化學(xué)能與熱能

第二章第一節(jié)

化學(xué)反應(yīng)與熱能能源與人類能源是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，我們每時每刻、分分秒秒都離不開它。迄今為止，人類所能利用的能源主要是化學(xué)能、電能、以及核能等等。但是，由于人類大量開發(fā)和浪費資源，造成了資源的不合理利用從而引發(fā)了不可回避的能源危機。能源、材料，信息被稱為現(xiàn)代社會發(fā)展的三大支柱2、化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是什么？知識回顧化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成。1、什么是化學(xué)鍵？使離子相結(jié)合或原子相結(jié)合的強烈的作用力。統(tǒng)稱為化學(xué)鍵。一、化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系1、化學(xué)鍵的斷裂和形成與化學(xué)反應(yīng)中能量的變化2HH—HCl—ClH2Cl22HCl斷開1molH－H鍵要吸收436J的能量。斷開1molCl—Cl鍵要吸收247J的能量。2Cl2H—Cl形成2molH—Cl鍵要放出2×431J的能量。在反應(yīng)H2Cl2＝2HCl中，已知H－H鍵能為436J/mol，Cl－Cl鍵能為247J/mol，H－Cl鍵能為431J/mol，判斷該反應(yīng)是反應(yīng)放熱則1化學(xué)鍵斷裂時需要吸收能量。吸收總能量為：436J＋247J＝683J，2化學(xué)鍵形成時需要釋放能量。釋放總能量為：431J＋431J＝862J，3反應(yīng)中放出的熱量的計算：862J—683J=179J化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。思考與總結(jié)1、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因是什么？2、化學(xué)反應(yīng)中能量變化與化學(xué)鍵的關(guān)系是什么呢？化學(xué)反應(yīng)中是吸收能量還是放出能量要看斷鍵時吸收的能量多還是成鍵時放出能量得多。2、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因（1）從化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)角度考慮微觀）斷鍵吸收的總能量<成鍵放出的總能量在化學(xué)反應(yīng)中:斷鍵吸收的總能量>成鍵放出的總能量化學(xué)反應(yīng)放出能量化學(xué)反應(yīng)吸收能量放出484J的能量試計算2H2O2===2H2O，求2molH2和1molO2生成2molH2O的能量變化。已知H與H鍵能是436J/mol，O與O鍵能是496J/mol，H與O鍵能是463J/mol通常，鍵能愈大，鍵愈牢固，由該鍵構(gòu)成的分子也愈穩(wěn)定,該分子本身所具有的能量就愈低。，298條件下，斷開1molAB為A、B時過程的焓變（即能量的變化），稱為A-B鍵的鍵能。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(xué)反應(yīng)：反應(yīng)物的總能量>生成物的總能量化學(xué)反應(yīng)放出能量（2）從物質(zhì)總能量的角度考慮（宏觀）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(xué)反應(yīng)：反應(yīng)物的總能量<生成物的總能量化學(xué)反應(yīng)吸收能量反應(yīng)物的能量之和E反生成物的能量之和E生（1）若E反>E生，（2）若E反<E生，放出能量吸收能量放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)E反=E生/-E熱（2）從物質(zhì)總能量的角度考慮宏觀）規(guī)律小結(jié)斷鍵吸收總能量<成鍵放出總能量斷鍵吸收總能量>成鍵放出總能量反應(yīng)物的總能量>生成物的總能量反應(yīng)物的總能量<生成物的總能量反應(yīng)放出能量反應(yīng)吸收能量化學(xué)反應(yīng)中能量變化原因（1）宏觀：化學(xué)反應(yīng)中，化學(xué)反應(yīng)中能量變化主要取決于反應(yīng)物的總能量和生成物的總能量的相對大小。（2）微觀：化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。二、化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化●質(zhì)量守恒定律●能量守恒定律●化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，通常主要表現(xiàn)為熱量的變化。●熱量的變化：吸熱和放熱怎樣設(shè)計實驗來了解反應(yīng)中的熱量變化情況？下面我們一起通過實驗來認識和感受一下化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化！