化学能与热能(上课用)

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1、 生活中哪些事实说明了在化学反应中生活中哪些事实说明了在化学反应中伴随着能量的变化？伴随着能量的变化？【思考与交流】【思考与交流】物质发生化学反应的同时还伴随着能量的物质发生化学反应的同时还伴随着能量的变化变化,而这种能量变化又通常表现为热能变化。而这种能量变化又通常表现为热能变化。第一节第一节 化学能与热能化学能与热能一、化学键与化学反应中能量变化的关系一、化学键与化学反应中能量变化的关系1 1、化学反应的本质是？、化学反应的本质是？H Cl ：Cl H H2 +Cl2 =2HClHH Cl ClHCl断开断开断开断开点燃点燃 一个化学反应的的过程，本质上一个化学反应的的过程，本质上就是旧化

2、学键就是旧化学键断裂断裂和新化学键和新化学键形成形成的的过程。过程。形成形成H Cl ：Cl H H2 +Cl2 =2HClHH Cl ClHCl吸收能量吸收能量断开断开断开断开吸收能量吸收能量形成形成放出能量放出能量点燃点燃 化学键的断裂和形成是化学反应化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。中能量变化的主要原因。2、化学反应中能量变化的主要原因化学反应中能量变化的主要原因：实验测得，在实验测得，在25,101KPa条条件下，将件下，将1molH2(H-H)变为变为2molH原子需吸收原子需吸收436kJ能量，而能量，而2molH原子变成原子变成1molH2(H-H)放出放出436

3、kJ能量，这个能量就是能量，这个能量就是H-H的的键能键能。原子间形成原子间形成1 mol1 mol化学键放出的能量化学键放出的能量或断开或断开1 mol1 mol化学键吸收的能量叫键能。化学键吸收的能量叫键能。单位：单位：kJ/molkJ/mol。某些键的键能某些键的键能(kJ/mol)键键键能键能键键键能键能HH436CH415.0ClCl242.7OH462.8BrBr193.7NH390.8II152.7HCl431.8CC347.7HI298.7键能越大键能越大含该键的分子越稳定含该键的分子越稳定化学键越牢固化学键越牢固【思考与交流】【思考与交流】在化学反应中，随着物质的变化，既在化

4、学反应中，随着物质的变化，既有反应物中化学键的断裂，又有生成物中有反应物中化学键的断裂，又有生成物中化学键的形成，化学能也随之而改变。那化学键的形成，化学能也随之而改变。那么，一个化学反应吸收能量还是放出能量么，一个化学反应吸收能量还是放出能量是由什么决定的呢？是由什么决定的呢？3 3、一个化学反应吸收能量还是、一个化学反应吸收能量还是放出能量的决定因素放出能量的决定因素从化学键的角度分析从化学键的角度分析 一个化学反应的过程，本质上就是一个化学反应的过程，本质上就是旧化学键旧化学键断裂断裂和新化学键和新化学键形成形成的过程。的过程。吸收能量吸收能量放出能量放出能量所以：一个化学反应是所以：一

5、个化学反应是放热反应放热反应还是还是吸热反应吸热反应取决于所有断键吸收的总能量与所有取决于所有断键吸收的总能量与所有形成新键放出的总能量的相对大小形成新键放出的总能量的相对大小在反应在反应 H H2 2+Cl+Cl2 2 2HCl2HCl中，已知中，已知 H HH H 键能为键能为436kJ/mol436kJ/mol，ClClClCl键能为键能为243kJ/mol243kJ/mol，H HClCl键能键能为为431kJ/mol431kJ/mol，判断该反应是，判断该反应是 反应反应 放热放热n则则(1)化学键断裂时需要吸收能量。吸收总能量为：化学键断裂时需要吸收能量。吸收总能量为：1 1mol

6、mol436kJ436kJ/mol/mol 1 1molmol243kJ243kJ/mol/mol679 kJ679 kJ，n (2)化学键形成时需要释放能量。释放总能量为：化学键形成时需要释放能量。释放总能量为：2molmol431kJ/mol/mol862 kJ，n (3)反应中放出的热量的计算：反应中放出的热量的计算：862kJ 679kJ=183kJ看图讨论看图讨论水由高处向低水由高处向低处流要释放能处流要释放能量（势能转换量（势能转换为动能）为动能）从物质总能量的角度分析从物质总能量的角度分析放出能量放出能量反应物的总能量反应物的总能量 生成物的总能量生成物的总能量化学反应放出能量化

