化学键与化学反应中的能量变化关系

今天作业：《学法大视野P22-P23》学习目标•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。•知道反应物与生成物总能量的相对高低是反应过程中能量变化决定因素。•了解化学能与热能的相互转化，了解化学能转化为热能在生产、生活中的应用。•教学重点：化学键与化学反应中的能量变化关系，化学能与热能的转化。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？㈠、化学键参数1.键长:成键两原子核间距离.键长越短,化学键越稳定.稳定性:HF＞HCl＞HBr＞HI2.键角:分子内,两共价键的最小夹角.键角决定分子的空间结构.3.键能:形成1mol化学键所放出的能量或破坏1mol化学键所吸收的能量.某些键的键能(kJ/mol)键键能键键能H－H436C－H415.0Cl－Cl242.7O－H462.8Br－Br193.7N－H390.8I－I152.7H－Cl431.8C－C347.7H－I298.7键能越大含该键的分子越稳定，该物质能量越低。化学键越牢固[探究]化学反应的本质是什么？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。H····Cl··：＋→Cl····H····H2+Cl2=2HClH—HCl—Cl断开断开点燃形成[结论]1.一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。H····Cl··：＋→Cl····H····H2+Cl2=2HClH—HCl—Cl吸收能量断开断开吸收能量点燃[结论]2.化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。物质的化学反应和体系的能量变化是同时发生的.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？㈡、化学键与反应中的能量变化的关系1.从化学键的观点来分析能量的变化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。吸收能量放出能量所以：一个化学反应是否为放热还是吸热取决于什么呢？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在反应H2+Cl2＝2HCl中，已知H－H键能为436kJ，Cl－Cl键能为247kJ，H－Cl键能为431kJ，判断该反应是反应放热[例题一]•则(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下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量：（1）下列物质本身具有的能量最低的是______。A.H2B.Cl2C.Br2D.I2（2）下列氢化物中最稳定的是______。A.HClB.HBrC.HI（3）X2+H2====2HX（X代表Cl、Br、I）的反应是吸热反应还是放热反应？____________________。AA放热反应（4）相同条件下，X2（X代表Cl、Br、I）分别与氢气反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收的热量最多的是_____________。【解析】（1）、（2）破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量越大，则物质越稳定，所具有的能量越低。（3）、（4）以氯元素为例计算断开1molCl—Cl键和H—H键需吸收能量：243kJ+436kJ=679kJ，而形成2molHCl放出的能量为2×432kJ=864kJ，所以在Cl2+H2====2HCl反应中放出864kJ-679kJ=185kJ的热量，同理可计算在Br2+H2====2HBr、I2+H22HI反应中分别放出103kJ、9kJ的热量。答案：（1）A（2）A（3）放热反应（4）Cl2Cl2结论：•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。看图讨论：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看图讨论：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[小结]规律：（1）如果反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，那么在发生化学反应时，就有部分能量以热的形式释放出来；（2）如果反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量，那么在发生化学反应时，反应物就需要吸收能量，才能转化为生成物。规律：能量公式化E（反应物）＝E（生成物）＋Q(能量守恒定律）E（反应物）－E（生成物）＝QQ0为放热反应Q0为吸热反应二、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，总能量保持不变。2、吸热反应和放热反应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（1）放热反应（2）吸热反应小结：放热反应与吸热反应今天作业：1.作业本作业:教材P38页12题(要抄题)2.教材P36-P38(作于教材上)3.《学法大视野》P26-P27[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：实验记录：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。