(g)的能量变化为例 Q1：求H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g) 反应的反应热？ 断键吸收能量： 436 KJ + 243 kJ = 679 kJ 成键放出能量： -(431 kJ + 431 kJ) = -862 kJ ΔH = -183 kJ/mol 任务二：掌握计算焓变的基本方法 9 四、焓和焓变 （四）焓变的计算方法 反应热的实质：反应物中旧键的断裂(吸热)，生成物中新键的形成(放热)。 1. ΔH＝E(反应物键能总和)－E(生成