化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱++化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)能變化與焓變+高二上學(xué)期化學(xué)魯科版（2019）選擇性必修1

化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第一章1.1化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)章節(jié)脈絡(luò)能源化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)能變化與焓變化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱第一章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化1.2化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池1.1化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)1.3電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能——電解1.4金屬的腐蝕與防護(hù)蓋斯定律化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)能變化與焓變核心素養(yǎng)目標(biāo)1.宏觀(guān)辨識(shí)與微觀(guān)探析能從物質(zhì)具有的能量、化學(xué)鍵的斷裂和形成等角度了解放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。能從宏觀(guān)和微觀(guān)相結(jié)合的視角分析與解釋生活中的現(xiàn)象。2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知能從宏觀(guān)和微觀(guān)結(jié)合上收集證據(jù),分析化學(xué)變化中能量吸收或釋放的原因。3.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)聚焦化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的定量測(cè)量及能源應(yīng)用，嘗試對(duì)反應(yīng)條件）、能量轉(zhuǎn)化路徑進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)，結(jié)合學(xué)科前沿激發(fā)探究精神與實(shí)踐創(chuàng)新能力。學(xué)習(xí)重難點(diǎn)重點(diǎn)：1.深入理解反應(yīng)熱的概念，精準(zhǔn)區(qū)分放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)，熟知常見(jiàn)的放熱、吸熱反應(yīng)類(lèi)型。2.全面掌握化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)能變化?U與焓變?H的概念，牢記?U=Q+W、?H=H(反應(yīng)產(chǎn)物)-H(反應(yīng)物)等表達(dá)式及物理意義，準(zhǔn)確理解恒壓條件下焓變與反應(yīng)熱的關(guān)系。難點(diǎn)：1.對(duì)于涉及多種能量變化形式（如伴隨做功、熱傳遞等）的復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)，綜合考慮各因素對(duì)反應(yīng)熱的影響，準(zhǔn)確判斷內(nèi)能變化與焓變。課前導(dǎo)入鋁粉與鐵的氧化物的反應(yīng)（放熱）氯化銨與氫氧化鈣的反應(yīng)（吸熱）在生產(chǎn)和生活中，人們廣泛利用著化學(xué)反應(yīng)釋放的熱能。為了有效地利用一些化學(xué)反應(yīng)釋放的熱能或通過(guò)提供熱能來(lái)維持有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的正常進(jìn)行，人們必須定量地了解化學(xué)反應(yīng)釋放或吸收的熱能。應(yīng)如何定量地描述一個(gè)化學(xué)反應(yīng)釋放或吸收的熱能呢？用什么方法可以準(zhǔn)確地測(cè)量一個(gè)化學(xué)反應(yīng)釋放或吸收的熱量呢？化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱PART01化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱反應(yīng)熱概念符號(hào)通常用Q表示Q>0，表示反應(yīng)吸熱Q<0，表示反應(yīng)放熱化學(xué)上規(guī)定：當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在一定的溫度下進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)所釋放或吸收的熱量稱(chēng)為該反應(yīng)在此溫度下的熱效應(yīng)，簡(jiǎn)稱(chēng)反應(yīng)熱。反應(yīng)前后體系的溫度相等(1)任何化學(xué)反應(yīng)都有反應(yīng)熱。(2)物理變化中的能量變化不是反應(yīng)熱。如物質(zhì)的三態(tài)變化、物質(zhì)的溶解等。(3)反應(yīng)放熱或吸熱與反應(yīng)條件無(wú)關(guān)?；瘜W(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱體系和環(huán)境人為劃定的研究對(duì)象（物質(zhì)系統(tǒng)）稱(chēng)為體系，體系以外的其他部分稱(chēng)為環(huán)境。以鹽酸與NaOH溶液的反應(yīng)為例，分析如下：環(huán)境：體系以外的其他部分，如試管、空氣等體系（物質(zhì)系統(tǒng)）反應(yīng)物：NaOH溶液、鹽酸發(fā)生的反應(yīng)：NaOH+HCl=NaCl+H?O反應(yīng)產(chǎn)物：NaCl、H?O化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱反應(yīng)熱的測(cè)定反應(yīng)熱數(shù)值的獲得方法

反應(yīng)熱的數(shù)值可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，也可以通過(guò)理論計(jì)算求得。反應(yīng)熱測(cè)定的儀器和方法

用于測(cè)定反應(yīng)熱的儀器——量熱計(jì)如圖所示為簡(jiǎn)易量熱計(jì)示意圖外筒：起保溫作用攪拌器：使反應(yīng)物迅速混合，使反應(yīng)充分進(jìn)行，保持體系的溫度均勻內(nèi)筒：反應(yīng)容器反應(yīng)物溫度計(jì)：測(cè)量反應(yīng)前后溶液的溫度化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱將反應(yīng)物加入內(nèi)筒并攪拌使之迅速反應(yīng)，測(cè)量反應(yīng)前后溶液溫度的變化值。測(cè)定方法計(jì)算公式Q=-C(T2-T1)

