人教版高中化学必修二2-1化学能与热能

1、 20222022年年7 7月月2 2日星期六日星期六 学与问学与问 煤、石油、天然气的主要化学成分是烃类煤、石油、天然气的主要化学成分是烃类（烃（烃含含C C、H H，煤中含有大量的碳）等有机物，煤中含有大量的碳）等有机物，它们在燃烧时释放出热能。你一定想知道，这种它们在燃烧时释放出热能。你一定想知道，这种能量从何而来能量从何而来? ?它与化学物质及其化学反应有什它与化学物质及其化学反应有什么关系？么关系？ 石灰石（主要成分是石灰石（主要成分是CaCOCaCO3 3）要经过高温煅）要经过高温煅烧才能变成生石灰烧才能变成生石灰(CaO(CaO) )，高温条件提供的热能，高温条件提供的热能在石灰

2、石的分解反应中起到什么作用？在石灰石的分解反应中起到什么作用？ 课本课本P32P32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化学反应的过程，本质上就是旧化学键断裂化学反应的过程，本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程和新化学键形成的过程1.1.化学反应的本质化学反应的本质H Cl ： Cl H HH Cl Cl断开断开H2 + Cl2 = 2HCl点燃点燃形成形成H Cl断开断开化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因2.2.化学反应中能量变化的主要原因化学反应中能

3、量变化的主要原因H Cl ： Cl H HH Cl Cl吸收吸收能量能量断开断开H2 + Cl2 = 2HCl点燃点燃H Cl吸收吸收能量能量断开断开形成形成释放释放能量能量物质的化学反应与体系的能量变化是物质的化学反应与体系的能量变化是同时同时发生的发生的一个化学反应吸收能量还是释放能量一个化学反应吸收能量还是释放能量是由什么决定？是由什么决定？ 思考思考 ：3.3.决定化学反应吸收能量还是放出能量的因素决定化学反应吸收能量还是放出能量的因素取决于所有断键吸收的总能量与所有形成新键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放出的总能量的相对大小在在25,101KPa25,

4、101KPa条件下，条件下，断开断开1molH-H1molH-H键要吸收键要吸收436kJ436kJ的能量，的能量，而由而由H H原子形成原子形成1molH-H1molH-H键要放出键要放出436kJ436kJ的能量，的能量，这个能量就是这个能量就是H-HH-H的键能的键能共价键的键能共价键的键能(1)(1)微观微观3.3.决定化学反应吸收能量还是放出能量的因素决定化学反应吸收能量还是放出能量的因素(1)(1)微观微观取决于所有断键吸收的总能量与所有形成新键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放出的总能量的相对大小3.3.决定化学反应吸收能量还是放出能量的因素决定化学

5、反应吸收能量还是放出能量的因素(1)(1)微观微观某些共价键的键能某些共价键的键能(kJ/mol)(kJ/mol)共价键共价键键能键能共价键共价键键能键能HH436CH415.0ClCl247OH462.8BrBr193.7NH390.8II152.7HCl431.8CC347.7HI298.7键能越大键能越大化学键越牢固化学键越牢固分子越稳定分子越稳定已知已知 H HH : H : 键能为键能为436kJ436kJ， Cl-ClCl-Cl : : 键能为键能为247kJ247kJ， H HClCl : : 键能为键能为431kJ431kJ，则反应则反应 H H2 2+Cl+Cl2 22HCl

6、 2HCl 是吸收能量还是释放能量？是吸收能量还是释放能量？(1)(1)化学键断裂时要吸收能量化学键断裂时要吸收能量, ,吸收的总能量吸收的总能量为：为： 436kJ436kJ247kJ247kJ683kJ683kJ(2)(2)化学键形成时要释放能量化学键形成时要释放能量, ,释放的总能量释放的总能量为：为： 431kJ 431kJ2 2862 kJ862 kJ(3)(3)反应中能量的变化反应中能量的变化释放能量释放能量: : 862kJ 862kJ683kJ=179kJ683kJ=179kJ(2)(2)宏观：宏观：水由水由高高处处向低向低处流处流释放释放能量能量（势能转换为动能）（势能转换为

7、动能）将水由将水由低低处抽处抽向高向高处需处需提供提供能量能量（电能转换为机械能，再转换为（电能转换为机械能，再转换为势能）势能）水能的变化水能的变化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释放释放能量能量化学能的变化化学能的变化取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小第一节第一节 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化学反应的过程，本质上就是旧化学键断裂化学反应的过程，本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程和新化学键形成的过程1.1.化学反应的

8、本质化学反应的本质 课堂小结课堂小结化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因2.2.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取决于所有断键吸收的总能量与所有形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成新键放出的总能量的相对大小3.3.决定化学反应吸收能量还是放出能量的因素决定化学反应吸收能量还是放出能量的因素(1)(1)微观微观(2)(2)宏观：宏观：取决于反应物的总能量与生成物的取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小总能量的相对大小二、化学能与热能的相互转化二、化学能与热能的相互转化1.1.

