1.1 化学反应的热效应 第2课时（同步课件）化学鲁科版选择性必修1

该高中化学课件聚焦化学反应的内能变化、焓变及热化学方程式，以“石墨变金刚石”情境任务导入，通过问题链衔接宏观内能变化、微观焓变逻辑，搭建从概念理解到方程式书写的学习支架。 其亮点在于融合科学探究与实践、科学思维素养，如通过热力学第一定律推导焓变公式培养证据推理能力，结合键能计算、能量图像分析深化微观探析。典例与变式训练助力热化学方程式规范书写，既帮助学生构建能量变化认知体系，也为教师提供分层教学资源。

鲁科版选择性必修 1 第一章 化学反应与能量转化 第2课时 化学反应的内能与焓变 第1节 化学反应的热效应 1 化学反应的焓变 2 化学反应的内能变化 1 3 热化学方程式 学习内容导览 2 1.知道内能是体系内物质的各种能量的总和，受温度、压强、物质聚集状态影响； 2.理解焓变的含义，了解反应热与焓变的关系，发展宏观辨识与微观探析的核心素养。 重点：内能、焓变与反应吸放热的内在逻辑； 难点：正确书写热化学方程式。 3.了解热化学反应方程式的含义，能正确书写热化学方程式。 素养锚定·课标定位 这个过程是吸热还是放热？ 能量从哪里来，到哪里去？ 我们如何精准地记录这次能量变化？ “隐形”的能量——石墨变金刚石？ 高温 高压 情境启思·任务缘起 化学反应的内能变化 01 5 一、化学反应中的内能变化 问题一 化学反应为什么会产生反应热（宏观角度）？ 体系 环境 热量 环境 热量 化学反应前后体系的内能（符号为U）发生了变化 定义：体系内所含各种微观粒子的能量总和 影响因素：物质的种类、数量、聚集状态、温度、压强 U(反应产物)＞U(反应物) 反应吸收能量 U(反应产物)＜U（反应物） 反应释放能量 分层研学·探理悟新 问题二 化学反应前后体系内能的变化就是反应热（符号为Q）吗？ 一、化学反应中的内能变化 热力学第一定律（能量守恒定律）：内能变化量ΔU等于反应热Q与做功W的加和，即 ΔU=Q+W 热：由于体系和环境的温度不同而在体系和环境之间交换的能量。并且约定，体系吸热时Q取正值，体系放热时Q取负值 功：除热能外体系与环境之间交换的其他形式的能。并且约定，环境对体系做功时 W 取正值，体系对环境做功时 W 取负值。 分层研学·探理悟新 7 问题二 化学反应前后体系内能的变化就是反应热（符号为Q）吗？ 一、化学反应中的内能变化 电能 光能 机械能 体积功 功 在一定的环境压强下，当体系的体积发生变化时，环境对体系（或体系对环境）做的功称为体积功。 分层研学·探理悟新 8 ΔU＝Q＋W 问题二 化学反应前后体系内能的变化就是反应热（符号为Q）吗？ 一、化学反应中的内能变化 迄今为止，科学家还无法通过理论计算或实验测定得知物质内能的绝对值。 反应过程中体系没有做功（如反应前后体系体积不变且没有做电功等其他功），即W=0，则Q＝ΔU 分层研学·探理悟新 9 一、化学反应中的内能变化 【例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 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 【详解】A．因能量交换形式除热外还有功（如体积功），A错误； B．时系统释放能量而非吸收，B错误； C．反应热在恒容时等于，但恒压时为焓变，C错误； D．热力学第一定律准确描述内能变化与热和功的关系，D正确。 典例剖析·逻辑释疑 【变式1】(1)化学反应中内能的变化与反应热的关系 ①化学反应体系与环境进行能量交换的两种形式是___________，根据能量守恒定律，ΔU=___________； ②如反应前后体系体积不变且没有做电功等其他功，化学反应的反应热等于___________的变化，用公式表示：ΔU=___________。 (2)内能变化与放热反应和吸热反应的关系 如果ΔU>0(反应后体系的内能增加)，则Q___________0，反应___________热； 如果ΔU<0(反应后体系的内能减少)，则Q___________0，反应___________热。 答案：(1) 热和功 Q+W 内能 Q (2) ＞ 吸 ＜ 放 典例剖析·逻辑释疑 化学反应的焓变 02 12 二、化学反应的焓变 问题三 在实验室或者生产中（一般在常压下进行），体系的体积存存在变化，即存在体积功，反应热该如何表示？ ΔU＝Q＋W 即等压反应中，且不做除体积功外的其他功时，Q= △U-W体积功 焓H = U + pV 式中：U为内能，p为压强，V为体积。 =△H 焓变 经过长期研究，科学家又重新定义了一个称为“焓”的物理量，用它的变化来描述等压反应的反应热。 分层研学·探理悟新 13 二、化学反应的焓变 自主学习 阅读教材，回答以下问题 1、焓 ②符号：________，单位：_______ （或_________）。 H J kJ ①定义： 与能量有关的物理量。 ③影响因素： 物质的种类、数目、聚集状态和体系的温度、压强等。 2、焓变 ②符号：________，单位：_____________ （或____________）。 ΔH kJ / mol kJ·mol-1 ④意义： 用来表示等压反应的反应热。 ①定义： 反应产物的焓与反应物的焓之差，称为反应焓变 ③表达式： ΔH＝H(反应产物)－H(反应物) 分层研学·探理悟新 任务一 二、化学反应的焓变 明晰焓变与放热反应和吸热反应的关系 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 ①ΔH必须带有“ ＋” 或 “－” ②必须标出的ΔH单位 kJ/mol 。 