新教材2023-2024學(xué)年高中化學(xué)第1章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第1節(jié)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)第1課時(shí)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱焓變課件魯科版選擇性必修1

第1章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第1節(jié)第1課時(shí)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱、焓變素養(yǎng)目標(biāo)1.了解化學(xué)反應(yīng)中能量的常見轉(zhuǎn)化形式,隨之形成宏觀辨識(shí)與微觀探析的學(xué)科核心素養(yǎng)。2.了解反應(yīng)熱、內(nèi)能、焓、焓變的定義及其表示方法,了解焓變與反應(yīng)熱、物質(zhì)能量之間的關(guān)系,體現(xiàn)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的學(xué)科核心素養(yǎng)?；A(chǔ)落實(shí)?必備知識(shí)全過關(guān)重難探究?能力素養(yǎng)全提升目錄索引

基礎(chǔ)落實(shí)?必備知識(shí)全過關(guān)必備知識(shí)一、化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱1.反應(yīng)熱(1)定義: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。(2)表示符號(hào):用Q表示(3)熱化學(xué):用實(shí)驗(yàn)方法和理論方法研究反應(yīng)熱的化學(xué)分支稱為熱化學(xué)。

【微思考1】使用反應(yīng)熱應(yīng)該注意哪幾方面問題?提示

(1)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)的溶解等過程中產(chǎn)生的熱量變化不屬于反應(yīng)熱。(2)反應(yīng)放熱或吸熱與反應(yīng)的條件無關(guān)。2.反應(yīng)熱的測定(1)測定反應(yīng)熱的儀器——量熱計(jì):(2)測定方法:將反應(yīng)物加入量熱計(jì)內(nèi)筒并攪拌使之迅速反應(yīng),測量反應(yīng)前后溶液溫度的變化值。(3)計(jì)算公式:Q=-C(T2-T1)。其中C表示溶液及量熱計(jì)的熱容,單位是J·K-1;T1、T2表示反應(yīng)前和反應(yīng)后體系的溫度,單位是K。二、化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)能變化與焓變1.內(nèi)能(符號(hào):U)(1)定義:體系內(nèi)物質(zhì)所含各種微觀粒子的能量總和。(2)內(nèi)能的大小除了與物質(zhì)的種類、數(shù)量及聚集狀態(tài)有關(guān)外,還與體系的溫度、壓強(qiáng)有關(guān)。2.焓(1)定義:用來描述物質(zhì)所具有的能量的物理量。與物質(zhì)的種類、數(shù)量、聚集狀態(tài)及溫度和壓強(qiáng)等有關(guān),符號(hào)為H,單位為J或kJ。(2)焓和內(nèi)能關(guān)系:H=U+pV等壓條件下的反應(yīng)熱等于焓變

3.焓變(1)定義:反應(yīng)產(chǎn)物的焓與反應(yīng)物的焓之差。符號(hào):ΔH。(2)表達(dá)式及單位:ΔH=H(反應(yīng)產(chǎn)物)-H(反應(yīng)物),單位為kJ·mol-1或J·mol-1。(3)化學(xué)反應(yīng)的焓變示意圖>吸熱<放熱4.焓變與反應(yīng)熱的關(guān)系在等壓條件下,反應(yīng)中物質(zhì)的能量變化全部轉(zhuǎn)化為熱能時(shí),焓變與該化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱相等,數(shù)學(xué)表達(dá)式為ΔH=Qp。【微思考2】同一物質(zhì)在不同聚集狀態(tài)時(shí)的焓有什么關(guān)系?提示同一物質(zhì)在不同聚集狀態(tài)時(shí)所具有的能量也不同,即焓不相同,一般來說物質(zhì)的焓:氣態(tài)>液態(tài)>固態(tài)。自我檢測判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。(1)化學(xué)反應(yīng)過程中一定伴隨著能量的變化。(

)(2)反應(yīng)熱、焓變均指化學(xué)反應(yīng)中的熱量變化,單位為kJ或J。(

)(3)化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物總能量一定大于反應(yīng)產(chǎn)物總能量。(

