化学能与热能,上课

1、 七百多年前，著名的意大利旅行家马可七百多年前，著名的意大利旅行家马可波罗到过波罗到过中国，看见中国人烧煤炼铁，这是他生平第一次看到中国，看见中国人烧煤炼铁，这是他生平第一次看到煤做燃料。马可煤做燃料。马可波罗在他的游记里记载了这件新鲜波罗在他的游记里记载了这件新鲜事。书中写道，中国有一种黑石头，能够燃烧，着起事。书中写道，中国有一种黑石头，能够燃烧，着起火来象木柴一样，而且终夜不灭。火来象木柴一样，而且终夜不灭。马可马可波罗波罗马可马可波罗游记波罗游记反应中常伴随着能量变化，反应中常伴随着能量变化，能量的形式有多种，能量的形式有多种，如热能、光能、电能、如热能、光能、电能、声能等，而声能等，

2、而通常表现为热能的变化。通常表现为热能的变化。第一节第一节 化学能和热能化学能和热能先回顾一下：先回顾一下：从化学键的角度来看，化学反应从化学键的角度来看，化学反应的的实质实质是什么？是什么？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HHHH+化学键断裂：吸收能量化学键断裂：吸收能量HH+HH化学键形成：放出能量化学键形成：放出能量键能：形成键能：形成1 mol化学键释放的能量和断开化学键释放的能量和断开1 mol 该该 化学键所需能量是化学键所需能量是相同相同的，称之为的，称之为键能键能。436 kJ/mol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

3、应中能量变化的关系键能越大，化学键越稳定，物质越稳定，物质键能越大，化学键越稳定，物质越稳定，物质中所储存的能量就越低。中所储存的能量就越低。(Chemical bond) (Bond length) /(10-12m) (Bond energy) /(kJ/mol) (Chemical bond) (Bond length) /(10-12m) (Bond energy) /(kJ/mol) HH 75 436 NH 101 389 HBr 142 366 NN 145 159 HCl 127 431 NN 125 456 HF 92 565 NN 110 946 HI 161 298 OH

4、 98 464 CC 154 332 OO 148 146 CC 134 611 OO 120 498 CC 120 837 OH 98 464 对于某个确定的化学反应，如何判断它是放出能量还是对于某个确定的化学反应，如何判断它是放出能量还是吸收能量呢？吸收能量呢？在反应在反应H2 + Cl2=2HCl中，已知中，已知HH键能为键能为436kJ/mol，ClCl键能为键能为243kJ/mol，HCl键键能为能为431kJ/mol，判断该反应是，判断该反应是 反应反应. 放热放热课堂练习一课堂练习一则则 (1)化学键断裂时需要吸收能量。吸收化学键断裂时需要吸收能量。吸收总能量总能量为：为： 43

5、6kJ243kJ679kJ， (2)化学键形成时需要释放能量。释放化学键形成时需要释放能量。释放总能量总能量为：为：431kJ431kJ862 kJ， (3)反应中放出的热量的计算：反应中放出的热量的计算： 862kJ-683kJ=179kJ点燃化学反应热化学反应热:化学反应过程中所释放或者吸收的能量，都可以用热量来表示，称之为反应热反应热，又称之为焓焓变变，用符号H表示，单位： kJ/mol 旧化学键旧化学键 断断 裂裂新化学键新化学键 形形 成成断键吸收断键吸收 总能量总能量 E1（反应物键能（反应物键能 之和）之和）成键释放成键释放 总能量总能量E2（生成物键能（生成物键能 之和）之和）

6、反应物反应物生成物生成物当当E1E2 为吸热反应为吸热反应 当当E1 生成物总能量生成物总能量 放热反应放热反应反应物总能量反应物总能量 4Q3 B. 2Q1 + Q2 4Q3 C. Q1 + Q2 Q3 D. Q1 + Q2 = Q3B提示：提示：2H2 + O2 = 2H2O反应物的键能之和与生成物的键能之和的差反应物的键能之和与生成物的键能之和的差3、已知反应、已知反应ABCD为放热反应，为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是（对该反应的下列说法中正确的是（ ） A. A的能量一定高于的能量一定高于CB. B的能量一定高于的能量一定高于DC. A和和B的总能量一定高于的总能量一定高于C