式中：C表示溶液及量熱計(jì)的熱容；T1、T2分別表示反應(yīng)前和反應(yīng)后體系的溫度。減少熱量散失化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱(1)熱力學(xué)溫度(T)與攝氏溫度(t)之間的關(guān)系為T(mén)(K)=t(℃)+273.15。(2)熱容(C)與比熱容(c)的關(guān)系：比熱容=。由此可知Q=-C(T2-T1)=-mc(T2-T1)。簡(jiǎn)稱(chēng)比熱，單位為kJ·K-1·kg-1

(3)常溫下，液態(tài)水的比熱為4.18kJ·K-1·kg-1。單位為J·K-1簡(jiǎn)稱(chēng)比熱，單位為kJ·K-1·kg-1化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱實(shí)驗(yàn)探究——測(cè)定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱利用簡(jiǎn)易量熱計(jì)按照以下步驟可測(cè)得室溫下中和反應(yīng)的反應(yīng)熱。1.向量熱計(jì)內(nèi)筒中加入1.0?mol·L-1的鹽酸100?mL，蓋上杯蓋，插入溫度計(jì)，勻速攪拌后記錄初始溫度T1。2.向250?mL的燒杯中加入1.0?mol·L-1的NaOH溶液100?mL，調(diào)節(jié)其溫度，使之與量熱計(jì)中鹽酸的溫度相同。3.快速地將燒杯中的堿液倒入量熱計(jì)中，蓋好杯蓋，勻速攪拌，記錄體系達(dá)到的最高溫度T2。4.近似認(rèn)為溶液的比熱等于水的比熱，根據(jù)溶液溫度升高的數(shù)值計(jì)算此中和反應(yīng)的反應(yīng)熱。化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱在上述實(shí)驗(yàn)中，參加反應(yīng)的物質(zhì)都是強(qiáng)酸或強(qiáng)堿，它們?cè)谒惺峭耆婋x的，因此從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，它們之間所發(fā)生的都是溶液中的H+和OH-結(jié)合生成水的反應(yīng)。由于上述三個(gè)實(shí)驗(yàn)中所用溶液的體積是相同的，溶液中H+和OH-的濃度也是相同的，反應(yīng)又都在室溫下進(jìn)行，因此這三個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱也是相同的?；瘜W(xué)反應(yīng)的內(nèi)能變化與焓變PART02化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)能變化與焓變含義符號(hào)

影響因素化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)能變化內(nèi)能體系內(nèi)物質(zhì)所含各種微觀(guān)粒子的能量總和U物質(zhì)的種類(lèi)、數(shù)量及聚集狀態(tài)體系的溫度和壓強(qiáng)微觀(guān)粒子的能量包括分子的平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)，電子運(yùn)動(dòng)，原子核運(yùn)動(dòng)等各種形式運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，以及微觀(guān)粒子之間相互作用的勢(shì)能?；瘜W(xué)反應(yīng)的內(nèi)能變化與焓變化學(xué)反應(yīng)中內(nèi)能的變化△U=U(反應(yīng)產(chǎn)物)-U(反應(yīng)物)。

化學(xué)反應(yīng)的能量變化與內(nèi)能的關(guān)系

化學(xué)反應(yīng)的能量變化是由反應(yīng)前后物質(zhì)所具有的內(nèi)能不同而引起的。U(反應(yīng)產(chǎn)物)>U(反應(yīng)物)，反應(yīng)吸收能量U(反應(yīng)產(chǎn)物)<U(反應(yīng)物)，反應(yīng)釋放能量化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)能變化與焓變化學(xué)反應(yīng)體系與環(huán)境進(jìn)行能量交換的形式——熱和功除熱能外，體系與環(huán)境之間交換的其他形式的能（如電能、光能、機(jī)械能等）都稱(chēng)為功，用符號(hào)W表示。體系做功體系沒(méi)有做功?U=Q+W?U=QQ>0，反應(yīng)吸熱；Q<0，反應(yīng)放熱；W>0，環(huán)境對(duì)體系做功；W<0，體系對(duì)環(huán)境做功化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)能變化與焓變化學(xué)反應(yīng)的焓變焓變與放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)的關(guān)系對(duì)于一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物的焓與反應(yīng)物的焓之差稱(chēng)為反應(yīng)焓變，符號(hào)是?H。概念數(shù)學(xué)表達(dá)式?H=H(反應(yīng)產(chǎn)物)-H(反應(yīng)物)常用單位kJ/mol（或kJ·mol-1）焓變與反應(yīng)熱的關(guān)系在等壓條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)熱等于反應(yīng)的焓變，即Qp=?H，如敞口容器中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)能變化與焓變反應(yīng)類(lèi)型放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)圖像焓變（?H）?H<0，反應(yīng)體系向環(huán)境中放熱?H>0，反應(yīng)體系向環(huán)境中吸熱釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)能變化與焓變?H的計(jì)算方法

