第二章第一節(jié)化學能與熱能

能源與材料、信息一起被稱為現(xiàn)代社會發(fā)展的三大支柱。人類文明始于用火–熱能的使用，現(xiàn)代社會的一切活動（從衣食住行到文化娛樂，從社會生產(chǎn)到科學研究等）都離不開能源，在影響全球經(jīng)濟和生活的各種因素中，能源居于首位?？梢哉f能源是現(xiàn)代物質(zhì)文明的原動力，與我們每個人息息相關(guān)。在現(xiàn)代廣泛使用的各種能源中，哪些與化學密切相關(guān)？煤、石油、天然氣的主要化學成分是烴類等有機物（煤中含有大量的碳），它們在燃燒時釋放出熱能。你一定想知道，這種熱能從何而來？它與化學物質(zhì)及其化學反應有什么關(guān)系？石灰石（主要成分是CaCO3）要經(jīng)過高溫煅燒才能變成生石灰（CaO），高溫條件提供的熱能在石灰石的分解反應中起什么作用？學與問第一節(jié)化學能與熱能以氫氣在氯氣中燃燒為例，用化學鍵的觀點分析反應的本質(zhì)過程。一、化學鍵與化學反應中能量變化的關(guān)系H····Cl··

：＋→Cl····

H····H2+Cl2=2HClH—HCl—ClH—Cl斷開斷開點燃

化學反應的本質(zhì)就是舊化學鍵斷裂和新化學鍵形成的過程。形成H2+Cl2=2HCl點燃化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因。2HH—HCl—Cl斷開1molH－H鍵要吸收436kJ的能量。斷開1molCl—Cl鍵要吸收243kJ的能量。2Cl2H—Cl形成2molH—Cl鍵要放出2×431kJ的能量。一個化學反應是吸收能量還是放出能量取決于什么呢？思考與總結(jié)：取決于所有斷鍵吸收的總能量與所有形成新鍵放出的總能量的相對大小斷鍵吸收的總能量＞所有形成新鍵放出的總能量斷鍵吸收的總能量＜所有形成新鍵放出的總能量總結(jié)化學反應中吸收能量的反應。吸熱反應化學反應中放出能量的反應。放熱反應化學反應還能不能從別的角度來判斷一個化學反應是放熱反應還是吸熱反應呢？思考：從宏觀角度來考慮水由高處向低處流要釋放能量（勢能轉(zhuǎn)換為動能）分析化學反應：反應物的總能量>生成物的總能量化學反應放出能量

將水由低處抽向高處需提供能量（電能轉(zhuǎn)換為機械能，再轉(zhuǎn)換為勢能）分析化學反應：反應物的總能量<生成物的總能量化學反應吸收能量能量反應過程反應過程反應物生成物能量放熱反應吸熱反應反應物生成物規(guī)律【歸納小結(jié)】一個化學反應是放熱反應還是吸熱反應取決于：微觀：取決于所有斷鍵吸收的總能量與所有形成新鍵放出的總能量的相對大小，宏觀：取決于反應物的總能量與生成物的總能量的相對大小?！就卣埂績蓷l基本的自然定律⑴質(zhì)量守恒定律：自然界的物質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)化時，總質(zhì)量不變。⑵能量守恒定律：一種形式的能量可以轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量，但是體系包含的總能量不變。實驗2-1在一支試管中加入2-3mL6mol·L-1的鹽酸，再插入用砂紙打磨光的鋁條，觀察現(xiàn)象，并用溫度計測量溶液溫度的變化?，F(xiàn)象：產(chǎn)生氣泡，溫度計的液柱明顯地升高。結(jié)論：Al與鹽酸的反應是放熱反應化學反應方程式：2Al+6HCl==2AlCl3+H2↑活潑金屬與酸發(fā)生的置換反應都是放熱反應二、化學能與熱能的相互轉(zhuǎn)化⑴化學能轉(zhuǎn)化為熱能實驗2-2將約20gBa(OH)2·8H2O晶體研細后與約10gNH4Cl晶體一起放入燒杯中，并將燒杯放在滴有幾滴水的玻璃片或小木板上，用玻璃棒迅速攪拌，聞氣味，用手觸摸燒杯壁下部，試著用手拿起燒杯，觀察現(xiàn)象。⑵熱能轉(zhuǎn)化為化學能化學反應方程式：Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O有剌激性氣味的氣體產(chǎn)生，該氣體能濕潤的紫色石蕊試紙變藍感覺燒杯變涼燒杯下面的帶有幾滴水的玻璃片（或小木板）粘到了燒杯底部玻璃片脫離上面燒杯底部混合物成糊狀有NH3生成反應吸熱反應吸收熱量使體系溫度降低，使水結(jié)成冰冰融化有水生成實驗2-3在50mL燒杯中加入20mL2mol·L-1的鹽酸，測其溫度。另用量筒量取20mL2mL2mol·L-1的NaOH溶液，測其溫度，并緩慢地傾入燒杯中，邊加邊用玻璃棒攪拌。觀察反應中溶液溫度的變化過程，并作好記錄?，F(xiàn)象：結(jié)論：化學反應方程式：混合溶液的溫度比鹽酸、NaOH溶液的溫度高NaOH+HCl==NaCl+H2O該反應為放熱反應，中和反應都是放熱反應實驗總結(jié)：每一個反應都伴隨著能量的變化，有的釋放能量，有的吸收能量。從能量類型方面來說：有的反應是吸熱反應：有的反應是放熱反應：【拓展】中和熱在稀溶液中，酸與堿發(fā)生中和反應生成1molH2O時所釋放出的熱量為57.3KJ。思考：中和反應的本質(zhì)是什么？是否所有中和反應所釋放的熱都是一致？放出熱量的反應吸收熱量的反應三、常見的吸熱反應和放熱反應⑴常見的放熱反應①所有燃燒反應②所有中和反應③大多數(shù)置換反應④大多數(shù)化合反應⑤少數(shù)分解反應2H2O2====2H2O+O2↑MnO2⑵常見的吸熱反應①大多數(shù)分解反應②所有的電離與水解過程③少數(shù)化合反應④少數(shù)置換反應⑤個別特殊反應N2+O2===2NO放電C+CO2===2COC+H2O===CO+H2H2+CuO===Cu+H2OBa(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O但吸熱反應和放熱反應均是化學反應。特別提示：任何化學反應一定伴隨著能量的變化（包括熱能、電能、光能等形式的能量，一般表現(xiàn)為熱量的形式），但是有能量變化的過程不一定是化學反應。⑴屬于放熱過程，不屬于放熱反應；NaOH固體溶于水、濃H2SO4溶于水⑵屬于吸熱過程，不屬于吸熱反應。

