化學(xué)必修化學(xué)能與熱能

1、關(guān)于化學(xué)必修化學(xué)能與熱能現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第一頁，共47頁 能源是人類賴以生存和發(fā)能源是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，我們每時每展的物質(zhì)基礎(chǔ)，我們每時每刻、分分秒秒都離不開它?？?、分分秒秒都離不開它。迄今為止，人類所能利用的迄今為止，人類所能利用的能源主要是化學(xué)能、電能、能源主要是化學(xué)能、電能、以及核能等等。但是，由于以及核能等等。但是，由于人類大量開發(fā)和浪費(fèi)資源，人類大量開發(fā)和浪費(fèi)資源，造成了資源的不合理利用從造成了資源的不合理利用從而引發(fā)了不可回避的能源危而引發(fā)了不可回避的能源危機(jī)。機(jī)?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二頁，共47頁16.6%2.1%5.1%76.2%我國化石燃料和水電能源消耗構(gòu)成圖我國化石燃料和

2、水電能源消耗構(gòu)成圖現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三頁，共47頁你知道嗎你知道嗎? 煤、石油、天然氣的主要化學(xué)成分是烴煤、石油、天然氣的主要化學(xué)成分是烴類等有機(jī)物（煤中含有大量的碳），它們?nèi)碱惖扔袡C(jī)物（煤中含有大量的碳），它們?nèi)紵龝r放出熱能。你一定想知道，這種能量從燒時放出熱能。你一定想知道，這種能量從何而來何而來?它與化學(xué)物質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)有什么關(guān)系？它與化學(xué)物質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)有什么關(guān)系？石灰石（主要成分是碳酸鈣）要經(jīng)過高溫煅燒才石灰石（主要成分是碳酸鈣）要經(jīng)過高溫煅燒才能變成生石灰，高溫提供的熱能在石灰石的分解能變成生石灰，高溫提供的熱能在石灰石的分解反應(yīng)中起到什么作用？反應(yīng)中起到什么作用？現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四頁，共4

3、7頁一、化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系一、化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系思考：思考：不同的燃料其組成不同，燃燒后放出的熱量也不同的燃料其組成不同，燃燒后放出的熱量也不相等。為什么不同的燃料燃燒時放出的熱量會不同？不相等。為什么不同的燃料燃燒時放出的熱量會不同？燃料在燃燒反應(yīng)中產(chǎn)生的熱能來自哪里？燃料在燃燒反應(yīng)中產(chǎn)生的熱能來自哪里？1、化學(xué)反應(yīng)中能量的變化化學(xué)反應(yīng)中能量的變化現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第五頁，共47頁、化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是什么？、化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是什么？以氫氣在氯氣中燃燒為例，用化學(xué)鍵以氫氣在氯氣中燃燒為例，用化學(xué)鍵的觀點(diǎn)分析反應(yīng)的本質(zhì)過程。的觀點(diǎn)分析反應(yīng)的本質(zhì)過程?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第六頁，共47頁

4、H Cl ： Cl H H2 + Cl2 = 2HClHH Cl ClHCl斷開斷開斷開斷開點(diǎn)燃點(diǎn)燃 一個化學(xué)反應(yīng)的的過程，本質(zhì)上就是一個化學(xué)反應(yīng)的的過程，本質(zhì)上就是舊化學(xué)鍵舊化學(xué)鍵斷裂斷裂和新化學(xué)鍵和新化學(xué)鍵形成形成的過程。的過程。形成形成現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第七頁，共47頁、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因H Cl ： Cl H H2 + Cl2 = 2HClHH Cl ClHCl吸收能量吸收能量斷開斷開斷開斷開吸收能量吸收能量形成形成放出能量放出能量點(diǎn)燃點(diǎn)燃化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因?；闹饕颉，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第

5、八頁，共47頁. 從化學(xué)鍵的觀點(diǎn)來分析能量的變化從化學(xué)鍵的觀點(diǎn)來分析能量的變化 一個化學(xué)反應(yīng)的過程，本質(zhì)上就是舊化學(xué)鍵一個化學(xué)反應(yīng)的過程，本質(zhì)上就是舊化學(xué)鍵斷裂斷裂和新化學(xué)鍵和新化學(xué)鍵形成形成的過程。的過程。吸收能量吸收能量放出能量放出能量所以：一個化學(xué)反應(yīng)所以：一個化學(xué)反應(yīng)是否是否為為放熱放熱還是還是吸熱吸熱取決于什么呢？取決于什么呢？取決于所有取決于所有斷鍵吸收的總能量斷鍵吸收的總能量與所有與所有形成新鍵放出的總能量形成新鍵放出的總能量的相對大小的相對大小現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第九頁，共47頁想一想：想一想： 在化學(xué)反應(yīng)中，隨著在化學(xué)反應(yīng)中，隨著物質(zhì)的變化，既有反應(yīng)物物質(zhì)的變化，既有反應(yīng)物中化學(xué)鍵的

