第一节 化学能与热能 (1课时化学键与化学反应中能量的变化)

第一节化学能与热能

第1、2课时

第二章化学反应与能量学习目标1、知道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、通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化。3、探究化学能转化为热能在生产、生活中的应用。4、探究中和反应和中和热的测定。

教学重难点

化学键的断裂和形成与化学反应中能量变化的关系能源与人类

能源是人类赖以生存和发展的物质基础，我们每时每刻、分分秒秒都离不开它。迄今为止，人类所能利用的能源主要是化学能、电能、以及核能等等。但是，由于人类大量开发和浪费资源，造成了资源的不合理利用从而引发了不可回避的能源危机。[学与问]

煤、石油、天然气的主要化学成分是烃类等有机物（煤中含有大量的碳），它们燃烧时放出热能。你一定想知道，这种能量从何而来?它与化学物质和化学反应有什么关系？石灰石（主要成分是碳酸钙）要经过高温煅烧才能变成生石灰，高温提供的热能在石灰石的分解反应中起到什么作用？[学与问]不同的燃料其组成不同，燃烧后放出的热量也不相等。为什么不同的燃料燃烧时放出的热量会不同？燃料在燃烧反应中产生的热能来自哪里？[回忆]

化学反应的实质是什么？一、化学键与化学反应中能量变化的关系☆化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。★化学反应时，断开反应物中的化学键要吸收能量，而形成生成物中的化学键要放出能量。化学键的断裂和形成正是化学反应中能量变化的主要原因。☆各种物质都储存有化学能。不同的物质不仅组成不同、结构不同，所包含的化学能也不同。[思考]那么，一个化学反应吸收能量还是放出能量是由什么决定的呢？★形成1mol化学键和破坏1mol化学键放出的热量和吸收的热量相同.[例1]拆开1摩H-H所需能量是436KJ（H-H的键能），拆开1摩O-O需要能量是496KJ（O-O的键能）

。形成1molH-O放出463KJ（H-O的键能）

，试计算2摩H2和1摩O2生成2摩H2O的能量变化是多少？是放出热量还是吸收热量？吸收的热量=2×436KJ+496KJ=1368KJ放出的热量=4×463KJ=1852KJ能量变化=1852KJ–1368KJ=484KJ反应中放出484KJ的热量。[小结]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，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。水能和化学能变化对比示意图水往低处流要释放能量（势能转化成动能）反应物的总能量＞生成物的总能量（化学能转化成热能）放出热量水能和化学能变化对比示意图将水抽到高处需要提供能量（电能转化成机械能、再转化成势能）反应物的总能量＜生成物的总能量（热能转化成化学能）吸收热量能量E反应过程反应过程反应物生成物能量E放热反应吸热反应反应物生成物规律若E反＞E生，则反应放热，则为放热反应若E反＜E生，则反应吸热，则为吸热反应☆化学反应过程可以看成是“能量”的储存和释放过程。[小结]

1、化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化2、化学上把有热量放出的化学反应叫作放热反应3、化学上把吸收热量的化学反应叫作吸热反应4、体系能量越高,就越不稳定,能量越低,就越稳定.例如：（1）液态水比水蒸汽稳定。（2）HF比HBr稳定，反应中，生成1molHF比生成1molHBr放出的热量多（3）C燃烧生成CO2放出的热量比生成CO放出的热量多，CO2比CO稳定。能量E反应过程反应过程反应物生成物能量E放热反应吸热反应反应物生成物特别注意：对于某一物质来说：键能越高，能量越低，物质越稳定。

物质本身所具有的能量降低时，说明其结构越稳定，热稳定性就越强，断裂其化学键所吸收的热量就越多[例2]

１molＨ-Ｈ键的键能是436KJ,１molI–I键的键能是151KJ，１molH-I键的健能是299KJ。则H2（g）+I2（g）=2HI（g）的反应是（）Ａ、吸热反应Ｂ、放热反应Ｃ、分解反应Ｄ、化合反应ＢＤ[例3]把盛有镁片的试管放在盛有250C饱和石灰水的烧杯中，再用滴管向试管中滴入10ml1mol/L的稀盐酸。分别描述实验中观察到的现象：_________________________________________________________.产生上述现象的原因是:__________________________________________________________________.有关反应的离子方程式是:_____________________由实验推知,Mg片和HCl的总能量_________(填:”低于”、”高于“或”等于“）MgCl2和H2的总能量。--------稀盐酸---饱和石灰水镁片--------③烧杯中的溶液变浑浊①有大量气泡产生②镁片逐渐溶解

镁与盐酸反应放热,Ca(OH)2在水中的溶解度随温度升高而减小会析出Ca(OH)2晶体.Mg+2H+=Mg2++H2↑高于二、化学能与热能的相互转化1、质量守恒定律和能量守恒定律（两条基本定律）

一种能量可以转化成其他能量，但总的能量保持不变，这就是能量守恒定律。下面我们通过实验来认识和感受化学能与热能的相互转化。化学热电光热电光[实验２－１]在一支试管中加入2～3mL