鋁片與鹽酸的反應(yīng)在一支試管中加入2-3mL６mol/L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)象結(jié)論鋁與鹽酸反應(yīng)，放出大量氣泡，溫度升高該反應(yīng)是放熱反應(yīng)：BaOH2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)現(xiàn)象結(jié)論1、玻璃片（小木板）會與小燒杯粘結(jié)在一起2、有水生成3、有少許刺激性氣味氣體產(chǎn)生該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)BaOH2·8H2O2NH4Cl＝BaCl22NH310H2O鹽酸溫度/℃NaOH溶液溫度/℃中和反應(yīng)后溫度/℃結(jié)論：中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)。實質(zhì)：HOH－＝H2O反應(yīng)后溫度升高室溫室溫中和熱：強酸與強堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時所釋放的熱量稱為中和熱實驗探究２－３鹽酸與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，觀察反應(yīng)中溶液溫度的變化。中和熱測定的實驗裝置思考與交流：在設(shè)計實驗裝置和操作時應(yīng)該注意哪些問題？50mL氫氧化鈉溶液在下圖裝置中進行中和反應(yīng)，通過測定反應(yīng)過程中所放出的熱量可計算中和熱。（1）用隔熱裝置，盡量減少熱量散失；（2）酸堿的量要準確：n＝C×V（3）溫度計越精確越好（4）注意控制反應(yīng)時間（5）多做幾次，取平均值a、濃度要越精確越好b、量體積的容器越精確越好，最好用移液管如右圖所示，把試管放入盛有25℃時飽和石灰水的燒杯中，試管中開始放入幾小塊鎂片，再用滴管滴入5mL鹽酸于試管中試回答下列問題：1實驗中觀察到的現(xiàn)象是_________________________________________________;2產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________;3寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式______________________4由實驗推知，MgCl2溶液和H2的總能量________填“大于”、“小于”、“等于”鎂片和鹽酸的總能量①鎂片上有大量氣泡產(chǎn)生；②鎂片逐漸溶解；③燒杯中析出晶體鎂與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，CaOH2在水中的溶解度隨溫度升高而減小，故析出CaOH2晶體小于Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng)●所有燃燒●中和反應(yīng)●溶液里的置換（金屬與酸、水）●一般的化合反應(yīng)●特殊的分解（H2O2的分解）●物質(zhì)的緩慢氧化吸熱反應(yīng)●電離、水解●強堿與銨鹽●H2、C、CO還原金屬氧化物●一般的分解●特殊的化合CCO2●多數(shù)銨鹽溶于水三、化學(xué)能的應(yīng)用利用熱量進行生活、生產(chǎn)和科研。利用熱能使很多化學(xué)反應(yīng)得以發(fā)生。如：《科學(xué)視野·生物體中的能量轉(zhuǎn)化》人體內(nèi)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)與體外的燃燒本質(zhì)相同，最終產(chǎn)物一樣（都是二氧化碳和水），都是放熱反應(yīng)，所放出的能量也相等。只是二者反應(yīng)條件不同?！咀灾鲗W(xué)習(xí)】啟示：生物化學(xué)過程在利用“能源”上更為合理、有效?？茖W(xué)視野人類利用能源的三個階段1、柴草時期：以樹枝雜草為主要能源2、化石能源時期：以煤、石油、天然氣為主要能源3、多能源結(jié)構(gòu)時期：可再生能源、清潔能源補充：反應(yīng)熱1、定義：在化學(xué)反應(yīng)過程中放出或吸收的熱量符號：△H單位：J/mol△H<0表示放熱反應(yīng)△H>0表示吸熱反應(yīng)2、計算方法：反應(yīng)物的總能量減去生成物的總能量所得的數(shù)值3、分類：①燃燒熱，②中和熱3、分類：①燃燒熱，②中和熱①燃燒熱在101ol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物時所放出的熱量叫做該物質(zhì)的燃燒熱②中和熱在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水所釋放的熱量叫中和熱。中和反應(yīng)，燃燒反應(yīng)均為放熱反應(yīng)1、當物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，斷開反應(yīng)物中的化學(xué)鍵要；而形成生成物中的化學(xué)鍵要。一個化學(xué)反應(yīng)是釋放能量還是吸收能量取決于。吸收能量放出能量反應(yīng)物總能量與生成物總能量的相對大小課堂練習(xí)：2、若反應(yīng)物的總能量>生成物的總能量，化學(xué)反應(yīng)能量。若反應(yīng)物的總能量<生成物的總能量，化學(xué)反應(yīng)能量。放出吸收3、一個確定的化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過程中是吸收能量還是放出能量，決定于________________________________________________時，有部分能