6、斷裂，又有生中化學(xué)鍵的斷裂，又有生成物中化學(xué)鍵的形成，化成物中化學(xué)鍵的形成，化學(xué)能也隨之而改變。那么學(xué)能也隨之而改變。那么，一個化學(xué)反應(yīng)吸收能量，一個化學(xué)反應(yīng)吸收能量還是放出能量是由什么決還是放出能量是由什么決定的呢？定的呢？現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十頁，共47頁 實(shí)驗(yàn)測得，在實(shí)驗(yàn)測得，在25,101KPa條件下條件下，將，將1molH2(H-H)變?yōu)樽優(yōu)?molH原子需吸原子需吸收收436kJ能量，而能量，而2molH原子變成原子變成1molH2(H-H)放出放出436kJ能量，這個能能量，這個能量就是量就是H-H的的鍵能鍵能。某些化學(xué)鍵的鍵能某些化學(xué)鍵的鍵能現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十一頁，共47頁某些鍵的鍵能

7、某些鍵的鍵能(kJ/mol)鍵鍵鍵能鍵能鍵鍵鍵能鍵能HH436CH415.0ClCl242.7OH462.8BrBr193.7NH390.8II152.7HCl431.8CC347.7HI298.7對于某個確定的化對于某個確定的化學(xué)反應(yīng)，如何判斷學(xué)反應(yīng)，如何判斷它是放出能量還是它是放出能量還是吸收能量呢？吸收能量呢？鍵能越大鍵能越大含該鍵的分子越穩(wěn)定含該鍵的分子越穩(wěn)定化學(xué)鍵越牢固化學(xué)鍵越牢固現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十二頁，共47頁在反應(yīng)在反應(yīng)H2 + Cl2 2HCl中，已知中，已知HH 鍵能為鍵能為436kJ/mol，ClCl鍵能為鍵能為247kJ/mol，HCl鍵能為鍵能為431kJ/mol，判斷該

8、反應(yīng)是，判斷該反應(yīng)是 反應(yīng)反應(yīng) 放熱放熱課堂練習(xí)一課堂練習(xí)一v則則(1)化學(xué)鍵斷裂時需要吸收能量。吸收總能量為：化學(xué)鍵斷裂時需要吸收能量。吸收總能量為：436kJ247kJ683 kJ，v (2)化學(xué)鍵形成時需要釋放能量。釋放總能量為：化學(xué)鍵形成時需要釋放能量。釋放總能量為：431kJ431kJ862 kJ，v (3)反應(yīng)中放出的熱量的計(jì)算：反應(yīng)中放出的熱量的計(jì)算：v862kJ683kJ=179kJ現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十三頁，共47頁小結(jié)小結(jié)： 一個確定的化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過程中是吸收能量一個確定的化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過程中是吸收能量還是放出能量，決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的還是放出能量，決定于反應(yīng)物的總能

9、量與生成物的總能量的相對大小?？偰芰康南鄬Υ笮　？磮D討論：看圖討論：現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十四頁，共47頁分析化學(xué)反應(yīng)：分析化學(xué)反應(yīng)：反應(yīng)物的總能量反應(yīng)物的總能量 生成物的總能量生成物的總能量化學(xué)反應(yīng)放出能量化學(xué)反應(yīng)放出能量現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十五頁，共47頁看圖討論：看圖討論： 將水由低處抽向高處需提供能量將水由低處抽向高處需提供能量（電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)換為勢能）（電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)換為勢能）現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十六頁，共47頁分析化學(xué)反應(yīng)：分析化學(xué)反應(yīng)：反應(yīng)物的總能量反應(yīng)物的總能量 0為吸熱反應(yīng)為吸熱反應(yīng)H 4Q3 B. 2Q1 + Q2 4Q3 C. Q1 + Q2 Q3 D. Q1 + Q2 =

