化学能与热能-(2)

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。能源与人类你知道吗?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2、化学反应的本质是什么？化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。1、什么是化学键？使离子相结合或原子相结合的强烈的作用力。统称为化学键。知识回顾化学键与化学反应中能量变化的关系1、化学键的断裂和形成与化学反应中能量的变化2HH—HCl—ClH2+Cl22HCl断开1molH－H键要吸收436kJ的能量。断开1molCl—Cl键要吸收247kJ的能量。2Cl2H—Cl形成2molH—Cl键要放出2×431kJ的能量。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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化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。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。⑶.从化学键的观点来分析能量的变化一个化学反应的过程，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化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。1、化学反应中能量变化的主要原因是什么？2、化学反应中能量变化与化学键的关系是什么呢？化学反应中是吸收能量还是放出能量要看断键时吸收的能量多还是成键时放出能量得多。化学反应中能量变化的原因（1）从化学反应的本质角度考虑(微观）断键吸收的总能量成键放出的总能量在化学反应中:断键吸收的总能量成键放出的总能量化学反应放出能量化学反应吸收能量想一想：在化学反应中，随着物质的变化，既有反应物中化学键的断裂，又有生成物中化学键的形成，化学能也随之而改变。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？2molH2和1molO2生成2molH2O的能量变化（H与H键能是436KJ/mol，O与O键能是496KJ/mol，H与O键能是463KJ/mol）算一算：在101.3kPa，298K条件下，断开1molAB为A、B时过程的焓变（即能量的变化），称为A-B键的键能。通常，键能愈大，键愈牢固，由该键构成的分子也愈稳定,该分子本身所具有的能量就愈低。放出484KJ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课堂练习一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（2）从物质总能量的角度考虑（宏观）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能量之和E反生成物的能量之和E生（1）若E反E生，（2）若E反E生，放出能量吸收能量放热反应吸热反应E反=E生+/-E热（2）从物质总能量的角度考虑(宏观）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。二、化学能与热能的相互转化•质量守恒定律•能量守恒定律•化学反应中的能量变化，通常主要表现为热量的变化。•热量的变化：吸热和放热怎样设计实验来了解反应中的热量变化情况？下面我们一起通过实验来认识和感受一下化学能与热能的相互转化！[实验探究2—1]铝片与盐酸的反应在一支试管中加入2-3mL６mol/L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。现象结论铝与盐酸反应，放出大量气泡，温度升高该反应是放热反应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[实验2—2探究]：Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应实验2－2现象：1、玻璃片（小木板）会与小烧杯粘结在一起2、有少许刺激性气味气体产生3、有水生成Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl＝BaCl2+2NH3+10H2O结论：该反应是吸热反应实验探究２－３盐酸温度NaOH溶液温度中和反应后温度盐酸与氢氧化钠溶液反应，观察反应中溶液温度的变化。反应后温度升高室温室温结论：中和反应是放热反应。实质：H++OH－＝H2O中和热：强酸与强碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热中和热的概念: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，如上图所示。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，取平均值在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，如①反应物的浓度和体积取定值；②测量反应前后的温度值；③做平行实验取平均值。二是尽量减小实验误差，如①用经过标定的盐酸和氢氧化钠溶液；②量液器最好使用移液管；③搅拌使反应充分进行；④及时散热，使混合液温度均衡；⑤温度计的精确度高，最好使用精度为0.1℃或更高的温度计；⑥盐酸跟氢氧化钠溶液混合后液面上方的空间尽可能小；⑦使用绝缘装置，避免热量散发到反应体系之外；⑧温度计要读准确。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。如：问题交流【学与问】这里所列举的两类反应说明了化学反应与热能之间的辩证关系以及它们之间的相互转化：化学反应热能煤、石油、天然气的燃烧（产生）CaCO3经过高温煅烧分解成CaO（动力）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。获取能量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1、人类文明与能源开发、利用的关系1、当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要；而形成生成物中的化学键要。一个化学反应是释放能量还是吸收能量取决于。吸收能量放出能量反应物总能量与生成物总能量的相对大小课堂练习：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•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，决定于•___________________________________•_____________时，有部分能量释放出来；__________时，反应物要吸收能量，才•能转化为生成物。•4、是化学反应中能量变化的主要原因。反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。若E反E生若E反E生化学键的断裂和形成4.下列说法正确的是()A.大多数的化合反应是释放能量的反应B.大多数分解反应是吸收能量的反应C.释放能量的反应都不需要加热D.吸收能量的反应都需要加热AB5、指出下列说法的正误Ａ、生物体内进行的缓慢氧化反应是放热反应。Ｂ、化学键断裂吸收的能量越多，化学键越牢固。Ｃ、植物光合作用吸收太阳能，与化学能无关。Ｄ、柴草的燃烧与化学能无关。Ｅ、人类的文明程度与人均耗能无关。对对不对不对不对