化学必修一化学能与热能

1、第二章化学反应与能量第二章化学反应与能量2.1 化学反应与热能化学反应与热能很早以前，人们就对化学反应孜孜不很早以前，人们就对化学反应孜孜不倦的探索倦的探索, 究竟化学反应的魅力何在究竟化学反应的魅力何在?1. 化学反应产生出的许多化学反应产生出的许多新物质新物质，可以，可以满足人们的物质生活需要！满足人们的物质生活需要！2. 化学反应化学反应提供的能量提供的能量 推动人类社会不推动人类社会不断的进步。断的进步。思考思考反应中常伴随着能量变化，能量的反应中常伴随着能量变化，能量的形式有多种，如热能、光能、电能、形式有多种，如热能、光能、电能、声能等声能等反应中的能量变化白磷的燃烧白磷的燃烧氨的

2、燃烧氨的燃烧 化学反应化学反应 主要主要伴随着热量的放出伴随着热量的放出结论：结论：一、化学能与热能的相互转化一、化学能与热能的相互转化 物质在发生化学反应的同时还伴随着能量的变物质在发生化学反应的同时还伴随着能量的变化，这些化，这些能量变化能量变化通常又表现为通常又表现为热量的变化热量的变化。 大家知道哪些利用化学反应产生热能的例子吗？大家知道哪些利用化学反应产生热能的例子吗？ 怎样设计实验来了解反应中的热量变化情况？怎样设计实验来了解反应中的热量变化情况？ 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！互转化！分组实验分组实

3、验 1 1：盐酸与镁条的反应：盐酸与镁条的反应 分组实验分组实验 2 2：Ba(OH)Ba(OH)2 2 8H 8H2 2O O与与NHNH4 4ClCl的反应的反应 Ba(OH)28H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3+10H2O实验实验23结论：结论：中和反应是放热反应。中和反应是放热反应。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：在中和热：在稀溶液稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成中，酸与碱发生中和反应生成1mol H2O时所释放的热量称为中和热时所释放的热量称为中和热分组实验分组实验 3 3：盐酸与氢氧化钠的反应：盐酸与氢氧化钠的反应 思考与交流思考与交流测量中和反应热应

4、该注意哪些问题？测量中和反应热应该注意哪些问题？1、保温隔热的效果一定要好。、保温隔热的效果一定要好。2、酸碱浓度要准确。、酸碱浓度要准确。3、温度计要读准，水银球要全浸在、温度计要读准，水银球要全浸在4、实验操作时动作要快，以尽量、实验操作时动作要快，以尽量溶液中，且要稳定一段时间再读。溶液中，且要稳定一段时间再读。减少热量的散失。减少热量的散失。在在稀溶液稀溶液中，中，强酸强酸和和强碱强碱发生中和反应生发生中和反应生成成 1mol H2O（液态）所释放的热量，为（液态）所释放的热量，为57.3kJ 小小 结结放热反应：有热量放出的放热反应：有热量放出的化学反应化学反应吸热反应：有热量吸收的

5、吸热反应：有热量吸收的化学反应化学反应 1、化学反应的过程、化学反应的过程,可以看成是可以看成是能量的能量的“贮存贮存”或或“释放释放”的过程的过程记笔记记笔记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物质与氧气的反应物质与氧气的反应 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记笔记记笔记巩固练习：巩固练习：1. 下列物质加入水中显著放热的是

6、：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：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. 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 H2SO

7、4反应放反应放出的热量为出的热量为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反应中的能量变化CaCO3 CaO + CO2高温CuO + H2 Cu + H2O加热C + H2O CO + H2高温产生水煤气的反应产生水煤气的反应氢气还原氧化铜氢气还原氧化铜生产生石灰的反应生产生石灰的反应高温加热以上反应需要吸收一定能量，才能发生。以上反应需要吸收一定能量，才能发生。注意反应条件注意反应条件思考与讨论思考与讨论化学反应伴随着能量变化，有的反应化学反应伴随着能量变化，有的反应放出放出热量热量，有的反应却需要不断的，有的反应却需要不断的加热加热，吸收吸收热量热量反

8、应才能进行。反应才能进行。这是为这是为什么呢？什么呢？这些能量又是如何变化的这些能量又是如何变化的呢？能量从哪来又到哪里呢？能量从哪来又到哪里去了呢？去了呢？二、化学键和化学反应二、化学键和化学反应 中能量变化的关系中能量变化的关系物质发生转化总质量保持不变质量守恒定律质量守恒定律能量发生转化总能量保持不变能量守恒定律能量守恒定律1、化学反应中能量变化的宏观体现、化学反应中能量变化的宏观体现看图讨论看图讨论 E 反应物总反应物总+E 生成物总生成物总热量热量E 反应物反应物热量热量E生成物生成物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+ +放出的热量放出的热量结论：反应物

9、的总能量大于生成物的总能量，结论：反应物的总能量大于生成物的总能量， 反应反应放出放出能量。能量。+E 反应物反应物E 生成物生成物热量热量E 反应物反应物热量热量E 生成物生成物结论：反应物的总能量结论：反应物的总能量小于小于生成物的总能量，生成物的总能量， 反应反应吸收吸收能量。能量。反应物的总能量反应物的总能量+ +吸收的热量吸收的热量= =生成物的总能量生成物的总能量化学反应是否为放热还是吸热取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。 放出能量放出能量吸收能量吸收能量宏观：宏观：化学反应中能量变化的原因化学反应中能量变化的原因 反应物和生成物的总能量相对大小反应物和生成物的总能量

