第3讲 1.1 化学变化与能量变化-2023-2024学年寒假班高二化学教材知识点精讲练（沪科版2020）

第三讲 化学反应与能量变化 知识梳理 · 考点一、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。 1．下列关于内能和焓变的说法正确的是 A．化学反应过程中内能的变化等于焓变 B．气态水和液态水所具有的内能一定不相同 C．一个化学反应都有且只有一个相对应的焓变 D．可逆反应的正反应和逆反应的焓变：ΔH正＝－ΔH逆 【答案】D 【解析】A．等压条件下，体系只做体积功时，化学反应的反应热等于反应的焓变，A项错误； B．等质量的气态水和液态水所具有的内能一定不相同，不限定水的质量则不能比较二者内能的大小，B项错误； C．同一化学反应，若反应的温度、压强不同或物质的聚集状态不同，则焓变不同，C项错误； D．可逆反应的正反应和逆反应的物质变化相反，所以能量变化相反，即焓变数值相等、符号相反，D项正确； 故选D。 2．下列反应的能量变化与示意图相符的是 A．NaOH溶液与稀盐酸的反应 B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 C．木炭的燃烧 D．钠与水反应 【答案】B 【分析】题干图示信息可知，冰转化为液态水是一个焓增即吸热过程，据此分析解题。 【解析】A．NaOH溶液与稀盐酸的反应是一个焓减即放热反应，A不合题意； B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应是一个焓增即吸热反应，B符合题意； C．木炭的燃烧是一个焓减即放热反应，C不合题意； D．钠与水反应是一个焓减即放热反应，D不合题意； 故答案为：B。 3．能正确表示该反应焓变示意图的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】碳和水蒸气反应属于吸热反应，生成物总能量大于反应物总能量，结合物质状态碳是固体、其余物质均为气态，故选D。 · 考点二、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。