6mol/L的盐酸溶液。再插入用砂纸打磨光的铝条。现象方程式、结论溶液温度升高2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑放出热量；化学能转化成热能该反应是放热反应实验２－２现象结论①手摸杯底,有冷的感觉②杯底结冰,杯子和玻璃片粘在一起.Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+NH3↑+10H2O吸收热量，热能转化成化学能该反应是吸热反应实验２－３反应物及用量酸HNO350ml1mol/LHCl50ml1mol/LHCl50ml1mol/L碱NaOH50ml1mol/LNaOH50ml1mol/LKOH50ml1mol/L混合前温度室温室温室温混合后温度变化反应的离子方程式H++OH-=H2OH++OH-=H2OH++OH-=H2O结论HNO3与NaOH发生中和反应时放热NaOH与HCl发生中和反应时放热HCl与KOH发生中和反应时放热对实验进行归纳和概括强酸与强碱发生中和反应放出热量升高升高升高酸碱中和反应的实质：H++OH-=H2O（反应放热）★☆所以，所有中和反应都是放热反应。2、中和热----酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热。（每生成1mol水放出57.3KJ的热量)★☆反之,水的电离是吸热过程.[思考与交流]如果要通过实验来测定盐酸与氢氧化钠反应的中和热，你认为在设计实验装置和操作时应该注意哪些问题？应该如何设计并进行实验？设计实验装置和操作时应从两个方面考虑，一是注重“量”的问题。二是尽量减小实验误差。一是注重“量”的问题用稀溶液进行中和反应，减小溶解热的干扰。每次取等量的酸碱进行反应。做平行实验取平均值二是尽量减小实验误差增强保温隔热措施，减少实验中热量的损失不断搅拌，使热量分散均匀。温度计的精确度要高。-----碎泡沫塑料---玻璃搅拌器---温度计[交流与思考]

试归纳常见的放热反应和吸热反应。常见的放热反应：（1）所有燃烧反应（2）中和反应（3）大多数化合反应（4）活泼金属跟水或酸反应（5）物质的缓慢氧化常见的吸热反应：（1）大多数分解反应（2）C+CO2=2CO；H2+CuO=Cu+H2OC+H2O=CO+H2

Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3·H2O+8H2O等。△△△[讨论]放热反应都能自发进行吗？吸热反应都需要加热才能反应吗？化学能的应用利用热量进行生活、生产和科研。利用热能使很多化学反应得以发生。如：能源的利用反映着人类进步，也促进人类的发展。但是，人类在利用能源造福人类的同时，也造成了环境的污染。常见的能源主要有以下十种:太阳能、化石能源、水能、风能、潮汐能、地热能、生物质能、核能以及氢能。

为了保护我们的地球，应该减少化石燃料的使用，开发新技术,使燃料充分燃烧；努力开发无污染、可再生的洁净能源。1、足够的空气2、燃料与空气充分接触[交流与思考]使燃料充分燃烧需要哪些条件？[练习1]下列反应是吸热反应的是()A、灼热的炭与二氧化碳反应B、铁和稀硫酸的反应C、氢氧化钡晶体的粉末和氯化铵晶体混合D、钢铁制品生锈的反应AC[练习2]已知2H2+O2==（条件为“点燃”）2H2O，关于该反应的下列说法错误的是（）A、该反应是一个放热反应B、参加反应的氢气和氧气的总能量高于反应生成的水的总能量C、该反应是一个吸热反应D、参加反应的氢气和氧气的总能量低于反应生成的水的总能量CD[练习3]已知在相同状况下，要使同一化学键断裂需要吸收的能量等于形成该化学键放出的能量。下列说法正确的是（）A、电解熔融的Al2O3可以制得金属铝和氧气，该反应是一个放出能量的反应B、水分解产生氢气和氧气时放出能量C、相同状况下，反应2SO2+O2=2SO3是一个放热反应，则反应2SO3=2SO2+O2是一个吸热反应D、氯化氢分解成氢气和氯气时需要吸收能量CD仔细阅读下面一段文字，回答下列问题。 能源可以划分为一级能源和二级能源，自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源；需依靠其它的能源间接制取的能源称为二级能源。氢气是一种高效而且没有污染的二级能源，它可以由自然界中大量存在的水来制取：2H2O=2H2+O2。[练习4]下列叙述正确的是（）A、电能是二级能源 B、水力是二级能源C、天然气是一级能源 D、焦炉气是一级能源AC[练习5]关于用水制取二级能源氢气，以下研究方向正确的是（）A、构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质，因此可研究在水不分解的情况下，使氢成为二级能源B、设法将太阳光聚焦，产生高温，使水分解产生氢气C、寻找高效催化剂，使水分解产生氢气，同时释放能量D、寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气BD[延伸拓展]2004年7月德俄两国化学家共同宣布，在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮，这种高聚氮中,氮原子之间通过N-N相互连接。已知破坏高聚氮中的1mol氮氮单键需要160KJ的能量，而破坏N2分子中1mol氮氮三键需要942KJ。那么这种固体的可能潜在应用是：________________________________；这是因为：_______________________________炸药(或高能材料)高聚氮分解成氮气要释