10、相对大小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，反应能量，反应放出能量放出能量。大于大于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，反应能量，反应吸收能量吸收能量。小于小于化学反应中的能量变化遵循化学反应中的能量变化遵循能量守恒定律能量守恒定律。总结：各种物质都储存化学能总结：各种物质都储存化学能不同物质不同物质储有化学能不同储有化学能不同 放热放热反应是反应是化学能化学能转化为转化为热能热能。 吸热吸热反应是反应是热能热能转化为转化为化学能化学能。总结：总结：记笔记记笔记2、化学反应中能量变化的微观体现、化学反应中能量变化的微观体现 分子或化合物里的分子或化合物里

11、的原子原子之间之间是通过是通过 相结合的，而化相结合的，而化学键是与能量联系在一起的。学键是与能量联系在一起的。化学键化学键断开旧键断开旧键 吸收能量吸收能量形成新键形成新键 放出能量放出能量H-H= H+H 吸收吸收 436kJ/molH-F= H+ F 吸收吸收 565kJ/mol 化学键的化学键的断裂断裂和和形成形成是化学是化学反应中能量变化的主要原因反应中能量变化的主要原因在在25和和101kPa的条件的条件H+H = H-H 放出放出 436kJ/molH+F = H-F 放出放出 565kJ/mol通过资料你能得到什么启示？通过资料你能得到什么启示？某些键的键能某些键的键能(kJ/

12、mol)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 化学键所需能量是相同的，称之为化学键所需能量是相同的，称之为键能。键能。 记笔记记笔记已知，已知，1molCH4中，断开中，断开1molC-H键需要键需要吸收吸收415KJ的能量，请问断开的能量，请问断开1molCH4分分子中所有的子中所有的C-H键需要吸收多少能量？键需要吸收多少能量？断开断开1molCH4中的所有中的所有C-H键则要吸收键则要吸收4mol415KJ/mol=1660KJ断裂反应物中的断裂反应物中的化学

13、键化学键吸收吸收能量能量, , 形成生成物中形成生成物中的的化学键化学键释放释放能量能量化学键变化与能量变化关系图化学键变化与能量变化关系图能量能量KJ1mol H2 (1mol H-H)2mol H436KJ436KJ断键吸收能量断键吸收能量成键放出能量成键放出能量1mol CH4 (4mol C-H)能量能量KJ1mol C 4mol H断键吸收能量断键吸收能量4415KJ成键放出能量成键放出能量4415KJ问题问题 如何知道一个反应是如何知道一个反应是吸热还是放热呢？吸热还是放热呢？. .微观：微观：化学反应中能量变化的原因化学反应中能量变化的原因化学键的断裂和形成化学键的断裂和形成断开

14、化学键吸收的断开化学键吸收的总总能量能量 形成化学键释形成化学键释放出的放出的总总能量，反应能量，反应放出能量放出能量。能能量量反应进程反应进程断键吸收能量断键吸收能量成成键键释释放放能能量量HClClH-释释放放能能量量小于小于音乐喷泉音乐喷泉HClClH断开化学键吸收的断开化学键吸收的总总能量能量 形成化学键形成化学键释放出的释放出的总总能量，反应能量，反应吸收能量吸收能量。能能量量反应进程反应进程成成键键释释放放能能量量CaCO3吸吸收收能能量量断键吸收能量断键吸收能量CaOCO2大于大于一个简单的计算：一个简单的计算：在在25和和101kPa的条件下，的条件下，即即：由由1mol的的H

15、2和和1mol的的F2，会释放出，会释放出 2 431kJ-436kJ-243kJ=183kJH2 + Cl2 2HCl kJCl - Cl Cl + Cl 吸收吸收243kJ/molH-H H + H 吸收吸收436kJ/mol吸收还是放吸收还是放出热量？出热量？放出放出183H + Cl H-Cl 放出放出431kJ/mol例如例如能能量量反应进程反应进程HClCl-H-H-ClH-Cl断断1molH-H键吸收键吸收436kJ断断1molCl-Cl键吸收键吸收243kJH ClClH形成形成2mol H-Cl键放出键放出2431 kJ即即862 kJ能量能量在在25、101kPa条件下条件

16、下 H2 + Cl2 2HCl 反应为例反应为例断开断开1molH-H键和键和1molCl-Cl键键吸收吸收的总能量为的总能量为(436+243)(436+243)kJ kJ = =679679kJkJ形成形成2 2mol H-Cl化学键化学键放出放出的总能量为的总能量为862862kJkJ1mol H2和和1molCl2反应反应放出能量放出能量(862-679)kJ=183kJ放出能量放出能量183kJ点燃点燃小结小结2微观：微观：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 化学键的断裂和形成化学键的断裂和形成大于大于断开化学键吸收的断开化学键吸收的总总能量能量 形成化学键形成

17、化学键释放出的释放出的总总能量，反应能量，反应放出能量放出能量。断开化学键吸收的断开化学键吸收的总总能量能量 形成化学键形成化学键释放出的释放出的总总能量，反应能量，反应吸收能量吸收能量。小于小于（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

18、生成物的总总能量能量反应物的总能量反应物的总能量 E生总生总，（2）若若E反总反总 E成放成放（2）若若E断吸断吸 E成放成放吸收能量吸收能量放出能量放出能量吸收能量吸收能量放出能量放出能量记笔记记笔记根据能量守恒原则，一个物质根据能量守恒原则，一个物质具有的总具有的总能量能量是一定的，如果储存在化学键里的是一定的，如果储存在化学键里的能量越大，那么储存在物质体系中的能能量越大，那么储存在物质体系中的能量就越小量就越小键能：形成化学键时释放出的能量，放键能：形成化学键时释放出的能量，放出能量越多，本身的能量就越低，也就出能量越多，本身的能量就越低，也就越稳定。越稳定。能量越低越稳定！能量越低越稳定！ 生物体中的能量转化生物体中的能量转化 人体内发生的人体