7、和和D的总能量的总能量D. 该反应为放热反应，故不必加热就一定该反应为放热反应，故不必加热就一定 能发生能发生C可转化为可转化为热能二、化学能与热能的互相转化：化学反应中的能化学反应中的能量变化，通常表量变化，通常表现为现为 的变化的变化吸热或放热吸热或放热热量热量1、实验探究、实验探究化学能与热能的互相转化 铝与盐酸反应铝与盐酸反应实验现象触摸到看到温度计将铝条加入到HCl溶液中结论和化学方程式烧杯壁烧杯壁发烫发烫有大量气有大量气体放出体放出该反应为放热反应该反应为放热反应 2Al+6HCl=2AlCl2Al+6HCl=2AlCl3 3+3H+3H2 2温度升高 20g Ba(OH)20g

8、Ba(OH)2 2 8H 8H2 2O O（研细）（研细）+ 10g NH+ 10g NH4 4ClCl实验现象触摸到拿起烧杯看到闻到将Ba（OH）28H2O和NH4Cl晶体混合结论和化学方程式烧杯壁烧杯壁很凉很凉玻璃片与玻璃片与烧杯黏结烧杯黏结在一起在一起闻到了刺闻到了刺激性气味激性气味反应为反应为吸热反应吸热反应Ba(OH)Ba(OH)2 28H8H2 2O+2NHO+2NH4 4Cl=BaClCl=BaCl2 2+2NH+2NH3 3+10H+10H2 2O O 溶液的温度升高溶液的温度升高中和反应为放热反中和反应为放热反应应H+OH-=H2O 中和热的概念中和热的概念: 稀溶液中酸与碱

9、发生中和反应生成稀溶液中酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为时所释放的热量称为中和热中和热。思考与交流：思考与交流：注：（1）中和反应都放出热量 （2）稀溶液中，强酸与强碱的中和 热为定值：57.3KJ/mol, 实质为 H+OH-=H2O在大烧杯底部在大烧杯底部垫泡沫塑料垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上（或纸条），大烧杯上用泡沫用泡沫塑料板塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻（或硬

10、纸板）作盖板，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，以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的，如上璃搅拌棒通过，以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的，如上图所示。该实验也可在保温杯中进行。图所示。该实验也可在保温杯中进行。1L 1mol/L 的硫酸溶液与 2L 2mol/L 的NaOH溶液完全反应，放出114.6 KJ 的热量，有人由此得出强酸与强碱反应的中和热为114.6 KJ/mol。这种结论是否正确，为什么？放热反应放热反应 燃料的燃烧燃料的燃烧(与与O2的反应）的反应）中中 和和 反反 应应活泼金属与水或酸的反应活泼金属与水或酸的反应大部分化合反应（生石

11、灰大部分化合反应（生石灰和水）和水）物质的缓慢氧化物质的缓慢氧化吸热反应吸热反应C+CO2H2+CuOC+H2OBa(OH)2.8H2O+NH4ClCaCO3高温分解高温分解大部分分解反应大部分分解反应2、常见的放热反应和吸热反应、常见的放热反应和吸热反应多数铵盐溶于水多数铵盐溶于水浓硫酸溶于水，氢氧化钠溶于浓硫酸溶于水，氢氧化钠溶于水水5 5、下列说法正确的是（、下列说法正确的是（ ）A A需要加热的化学反应都是吸热反应需要加热的化学反应都是吸热反应 B B中和反应都是吸热反应中和反应都是吸热反应C C原电池是将电能转化为化学能的一种装置原电池是将电能转化为化学能的一种装置 D D水力发电是

12、将化学能转化为电能的过程水力发电是将化学能转化为电能的过程6 6、已知反应物的总能量高于产物的总能量，则、已知反应物的总能量高于产物的总能量，则反应是（反应是（ ） A.A.放热反应放热反应 B.B.吸热反应吸热反应 C.C.有催化剂作用有催化剂作用 D.D.无法判断无法判断【练习练习】CA7.7.下列反应中，属于吸热反应的是（下列反应中，属于吸热反应的是（ ）A.A.活泼金属跟酸反应活泼金属跟酸反应 B.B.制造水煤气制造水煤气 C.C.酸碱中和反应酸碱中和反应 D.D.镁条燃烧镁条燃烧8 8、下列反应既属于氧化还原反应，又是吸、下列反应既属于氧化还原反应，又是吸热热反应的是（反应的是（ ）

