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化學反應的內能變化與焓變
第1章 化學反應與能量轉化
1.能從內能變化角度認識反應熱、焓變。
2.理解熱化學方程式的含義并能正確書寫熱化學方程式。
一、化學反應的內能
1.內能
概念：
微觀粒子的能量包括分子的平動、轉動、振動，電子運動，原子核運動等各種形式運動的動能，以及微觀粒子之間相互作用的勢能。
體系內物質所含各種微觀粒子的能量總和
符號：
U
決定因素：
物質的種類、數量及聚集狀態
體系的溫度、壓強
U(反應產物)>U(反應物)，反應吸收能量；
U(反應產物)2.化學反應中內能的變化
ΔU＝U(反應產物)－U(反應物)
化學反應體系與環境進行能量交換以熱和功的形式呈現。
3.內能變化與反應熱的關系
ΔU＝Q＋W
Q：反應熱
W：功
如果反應過程中體系沒有做功（如反應前后體系體積不變且沒有做電功等其他功），則
ΔU＝Q
U(反應產物)＞U(反應物)，ΔU＞0，體系的內能增加，Q＞0，吸熱反應
化學反應前后體系內能會發生變化，是反應熱產生的根源
U(反應產物)＜U(反應物)，ΔU＜0，體系的內能減少，Q＜0，放熱反應
在實驗室里或在生產中，化學反應大多是在壓強不變的條件下進行的(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。
與內能有關的物理量
單位：J或kJ
同樣受物質的種類、數量、聚集狀態以及體系的溫度、壓強等因素影響
意義：用它的變化描述等壓反應的反應熱
焓(H)：
二、化學反應的焓變
等壓條件下，反應熱等于焓變。
Δ H ＝H（反應產物）－ H（反應物）
常用單位： kJ·mol－1或kJ/mol
焓變：
放熱反應
ΔH＜0（負值）
焓(H)
反應物
生成物
吸熱反應
ΔH＞0（正值）
焓(H)
生成物
反應物
反應體系對環境放熱，其焓減小
反應體系從環境吸熱，其焓增加
反應焓變(ΔH)與鍵能的關系
(1)鍵能：在25 ℃和101 kPa下，氣態分子中1 mol化學鍵解離成氣態原子所吸收的能量。
反應物
生成物
化學反應實質：
舊化學鍵的斷裂
新化學鍵的形成
(吸收能量E吸)
(釋放能量E放)
H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能
若E吸為放熱反應
若E吸>E放，為吸熱反應
反應物的總鍵能
生成物的總鍵能
ΔH＝(436＋243)kJ·mol－1
－(431＋431)kJ·mol－1
＝－183 kJ·mol－1
以H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反應的能量變化為例說明
計算結果表明：1 mol H2與1 mol Cl2反應生成2 mol HCl時，放出183 kJ的能量。
化學反應同時伴隨著物質變化和能量變化，如何定量描述化學反應中的物質變化和熱效應呢？
熱化學方程式
三、熱化學方程式
意義：1 mol液態H2和 mol液態O2反應生成 1mol氣態H2O放出241.8 kJ的熱量。
H2(l) + O2(l) ===H2O(g) H＝﹣241.8 kJ·mol -1
熱化學方程式既表示物質變化又能表示反應的焓變
思考：比較分析熱化學方程式與化學方程式的區別
書寫要求
1. 在反應物和反應產物的化學式后面用括號注明各物質的聚集狀態
如果生成的是H2O(g) ，反應熱一樣嗎
H2(g) + O2(g)===H2O(l) H1＝﹣285.8 kJ·mol -1
H2(g) + O2(g) ===H2O(g) H2＝
等質量水的焓：H2O(s)＜ H2O(l)＜ H2O(g)
﹣241.8 kJ·mol-1
1 g冰
1 g液態水
1 g水蒸氣
蒸發
熔化
焓(H)增大
書寫要求
1. 在反應物和反應產物的化學式后面用括號注明各物質的聚集狀態
2. ΔH的單位是J·mol－1或kJ·mol－1。
ΔH的單位中“mol－1”，指的是“每摩爾反應”，對于相同物質的反應，當化學計量數不同時，其ΔH也不同。
書寫要求
1. 在反應物和反應產物的化學式后面用括號注明各物質的聚集狀態
2. ΔH的單位是J·mol－1或kJ·mol－1。
3. 根據焓的性質，若化學方程式中各物質化學式前的系數加倍，則ΔH數值的絕對值也加倍；若反應逆向進行，則ΔH改變符號，但數值的絕對值不變
4. 指明反應的溫度和壓強。若不特別說明，反應溫度為298 K，壓強為101 kPa。
