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第二章化學(xué)反應(yīng)與能量精品資料七百多年前,著名(zhùmíng)的意大利旅行家馬可·波羅到過中國(guó),看見中國(guó)人燒煤煉鐵,這是他生平第一次看到煤做燃料。馬可·波羅在他的游記里記載了這件新鮮事。書中寫道,中國(guó)有一種黑石頭,能夠燃燒,著起火來象木柴一樣,而且終夜不滅。馬可·波羅(bōluó)馬可·波羅游記精品資料反應(yīng)中常(zhōngcháng)伴隨著能量變化,能量的形式有多種,如熱能、光能、電能、聲能等,而通常表現(xiàn)為熱能的變化。第一節(jié)化學(xué)能和熱能(rènéng)精品資料化學(xué)反應(yīng)(huàxuéfǎnyìng)的實(shí)質(zhì)是:反應(yīng)物分子內(nèi)化學(xué)鍵的斷裂與產(chǎn)物分子中化學(xué)鍵的形成先回顧(huígù)一下:從化學(xué)鍵的角度來看,化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是什么?一、化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系精品資料HHHH+化學(xué)鍵斷裂(duànliè):吸收能量HH+HH化學(xué)鍵形成:放出(fànɡchū)能量鍵能:形成1mol化學(xué)鍵釋放的能量和斷開1mol該化學(xué)鍵所需能量是相同的,稱之為鍵能。436kJ/mol一、化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系鍵能越大,化學(xué)鍵越穩(wěn)定,物質(zhì)越穩(wěn)定,物質(zhì)中所儲(chǔ)存的能量就越低。精品資料(Chemicalbond)

(Bondlength)/(10-12m)(Bondenergy)/(kJ/mol)(Chemicalbond)(Bondlength)/(10-12m)(Bondenergy)/(kJ/mol)H—H75436N—H101389H—Br142366N—N145159H—Cl127431N═N125456H—F92565N≡N110946H—I161298O—H98464C—C154332O—O148146C═C134611O═O120498C≡C120837O—H98464對(duì)于某個(gè)確定(quèdìng)的化學(xué)反應(yīng),如何判斷它是放出能量還是吸收能量呢?精品資料在反應(yīng)(fǎnyìng)H2+Cl2==2HCl中,已知H-H鍵能為436kJ/mol,Cl-Cl鍵能為243kJ/mol,H-Cl鍵能為431kJ/mol,判斷該反應(yīng)(fǎnyìng)是反應(yīng)(fǎnyìng).放熱課堂練習(xí)一則(1)化學(xué)鍵斷裂(duànliè)時(shí)需要吸收能量。吸收總能量為:436kJ+243kJ=679kJ,(2)化學(xué)鍵形成時(shí)需要釋放能量。釋放總能量為:431kJ+431kJ=862kJ,(3)反應(yīng)中放出的熱量的計(jì)算:862kJ-683kJ=179kJ點(diǎn)燃精品資料化學(xué)反應(yīng)熱:化學(xué)反應(yīng)過程中所釋放或者吸收的能量(néngliàng),都可以用熱量來表示,稱之為反應(yīng)熱,又稱之為焓變,用符號(hào)ΔH表示,單位:kJ/mol精品資料舊化學(xué)鍵斷裂新化學(xué)鍵形成斷鍵吸收(xīshōu)總能量E1(反應(yīng)物鍵能之和)成鍵釋放(shìfàng)總能量E2(生成物鍵能之和)反應(yīng)物生成物當(dāng)E1>E2

為吸熱反應(yīng)當(dāng)E1<E2

為放熱反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)結(jié)論:反應(yīng)熱ΔH=反應(yīng)物鍵能之和-生成物鍵能之和ΔH=E1-E2精品資料E(kJ/mol)反應(yīng)歷程H2+Cl22H

+2Cl2HCl179kJ/mol436kJ/mol(H2)243kJ/mol(Cl2)