)(4)吸熱反應(yīng)的ΔH<0,放熱反應(yīng)的ΔH>0。(

)(5)反應(yīng)A+B==C放熱,則說明能量:A>B。(

)(6)Na轉(zhuǎn)化為Na+時(shí),吸收的能量就是該過程的反應(yīng)熱。(

)(7)水蒸氣變?yōu)橐簯B(tài)水時(shí)放出的能量就是該變化的反應(yīng)熱。(

)√××××××重難探究?能力素養(yǎng)全提升探究反應(yīng)熱與物質(zhì)能量及化學(xué)鍵的關(guān)系問題探究1.天然氣的燃燒涉及哪些能量間的轉(zhuǎn)化?提示天然氣的燃燒是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能和光能。2.化學(xué)反應(yīng)中的反應(yīng)熱與化學(xué)鍵的鍵能有什么關(guān)系?提示化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱=斷裂化學(xué)鍵吸收的總能量-形成化學(xué)鍵放出的總能量。歸納拓展1.內(nèi)能與反應(yīng)熱的關(guān)系(1)ΔU=U(反應(yīng)產(chǎn)物)-U(反應(yīng)物),當(dāng)U(反應(yīng)物)>U(反應(yīng)產(chǎn)物),反應(yīng)釋放能量;U(反應(yīng)物)<U(反應(yīng)產(chǎn)物),反應(yīng)吸收能量?；瘜W(xué)反應(yīng)體系與環(huán)境進(jìn)行能量交換可以以熱和功兩種形式呈現(xiàn),根據(jù)能量守恒定律:ΔU=U(反應(yīng)產(chǎn)物)-U(反應(yīng)物)=Q+W(2)內(nèi)能與反應(yīng)熱的關(guān)系:若體系沒有做功,ΔU=Q。當(dāng)U(反應(yīng)產(chǎn)物)>U(反應(yīng)物)時(shí),Q>0,反應(yīng)吸收能量;當(dāng)U(反應(yīng)產(chǎn)物)<U(反應(yīng)物)時(shí),Q<0,反應(yīng)釋放能量。2.焓變與化學(xué)鍵的關(guān)系

3.焓變與物質(zhì)能量變化的關(guān)系

反應(yīng)類型放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)能量關(guān)系反應(yīng)物具有的總能量大于反應(yīng)產(chǎn)物具有的總能量反應(yīng)物具有的總能量小于反應(yīng)產(chǎn)物具有的總能量表示方法ΔH<0ΔH>0圖示

實(shí)例H2(g)+Cl2(g)═2HCl(g)

ΔH=-183kJ·mol-1C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)

ΔH=+131.3kJ·mol-1【微點(diǎn)撥】(1)化學(xué)反應(yīng)的能量變化主要表現(xiàn)為熱量的變化,但這并不是唯一的表現(xiàn)形式,其他的還有發(fā)光、放電等。(2)化學(xué)反應(yīng)表現(xiàn)為吸熱或放熱,與反應(yīng)的條件沒有必然關(guān)系,而是取決于反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物具有的總能量(或焓)的相對大小。應(yīng)用體驗(yàn)視角1反應(yīng)熱與化學(xué)鍵的關(guān)系1.如圖為N2(g)與O2(g)反應(yīng)生成NO(g)過程中的能量變化,下列說法中正確的是(

)A.1molN2(g)與1molO2(g)反應(yīng)放出的能量為180kJB.1molN2(g)和1molO2(g)具有的總能量小于2molNO(g)具有的總能量C.常溫下,N2(g)和O2(g)混合能直接生成NOD.NO是一種酸性氧化物,能與NaOH溶液反應(yīng)生成鹽和水B解析

