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(共22張PPT)
化學反應的內能變化與焓變
1.知道內能、焓變的概念。
2.掌握內能、焓變與反應熱的關系。
3.掌握熱化學方程式的意義及書寫方法。
物質變化
能量變化
化學反應
反應物
生成物
舊化學鍵的斷裂
新化學鍵的形成
吸收能量
釋放能量
差 值
反應熱
化學反應中為什么會有反應熱？
一、內能
體系內各種微觀粒子的能量總和，包括動能和勢能，符號U
物質具有的能量
體系整體運動的動能、勢能
物質的內能
各種微觀粒子的動能
微粒間相互作用的勢能
原子核內部能量
核能等
化學鍵、分子間作用力等
物質內能與哪些因素有關？內能變化與能量變化什么關系？
影響因素：
物質的種類、數量、聚集狀態、溫度、壓強
內能變化：
△U=U(反應產物)-U(反應物)
U(反應產物)＞U(反應物) 反應吸收能量
U(反應產物)＜U(反應物) 反應釋放能量
內能變化與反應熱是否相同？有什么關系？
化學反應體系與環境間
能量交換的形式
熱：
功:
因溫度不同而傳遞的能量
符號：Q 單位：KJ或J
除熱以外的其他能量形式
符號：W 單位：KJ或J
體積功、電功等
一、內能
根據能量守恒定律，化學反應中內能的變化等于反應熱和功的加和。
△U = Q + W
若反應中體系沒有做功，則ΔU＝Q
[例]在恒溫恒容的密閉體系中，H2(g)與I2(g)反應生成HI(g)，該反應體系的內能變化如圖所示(沒做電功等)：
(1)該反應體系的ΔU____(填“＞”“＜”或“＝”，
下同)0。
(2)W____0。
(3)該反應體系的反應熱Q＝________。
＜
＝
－13 kJ
(4)下列關于該反應的敘述正確的是________(填序號)。
①反應物的總能量比反應產物的總能量高13 kJ
②斷裂反應物中化學鍵所需的能量低于形成反應
產物中化學鍵釋放的能量
③該反應不需要提供能量就能發生反應
④反應開始前體系的內能等于反應物化學鍵中儲存的總能量
①②
在科學研究和生產實踐中，化學反應通常是在等壓條件下進行。
在反應前后壓強不變的條件下發生的化學反應稱為等壓反應。
在等壓反應中,可能伴隨著反應體系體積的改變而有體積功存在,因此反應熱不一定等于反應體系內能的變化。如何來描述等壓反應的反應熱？
二、焓與焓變
焓變代表等壓條件下化學反應的反應熱（符號為ΔH）
焓是物質所具有的能量，與內能有關的物理量（符號為H）
焓的大小也取決于物質的種類、數量及聚集狀態、體系的溫度、壓強的影響。
H = U + pV
Q p=ΔH
單位：J或kJ
=H(反應產物) - H(反應物)
單位：J·mol-1或kJ·mol-1
反應物
焓(H）
Δ H ＜ 0
放熱反應
反應產物
反應物
焓(H）
Δ H ＞ 0
吸熱反應
反應產物
當反應產物的焓大于反應物的焓時，ΔH ＞0，反應為吸熱反應。
當反應產物的焓小于反應物的焓時，ΔH ＜0，反應為放熱反應。
正誤判斷
(1)相同質量的同種物質，在不同狀態下其焓是相同的(　　)
(2)化學反應的反應熱就是該反應的焓變(　　)
(3)化學反應的焓變就是反應物總焓和反應產物總焓的差值(　　)
(4)化學反應的焓變和反應物及反應產物的內能有關，和反應條件無關(　　)
(5)在一個化學反應中，當反應物總焓大于反應產物的總焓時，反應放熱，ΔH為負值(　　)
×
×
×
√
√
化學反應N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)的能量變化右上圖所示：已知斷裂1 mol N≡N鍵、1 mol N—H鍵分別需吸收946 kJ、391 kJ的能量。該反應為______反應(填“吸熱”或“放熱”，拆開1 mol H2中化學鍵所需能量為______ kJ，該反應的反應熱ΔH＝_____________。
放熱
436
－92 kJ·mol－1
Δ H=反應物鍵能和－生成物鍵能和
ΔH = 化學鍵斷裂吸收的能量 － 化學鍵形成釋放的能量
如在25 ℃和101 kPa下，1 molH2與1 mol Cl2反應生成2 mol HCl時放出184.6 kJ的熱量，則該反應的反應熱為:
ΔH= －184.6 kJ/mol
根據上述例子，寫出下述反應的焓變。