NH4NO3固體溶于水、固體的升華、溶液蒸發(fā)、分子形成原子等四、人類利用能源的三個階段⑴柴草時期。該時期從火的發(fā)現(xiàn)至18世紀產(chǎn)業(yè)革命，以樹枝雜草為主要能源。⑵化石能源時期。從18世紀中期到現(xiàn)代，以煤、石油和天然氣為主要能源。⑶多能源結(jié)構(gòu)時期。以可再生能源和清潔能源（綠色能源）為主要能源，主要包括太陽能、氫能、核能、生物質(zhì)能、地殼地表能等。1．下面是有關(guān)化學能和熱能的敘述，其中正確的是（）A．化學反應中不一定伴隨著能量的變化B．只要有能量變化的反應一定是化學反應C．只要是加熱才能發(fā)生的反應就一定是吸熱反應D．燃燒反應都可以看成物質(zhì)內(nèi)部的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿姆艧岱磻毩旸3、金剛石和石墨是碳元素的兩種結(jié)構(gòu)不同的單質(zhì)（同素異形體）。在100KPa時，1molC（石墨）轉(zhuǎn)化為金剛石，要吸收1.895KJ的熱量。據(jù)此，試判斷在100KPa壓強下，下列結(jié)論正確的是（）A.石墨比金剛石穩(wěn)定B.金剛石比石墨穩(wěn)定C.1molC（石墨）比1molC（金剛石）的總能量高D.1molC（石墨）比1molC（金剛石）的總能量低AD物質(zhì)能量越高越不穩(wěn)定注意：１.下列反應中，屬于放熱反應的是（）屬于吸熱反應的是（）

A．實驗室制H2的反應B．硫的燃燒

C．水的分解反應D．石灰石分解的反應

E.碳與水蒸氣的反應F.碳與二氧化碳的反應

G.鹽酸與氫氧化鈉的反應課堂小練ABGCDEF2.下列說法正確的是（

）

A.需要加熱才能發(fā)生的反應一定是吸熱反應

B.放熱反應一定不需要加熱

C.有的吸熱反應在不加熱的情況下也能發(fā)生

D.任何放熱反應在常溫條件下一定能發(fā)生反應C練習1.已知1g氫氣完全燃燒生成水蒸氣時放出121kJ的能量，且氧氣中1molO===O鍵完全斷裂時需要吸收496kJ的能量，水蒸氣中1molH—O鍵形成時放出463kJ的能量，則氫氣中l(wèi)molH—H鍵斷裂時吸收的能量為(

)A．920kJ

B．557kJC．436kJ

D．181kJC2．斷開1molH—H鍵、1molN—H鍵、1molNN鍵分別需要吸收的能量為436kJ、391kJ、946kJ，求：(1)1molN2完全反應生成NH3需______(選填“吸收”或“放出”)能量____________kJ。

(2)1molH2完全反應生成NH3需______(選填“吸收”或“放出”)能量__________kJ。(不考慮可逆反應)放出92放出

30.673.在一個小燒杯里，加入約20g已研磨成粉末的氫氧化鋇晶體[Ba(OH)2·8H2O]，將小燒杯放在事先已滴有3～4滴水的玻璃片上，然后向燒杯內(nèi)加入約10gNH4Cl晶體，并立即用玻璃棒迅速攪拌，如下圖所示。試回答下列問題：⑴實驗中要立即用玻璃棒迅速攪拌的原因是___________________________________。⑵如果實驗中沒有看到“結(jié)冰”現(xiàn)象，可能的原因是_____________（答出3個或3個以上原因）。⑶如果沒有看到“結(jié)冰”現(xiàn)象，為說明該反應吸熱，我們還可以采取的方式是______________________（答出兩種方案）。⑷實驗中即使不“結(jié)冰”，提起燒杯的時候，發(fā)現(xiàn)燒杯與玻璃片也“黏在一起了”，原因是___________________________________。⑸試用簡單的方法說明燒杯與玻璃片之間是