高中化学能与热能课件人教新课标必修2

第一节化学能与热能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。16.6%2.1%5.1%76.2%我国化石燃料和水电能源消耗构成图你知道吗?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？一、化学键与化学反应中能量变化的关系•思考：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？1、化学反应中能量的变化⑴化学反应的本质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。H2+Cl2=2HClH—HCl—Cl断开断开点燃一个化学反应的的过程，本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。形成⑵化学反应中能量变化的主要原因吸收能量吸收能量化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。H·＋→ClClH·放出能量思考：一个化学反应放热还是吸热取决于什么？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⑶从化学键的观点来分析能量的变化实验测得，在25℃,101KPa条件下，将1molH2(H-H)变为2molH原子需吸收436kJ能量，而2molH原子变成1molH2(H-H)放出436kJ能量，这个能量就是H-H的键能。某些键的键能(kJ/mol)化学键键能化学键键能H－H436C－H415.0Cl－Cl242.7O－H462.8Br－Br193.7N－H390.8I－I152.7H－Cl431.8C－C347.7H－I298.7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？键能越大含该键的分子越稳定化学键越牢固在反应H2+Cl2＝2HCl中，已知H－H键能为436kJ/mol，Cl－Cl键能为247kJ/mol，H－Cl键能为431kJ/mol，判断该反应是反应放热•(1)化学键断裂时需要吸收能量。吸收总能量为：436kJ＋247kJ＝683kJ，•(2)化学键形成时需要释放能量。释放总能量为：431kJ＋431kJ＝862kJ，•(3)反应中放出的热量的计算：•862kJ—683kJ=179kJ课堂练习•各种物质都贮存有化学能。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。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反应物的总能量高生成物的总能量低生成物的总能量高反应物的总能量低放热反应吸热反应反应物的总能量=生成物的总能量+放出的热量生成物的总能量=反应物的总能量+吸收的热量化学反应的过程,可以看成是能量的“贮存”或“释放”的过程断键吸收总能量成键放出总能量断键吸收总能量成键放出总能量反应物的总能量生成物的总能量反应物的总能量生成物的总能量反应放出能量反应吸收能量化学反应中能量变化原因（1）宏观：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的相对大小。（2）微观：化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。问题探究整个反应过程（放出/吸收）kJ热量4H+2O2H2+O22H2O吸收能量kJ放出能量kJ反应坐标能量已知断开1mol氢气中的化学键需要消耗436kJ能量，断开1mol氧气中的化学键需要消耗496kJ能量，形成水分子中的1molH-O键能够释放463kJ能量。试说明当1mol反应2H2+O22H2O发生时的能量变化情况，并将反应中能量变化的数值标注在右图中。点燃13681852放出484二、化学能与热能的相互转化1、两条基本的自然定律（1）质量守恒定律：（2）能量守恒定律：一种能量可以转化为另一种能量（如热能和电能等），总能量保持不变。2、化学反应中的能量变化主要表现为热量的变化根据能量变化情况角度分：（1）化学上把有热量放出的化学反应叫做放热反应（2）化学上把吸收热量的化学反应叫做吸热反应探索与总结常见的放热反应和吸热反应放热反应燃料的燃烧(与O2的反应）中和反应活泼金属与水或酸的反应大部分化合反应（生石灰和水）物质的缓慢氧化吸热反应C+CO2H2+CuOC+H2OBa(OH)2.8H2O+NH4ClCaCO3高温分解大部分分解反应多数铵盐溶于水一个反应是吸热或放热与反应条件没有直接联系，与反应物与生成的总能量的相对大小有关。三、化学能的应用1、利用热量进行生活、生产和科研。2、利用热能使很多化学反应得以发生。获取能量热能对化学反应的支持作用，利用热能来完成常温下很难发生的化学反应。1、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.任何放热反应在常温条件下一定能发生反应C.反应物和生成物所具有的总能量决定了反应结果是放热还是吸热D.吸热反应在一定条件下才能发生反应CD课堂练习2、氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰，在反应中，破坏1molH－H键消耗的能量为Q1kJ，破坏1molO=O键消耗的能量为Q2kJ，形成1molH－O键释放的能量为Q3kJ。下列关系式中正确的是（）A.2Q1+Q24Q3B.2Q1+Q24Q3C.Q1+Q2Q3D.Q1+Q2=Q3B课堂练习实验２－１•1.铝与盐酸反应的化学方程式：。•2.在反应过程中你将能看到什么现象？•3.用眼睛不能直接观察到反应中的热量变化，你将采取哪些简单易行的办法来了解反应中的热量变化？•4.要明显的感知或测量反应中的热量变化，你在实验中应注意哪些问题？思考与讨论：现象结论有气泡冒出，溶液的温度明显升高。铝与盐酸反应的过程放出热量。实验２－2现象结论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起；用手触摸杯壁下部，有凉的感觉。Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应的过程吸收热量。该反应是吸热反应Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O思考：酸与碱的中和反应是吸热反应还是放热反应？实验２－3酸碱反应的本质:H++OH-=H2O酸碱中和反应都是放热反应现象结论中和反应后溶液的温度比反应前盐酸和氢氧化钠溶液的温度高。盐酸和氢氧化钠溶液的反应过程中放出热量，使溶液混合物的温度升高。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。稀溶液中，强酸与强碱的中和热为定值：57.3KJ/mol如图所示:在大烧杯底部垫泡沫塑料（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、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（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，该实验也可在保温杯中进行。思考与交流：在设计实验装置和操作时应该注意哪些问题？（1）用隔热装置，尽量减少热量散失；（2）酸碱的量要准确：n＝C×Va、浓度要越精确越好b、量体积的容器越精确越好，最好用移液管（3）温度计越精确越好（4）注意控制反应时间（5）多做几次，取平均值第一节化学能与热能