2×431kJ/mol=862kJ/mol以H2+Cl2==2HCl反應(yīng)(fǎnyìng)為例:吸收(xīshōu)放出反應(yīng)物總能量生成物總能量精品資料反應(yīng)物生成物化學(xué)反應(yīng)總能量(néngliàng)E1總能量(néngliàng)E2能量反應(yīng)過程0反應(yīng)物總能量生成物總能量釋放能量能量反應(yīng)過程0反應(yīng)物總能量生成物總能量吸收能量反應(yīng)熱ΔH=生成物總能量-反應(yīng)物總能量反應(yīng)物總能量>生成物總能量放熱反應(yīng)反應(yīng)物總能量<生成物總能量吸熱反應(yīng)精品資料結(jié)論(jiélùn):一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否為放熱還是吸熱反應(yīng),與反應(yīng)所需要的外界條件(tiáojiàn)(加熱或者點(diǎn)燃)無關(guān)微觀:取決于所有化學(xué)鍵斷鍵吸收的總能量與所有形成新鍵放出的總能量的相對(duì)大?。ū举|(zhì)原因)反應(yīng)熱ΔH=反應(yīng)物鍵能之和-生成物鍵能之和反應(yīng)熱ΔH=生成物總能量-反應(yīng)物總能量

宏觀:取決于所有反應(yīng)物總能量與所有生成物總能量的相對(duì)大小1、化學(xué)反應(yīng)中能量變化原因2、化學(xué)反應(yīng)中能量變化遵循能量守恒定律精品資料1.下列說法中不正確的是()A.任何(rènhé)化學(xué)反應(yīng)都伴有能量變化B.化學(xué)反應(yīng)中的能量變化都表現(xiàn)為熱能的變化C.反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量時(shí),化學(xué)反應(yīng)放出能量D.反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量時(shí),化學(xué)反應(yīng)吸收能量【練習(xí)(liànxí)】B精品資料2、(2011年北京海淀區(qū)高一檢測(cè))已知1g氫氣完全燃燒生成水蒸氣時(shí)放出能量121kJ,且氧氣中1molO===O鍵完全斷裂時(shí)需要吸收(xīshōu)能量496kJ,水蒸氣中1molH—O鍵形成時(shí)放出能量463kJ,則氫氣中1molH—H鍵斷裂時(shí)吸收(xīshōu)能量為()A.920kJB.557kJC.436kJ D.188kJ【練習(xí)(liànxí)】精品資料3.已知反應(yīng):X+Y=M+N放出能量,對(duì)該反應(yīng)的下列說法中正確的是()X的能量一定高于MY的能量一定高于NC.X和Y的總能量一定高于M和N的總能量D.因?yàn)樵摲磻?yīng)為放出能量,故反應(yīng)不必(bùbì)加熱C【練習(xí)(liànxí)】精品資料4.金剛石和石墨都是碳的單質(zhì),石墨在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為金剛石。已知12g石墨完全轉(zhuǎn)化為金剛石時(shí),要吸收EkJ的能量,下列說法正確(zhèngquè)的是()A.金剛石與石墨互為同位素B.石墨不如金剛石穩(wěn)定C.金剛石不如石墨穩(wěn)定D.等質(zhì)量的石墨與金剛石完全燃燒,石墨放出的能量多C【練習(xí)(liànxí)】精品資料練習(xí)(liànxí):5、甲烷燃燒(ránshāo)要放出熱量,水的分解要吸收能量,試從化學(xué)鍵變化的角度分析其原因?解析:形成4molH-O鍵和2molC=O鍵釋放的能量比斷裂4molC-H鍵和2molO=O鍵所吸收的能量高,因此放出熱量。CH4+2O2==2H2O+CO22H2O==2H2+O2

斷裂4molH-O鍵所吸收的能量比形成2molH-H鍵和1molO=O鍵放出的能量高,因此要吸收能量。精品資料6、氫氣在氧氣中燃燒產(chǎn)生藍(lán)色火焰,在反應(yīng)中,破壞1molH-H鍵消耗的能量為Q1kJ,破壞1molO=O鍵消耗的能量為Q2kJ,形成(xíngchéng)1molH-O鍵釋放的能量為Q3kJ。下列關(guān)系式中正確的是()