13、A.A.铝片与稀盐酸的反应铝片与稀盐酸的反应 B.Ba(OH)B.Ba(OH)2 28H8H2 2O O与与NHNH4 4ClCl的反应的反应C.C.灼热的炭与灼热的炭与COCO2 2的反应的反应 D.D.甲烷在氧气中的燃烧反应甲烷在氧气中的燃烧反应【练习练习】BC9 9、在、在25 25 ，101 kPa101 kPa下，下，1 mol1 mol的白磷（化学式为的白磷（化学式为P P4 4）完全燃烧放出）完全燃烧放出的热量比的热量比4 mol4 mol的红磷（化学式为的红磷（化学式为P P）完全燃烧放出的热量多。反应）完全燃烧放出的热量多。反应方程式分别为：方程式分别为：P P4 4 (s)

14、 + 5O (s) + 5O2 2 (g) = P (g) = P4 4O O1010 (s) (s)； 4P (s)+ 5O4P (s)+ 5O2 2 (g) = P (g) = P4 4O O1010 (s) (s)由此判断，下列说法正确的是（由此判断，下列说法正确的是（ ）A.A.由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷能量比白磷高由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷能量比白磷高B.B.由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷能量比白磷低由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷能量比白磷低C.C.由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷能量比白磷高由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时

15、红磷能量比白磷高D.D.由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷能量比白磷低由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷能量比白磷低【练习练习】D巩固练习：1. 下列物质加入水中显著放热的是：下列物质加入水中显著放热的是：A.生石灰生石灰 B.酒精酒精C.固体固体NaCl D.固体固体NaOH2. 下列反应中既属于氧化还原反应同时又下列反应中既属于氧化还原反应同时又是吸热反应的是：是吸热反应的是：A.Ba(OH)2 8H2O与与NH4Cl反应反应B.镁与稀盐酸镁与稀盐酸 C.灼热的炭与灼热的炭与CO2D.甲烷与甲烷与O2反应反应巩固练习：3. 下列反应属于放热反应的是下列反应属于放热反应的是:A.

16、 NaOH与与HCl反应反应 B. C和和CO2共热共热C. 碳酸钙的分解碳酸钙的分解 D. 制备水煤气的反应制备水煤气的反应4、1molBa(OH)2 和和1mol H2SO4反应放出的反应放出的热量为热量为Q，则，则Q为它们的中和热为它们的中和热错错 其中和热为其中和热为1/2 Q练 习 已知拆开1mol H2中的化学键要吸收436 kJ的能量，拆开1mol O2中的化学键要吸收496 kJ的能量，形成水分子中的1mol HO键要放出463 kJ的能量，试说明2H2O = 2H2 + O2 中的能量变化。三、化学能的应用三、化学能的应用 利用热量进行生活、生产和科研。利用热量进行生活、生产

17、和科研。 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。科学视野科学视野太阳能与人类生存太阳能与人类生存科学视野科学视野社会发展与能源利用社会发展与能源利用科学视野科学视野能源利用的三个时期能源利用的三个时期谢谢大家谢谢大家! !（1 1）宏观宏观：化学反应中，化学反应中能量变化：化学反应中，化学反应中能量变化主要取决于反应物的总能量和生成物的总能量主要取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小。的相对大小。（2 2）微观微观：化学键的断裂和形成是化学反应中：化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。能量变化的主要原因。断键吸收总能量断键吸收总能量 成键放出总能量

18、成键放出总能量反应物的反应物的总总能量能量 生成物的生成物的总总能量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反应反应放出放出能量能量反应反应吸收吸收能量能量2、化学反应中能量变化、化学反应中能量变化遵循能量守恒定律遵循能量守恒定律1、化学反应中能量变化原因、化学反应中能量变化原因小结小结思考与交流：思考与交流： 在设计实验装置和操作时应该注意哪些问题？在设计实验装置和操作时应该注意哪些问题？（1 1）用隔热装置，尽量减少热量散失；）用隔热装置，尽量减少热量散失；（2 2）酸碱的量要准确：）酸碱的量要准确：n nC CV Va a、浓度要越精确越好、浓度要越精确越好b b、量体积的容器越精确越好，最好用移液管、量体积的容器越精确越好，最好用移液管（3 3）温度计越精确越好）温度计越精确越好（4 4）注意控制反应时间）注意控制反应时间（5 5）多做几次，取平均值）多做几次，取平均值 在设计实验装置和操作时应从两个方面考虑，在设计实验装置和操作时应从两个方面考虑，一是注重一是注重“量量”的问题，如的问题，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。