分层研学·探理悟新 二、化学反应的焓变 任务二 微观角度——认识化学反应的反应热 反应物 反应产物 旧化学键的断裂 新化学键的形成 吸收能量E吸 释放能量E放 E吸＞E放 吸热反应 E吸＜E放 放热反应 ∆H＝ 反应物断键吸收的总能量－反应产物成键放出的总能量 =E吸－E放 分层研学·探理悟新 二、化学反应的焓变 任务三 图象角度——认识化学反应的反应热 能量/kJ 反应进程 反应物 反应产物 E吸 E放 能量/kJ 反应进程 反应产物 反应物 E放 E吸 放热反应 ΔH<0 吸热反应 ΔH>0 分层研学·探理悟新 【例2】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 ΔH＝(436＋243) kJ·mol－1 － 431×2 kJ·mol－1 ＝－183 kJ·mol－1 化学键 H-H Cl-Cl H-Cl 键能（kJ·mol-1） 436 243 431 典例剖析·逻辑释疑 二、反应热的测定 【变式1】如图所示N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中能量变化，判断下列说法错误的是（ ） A、该反应中反应物断键吸收的总能量高于生成物形成键放出的总能量B、2mol气态氧原子结合生成O2(g)时能放出498kJ能量 C、断裂1mol NO分子中的化学键，需吸收632kJ能量 D、1molN2和1molO2的反应热ΔH=-180kJ·mol-1 D 典例剖析·逻辑释疑 热化学方程式 03 20 三、热化学方程式 在298K、101kPa下，1mol H2和1mol Cl2生成2mol HCl时，放出的热量是183kJ。 说明：标明物质的聚集状态及反应温度，若温度不特别注明，反应温度均为298K，压强101kPa。 意义： H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH (298 K)＝－183 kJ·mol－1 交流研讨 如何同时表示一个化学反应中的物质变化和反应热？ 热化学方程式 分层研学·探理悟新 三、热化学方程式 CO2(g)+3H2(g) ⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH = -49.5 kJ·mol-1 H2(g)+ O2(g)==H2O(l) ΔH =-285.8 kJ·mol-1 任务四 说一说下列热化学方程式的含义 在298K、101kPa下，1mol 气态CO2和3mol 气态H2生成1mol气态CH3OH和1mol 气态H2O时，放出的热量是49.5kJ。 在298K、101kPa下，1mol 气态H2和0.5mol 气态O2生成1mol液态H2O时，放出的热量是285.8kJ。 每摩尔反应 分层研学·探理悟新 三、热化学方程式 问题四 热化学方程式中△H的单位中的mol-1怎么理解？ 资 料 在 线 热化学方程式△H的单位中mol-1的含义 反应焓变单位中的mol-1是指每摩尔反应，即反应完成时参加反应的各物质的物质的量的数值与热化学方程式中各物质化学式前的系数相同。而不是指每摩尔某物质。例如：H2(g)+1/2O2(g)====H2O(l) ΔH (298 K) =-285.8 kJ·mol-1 表示298K时，1molH2(g)与0.5molO2(g)反应生成1molH2O(l)，放出285.8kJ热量。 若将化学方程式写成: 2H2(g)+O2(g)====2H2O(l) ΔH(298 K)=-571.6 kJ·mol-1 则表示298K时，2molH2(g)与1molO2(g)反应生成2molH2O(l)，放出571.6kJ热量。 分层研学·探理悟新 三、热化学方程式 归纳总结 热化学方程式书写时的注意事项 1、写出正确的化学方程式 2、反应物和反应产物的化学式后边均需要注明聚集状态（固体——s、液体——l、气体——g、溶液——aq） 3、注明焓变ΔH。ΔH=“＋或-” “数值” “单位” 不用“↑”↓”来标记气体生成物和难溶生成物 不用写反应条件 分层研学·探理悟新 三、热化学方程式 交流研讨 完成表格，总结热化学方程式和焓变的对应关系 H2(g)+N2(g)=NH3(g) △H=-46.1 kJ·mol-1 △H=-92.2 kJ·mol-1 △H=+46.1 kJ·mol-1 3H2(g)＋N2(g) 2NH3(g) H2(g)＋ N2(g) NH3(g) NH3(g) H2(g)＋ N2(g) 结论： 1.热化学方程式中ΔH的值与方程式的系数成正比。 2.可逆反应的正反应与逆反应的ΔH数值相同，符号相反。 分层研学·探理悟新 【例3】练习书写下列热化学方程式 1、25 ℃、101 kPa下，强酸、强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O(l)时，放出57.3 kJ热量： _____________________________________________。 2、已知1 mol C(s，石墨)转变成1mol金刚石，吸收1.9 kJ热量：_______________________________________________________。 