化學能與熱能,上課

第二章化學反應與能量

七百多年前，著名的意大利旅行家馬可·波羅到過中國，看見中國人燒煤煉鐵，這是他生平第一次看到煤做燃料。馬可·波羅在他的游記里記載了這件新鮮事。書中寫道，中國有一種黑石頭，能夠燃燒，著起火來象木柴一樣，而且終夜不滅。馬可·波羅馬可·波羅游記反應中常伴隨著能量變化，能量的形式有多種，如熱能、光能、電能、聲能等，而通常表現(xiàn)為熱能的變化。第一節(jié)化學能和熱能化學反應的實質是：反應物分子內化學鍵的斷裂與產物分子中化學鍵的形成先回顧一下：從化學鍵的角度來看，化學反應的實質是什么？一、化學鍵與化學反應中能量變化的關系HHHH+化學鍵斷裂：吸收能量HH+HH化學鍵形成：放出能量鍵能：形成1mol化學鍵釋放的能量和斷開1mol該

化學鍵所需能量是相同的，稱之為鍵能。436kJ/mol一、化學鍵與化學反應中能量變化的關系鍵能越大，化學鍵越穩(wěn)定，物質越穩(wěn)定，物質中所儲存的能量就越低。(Chemicalbond)

(Bondlength)/(10-12m)(Bondenergy)/(kJ/mol)(Chemicalbond)(Bondlength)/(10-12m)(Bondenergy)/(kJ/mol)H—H75436N—H101389H—Br142366N—N145159H—Cl127431N═N125456H—F92565N≡N110946H—I161298O—H98464C—C154332O—O148146C═C134611O═O120498C≡C120837O—H98464對于某個確定的化學反應，如何判斷它是放出能量還是吸收能量呢？在反應H2+Cl2==2HCl中，已知H－H鍵能為436kJ/mol，Cl－Cl鍵能為243kJ/mol，H－Cl鍵能為431kJ/mol，判斷該反應是反應.

放熱課堂練習一則(1)化學鍵斷裂時需要吸收能量。吸收總能量為：436kJ＋243kJ＝679kJ，

(2)化學鍵形成時需要釋放能量。釋放總能量為：431kJ＋431kJ＝862kJ，

(3)反應中放出的熱量的計算：

862kJ-683kJ=179kJ點燃化學反應熱:化學反應過程中所釋放或者吸收的能量，都可以用熱量來表示，稱之為反應熱，又稱之為焓變，用符號ΔH表示，單位：kJ/mol

舊化學鍵斷裂新化學鍵形成斷鍵吸收總能量E1（反應物鍵能之和）成鍵釋放總能量E2（生成物鍵能之和）反應物生成物當E1>E2

為吸熱反應

當E1<E2

為放熱反應化學反應結論：反應熱ΔH=反應物鍵能之和-生成物鍵能之和ΔH=E1-E2E（kJ/mol）反應歷程H2+Cl22H

+2Cl2HCl179kJ/mol436kJ/mol(H2)243kJ/mol(Cl2)

2×431kJ/mol=862kJ/mol以H2+Cl2

==2HCl反應為例：吸收放出反應物總能量生成物總能量反應物生成物化學反應總能量E1總能量E2能量反應過程0反應物總能量生成物總能量釋放能量能量反應過程0反應物總能量生成物總能量吸收能量反應熱ΔH=生成物總能量-反應物總能量反應物總能量>生成物總能量放熱反應反應物總能量<生成物總能量吸熱反應結論：一個化學反應是否為放熱還是吸熱反應，

與反應所需要的外界條件（加熱或者點燃）無關微觀：取決于所有化學鍵斷鍵吸收的總能量與所有形成新鍵放出的總能量的相對大小（本質原因）反應熱ΔH=反應物鍵能之和-生成物鍵能之和反應熱ΔH=生成物總能量-反應物總能量

宏觀：取決于所有反應物總能量與所有生成物總能量的相對大小1、化學反應中能量變化原因2、化學反應中能量變化遵循能量守恒定律1.下列說法中不正確的是()A.任何化學反應都伴有能量變化B.化學反應中的能量變化都表現(xiàn)為熱能的變化C.反應物的總能量高于生成物的總能量時，化學反應放出能量D.反應物的總能量低于生成物的總能量時，化學反應吸收能量【練習】B2、(2011年北京海淀區(qū)高一檢測)已知1g氫氣完全燃燒生成水蒸氣時放出能量121kJ，且氧氣中1molO===O鍵完全斷裂時需要吸收能量496kJ，水蒸氣中1molH—O鍵形成時放出能量463kJ，則氫氣中1molH—H鍵斷裂時吸收能量為(

)A．920kJ

B．557kJC．436kJ D．188kJ【練習】3.已知反應:X+Y=M+N放出能量，對該反應的下列說法中正確的是()

