第二章第一节化学能与热能

能源与材料、信息一起被称为现代社会发展的三大支柱。人类文明始于用火–热能的使用，现代社会的一切活动（从衣食住行到文化娱乐，从社会生产到科学研究等）都离不开能源，在影响全球经济和生活的各种因素中，能源居于首位。可以说能源是现代物质文明的原动力，与我们每个人息息相关。在现代广泛使用的各种能源中，哪些与化学密切相关？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），它们在燃烧时释放出热能。你一定想知道，这种热能从何而来？它与化学物质及其化学反应有什么关系？石灰石（主要成分是CaCO3）要经过高温煅烧才能变成生石灰（CaO），高温条件提供的热能在石灰石的分解反应中起什么作用？学与问第一节化学能与热能以氢气在氯气中燃烧为例，用化学键的观点分析反应的本质过程。一、化学键与化学反应中能量变化的关系H····Cl··

：＋→Cl····

H····H2+Cl2=2HClH—HCl—ClH—Cl断开断开点燃

化学反应的本质就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。形成H2+Cl2=2HCl点燃化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。2HH—HCl—Cl断开1molH－H键要吸收436kJ的能量。断开1molCl—Cl键要吸收243kJ的能量。2Cl2H—Cl形成2molH—Cl键要放出2×431kJ的能量。一个化学反应是吸收能量还是放出能量取决于什么呢？思考与总结：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断键吸收的总能量＞所有形成新键放出的总能量断键吸收的总能量＜所有形成新键放出的总能量总结化学反应中吸收能量的反应。吸热反应化学反应中放出能量的反应。放热反应化学反应还能不能从别的角度来判断一个化学反应是放热反应还是吸热反应呢？思考：从宏观角度来考虑水由高处向低处流要释放能量（势能转换为动能）分析化学反应：反应物的总能量>生成物的总能量化学反应放出能量

将水由低处抽向高处需提供能量（电能转换为机械能，再转换为势能）分析化学反应：反应物的总能量<生成物的总能量化学反应吸收能量能量反应过程反应过程反应物生成物能量放热反应吸热反应反应物生成物规律【归纳小结】一个化学反应是放热反应还是吸热反应取决于：微观：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，宏观：取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。【拓展】两条基本的自然定律⑴质量守恒定律：自然界的物质发生转化时，总质量不变。⑵能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，但是体系包含的总能量不变。实验2-1在一支试管中加入2-3mL6mol·L-1的盐酸，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。现象：产生气泡，温度计的液柱明显地升高。结论：Al与盐酸的反应是放热反应化学反应方程式：2Al+6HCl==2AlCl3+H2↑活泼金属与酸发生的置换反应都是放热反应二、化学能与热能的相互转化⑴化学能转化为热能实验2-2将约20gBa(OH)2·8H2O晶体研细后与约10gNH4Cl晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的玻璃片或小木板上，用玻璃棒迅速搅拌，闻气味，用手触摸烧杯壁下部，试着用手拿起烧杯，观察现象。⑵热能转化为化学能化学反应方程式：Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O有剌激性气味的气体产生，该气体能湿润的紫色石蕊试纸变蓝感觉烧杯变凉烧杯下面的带有几滴水的玻璃片（或小木板）粘到了烧杯底部玻璃片脱离上面烧杯底部混合物成糊状有NH3生成反应吸热反应吸收热量使体系温度降低，使水结成冰冰融化有水生成实验2-3在50mL烧杯中加入20mL2mol·L-1的盐酸，测其温度。另用量筒量取20mL2mL2mol·L-1的NaOH溶液，测其温度，并缓慢地倾入烧杯中，边加边用玻璃棒搅拌。观察反应中溶液温度的变化过程，并作好记录。现象：结论：化学反应方程式：混合溶液的温度比盐酸、NaOH溶液的温度高NaOH+HCl==NaCl+H2O该反应为放热反应，中和反应都是放热反应实验总结：每一个反应都伴随着能量的变化，有的释放能量，有的吸收能量。从能量类型方面来说：有的反应是吸热反应：有的反应是放热反应：【拓展】中和热在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放出的热量为57.3KJ。思考：中和反应的本质是什么？是否所有中和反应所释放的热都是一致？放出热量的反应吸收热量的反应三、常见的吸热反应和放热反应⑴常见的放热反应①所有燃烧反应②所有中和反应③大多数置换反应④大多数化合反应⑤少数分解反应2H2O2====2H2O+O2↑MnO2⑵常见的吸热反应①大多数分解反应②所有的电离与水解过程③少数化合反应④少数置换反应⑤个别特殊反应N2+O2===2NO放电C+CO2===2COC+H2O===CO+H2H2+CuO===Cu+H2OBa(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O但吸热反应和放热反应均是化学反应。特别提示：任何化学反应一定伴随着能量的变化（包括热能、电能、光能等形式的能量，一般表现为热量的形式），但是有能量变化的过程不一定是化学反应。⑴属于放热过程，不属于放热反应；NaOH固体溶于水、浓H2SO4溶于水⑵属于吸热过程，不属于吸热反应。