2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑[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。化学反应方程式：Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O玻璃棒的作用：搅拌，使混合物充分接触反应物成糊状的原因：结冰粘结结论：该反应是吸热反应思考：酸与碱的中和反应是吸热反应还是放热反应？实验２－3酸碱反应的本质就是H++OH-=H2O。可得出推论：酸碱中和反应都是放热反应。反应中H+和OH-离子的量相等，生成水的量相等，放出的热量也相等．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。分析：中和热的概念:酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热。思考与交流：注：（1）中和反应都放出热量（2）稀溶液中，强酸与强碱的中和热为定值：57.3KJ/mol[中和热的测定]⑸用隔热装置，尽量减少热量散失；⑹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⑺温度计越精确越好⑻注意控制反应时间⑻多做几次，取平均值4.误差分析△H=0.418△t0.025KJ/mol今天作业：《世纪金榜》P27-P28明天作业：素能综合检测九【实验·探究】如图所示:在800mL的大烧杯中放入碎纸屑，把盛有50mL0.50mol·L-1盐酸的200mL烧杯放到大烧杯中，两只烧杯间填满碎纸屑。用泡沫塑料板做成大烧杯盖，通过盖子插入一根玻璃搅拌器（末端呈半圆环的玻璃棒）和一只温度计，测定溶液的温度。迅速往盐酸溶液中加入50mL0.55mol·L-1烧碱溶液，盖好，搅拌溶液，观察温度的变化。当温度保持稳定时，记录读数，取出装反应液的烧杯，倒出溶液，清洗干净，保持内外杯壁干燥。重复进行三次实验。用这一实验可以粗略测定中和热。（1）烧杯间填满碎纸屑的作用是______________。（2）要重复进行三次实验的目的是________________。（3）烧杯如不盖硬纸板，求得的中和热数值将______（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。（4）实验中若改用60mL0.50mol·L-1盐酸和50mL0.55mol·L-1烧碱溶液进行上述反应，与上述实验相比，所放出的热量_______（填“相等”或“不相等”），所求中和热___________（填“相等”或“不相等”），理由是________________________________。保温、隔热、减少实验过程中放出热量的损失减少实验过程中的误差偏小不相等相等中和热是指酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所放出的热量，与酸、碱的用量无关，因此所求中和热相等（5）三次平行操作测得数据中，起始时盐酸与烧碱溶液温度相同，而终止温度与起始温度之差（t2-t1）分别为①2.3℃②2.4℃③2.9℃，则最终代入计算式的温度差的平均值为______℃。【解析】测定中和热的实验是一个定量实验，分析实验装置和操作时要注意两个方面：一是“量”的问题，二是尽量减少实验误差。2.53答案：（1）保温、隔热、减少实验过程中放出热量的损失（2）减少实验过程中的误差（3）偏小（4）不相等相等因为60mL0.50mol·L-1盐酸和50mL0.55mol·L-1烧碱反应能生成0.0275molH2O，而50mL0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1烧碱反应只能生成0.025molH2O，因此所放出热量不同。但中和热是指酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所放出的热量，与酸、碱的用量无关，因此所求中和热相等（5）2.53[总结1]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[总结2]化学能与热能的转化关系练习：1、在化学反应中，断裂化学键需要_______，形成化学键要_________。化学反应是吸热反应还是放热反应决定于_____________________吸收能量放出能量反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小2、两位同学讨论放热和吸热反应。甲说加热后才能发生的化学反应是吸热反应，乙说反应中要持续加热才能进行的反应是吸热反应。你认为他们的说法正确吗？为什么？3.化学能的应用⑴、利用热量进行生活、生产和科研。⑶、利用热能使很多化学反应得以发生。如：科学视野1.生物体中的能量变化(书35页)科学视野1、社会发展与能源利用2、人类利用能源的三个阶段柴草时期化石能源时期多能源结构时期反应过程中的能量变化1、人类文明与能源开发、利用的关系人类文明史引出燃烧充分燃烧化石燃料合理利用能源开发新技术的开发能源能量利用化学反应中的能量变化能源的利用反映着人类进步放热反应吸热反应足够的空气燃料与空气充分接触充分燃烧科学利用减少污染•2.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。能量变化化学能转化为热能放热反应吸热反应类型反应物的总能量大于生成物的总能量反应物的总能量小于生成物的总能量遵循能量守恒原理能量利用燃料充分燃烧新能源的开发减少污染小结