(5)注意熱化學方程式中各物質的化學式前面的化學計量數僅表示該物質的物質的量，并不表示物質的分子數或原子數，因此化學計量數可以是整數也可以是分數。
(6)熱化學方程式一般不寫點燃、加熱、高溫等反應條件。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“↑”“↓”來標記氣體反應產物和難溶反應產物。
書寫要求
熱化學方程式與普通化學方程式的區別
普通化學方程式 熱化學方程式
化學 計量數 ____________________________________________ ______________________________________________
狀態 不要求注明 ___________________
ΔH正負號 及單位 無 必須注明
意義 ____________________________ ____________________________________________________________
遵循規律 __________ ____________________
原子守恒和能量守恒
是整數，既表示微粒個數又表示該物質的物質的量
可以是整數也可以是分數，只表示物質的物質的量
必須在分子式后注明
表明了化學反應中的物質變化
不僅表明了化學反應中的物質變化，也表明了化學反應中的能量變化
原子守恒
熱化學方程式
二標聚集狀態
三標條件（溫度壓強）
四判ΔH正負
五算數值
一寫方程式
1.已知： ，反應過程中的能量變化如圖所示，回答下列問題。
(1)a、b、c分別代表什么意義？
a：____________________；
b：____________________；
c：________。
(2)該反應是______(填“放熱”或“吸熱”)反應，ΔH___(填“>”或“<”)0。
舊鍵斷裂吸收的能量
新鍵形成放出的能量
反應熱
放熱
<
2.SF6是一種優良的絕緣氣體，分子結構中只存在S—F鍵。
已知：1 mol S(s)轉化為氣態硫原子吸收能量280 kJ，斷裂
1 mol F—F、S—F鍵需吸收的能量分別為160 kJ、330 kJ。則反應S(s)＋3F2(g)=SF6(g)的反應熱為 ( )
A.－1 780 kJ·mol－1 B.－1 220 kJ·mol－1
C.－450 kJ·mol－1 D.430 kJ·mol－1
B
3.熱化學方程式 C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g) ΔH＝+131.3kJ/mol表示 ( )
A.C(s)和水反應吸收131.3 kJ能量
B.1molC(s)和1mol水反應生成1molCO和1molH2并吸收131.3 kJ熱量
C.1molC(s)和1mol水蒸氣反應生成1molCO氣體1molH2吸收131.3 kJ熱量
D.1個C(s)原子和1分子水蒸氣反應吸熱131.3 kJ
C
4.根據右圖所示情況，判斷下列說法中正確的是( )
A.其熱化學方程式為
CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝41 KJ/mol
B.該反應為吸熱反應
C.該反應為放熱反應
D.當H2O為液態時，其反應熱大于41 KJ/mol
B
5.在常溫常壓下，1 g 氫氣在足量氯氣中完全燃燒生成
氯化氫氣體，放出92.3 kJ 的熱量。下列熱化學方程式中正
確的是( )
A.H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)　ΔH＝－92.3 kJ/mol
B.H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)　ΔH＝＋92.3 kJ/mol
C.H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)　ΔH＝＋184.6 kJ/mol
D.2HCl(g)=H2(g)＋Cl2(g)　ΔH＝＋184.6 kJ/mol
D
判斷熱化學方程式的正誤注意“五看”
一看方程式是否配平；
二看各物質的聚集狀態是否正確；
三看ΔH的“＋”“－”符號是否正確；
四看反應熱的單位是否為“kJ·mol－1”；
五看反應熱的數值與化學計量數是否對應。
H=反應物的總鍵能 —生成物的總鍵能
H=H生成物-H反應物
熱化學方程式

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