H＋(aq)＋OH－(aq)==H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1 C(s，石墨)===C(s，金刚石)　ΔH＝＋1.9 kJ·mol－1 中和热 方程式中互为同素异形体的物质需要同时注明聚集状态和名称 三、热化学方程式 典例剖析·逻辑释疑 【变式1】根据碘与氢气反应的热化学方程式 ①I2(g)＋H2(g) 2HI(g)　ΔH＝－9.48 kJ·mol－1 ②I2(s)＋H2(g) 2HI(g)　ΔH＝＋26.48 kJ·mol－1 下列判断正确的是 A.1mol I2(g)中通入1mol H2(g)，反应放热9.48 kJ B.1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差17.00 kJ C.4 mol HI(g)分解为I2(g)和H2(g)吸收9.48 kJ能量 D.反应②的反应物总能量比反应①的反应物总能量低 D 三、热化学方程式 典例剖析·逻辑释疑 【变式2】下列热化学方程式或叙述正确的是(　　) A．1 mol液态肼在足量氧气中完全燃烧生成N2和水蒸气，放出536 kJ热量：N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝＋536 kJ·mol－1 B．12 g石墨转化为CO(g)时，放出110.5 kJ热量：2C(s，石墨)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－110.5 kJ·mol－1 C．已知H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，则2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)的ΔH＝＋571.6 kJ·mol－1 D．已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.2 kJ·mol－1，则在一定条件下向密闭容器中充入0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)充分反应放出 46.1 kJ 热量 C 三、热化学方程式 典例剖析·逻辑释疑 定义：体系内所含各种微观粒子的能量总和 化学反应的热效应 化学反应的内能 变化 化学反应的焓变 热化学方程式 规定：ΔU<0 放热反应; ΔU>0 吸热 定义：等压反应，不做除体积功外的其他功时 QP= ΔH 宏观角度：ΔH=H(反应产物)－H(反应物) 含义：同时表示出物质变化和能量变化的式子 书写注意事项 微观角度：ΔH=反应物断键吸收的总能量－反应产物成键放出的总能量 体系梳整·认知升华 1.化学反应过程中的能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．发生图甲能量变化的任何反应，均需要加热才能发生 B．生石灰、分别溶于水时的能量变化符合图乙 C．图甲表示的化学反应 D．图乙的反应中，断开反应物中化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量 C 当堂诊学·成效校验 2．下列说法正确的是 A．反应热ΔH的单位为kJ B．ΔH<0的反应是放热反应 C．表明吸热反应的反应式，不用写“” D．生成物的总焓(能量)大于反应物的总焓时，ΔH<0 B 当堂诊学·成效校验 3．对下列图示的叙述不正确的是 A．(a)图可表示盐酸与碳酸氢钠反应的能量变化 B．通过(b)图可知石墨比金刚石稳定 C．由(c)图可知，反应物断键释放能量大于生成物成键吸收的能量 D．(d)图可知1 mol A(g)与1 mol C(g)的能量差为 C 当堂诊学·成效校验 4．胶状液氢(主要成分是H2和CH4)有望用于未来的运载火箭和空间运输系统。实验测得：101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量； 1 mol CH3OH(l)完全燃烧生成液态水和CO2，放出725.76 kJ的热量。下列热化学方程式书写正确的是 A．CH3OH(l)＋O2(g)=2CO2(g)＋2H2O(l)     ΔH=＋725.76 kJ·mol-1 B．H2(g)＋O2(g)=H2O(l)       ΔH=-285.8 kJ·mol-1 C．2CH3OH(l)＋4O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(l)      ΔH=-1451.52 kJ·mol-1 D．2H2＋O2=2H2O        ΔH=-285.8 kJ/mol B 当堂诊学·成效校验 5．按要求完成下列问题： (1)16gCH4(g)与适量O2(g)反应生成CO2(g)和H2O(l)，放出890.3kJ热量，写出甲烷燃烧热的热化学方程式：___________。 (2)若适量的N2和O2完全反应，每生成0.5molNO2需要吸收16.95kJ热量，写出该反应的热化学方程式___________。 答案：(1) (2) 当堂诊学·成效校验 感谢观看 更多练习见分层作业 鲁科版选择性必修 1 35 $