A.2Q1+Q2>4Q3B.2Q1+Q2<4Q3C.Q1+Q2<Q3D.Q1+Q2=Q3B提示(tíshì):2H2+O2==2H2O反應(yīng)物的鍵能之和與生成物的鍵能之和的差精品資料3、已知反應(yīng)A+B=C+D為放熱反應(yīng),對(duì)該反應(yīng)的下列說法(shuōfǎ)中正確的是()

A.A的能量一定高于CB.B的能量一定高于DC.A和B的總能量一定高于C和D的總能量D.該反應(yīng)為放熱反應(yīng),故不必加熱就一定能發(fā)生C精品資料熱能(rènéng)精品資料二、化學(xué)能與熱能(rènéng)的互相轉(zhuǎn)化:化學(xué)反應(yīng)(huàxuéfǎnyìng)中的能量變化,通常表現(xiàn)為的變化——吸熱或放熱熱量精品資料1、實(shí)驗(yàn)(shíyàn)探究化學(xué)能與熱能(rènéng)的互相轉(zhuǎn)化精品資料實(shí)驗(yàn)(shíyàn)2-1:鋁與鹽酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觸摸到看到溫度計(jì)將鋁條加入到HCl溶液中結(jié)論和化學(xué)方程式燒杯(shāobēi)壁發(fā)燙有大量氣體放出該反應(yīng)為放熱反應(yīng)

2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑溫度升高精品資料實(shí)驗(yàn)(shíyàn)2-2:20gBa(OH)2·8H2O(研細(xì))+10gNH4Cl實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觸摸到拿起燒杯看到聞到將Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl晶體混合結(jié)論和化學(xué)方程式燒杯(shāobēi)壁很涼玻璃片與燒杯黏結(jié)在一起聞到了刺激性氣味反應(yīng)為吸熱反應(yīng)Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O

