1.1.2 化学反应的内能变化与焓变 课件 -2024-2025学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

第1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 化学反应的内能变化与焓变 探究学习一 化学反应的内能变化 1.内能是体系内物质所含各种微观粒子的能量总和。符号为U。 内能变化 △U= U(反应产物) －U(反应物) 吸收能量 释放能量 △U ＞0 △U ＜0 2.内能大小的影响因素 （1）物质的种类、数量及聚集状态 (即气态、液态或固态等) （2）体系的温度、压强有关 探究学习一 化学反应的内能变化 △U= Q(反应热)+W 如果反应前后体系体积不变且没有做电功等其他功， ΔU＝ Q 即化学反应的反应热等于化学反应前后体系内能的变化 化学反应体系与环境进行能量交换可以以热和功两种形式呈现，根据能量守恒定律： 1．下列关于反应ΔU的说法中正确的是(　　) A．化学反应体系与环境进行能量交换的形式只有热能 B．ΔU<0时，反应吸收能量 C．化学反应过程中内能的变化量就是反应热 D．化学反应中内能变化等于反应热和功的加和， 即ΔU＝Q＋W D 小试身手 ΔU=Q+W 对于一个气体体系： 恒容条件 Δ V＝0，则W=0 ΔU=Q 即：恒容条件，内能变化等于反应热 恒压条件 Δ V≠0，W= ‒ P∆V 在等压反应中，可能伴随着反应体系体积改变而有体积功存在，因此反应热不一定等于内能变化 高中为什么要引入焓变的概念 热力学（物理）模型 恒压 只做体积功 始态 终态 热效应 化学反应模型 敞口容器（大气压） 气体生成或减少 反应物 生成物 反应热 普适性：恒压只做体积功的条件下Qp=△H这个结论适用于大多数化学反应体系！ 探究学习二 化学反应的焓变 (1)概念：焓是一种“物理量”，H=U+PV 其大小与物质的种类、数量、聚集状态、温度、压强等有关。 (2)符号：H (3)单位： kJ 或 J (4)焓变——ΔH ①定义：反应产物的焓与反应物的焓之差。 表达式： ΔH＝ H(反应产物)－H(反应物) ＝QP 焓变即为等压反应的反应热 2．在恒温恒容的密闭体系中，CO(g)与H2O(g)反应过程中内能的变化如上图所示：已知反应前后体系体积不变，且没有做电功等其他功的变化，该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应，该反应的内能变化ΔU＝ 。 放热　 －41kJ·mol－1 小试身手 当∆H为“－”（ ∆H<0）时，为放热反应 当∆H为“＋”（ ∆H>0）时，为吸热反应 1．判断正误 (1)相同质量的同种物质，在不同状态下其焓不同(　　) (2)化学反应的反应热就是该反应的焓变(　　) (3)化学反应的焓变就是反应物总焓和反应产物总焓的 差值(　　) (4)放热反应的ΔH＜0；而吸热反应的ΔH＞0(　　) (5)在一个化学反应中，当反应物总焓大于反应产物的 总焓时，反应放热，ΔH为负值(　　) 小试身手 √ ×　 ×　 √ √ H(气态水）＞H(液态水）＞H（固态水） （6）化学反应的焓变和反应物及反应产物的内能有关， 和反应条件无关(　) （7）ΔH越大，说明反应放出的热量越多(　　) （8）能量变化如图所示的化学反应为放热反应，ΔH为“－” 小试身手 √ × √ 注意ΔH 有正负，比较大小需考虑符号 同温同压下，反应H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g) 在光照和点燃条件下反应的ΔH 相同 探究学习三 热化学方程式 (1)概念 把一个化学反应中 和 同时表示出来的式子。 (2)物质状态的表示符号 固态( )液态( )气态( )溶液中的溶质( ) (3)热化学方程式表示的意义 热化学方程式不仅表明了物质变化，也表明了能量变化。 物质的变化 反应的焓变 s l g aq 探究学习三 热化学方程式 2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)　ΔH(298K，101kPa)＝－571.6 kJ·mol－1 在25 ℃、101 kPa下，2mol气态H2与1mol气态O2反应生成2mol液态水时，放出的热量是571.6 kJ。 热化学方程式中的系数表示的是物质的量 焓变单位中的mol-1是指每摩尔反应。 请描述下列热化学方程式表示的意义 H2(g)＋1/2 O2(g)=H2O(l)　ΔH(298K，101kPa)＝－285.8 kJ·mol－1 系数可以是小数或者分数 1．下列对H2(g)+Cl2(g) = 2HCl(g) ΔH(298 K)= -184.6 kJ·mol-1的叙述正确的是(　　) A．1分子H2和1分子Cl2反应，放出热量184.6 kJ B．1 mol H2(g)完全反应生成2 mol HCl(g)， 放出的热量为184.6 kJ C．