反應(yīng)熱就是斷裂舊化學(xué)鍵吸收的總能量和形成新化學(xué)鍵所放出的總能量的差值,所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱是946

kJ·mol-1+498

kJ·mol-1-2×632

kJ·mol-1=180

kJ·mol-1,故該反應(yīng)是吸熱反應(yīng),A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;氮?dú)夂脱鯕夥磻?yīng)需要放電,C項(xiàng)錯(cuò)誤;NO不是酸性氧化物,NO和氫氧化鈉溶液不反應(yīng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(2023北京昌平高二期末統(tǒng)考)下列有關(guān)H2(g)+O2(g)═H2O(l)

ΔH=-285.8kJ·mol-1的說法不正確的是(

)A.該反應(yīng)的ΔH等于斷開1molH—H鍵和0.5molO=O鍵所需總能量減去形成2molO—H鍵釋放的總能量B.若生成1molH2O(g)放出的熱量小于285.8kJC.1mol液態(tài)水與1mol水蒸氣所具有的內(nèi)能不同D.1molH2(g)和0.5molO2(g)的總能量比1molH2O(l)的能量高285.8kJA解析

生成氣態(tài)水反應(yīng)的焓變?chǔ)等于斷開1

mol

H—H鍵和0.5

mol

O=O鍵所需總能量減去形成2

mol

O—H鍵釋放的總能量,則該反應(yīng)的ΔH不等于斷開1

mol

H—H鍵和0.5

mol

O=O鍵所需總能量減去形成2

mol

O—H鍵釋放的總能量,故A錯(cuò)誤;氣態(tài)水的能量高于液態(tài)水,所以若生成1

mol

H2O(g)鍵放出的熱量小于285.8

kJ,故B正確;氣態(tài)水的能量高于液態(tài)水,所以1

mol液態(tài)水與1

mol水蒸氣所具有的內(nèi)能不同,故C正確;該反應(yīng)為放熱反應(yīng),1

mol

H2(g)和0.5

mol

O2(g)的總能量比1

mol

H2O(l)的能量高285.8

kJ,故D正確。視角2反應(yīng)熱與物質(zhì)能量的關(guān)系3.單斜硫和正交硫轉(zhuǎn)化為二氧化硫的能量變化,如圖所示,下列說法不正確的是(

)A.單斜硫和正交硫互為同素異形體B.S(s,單斜)==S(s,正交)

ΔH=-0.33kJ·mol-1C.單斜硫比正交硫穩(wěn)定D.1molSO2(g)分解成1molS(s,單斜)和1molO2時(shí)會(huì)吸收熱量B解析

同一種元素形成的不同單質(zhì)互為同素異形體,單斜硫和正交硫是硫元素的不同單質(zhì),二者互為同素異形體,故A正確;由題圖可知,S(s,單斜)和O2反應(yīng)生成1

mol

SO2(g)時(shí)放熱297.16

kJ,S(s,正交)和O2反應(yīng)生成1

mol

SO2(g)時(shí)放熱296.83

kJ,則S(s,單斜)==S(s,正交)ΔH=-(297.16

kJ·mol-1-296.83

kJ·mol-1)=-0.33

kJ·mol-1,故B正確;由題圖可知,單斜硫具有的能量比正交硫高,則正交硫更穩(wěn)定,故C錯(cuò)誤;由題圖可知,單斜硫和氧氣反應(yīng)是放熱反應(yīng),則其逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng),即SO2(g)分解成S(s,單斜)和O2時(shí)會(huì)吸收熱量,故D正確。規(guī)律方法

ΔH的計(jì)算方法(1)ΔH=反應(yīng)物斷鍵吸收的總能量-反應(yīng)產(chǎn)物成鍵釋放的總能量。(2)ΔH=反應(yīng)產(chǎn)物所具有的焓-反應(yīng)物所具有的焓。4.已知?dú)錃庠诼葰庵腥紵龝r(shí)產(chǎn)生蒼白色火焰。在反應(yīng)過程中,破壞1mol氫氣中的化學(xué)鍵消耗的能量為Q1kJ,破壞1mol氯氣中的化學(xué)鍵消耗的能量為Q2kJ,形成1m