在25 ℃和101 kPa下，1 mol C(如無特別說明，C均指石墨)與1 mol H2O(g)反應，生成1 mol CO和1 mol H2,需要吸收131.5 kJ的熱量，則該反應的反應熱為:
ΔH= +131.5 kJ/mol
注：“+”表示“吸熱”；“－”表示“放熱”。
“+”或“－”不能省略，單位必須標出。
三、熱化學方程式
同時把化學反應中物質的變化和反應的焓變表示出來。
H2(g)+Cl2(g)====2HCl(g) △H(298K)=－184.6 kJ/mol
點燃
101kPa
物質變化
能量變化
比較分析：與化學方程式相比，熱化學方程式有哪些不同？
要標明物質的狀態，方程式后注明能量變化。
在298K時，1mol H2(g)和1mol Cl2(g)反應生成了2mol HCl(g)時，放出熱量184.6kJ。
熱化學方程式△H的單位中mol-1的含義
反應焓變單位中的mol-1是指每摩爾反應，即反應完成時參加反應的各物質的物質的量的數值與熱化學方程式中各物質化學式前的系數相同。而不是指每摩爾某物質。例如：H2(g)+1/2O2(g)====H2O(l) ΔH (298 K) =-285.8 kJ·mol-1
表示298K時,1molH2(g)與0.5molO2(g)反應生成1molH2O(l),放出285.8kJ熱量。
若將化學方程式寫成: 2H2(g)+O2(g)====2H2O(l) ΔH(298 K)=-571.6 kJ·mol-1
則表示298K時,2molH2(g)與1molO2(g)反應生成2molH2O(l),放出571.6kJ熱量。
書寫熱化學方程式應注意：
對于 25℃(298K) 101kPa時進行的反
應可不注明
② 注明反應時的溫度和壓強，因為焓變與測定條件(溫度、壓強等)有關。
H2(g) + Cl2(g) == 2HCl(g) ΔH=－184.6 kJ/mol
H2(g) + I2 (g) ===== 2HI(g) ΔH=－14.9 kJ/mol
200℃
101kPa
①必須在化學方程式的右邊標明反應熱ΔH的符號、數值和單位
－ 184.6 kJ/mol
③ 注明反應體系中反應物和生成物的聚集狀態，不用寫“點燃”、“加熱”等條件。
H2(g)+ O2(g)==H2O(g) ΔH=－241.8kJ/mol
1
2
H2(g)+ O2(g)==H2O(l) ΔH=－285.8kJ/mol
1
2
H2O(l)==H2O(g) ΔH=＋44kJ/mol
等質量水的焓：H2O(s)＜ H2O(l)＜ H2O(g)
氣態（g）、固態（s）、液態（l）、溶液（aq）
由于已經注明了物質的聚集狀態，所以在熱化學方程式中不再用“↑”“↓”來標記氣體生成物和難溶生成物
交流 · 研討
交流 · 研討
已知在 298K 時，由氫氣和氮氣反應生成 1mol NH3(g)放熱 46.1kJ，請將下列化學方程式改寫成熱化學方程式。
3H2(g)＋N2(g)===2NH3(g)
NH3(g)=== H2(g)＋ N2(g)
H2(g)＋ N2(g)===NH3(g)
H2(g)＋ N2(g)===NH3(g)
ΔH= 46.1 kJ/mol
NH3(g)=== H2(g)＋ N2(g)
ΔH= ＋46.1 kJ/mol
3H2(g)＋N2(g)===2NH3(g)
ΔH= 92.2 kJ/mol
熱化學方程式中各物質的化學計量數只表示參加反應的各物質的物質的量，因此可以寫成分數或整數，其 H與系數對應成比例，系數加倍， H值也加倍。可逆反應的正反應與逆反應的ΔH數值相同，符號相反。
練一練：寫出下列反應的熱化學方程式：
(1)1mol氣態H2與1mol氣態Cl2反應生成2mol氣態HCl，放出184.6KJ的熱量。
(2)1molN2(g)與適量O2(g)反應生成NO (g)，需吸收68kJ的熱量。
H2(g)+ Cl2(g) = 2HCl(g) H = － 184.6 kJ·mol-1
N2(g)+O2(g) = 2NO (g) H = + 68 kJ·mol-1
下列熱化學方程式書寫正確的是(已知焓變的絕對值均正確)(　　)
B
判斷熱化學方程式的正誤的思路如下:
(1)看各物質的聚集狀態是否正確;
(2)看ΔH的“+”“-”符號是否正確;
(3)看反應熱的單位是否為kJ·mol-1;
(4)看反應熱的數值與化學計量數是否對應。

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