NH4NO3固体溶于水、固体的升华、溶液蒸发、分子形成原子等四、人类利用能源的三个阶段⑴柴草时期。该时期从火的发现至18世纪产业革命，以树枝杂草为主要能源。⑵化石能源时期。从18世纪中期到现代，以煤、石油和天然气为主要能源。⑶多能源结构时期。以可再生能源和清洁能源（绿色能源）为主要能源，主要包括太阳能、氢能、核能、生物质能、地壳地表能等。1．下面是有关化学能和热能的叙述，其中正确的是（）A．化学反应中不一定伴随着能量的变化B．只要有能量变化的反应一定是化学反应C．只要是加热才能发生的反应就一定是吸热反应D．燃烧反应都可以看成物质内部的化学能转变为热能的放热反应练习D3、金刚石和石墨是碳元素的两种结构不同的单质（同素异形体）。在100KPa时，1molC（石墨）转化为金刚石，要吸收1.895KJ的热量。据此，试判断在100KPa压强下，下列结论正确的是（）A.石墨比金刚石稳定B.金刚石比石墨稳定C.1molC（石墨）比1molC（金刚石）的总能量高D.1molC（石墨）比1molC（金刚石）的总能量低AD物质能量越高越不稳定注意：１.下列反应中，属于放热反应的是（）属于吸热反应的是（）

A．实验室制H2的反应B．硫的燃烧

C．水的分解反应D．石灰石分解的反应

E.碳与水蒸气的反应F.碳与二氧化碳的反应

G.盐酸与氢氧化钠的反应课堂小练ABGCDEF2.下列说法正确的是（

）

A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应

B.放热反应一定不需要加热

C.有的吸热反应在不加热的情况下也能发生

D.任何放热反应在常温条件下一定能发生反应C练习1.已知1g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出121kJ的能量，且氧气中1molO===O键完全断裂时需要吸收496kJ的能量，水蒸气中1molH—O键形成时放出463kJ的能量，则氢气中lmolH—H键断裂时吸收的能量为(

)A．920kJ

B．557kJC．436kJ

D．181kJC2．断开1molH—H键、1molN—H键、1molNN键分别需要吸收的能量为436kJ、391kJ、946kJ，求：(1)1molN2完全反应生成NH3需______(选填“吸收”或“放出”)能量____________kJ。

(2)1molH2完全反应生成NH3需______(选填“吸收”或“放出”)能量__________kJ。(不考虑可逆反应)放出92放出

30.673.在一个小烧杯里，加入约20g已研磨成粉末的氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]，将小烧杯放在事先已滴有3～4滴水的玻璃片上，然后向烧杯内加入约10gNH4Cl晶体，并立即用玻璃棒迅速搅拌，如下图所示。试回答下列问题：⑴实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是___________________________________。⑵如果实验中没有看到“结冰”现象，可能的原因是_____________（答出3个或3个以上原因）。⑶如果没有看到“结冰”现象，为说明该反应吸热，我们还可以采取的方式是______________________（答出两种方案）。⑷实验中即使不“结冰”，提起烧杯的时候，发现烧杯与玻璃片也“黏在一起了”，原因是___________________________________。⑸试用简单的方法说明烧杯与玻璃片之间是