在298 K、101 kPa的条件下,1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)完全反应生成2 mol HCl(g)，放出的热量为184.6 kJ D．在298 K、101 kPa的条件下，1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)完全反应生成2 mol HCl(g)，吸收的热量为184.6 kJ 小试身手 C 小试身手 课本P7 交流·研讨 T1、T2 1. 已知，在298K时，由氢气和氮气反应生成 1 mol NH3(g)放热46.1 kJ，请将下列化学方程式改写成热化学方程式。 2. 已知，在298K时，由1 mol H2(g)和0.5 mol O2(g)反应①生成1 mol H2O(l)放出285.8 kJ热量，②生成1 mol H2O(g)放出241.8 kJ热量。请写出这两种情况下反应的热化学方程式。 探究学习三 热化学方程式 注意事项 在反应物和反应产物的化学式后面用括号注明物质的聚集状态，因为反应的焓变与物质的聚集状态有关。 ΔH的单位是J·mol-1或kJ·mol-1。 若化学方程式各物质化学式前的系数加倍，则ΔH数值的绝对值也加倍；若反应逆向进行，则ΔH改变符号，但数值的绝对值不变。 指明反应的温度和压强。若不特殊说明，默认温度为298K，压强为101kPa，可以省略。 热化学方程式不用注明反应条件，不标注“↑”、“↓” 等符号。 2. 请说出N2(g)+3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1的意义； 现将1molN2和3molH2混合放入密闭容器中充分反应，所放出的热量_______92.4kJ (填“大于”“等于”或“小于”) ，原因是________________________。 此反应为可逆反应，反应物不可能完全转化为2molNH3生成物，放出的热量小于92.4kJ 。 小试身手 小于 小试身手 4.在25 ℃、100 kPa下，1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ，下列热化学方程式正确的是(　　) B 小试身手 5．根据所给信息完成下列热化学方程式： (1)已知1 mol C(石墨，s)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)，吸收131.3 kJ热量，请写出该反应的热化学方程式： (2)1.7 g NH3(g)发生催化氧化反应生成气态产物，放出22.67 kJ的热量： C(石墨，s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1 4NH3(g)＋5O2(g)=4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝－906.8 kJ·mol－1 根据条件可以写出多个热化学方程式，注意反应系数与焓变的对应关系 6．下列各组热化学方程式中，ΔH1＞ΔH2的是(　 ) ①C(s)＋1/2O2(g) = CO(g)　ΔH1 C(s)＋O2(g) = CO2(g)　 ΔH2 ②S(s)＋O2(g) = SO2(g)　 ΔH1 S(g)＋O2(g) = SO2(g)　 ΔH2 ③H2(g)＋1/2O2(g) = H2O(l)　ΔH1 2H2(g)＋O2(g) = 2H2O(l) ΔH2 ④CaCO3(s) = CaO(s)＋CO2(g)　ΔH1 CaO(s)＋H2O(l) = Ca(OH)2(s)　ΔH2 A．①③④ B．②③④ C．①②③④ D．①②③ C 小试身手 拓展延伸 燃烧热:常温常压下，1mol可燃物在氧气中完全燃烧生成稳定的氧化物所释放的热量。 C CO2(g) H H2O(l) N N2(g) 例：实验测得25 ℃ 101kPa时1molC完全燃烧放出393.5 kJ的热量,这就是C的燃烧热。请写出其燃烧热的热化学方程式。 C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH= -393.5kJ/mol 摩尔燃烧焓P10 小试身手 4．硼烷在近代工业和军事上具有重要用途，由于它燃烧时能放出大量的热,主要用于火箭和导弹的高能燃料。已知0.3 mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧,生成固态的三氧化二硼和液态水,放出649.5 kJ热量。 (1)写出上述反应的热化学方程式； (2)若H2O(l)=H2O(g)　ΔH=44 kJ·mol-1。则22.4 L(标准状况)乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出 热量 2033kJ B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l) ΔH= -2165 kJ·mol-1 　 $$