7、学反应放出能量 将水由低处将水由低处抽向高处需提抽向高处需提供能量供能量（电能转换为（电能转换为机械能，再转机械能，再转换为势能）换为势能）吸收能量吸收能量反应物的总能量反应物的总能量 生成物的总能量，生成物的总能量，化学反应化学反应 能量。能量。若反应物的总能量若反应物的总能量 4Q 4Q3 3 B.2QB.2Q1 1 +Q +Q2 2 4Q 4Q3 3 C.QC.Q1 1 +Q +Q2 2 Q E E生生E E反反 E E生生化学键的断裂和形成化学键的断裂和形成n质量守恒定律质量守恒定律n能量守恒定律能量守恒定律n化学反应中的能量变化，通常主要表现为化学反应中的能量变化，通常主要表现为热量

8、的变化。热量的变化。n热量的变化：吸热和放热热量的变化：吸热和放热二、化学能与热能的相互转化二、化学能与热能的相互转化 怎样设计实验来了解反应中怎样设计实验来了解反应中的的热量变化情况？热量变化情况？下面我们一起通过实验来认识和感下面我们一起通过实验来认识和感受一下化学能与热能的相互转化！受一下化学能与热能的相互转化！实验探究实验探究21 铝片与盐酸的反应铝片与盐酸的反应在一支试管中加入在一支试管中加入2-3mL2-3mLmol/Lmol/L的盐酸，的盐酸，再插入用砂纸打磨光的铝条，观察现象，并再插入用砂纸打磨光的铝条，观察现象，并用温度计测量溶液温度的变化用温度计测量溶液温度的变化n1.铝与

9、盐酸反应的化学方程式铝与盐酸反应的化学方程式：。n2.在反应过程中你将能看到什么现象？在反应过程中你将能看到什么现象？n3.用眼睛不能直接观察到反应中的热量变化，用眼睛不能直接观察到反应中的热量变化，你将采取哪些简单易行的办法来了解反应中的你将采取哪些简单易行的办法来了解反应中的热量变化？热量变化？实验实验21现象现象结论结论铝与盐酸反应，放出大量气泡，铝与盐酸反应，放出大量气泡，温度升高温度升高该反应是该反应是放热反应放热反应 实验探究实验探究22 22：Ba(OH)Ba(OH)2 28H8H2 2O O与与NHNH4 4ClCl的反应的反应 整个实验的现象、反应化学方程式和结论？整个实验的

10、现象、反应化学方程式和结论？实验实验22现象：现象：1 1、玻璃片（小木板）会与小烧杯粘结在一起、玻璃片（小木板）会与小烧杯粘结在一起 2 2、有少许刺激性气味气体产生、有少许刺激性气味气体产生 3 3、有水生成、有水生成Ba(OH)2 8H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3 +10H2O结论：该反应是结论：该反应是吸热反应吸热反应 实验探究实验探究 盐酸温度盐酸温度NaOH溶液温度溶液温度 中和反应后温度中和反应后温度 盐酸与氢氧化钠溶液反应，观察反应盐酸与氢氧化钠溶液反应，观察反应中溶液温度的变化。中溶液温度的变化。实验实验23盐酸温度盐酸温度/NaOH溶液温度溶液温度/中和反应后温度

11、中和反应后温度/结论：结论：中和反应是放热反应中和反应是放热反应。实质：实质：H H+OH+OH H H2 2O O反应后温度升高反应后温度升高室温室温室温室温中和热：中和热：酸与碱发生中和反应生成酸与碱发生中和反应生成1molH1molH2 2O O时时 所释放的热量称为中和热。所释放的热量称为中和热。【思考与交流】【思考与交流】如果要通过实验来测定盐酸与氢氧如果要通过实验来测定盐酸与氢氧化钠反应的中和热，你认为在设计实验化钠反应的中和热，你认为在设计实验装置和操作时应该注意哪些问题？装置和操作时应该注意哪些问题？你准备如何设计并进行实验？你准备如何设计并进行实验？中和热的测定装置：中和热的

12、测定装置：在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平杯口相平。然后再在大、小烧杯之间。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，以达到和环形玻璃搅拌棒通过，以达到保温、保温、隔热、减少实验过程中热量损失隔热、减少实验过程中热量损失的目的目的，如右图所示。该实验也可在的，如右图所示。该实验也可在保温保温杯杯中进行。中

