化学必修化学能与热能

化石燃料燃烧时释放热能，这种热能从何而来？石灰石分解要不断加热，这种热能向何处而去?思考化学反应中的能量变化白磷的燃烧氨的燃烧物质发生化学反应的同时还伴随着能量的变化,而这种能量变化又通常表现为热能变化。一、化学键和化学反应中能量变化的关系1、化学反应中能量变化与键能的关系分子或化合物里的原子之间是通过相结合的，化学反应的本质是______________而化学键是与能量联系在一起的,所以化学反应的同时一定伴随着能量的变化。断开旧键—吸收能量形成新键—放出能量H-H=H+H吸收436kJ/molH-F=H+F吸收565kJ/mol化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因在25℃和101kPa的条件H+H=H-H放出436kJ/molH+F=H-F放出565kJ/mol问题如何知道一个反应是吸收能量还是放出能量呢？反应物的能量生成物的能量能量的释放反应物的能量生成物的能量能量的吸收反应物的总能量=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物质内部的键能越大，物质的能量越低在25℃和101kPa的条件下，H2+F22HFkJ的能量F-FF+F吸收155kJ/molH-HH+H吸收436kJ/molH+FH-F放出565kJ/mol例如在25℃和101kPa的条件下，即：由1mol的H2和1mol的F2，生成2molHF会释放出2×565kJ-436kJ-155kJ=539kJH2+F22HFkJ的能量F-FF+F吸收155kJ/molH-HH+H吸收436kJ/molH+FH-F放出565kJ/mol例如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试通过计算说明3molH2与1molN2反应的能量变化已知H-H的键能为436kJ/mol，N-H的键能为391kJ/mol，N三N的键能为946kJ/mol1、物质发生化学反应的同时还伴随着能量的变化,而这种能量变化又通常表现为热能变化。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。3、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的相对大小。4、可以利用键能数据估算反应的能量变化小结二、化学能与热能的相互转化质量守恒定律能量守恒定律一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，转化的途径和能量形式可以不同，但是体系包含的总能量不变化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化化学上把有热量放出的化学反应叫做放热反应。吸收热量的化学反应叫做吸热反应。现象结论实验1：盐酸与铝片的反应实验2：Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应现象结论现象结论化学能与热能的相互转化实验1：盐酸与铝片的反应实验2：Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应现象结论反应放出热量。有气泡放出，温度升高。有刺激性气味，烧杯底部很冷，烧杯下面的玻璃片被冻在一起。反应吸收热量。Ba(OH)2.8H20+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O实验3：酸与碱的中和反应反应物及其用量酸HCl20mL2mol/L碱NaOH20mL2mol/L混合前温度室温混合后温度结论归纳与概括HCl与NaOH发生中和反应时放热。强酸和强碱发生反应时放出热量。中和热：是指酸碱中和反应生成1molH2O（液态）所释放的热量，（放出热量为57.3kJ）中和热的测定步骤：①用大、小烧杯、泡沫塑料、温度计和环形搅拌棒组装反应装置。(也可在保温杯中进行)②用量筒量取50mL0.5mol的盐酸倒入小烧杯中并用温度计测量温度，记入表格。③用另一量筒量取50mL0.55mol的NaOH溶液并测量温度，记入表格。④把温度计和环形搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯，用环形搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为最终温度，记入表格。⑤重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。思考与交流测量中和反应热应该注意哪些问题？1、保温隔热的效果一定要好。2、酸碱浓度要准确。3、温度计要读准，水银球要全浸在4、实验操作时动作要快，以尽量溶液中，且要稳定一段时间再读。减少热量的散失。根据实验数据计算中和热。已知：50mL0.5mol的盐酸和50mL0.55mol的NaOH溶液密度都是1.0g/mL，比热C=4.18×10-3KJ/(g·℃)，反应前后的温度分别是t1,t2中和热△H=————————△H=-0.418(t2-t1)/0.025kJ/mol需要加热的反应一定是吸热反应吗？不需要加热的反应一定是放热反应吗？Al、Mg与HCl的反应，酸碱中和反应放出热量Ba（OH）2·8H2ONH4Cl晶体反应。吸收热量1.化学反应归纳与整理化学能和热能可以相互转化质量守恒定律能量守恒定律2.两个定律放热反应是化学能转化为热能。吸热反应是热能转化为化学能。吸热反应CaCO3CaO+CO2高温CuO+H2Cu+H2O加热C+H2OCO+H2高温产生水煤气的反应氢气还原氧化铜生产生石灰的反应高温加热以上反应需要吸收一定能量，才能发生。注意反应条件练习：1.下列物质加入水中显著放热的是：A.生石灰B.酒精C.固体NaClD.浓NaOH溶液2.下列反应中既属于氧化还原反应同时又是吸热反应的是：A.