9、两条基本的自然定律两条基本的自然定律（1 1）质量守恒定律）质量守恒定律（2 2）能量守恒定律）能量守恒定律一种形式的能量可以转化为另一种形式一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，总能量保持不变的能量，总能量保持不变化学能是能量的一种形式，可以转化为其他化学能是能量的一种形式，可以转化为其他形式的能量，如热能和电能等形式的能量，如热能和电能等2.2.化学反应中的能量变化通常主要表现为热量的变化化学反应中的能量变化通常主要表现为热量的变化 吸热或放热吸热或放热放放出出热热量的量的化学化学反应反应吸吸收收热热量的量的化学化学反应反应（1 1）放热反应：）放热反应：（2 2）吸热反应：）吸热反应

10、： 实验实验2-2 Ba(OH)2-2 Ba(OH)2 28H8H2 2O O 与与 NHNH4 4Cl Cl 的反应的反应 实验实验2-12-1 铝片与盐酸的反应铝片与盐酸的反应该反应是该反应是放热放热反应反应结结 论论放出大量气泡，溶液温度升高放出大量气泡，溶液温度升高现现 象象Ba(OH)Ba(OH)2 28H8H2 2O O与与NHNH4 4ClCl反应反应过程吸收热量，是过程吸收热量，是吸热吸热反应反应有刺激性气味气体产生；玻璃片上的水有刺激性气味气体产生；玻璃片上的水结成冰，玻璃片与烧杯底被冰粘在了一结成冰，玻璃片与烧杯底被冰粘在了一起；用手触摸杯壁下部，有凉的感觉起；用手触摸杯壁

11、下部，有凉的感觉结结 论论现现 象象Ba(OH)28H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3+10H2O 实验实验3 3 盐酸与氢氧化钠溶液反应盐酸与氢氧化钠溶液反应盐酸和氢氧化盐酸和氢氧化钠溶液的反应钠溶液的反应是放热反应是放热反应中和反应后溶液中和反应后溶液的温度比反应前的温度比反应前盐酸和氢氧化钠盐酸和氢氧化钠溶液的温度高溶液的温度高结论结论现象现象 结论：结论：中和反应实质：中和反应实质：酸与碱发生酸与碱发生中和反应中和反应生成生成1molH1molH2 2O O时所时所释放释放的的热量热量H H+ + + OH + OH = H= H2 2O O中和反应是放热反应中和反应是放热反应

12、中和热：中和热：注意：注意：（1 1）强强酸与酸与强强碱的碱的稀稀溶液溶液（2 2）中和热为）中和热为定值定值：57.3KJ/mol57.3KJ/mol思考：思考：在设计中和实验装置和操作时应注意在设计中和实验装置和操作时应注意 哪些问题？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、浓度要精确、浓度要精确b b、量体积的容器要精确，最好用移液管、量体积的容器要精确，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

13、）多做几次，取平均值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 燃烧燃烧中和反应中和反应金属与酸反应金属与酸反应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）Na2CO310H2O+NH4NO3 大部分分解反应大部分分解反应三、化学能的应用三、化学能的应用1.化学能的应用化学能的应用（1 1）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（2 2）利用热能使很多化学反应得以发生）利

14、用热能使很多化学反应得以发生（1）燃料充分燃烧）燃料充分燃烧（2）减少污染）减少污染 注意：注意： （3）人体内发生的氧化还原反应与体外的燃烧本质相同，）人体内发生的氧化还原反应与体外的燃烧本质相同，最终产物一样（都是二氧化碳和水），都是放热反应，最终产物一样（都是二氧化碳和水），都是放热反应，所放出的能量也相等，只是二者反应条件不同，所以生所放出的能量也相等，只是二者反应条件不同，所以生物化学过程在利用物化学过程在利用“能源能源”上更为合理、有效。上更为合理、有效。2.社会发展与能源利用社会发展与能源利用3.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化石能源时期化石能源时期多能源结构时期多能源结构时期1 1、物质发生化学反应的同时还伴随着能量的变化、物质发生化学反应的同时还伴随着能量的变化, ,而而这种能量这种能量 变化又通常表现为热能变化。变化又通常表现为热能变化。2 2、化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主、化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。要原因。3 3、一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是、一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，取决于反应物的总能量与生成物的总能量放出能量，取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。