10、Q3B現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十一頁，共47頁 問題交流問題交流【學(xué)與問學(xué)與問】 這里所列舉的兩類反應(yīng)說明了化學(xué)反應(yīng)與熱能這里所列舉的兩類反應(yīng)說明了化學(xué)反應(yīng)與熱能 之間的辯證關(guān)系以及它們之間的相互轉(zhuǎn)化：之間的辯證關(guān)系以及它們之間的相互轉(zhuǎn)化： 化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)熱能熱能煤、石油、天然氣的燃燒（產(chǎn)生）煤、石油、天然氣的燃燒（產(chǎn)生）CaCOCaCO3 3經(jīng)過高溫煅燒分解成經(jīng)過高溫煅燒分解成CaOCaO（動力）（動力）熱能對化學(xué)反應(yīng)的支持作用，利熱能對化學(xué)反應(yīng)的支持作用，利用熱能來完成常溫下很難發(fā)生的用熱能來完成常溫下很難發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。化學(xué)反應(yīng)。獲取能量獲取能量現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十二頁，共47頁常見的放熱反應(yīng)和

11、吸熱反應(yīng)常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)燃料的燃燒燃料的燃燒(與與O2的反應(yīng)）的反應(yīng)）中中 和和 反反 應(yīng)應(yīng)活潑金屬與水或酸的反應(yīng)活潑金屬與水或酸的反應(yīng)大部分化合反應(yīng)（生石灰和大部分化合反應(yīng)（生石灰和水）水）物質(zhì)的緩慢氧化物質(zhì)的緩慢氧化吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)C+CO2H2+CuOC+H2OBa(OH)2.8H2O+NH4ClCaCO3高溫分解高溫分解大部分分解反應(yīng)大部分分解反應(yīng)多數(shù)銨鹽溶于水多數(shù)銨鹽溶于水現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十三頁，共47頁反應(yīng)過程中的能量變化反應(yīng)過程中的能量變化1、人類文明與能源開發(fā)、利用的關(guān)系、人類文明與能源開發(fā)、利用的關(guān)系人類文明史人類文明史引出引出燃料燃料充分充分燃燒燃燒

12、化石化石 燃料燃料 合理合理 利用利用能源能源開發(fā)開發(fā)新技新技術(shù)的術(shù)的開發(fā)開發(fā)能源能源能量能量利用利用化學(xué)化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)中的中的能量能量變化變化能源的利用反映著人類進(jìn)步能源的利用反映著人類進(jìn)步放熱放熱反應(yīng)反應(yīng)吸熱吸熱反應(yīng)反應(yīng)足夠足夠的空的空氣氣燃料與燃料與空氣充空氣充分接觸分接觸充分充分燃燒燃燒科學(xué)利科學(xué)利用減少用減少污染污染現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十四頁，共47頁 2. 2. 常見的能源主要有以下十種常見的能源主要有以下十種: :太陽能、化石能源、水能、太陽能、化石能源、水能、 風(fēng)能、潮汐能、地?zé)崮?、生物風(fēng)能、潮汐能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能、核能以質(zhì)能、核能以 及氫能。及氫能。現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十五頁，共47

13、頁1 1、下列說法正確的是（、下列說法正確的是（ ） A.A.需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng) B.B.任何放熱反應(yīng)在常溫條件下一定能發(fā)生反應(yīng)任何放熱反應(yīng)在常溫條件下一定能發(fā)生反應(yīng) C.C.反應(yīng)物和生成物所具有的總能量決定了反應(yīng)反應(yīng)物和生成物所具有的總能量決定了反應(yīng) 結(jié)果是放熱還是吸熱結(jié)果是放熱還是吸熱 D.D.吸熱反應(yīng)在一定條件下才能發(fā)生反應(yīng)吸熱反應(yīng)在一定條件下才能發(fā)生反應(yīng)CD現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十六頁，共47頁 2 2、判斷：、判斷：（1 1）加熱的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)。）加熱的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)。（2 2）一個反應(yīng)是吸熱或放熱與反應(yīng)條件）一個反應(yīng)是吸熱或