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应B.镁与稀盐酸C.灼热的炭与CO2D.甲烷与O2反应3.下列反应属于放热反应的是:A.NaOH与HCl反应B.C和CO2共热C.碳酸钙的分解D.制备水煤气的反应4、判断：1molBa(OH)2和1molH2SO4反应放出的热量为Q，则Q为它们的中和热。1molNaOH和1molHAc反应放出的热量为Q，则Q为它们的中和热。5.在同温、同压下，比较下列反应放出热量Q1、Q2的大小2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)+Q12H2(g)+O2(g)=2H2O(l)+Q25.在同温、同压下，比较下列反应放出热量Q1、Q2的大小2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)+Q12H2(g)+O2(g)=2H2O(l)+Q2分析：反应物的状态，数量和生成物的数量都相同，但由于气态水转化为液态要放出一定数量的热量∴Q2＞Q1S(g)+O2(g)=SO2(g)+Q1S(S)+O2(g)=SO2(g)+Q26、在同温、同压下，比较下列反应放出热量Q1、Q2的大小S(g)+O2(g)=SO2(g)+Q1S(S)+O2(g)=SO2(g)+Q26、在同温、同压下，比较下列反应放出热量Q1、Q2的大小S由固态吸收热量转化为气态，在氧化燃烧生成SO2时。其放出热量的总和小于由气态S直接燃烧所放出的热量.Q2Q1C(S)+1/2O2(g)=CO(g)+Q1C(S)+O2(g)=CO2(g)+Q27、在同温、同压下，比较下列反应放出热量Q1、Q2的大小C(S)+1/2O2(g)=CO(g)+Q1C(S)+O2(g)=CO2(g)+Q27、在同温、同压下，比较下列反应放出热量Q1、Q2的大小固态C氧化为CO，释放出热量Q1，CO是气体燃料，和O2反应生成CO2，又释放热量Q3，两次释放热量的总和Q1+Q3，等于固态C氧化为气态CO2释放的热量Q2，∴Q2＞Q1H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)+Q11/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g)+Q28、在同温、同压下，比较下列反应放出热量Q1、Q2的大小H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)+Q11/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g)+Q2状态相同，但数量后式仅是前式的一半，释放的热量也应是前式的一半，Q2＜Q18、在同温、同压下，比较下列反应放出热量Q1、Q2的大小三、化学反应提供的热能对人类社会意义1.利用热量进行生活、生产、和科研。2.利用热能使许多化学反应得以发生科学视野1、生物体中的能量变化2、人类利用能源的三个阶段①柴草时期。②化石燃料的使用推动了工业革命的发展。③多能源结构化学仍是主要角色之一。生物质能的概念生物质能是蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。煤、石油和天然气等化石能源也是由生物质能转变而来的。生物质能是可再生能源，通常包括以下几个方面：一是木材及森林工业废弃物；二是农业废弃物；三是水生植物；四是油料植物；五是城市和工业有机废弃物；六是动物粪便。在世界能耗中，生物质能约占14％，在不发达地区占60％以上。全世界约25亿人的生活能源的90％以上是生物质能。生物质能的优点是燃烧容易，污染少，灰分较低；缺点是热值及热效率低，体积大而不易运输。直接燃烧生物质的热效率仅为10％一30％。1、下列说法正确的是（）A.需要加热方能发生的反应一定是吸热反应B.放热反应在常温下一定能进行C.反应是放热还是吸热，必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小D.化学反应释放的能量一定是热量2、下列燃料中,不属于化石燃料的是()A.煤B.石油C.天然气D.水煤气DC3.将1g氢气和4g氧气混合点燃，放出71.45kJ热量，同样条件下1mol氢气在氧气中完全燃烧放出的热量是A71.45kJB142.9kJC571.6kJD285.8kJ4.“能源分类相关图”如右图所示，四组能源选项中，全部符合图中阴影部分的能源是A煤炭、石油、潮汐能B水能、生物能、天然气C太阳能、风能、沼气D地热能、海洋能、核能5.能源是当今社会发展的三大支柱之一，是制约国民经济发展的瓶颈。有专家提出：如果对燃料燃烧产物如CO2、H2O，N2等利用太阳能让它们重新组合，使之能够实现（如右图），那么，不仅可以消除对大气的污染，还可以节约燃料，缓解能源危机。在此构想的物质循环中太阳能最终转化为A化学能B热能C生物能D电能6.把下列物质分别加入装有水的锥形瓶里，立即塞紧带U形管的塞子，已知U形管内预先装有少量水（为使水容易观察，预先染成红色）如右图所示，则加入的物质可能是①NaOH固体②18mol/LH2SO4溶液③NH4NO3晶体④Na2O2固体⑤生石灰A①②④⑤B①②③C②③⑤D③④⑤7.质量为1.20g的某气体，其分子由碳和氢两种元素的原子组成，含有4.50×1022个分子。又测得1mol该气体完全燃烧（生成液态的水）能放出890kJ的能量。1.20g该气体完全燃烧放出的热量的一半能使500g、20℃的水的温度升高至多少摄氏度？[已知水的比热容c（H2O）＝4.20J/(g·℃)]8.氢氧化铝和氢氧化镁的分解温度分别是200℃～300℃和340℃～490℃，与聚乙烯的分解温度比较接近。将上述两种氢氧化物添加于聚乙烯制品中，可以起到阻燃作用（遇火难以燃烧）原理是。①受热脱水过程大量吸热，阻止制品温度上升；②分解产生的水蒸气能稀释可燃性气体（受热分解所产生）；③形成氧化物覆盖于制品上，阻止延燃。