精品資料溶液(róngyè)的溫度升高中和反應(yīng)(fǎnyìng)為放熱反應(yīng)(fǎnyìng)H++OH-=H2O精品資料中和熱的概念(gàiniàn):稀溶液中酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時(shí)所釋放的熱量稱為中和熱。思考(sīkǎo)與交流:注:(1)中和反應(yīng)都放出熱量(2)稀溶液中,強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的中和熱為定值:57.3KJ/mol,實(shí)質(zhì)為H++OH-==H2O精品資料在大燒杯底部墊泡沫塑料(或紙條),使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平。然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料(或紙條),大燒杯上用泡沫塑料板(或硬紙板)作蓋板(ɡàibǎn),在板中間開兩個(gè)小孔,正好使溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒通過,以達(dá)到保溫、隔熱、減少實(shí)驗(yàn)過程中熱量損失的目的,如上圖所示。該實(shí)驗(yàn)也可在保溫杯中進(jìn)行。精品資料精品資料1L1mol/L的硫酸溶液與2L2mol/L的NaOH溶液完全反應(yīng)(fǎnyìng),放出114.6KJ的熱量,有人由此得出強(qiáng)酸與強(qiáng)堿反應(yīng)(fǎnyìng)的中和熱為114.6KJ/mol。這種結(jié)論是否正確,為什么?精品資料探索(tànsuǒ)與總結(jié)放熱反應(yīng)(fànɡrèfǎnyìng)燃料的燃燒(與O2的反應(yīng))中和反應(yīng)活潑金屬與水或酸的反應(yīng)大部分化合反應(yīng)(生石灰和水)物質(zhì)的緩慢氧化吸熱反應(yīng)C+CO2H2+CuOC+H2OBa(OH)2.8H2O+NH4ClCaCO3高溫分解大部分分解反應(yīng)2、常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)多數(shù)銨鹽溶于水濃硫酸溶于水,氫氧化鈉溶于水精品資料5、下列說法正確的是()A.需要加熱的化學(xué)反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)B.中和反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)C.原電池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的一種裝置D.水力發(fā)電是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程(guòchéng)6、已知反應(yīng)物的總能量高于產(chǎn)物的總能量,則反應(yīng)是()A.放熱反應(yīng)B.吸熱反應(yīng)C.有催化劑作用D.無法判斷【練習(xí)(liànxí)】CA精品資料7.下列反應(yīng)中,屬于吸熱反應(yīng)的是()A.活潑金屬跟酸反應(yīng)B.制造(zhìzào)水煤氣C.酸堿中和反應(yīng)D.鎂條燃燒8、下列反應(yīng)既屬于氧化還原反應(yīng),又是吸熱反應(yīng)的是()A.鋁片與稀鹽酸的反應(yīng)B.Ba(OH)2?8H2O與NH4Cl的反應(yīng)C.灼熱的炭與CO2的反應(yīng)D.甲烷在氧氣中的燃燒反應(yīng)【練習(xí)(liànxí)】BC精品資料9、在25℃,101kPa下,1mol的白磷(化學(xué)式為P4)完全燃燒放出的熱量比4mol的紅磷(化學(xué)式為P)完全燃燒放出的熱量多。反應(yīng)方程式分別為:P4(s)+5O2(g)=P4O10(s);4P(s)+5O2(g)=P4O10(s)由此判斷,下列說法(shuōfǎ)正確的是()A.由紅磷轉(zhuǎn)化為白磷是吸熱反應(yīng),等質(zhì)量時(shí)紅磷能量比白磷高B.由紅磷轉(zhuǎn)化為白磷是放熱反應(yīng),等質(zhì)量時(shí)紅磷能量比白磷低C.由紅磷轉(zhuǎn)化為白磷是放熱反應(yīng),等質(zhì)量時(shí)紅磷能量比白磷高D.由紅磷轉(zhuǎn)化為白磷是吸熱反應(yīng),等質(zhì)量時(shí)紅磷能量比白磷低【練習(xí)(liànxí)】D精品資料鞏固(gǒnggù)練習(xí):1.下列物質(zhì)加入(jiārù)水中顯著放熱的是:A.生石灰B.酒精C.固體NaClD.固體NaOH2.下列反應(yīng)中既屬于氧化還原反應(yīng)同時(shí)又是吸熱反應(yīng)的是:A.Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)B.鎂與稀鹽酸C.灼熱的炭與CO2D.甲烷與O2反應(yīng)精品資料鞏固(gǒnggù)練習(xí):3.下列反應(yīng)屬于(shǔyú)放熱反應(yīng)的是:A.NaOH與HCl反應(yīng)B.C和CO2共熱C.碳酸鈣的分解D.制備水煤氣的反應(yīng)4、1molBa(OH)2

和1molH2SO4反應(yīng)放出的熱量為Q,則Q為它們的中和熱錯(cuò)其中和熱為1/2Q精品資料練習(xí)已知拆開(chāikāi)1molH2中的化學(xué)鍵要吸收436kJ的能量,拆開(chāikāi)1molO2中的化學(xué)鍵要吸收496kJ的能量,形成水分子中的1molH—O鍵要放出463kJ的能量,試說明2H2O===2H2+O2中的能量變化。精品資料三、化學(xué)能的應(yīng)用(yìngyòng)利用(lìyòng)熱量進(jìn)行生活、生產(chǎn)和科研。利用(lìyòng)熱能使很多化學(xué)反應(yīng)得以發(fā)生。精品資料科學(xué)(kēxué)視野——太陽能與人類(rénlèi)生存精品資料科學(xué)(kēxué)視野——社會(huì)(shèhuì)發(fā)展與能源利用精品資料科學(xué)(kēxué)視野——能源利用(lìyòng)的三個(gè)時(shí)期精品資料謝謝(xièxie)大家!精品資料(1)宏觀

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