14、放熱與反應(yīng)條件 沒有直接聯(lián)系，與反應(yīng)物與生成物沒有直接聯(lián)系，與反應(yīng)物與生成物 的總能量的相對大小有關(guān)。的總能量的相對大小有關(guān)。（3 3）化學(xué)反應(yīng)中的能量變化都表現(xiàn)為熱）化學(xué)反應(yīng)中的能量變化都表現(xiàn)為熱 能變化。能變化?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十七頁，共47頁科學(xué)視野科學(xué)視野1、社會發(fā)展與能源利用、社會發(fā)展與能源利用2、人類利用能源的三個階段、人類利用能源的三個階段柴草時期柴草時期化石能源時期化石能源時期多能源結(jié)構(gòu)時期多能源結(jié)構(gòu)時期現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十八頁，共47頁生物體中的能量轉(zhuǎn)化生物體中的能量轉(zhuǎn)化人體內(nèi)發(fā)生的人體內(nèi)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)與體外的燃燒與體外的燃燒本質(zhì)相同，都是本質(zhì)相同，都是放熱反應(yīng)

15、放熱反應(yīng)。只是二者條件。只是二者條件不同，且前者更加不同，且前者更加合理有效合理有效?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十九頁，共47頁實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2 2現(xiàn)象現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論有刺激性氣味氣體產(chǎn)生；玻璃片上的有刺激性氣味氣體產(chǎn)生；玻璃片上的水結(jié)成冰，玻璃片與燒杯底被冰粘在水結(jié)成冰，玻璃片與燒杯底被冰粘在了一起；用手觸摸杯壁下部，有涼的了一起；用手觸摸杯壁下部，有涼的感覺。感覺。Ba(OH)28H2O與與NH4Cl反反應(yīng)的過程吸收熱量。應(yīng)的過程吸收熱量?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十頁，共47頁化學(xué)反應(yīng)方程式：化學(xué)反應(yīng)方程式：Ba(OH)28H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3 +10H2O玻璃棒的作用：玻璃棒的作用：攪拌，使混

16、合物充分接觸攪拌，使混合物充分接觸反應(yīng)物成糊狀的原因反應(yīng)物成糊狀的原因：結(jié)冰粘結(jié)結(jié)冰粘結(jié)結(jié)論：該反應(yīng)是結(jié)論：該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十一頁，共47頁思考思考：酸與堿的中和反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？酸與堿的中和反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)3 3 酸堿反應(yīng)的本質(zhì)就是酸堿反應(yīng)的本質(zhì)就是H+ + OH- = H2O ?？傻贸鐾普摚核釅A中和反應(yīng)都是放熱反應(yīng)?？傻贸鐾普摚核釅A中和反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。反應(yīng)中反應(yīng)中H+和和OH-離子的量相等離子的量相等 ，生成水的量，生成水的量相等，放出的熱量也相等相等，放出的熱量也相等 現(xiàn)象現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論中和反應(yīng)后溶液的溫度比反中和反應(yīng)后溶液的溫度比反

17、應(yīng)前鹽酸和氫氧化鈉溶液的應(yīng)前鹽酸和氫氧化鈉溶液的溫度高。溫度高。鹽酸和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)過鹽酸和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)過程中放出熱量，使溶液混合物程中放出熱量，使溶液混合物的溫度升高。的溫度升高。分析：分析：現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十二頁，共47頁 中和熱的概念中和熱的概念: 酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時所時所釋放的熱量稱為釋放的熱量稱為中和熱中和熱。思考與交流：思考與交流：注：（1）中和反應(yīng)都放出熱量 （2）稀溶液中，強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的中和 熱為定值：57.3KJ/mol現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十三頁，共47頁 在大燒杯底部墊泡沫塑料（或紙條），使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平。在大

18、燒杯底部墊泡沫塑料（或紙條），使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平。然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料（或紙條），大燒杯上用泡沫塑料板（然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料（或紙條），大燒杯上用泡沫塑料板（或硬紙板）作蓋板，在板中間開兩個小孔，正好使溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒通過或硬紙板）作蓋板，在板中間開兩個小孔，正好使溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒通過，以達(dá)到保溫、隔熱、減少實(shí)驗(yàn)過程中熱量損失的目的，如上圖所示。該實(shí)驗(yàn)也，以達(dá)到保溫、隔熱、減少實(shí)驗(yàn)過程中熱量損失的目的，如上圖所示。該實(shí)驗(yàn)也可在保溫杯中進(jìn)行?？稍诒乇羞M(jìn)行?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四十四頁，共47頁思考與交流：思考與交流： 在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置和操作時應(yīng)該注意哪些問題？在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置和操作時應(yīng)該注意哪些問題？（1 1）用隔熱裝置，盡量減少熱量散失；）用隔熱裝置，盡量減少熱量散失；（2 2）酸堿的量要準(zhǔn)確：）酸堿的量要準(zhǔn)確：n nC CV Va a、濃度要越精確越好、濃度要越