?H=反應(yīng)產(chǎn)物的總能量-反應(yīng)物的總能量。?H=反應(yīng)物中的化學(xué)鍵斷裂吸收的總能量-反應(yīng)產(chǎn)物中的化學(xué)鍵形成釋放的總能量。

關(guān)鍵是正確判斷出每種物質(zhì)中存在的化學(xué)鍵的種類(lèi)和個(gè)數(shù)H?=?U?+?pV式中：U為內(nèi)能，p為壓強(qiáng)，V為體積?；瘜W(xué)反應(yīng)的內(nèi)能變化與焓變把一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的變化和反應(yīng)的焓變同時(shí)表示出

來(lái)的化學(xué)方程式稱(chēng)為熱化學(xué)方程式。熱化學(xué)方程式定義意義熱化學(xué)方程式既表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，又表明了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。物質(zhì)變化能量變化缺一不可化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)能變化與焓變書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式的方法

寫(xiě)出符合質(zhì)量守恒定律的化學(xué)方程式

注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前的系數(shù)只表示物質(zhì)的量。因此，它可以用整數(shù)或分?jǐn)?shù)表示。書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式時(shí)必須注明各物質(zhì)的聚集狀態(tài)，因?yàn)槲镔|(zhì)發(fā)生狀態(tài)變化時(shí)也伴隨著能量的變化。一般用英文字母g、l和s分別表示氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)，水溶液中的溶質(zhì)則用aq表示。氣體反應(yīng)物和難溶反應(yīng)物不能標(biāo)“↑”“↓”

化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)能變化與焓變用?H表示化學(xué)反應(yīng)的焓變

注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)

放熱反應(yīng)的?H取負(fù)值，吸熱反應(yīng)的?H取正值；?H的單位常用kJ·mol-1；?H應(yīng)與化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前的系數(shù)對(duì)應(yīng)。因?yàn)榉磻?yīng)的溫度和壓強(qiáng)不同，其?H也不同。對(duì)于298K、101kPa條件下進(jìn)行的反應(yīng)，可以不注明。化學(xué)式相同的同素異形體除注明聚集狀態(tài)外還需注明其名稱(chēng)(因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)不同，物質(zhì)具有的能量不同)，如金剛石應(yīng)表示為“C(s，金剛石)”。化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)能變化與焓變化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式系數(shù)只能是整數(shù)，表示微粒的個(gè)數(shù)及物質(zhì)的物質(zhì)的量既可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)，只表示各物質(zhì)的物質(zhì)的量聚集狀態(tài)不需要注明必須在化學(xué)式后注明“↑”“↓”需要注明不需要注明反應(yīng)條件需要注明不用注明除溫度和壓強(qiáng)之外的其他反應(yīng)條件，如“加熱”“高溫”等?H無(wú)有，注明正負(fù)號(hào)及單位意義表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化既表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，又表明了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化課堂小結(jié)化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)能變化與焓變化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱反應(yīng)熱反應(yīng)熱的測(cè)定測(cè)定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱實(shí)驗(yàn)化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)能變化化學(xué)反應(yīng)的焓變熱化學(xué)方程式隨堂訓(xùn)練1.下列說(shuō)法正確的是（

）A.在化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生物質(zhì)變化的同時(shí)，一定發(fā)生能量變化B.Q>0表示放熱反應(yīng)，Q<0表示吸熱反應(yīng)C.反應(yīng)熱是1mol物質(zhì)參加反應(yīng)時(shí)的能量變化D.體系的溫度升高一定是放熱反應(yīng)造成的，體系的溫度降低一定是吸熱反應(yīng)造成的A隨堂訓(xùn)練2.下列有關(guān)敘述正確的是（

）A.測(cè)定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱時(shí)，為了使反應(yīng)均勻進(jìn)行，可以向酸（堿）溶液中分幾次加入堿（酸）溶液B.若用50mL0.50mol·L-1NaOH溶液分別與50mL0.50mol·L-1

鹽酸和50mL0.50mol·L-1H2SO4溶液充分反應(yīng)，測(cè)得的兩反應(yīng)的反應(yīng)熱不相等C.測(cè)定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱時(shí)，可以用稀硫酸與稀NaOH溶液反應(yīng)D.為了簡(jiǎn)化裝置，中和反應(yīng)的反應(yīng)熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)中的攪拌器可以用溫度計(jì)代替C隨堂訓(xùn)練3.下列說(shuō)法不正確的是（

）A.反應(yīng)產(chǎn)物的總能量大于反應(yīng)物的總能量時(shí)，?H>0B.反應(yīng)放熱時(shí)?H<0，反應(yīng)吸熱時(shí)?H>0C.任何條件下，化學(xué)反應(yīng)的焓變都等于化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱D.在一定條件下，某化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)，由反應(yīng)產(chǎn)物的總焓與反應(yīng)物的總焓之差決定C隨堂訓(xùn)練4.已知：H2