13、进行。在设计实验装置和操作应从两个方面考虑，在设计实验装置和操作应从两个方面考虑，n一是注重一是注重“量量”的问题的问题:如如 反应物的浓度和体积取定值；反应物的浓度和体积取定值；测量反应前后的温度值；测量反应前后的温度值；做平行实验取平均值。做平行实验取平均值。n二是尽量减小实验误差二是尽量减小实验误差:如如 搅拌使反应充分进行；搅拌使反应充分进行；温度计的精确度要高；温度计的精确度要高；使用绝缘装置，避免热量散发。使用绝缘装置，避免热量散发。从化学键从化学键的角度的角度从物质总从物质总能量角度能量角度放热反应放热反应 断键吸收的总断键吸收的总能量能量小于小于形成新形成新键放出的总能量键放出

14、的总能量 反应物的总能反应物的总能量量大于大于生成物生成物的总能量的总能量吸热反应吸热反应 断键吸收的总断键吸收的总能量能量大于大于形成新形成新键放出的总能量键放出的总能量 反应物的总能反应物的总能 量量小于小于生成物生成物的总能量的总能量知识小结知识小结常见的放热反应和吸热反应常见的放热反应和吸热反应放热反应放热反应燃料的燃烧燃料的燃烧中和反应中和反应金属与酸金属与酸活泼金属与水的反应活泼金属与水的反应 生石灰和水反应生石灰和水反应大部分化合反应大部分化合反应 吸热反应吸热反应C+CO2C+H2OH2+CuOBa(OH)28H2O+NH4ClFe+H2O（g）大部分分解反应大部分分解反应 1

15、.下列说法正确的是下列说法正确的是 ()n A.大多数的化合反应是释放能量的反应大多数的化合反应是释放能量的反应n B.大多数分解反应是吸收能量的反应大多数分解反应是吸收能量的反应n C.释放能量的反应都不需要加热释放能量的反应都不需要加热n D.吸收能量的反应都需要加热吸收能量的反应都需要加热AB2.下列反应既属于氧化还原反应下列反应既属于氧化还原反应,又属于又属于吸热反应的是吸热反应的是 ()nA.铝片与稀盐酸的反应铝片与稀盐酸的反应nB.Ba(OH)28H2O和和NH4Cl的反应的反应nC.灼热的炭与灼热的炭与CO2的反应的反应nD.甲烷在氧气中的燃烧反应甲烷在氧气中的燃烧反应C C3

16、3、如右图所示，把试管放入盛有、如右图所示，把试管放入盛有2525时饱和时饱和石灰水石灰水的烧杯中，试管的烧杯中，试管中开始放入几小块中开始放入几小块镁片，镁片，再用滴管再用滴管滴入滴入5mL5mL盐酸盐酸于试管中于试管中.试回答：试回答：(1)(1)实验中观察到的实验中观察到的现象现象是是 (2)(2)产生上述现象的产生上述现象的原因原因是是 镁片上有大量气泡产生；镁片上有大量气泡产生；镁片逐渐溶解；镁片逐渐溶解；烧杯中析出晶体烧杯中析出晶体.镁与盐酸反应产生氢气，该反应为放热反应，镁与盐酸反应产生氢气，该反应为放热反应，Ca(OH)Ca(OH)2 2在水中的溶解度随温度升高而减小，故析出在

17、水中的溶解度随温度升高而减小，故析出Ca(OH)Ca(OH)2 2晶体晶体.n(3)写出有关反应的写出有关反应的离子方程式离子方程式 n(4)由实验推知，由实验推知，MgCl2溶液和溶液和H2的的总能量总能量 (填填“大于大于”、“小于小于”、“等于等于”)镁片和盐酸的总能量镁片和盐酸的总能量.Mg+2H+=Mg2+H2小于小于三、化学能的应用三、化学能的应用n利用热量进行生活、生产和科研。利用热量进行生活、生产和科研。n利用热能使很多化学反应得以发生。利用热能使很多化学反应得以发生。如：人体内发生的人体内发生的氧化还原反应氧化还原反应与体外的燃烧与体外的燃烧本质相同，最终产物一样（都是二氧化碳和本质相同，最终产物一样（都是二氧化碳和水），都是水），都是放热反应放热反应，所放出的能量也相等。，所放出的能量也相等。只是二者反应条件不同。只是二者反应条件不同。启示：启示：生物化学过程在利用生物化学过程在利用“能源能源”上更为合理、有效。上更为合理、有效。2、人类利用能源的三个阶段、人类利用能源的三个阶段柴草时期柴草时期中国古代制陶图中国古代制陶图