1.1.2化学反应的焓变 课件 高二上学期化学沪科版（2020）选择性必修1

化学反应的焓变

热力学第一定律的数学表达式：

ΔU=Q+W热（Q）：因温度不同而传递的能量；

功（W）：除热以外其它形式的能量。化学反应的热能广泛应用在日常生活、工农业生产、科学研究与国防建设中。

必修二

图5.20

铝热反应

定义：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(Q)。

Q>0，系统从环境吸热，可使内能(U)增加；

Q<0，系统对环境放热，可使内能(U)减少。

一、反应热

Q=

ΔU-W

W=－PΔVΔV=V(反应后）-

V(反应前）

基于不做非体积功、一定温度、恒压条件下进行研究。功(W)

体积功：在一定环境压力下，系统体积变化(ΔV)所做的功；非体积功：除体积功以外的功。探讨：如右图，环境压强(P)为aPa，系统变化前后

体积变化(ΔV)增大了bm3，求体积功的大小。aPaaPa活塞=－aPa·bm3=－abPa·m3

Q=

ΔU-W

=－abN·m-2·m3

=－abNm=－abJ

自热锅热源探究实验数据来源：《上海市高中化学（选择性必修一）教师实践能力培训课程》

上海市复兴高级中学张栋

Q=

ΔU-W

1gCaO中加入5滴水反应的热效应

因为W=0

所以

Q=

ΔU=∑U(生成物)－∑U(反应物)

结论：Q<0

CaO+H2O==Ca(OH)2反应前17.1℃反应后24.9℃取一只100mL烧杯，加入10g碳酸氢钠固体和10g柠檬酸固体，搅拌；再向烧杯中注入10mL蒸馏水（实验中用磁力搅拌器搅拌）。实验现象：_________________

_________________________；实验结论：___________________________。实验数据来源：《上海市高中化学（选择性必修一）教师实践能力培训课程》

上海市复兴高级中学袁翔

反应产生大量气泡，体系温度由25℃降到1℃

该反应为吸热反应,Q>0令：U+

PV=H，则

Q

=

ΔH

思考：该反应的热效应是否也等于系统内能的变化？

Q=

ΔU-W

在化学热力学中H称之为“焓(enthalpy)”，与内能一样，系统状态发生变化时，焓也随之变化；

ΔH=∑H(生成物)－∑H(反应物)，称之为焓变。那么，生石灰与水的反应热是否也等于该反应的焓变？所以

Q=

ΔU+

PΔV=Δ（U+

PV）

（ΔH又称为等压反应热，或用Qp表示）

W=-

PΔV，ΔV=V(反应后）-V(反应前）

焓与内能有关。在不做非体积功时，一定温度，恒压下反应热与焓变相等。Q=ΔH，大多数的化学反应都符合或接近这个反应模型。

思考：你认为焓是一种什么性质的物理量？引入焓(H)对我们研究反应热有什么意义？ΔH>0,吸热反应；ΔH<0,放热反应。

科学研究中引入“焓”这个物理量，极大地方便了我们的研究，掌握反应热的变化规律。

研究热化学时，我们可以用“热化学方程式”表示一个化学反应中的焓变。例如，实验测得298K和100kPa时，2mol氢气与1mol氧气完全反应生成2mol气态水时，放热484kJ。该反应的热化学方程式可以这样表示：

热化学方程式

ΔH的单位中“mol－1”的含义：表示的是“每摩尔反应”，而不是氢气、

氧气这样具体的物质。所以:当反应为H2(g)+

O2(g)===H2O(g)时，ΔH=－242kJ·mol－1

2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)ΔH=－484kJ·mol－1

二、化学反应中的焓变示意图反应物生成物焓(H)

反应1：2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)

ΔH=－484kJ·mol－1

2H2(g)+O2(g)

2H2O(g)

ΔH=－484kJ·mol－1

反应2：2HgO(s)===2Hg(l)+O2(g)

ΔH=182kJ·mol－1

ΔH=182kJ·mol－1生成物反应物焓(H)

2Hg(l)+O2(g)

2HgO(s)

请指出下列示意图的错误？反应物生成物焓(H)CH4

+

O2

CO2

+H2O

ΔH=－891kJ·mol－1反应物生成物焓(H)CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)

ΔH=－891kJ·mol－1

化学反应的本质是化学键的断裂与形成，断裂原有的化学键需要吸收能量，生成新的化学键会放出能量。所以化学反应的焓变主要与化学键的变化有关。

部分化学键的键能(E单位为kJ·mol－1):

三、焓变的微观实质化学键键能化学键键能化学键键能C—H414C—F489H—F565F—F158H—H436H—N391

利用键能数据推算焓变

在298K、101kPa时，实验测得1molH2(g)与1molCl2(g)反应生成2molHCl(g)时放出184.6kJ的热。键能(E单位为kJ·mol－1)

化学键键能化学键键能化学键键能H—H436Cl—Cl243H—Cl431

请利用键能数据推算

，H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)该反应的ΔH。

ΔH=∑E(反应物)－∑E(生成物)

436kJ·mol－1

能量243kJ·mol－1

能量431kJ·mol－1

能量

431kJ·mol－1

能量键断裂键断裂键形成键形成

ΔH＝436+243－431×2

＝－183(kJ·mol－1)实验值为：－184.6kJ·mol－1结果表明：化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因。

氨在国民经济中占有重要地位。用

表示NH3

分子的结构。已知合成氨的热化学方程式为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=－92.4kJ·mol－1。请推算N≡N的键能。

解析：根据ΔH=∑E(反应物)－∑E(生成物)

所以E(N≡N)+436×3－391×6=－92.4，

键能(kJ·mol－1)H—H436H—N391学用结合

E(N≡N)=945.6(kJ·mol－1)如：★自热食品包装中，配多少克发热

剂才恰当？

四、感悟研究化学反应热效应的意义

★管道煤气至少多少输送量，才能

保障小区居民生活的需要？

★硫酸工业中，热交换器有多少热

量进行了交换？选修二，图6.13

★航空航天中，火箭推进剂的种类

和用量会是怎样的呢？

推进剂主要成份（燃料/氧化剂）推进剂状态应用举例偏二甲肼/硝酸[(CH3)2NNH2/HNO3]液体长征一号偏二甲肼/四氧化二氮[(CH3)2NNH2/N2O4]液体长征二号、三号、四号系列煤油/液氧液体长征五号助