X的能量一定高于M

Y的能量一定高于NC.X和Y的總能量一定高于M和N的總能量D.因為該反應為放出能量，故反應不必加熱C【練習】4．金剛石和石墨都是碳的單質，石墨在一定條件下可以轉化為金剛石。已知12g石墨完全轉化為金剛石時，要吸收EkJ的能量，下列說法正確的是（）A.金剛石與石墨互為同位素B.石墨不如金剛石穩(wěn)定C.金剛石不如石墨穩(wěn)定D.等質量的石墨與金剛石完全燃燒，石墨放出的能量多C【練習】練習：5、甲烷燃燒要放出熱量，水的分解要吸收能量，試從化學鍵變化的角度分析其原因？解析：形成4molH－O鍵和2molC＝O鍵釋放的能量比斷裂4molC－H鍵和2molO＝O鍵所吸收的能量高，因此放出熱量。CH4+2O2==2H2O+CO22H2O==2H2+O2

斷裂4molH－O鍵所吸收的能量比形成2molH－H鍵和1molO＝O鍵放出的能量高，因此要吸收能量。6、氫氣在氧氣中燃燒產生藍色火焰，在反應中，破壞1molH－H鍵消耗的能量為Q1kJ，破壞1molO=O鍵消耗的能量為Q2kJ，形成1molH－O鍵釋放的能量為Q3kJ。下列關系式中正確的是（）

A.2Q1+Q2>4Q3B.2Q1+Q2<4Q3C.Q1+Q2<Q3D.Q1+Q2=Q3B提示：2H2+O2==2H2O反應物的鍵能之和與生成物的鍵能之和的差3、已知反應A＋B＝C＋D為放熱反應，對該反應的下列說法中正確的是（）

A.A的能量一定高于CB.B的能量一定高于DC.A和B的總能量一定高于C和D的總能量D.該反應為放熱反應，故不必加熱就一定能發(fā)生C熱能二、化學能與熱能的互相轉化：化學反應中的能量變化，通常表現(xiàn)為

的變化——吸熱或放熱熱量1、實驗探究化學能與熱能的互相轉化實驗2-1：鋁與鹽酸反應實驗現(xiàn)象觸摸到看到溫度計將鋁條加入到HCl溶液中結論和化學方程式燒杯壁發(fā)燙有大量氣體放出該反應為放熱反應

2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑溫度升高實驗2-2：

20gBa(OH)2·8H2O（研細）+10gNH4Cl實驗現(xiàn)象觸摸到拿起燒杯看到聞到將Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl晶體混合結論和化學方程式燒杯壁很涼玻璃片與燒杯黏結在一起聞到了刺激性氣味反應為吸熱反應Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O

溶液的溫度升高中和反應為放熱反應H++OH-=H2O

中和熱的概念:

稀溶液中酸與堿發(fā)生中和反應生成1molH2O時所釋放的熱量稱為中和熱。思考與交流：注：（1）中和反應都放出熱量（2）稀溶液中，強酸與強堿的中和熱為定值：57.3KJ/mol,實質為H++OH-==H2O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。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，正好使溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒通過，以達到保溫、隔熱、減少實驗過程中熱量損失的目的，如上圖所示。該實驗也可在保溫杯中進行。1L

1mol/L的硫酸溶液與2L

2mol/L的NaOH溶液完全反應，放出114.6

KJ的熱量，有人由此得出強酸與強堿反應的中和熱為114.6

KJ/mol。這種結論是否正確，為什么？探索與總結放熱反應燃料的燃燒(與O2的反應）中和反應活潑金屬與水或酸的反應大部分化合反應（生石灰和水）物質的緩慢氧化吸熱反應C+CO2H2+CuOC+H2OBa(OH)2.8H2O+NH4ClCaCO3高溫分解大部分分解反應2、常見的放熱反應和吸熱反應多數銨鹽溶于水濃硫酸溶于水，氫氧化鈉溶于水5、下列說法正確的是（）A．需要加熱的化學反應都是吸熱反應B．中和反應都是吸熱反應C．原電池是將電能轉化為化學能的一種裝置D．水力發(fā)電是將化學能轉化為電能的過程6、已知反應物的總能量高于產物的總能量，則反應是（）A.放熱反應B.吸熱反應C.有催化劑作用D.無法判斷【練習】CA7.下列反應中，屬于吸熱反應的是（）A.活潑金屬跟酸反應B.制造水煤氣C.酸堿中和反應D.鎂條燃燒8、下列反應既屬于氧化還原反應，又是吸熱反應的是（）A.鋁片與稀鹽酸的反應B.Ba(OH)2?8H2O與NH4Cl的反應C.灼熱的炭與CO2的反應D.甲烷在氧氣中的燃燒反應【練習】BC9、在25℃，101kPa下，1mol的白磷（化學式為P4）完全燃燒放出的熱量比4mol的紅磷（化學式為P）完全燃燒放出的熱量多。反應方程式分別為：P4(s)+5O2(g)=P4O10(s)；4P(s)+5O2(g)=P4O10(s)由此判斷，下列說法正確的是（）A.由紅磷轉化為白磷是吸熱反應，等質量時紅磷能量比白磷高B.由紅磷轉化為白磷是放熱反應，等質量時紅磷能量比白磷低C.由紅磷轉化為白磷是放熱反應，等質量時紅磷能量比白磷高D.由紅磷轉化為白磷是吸熱反應，等質量時紅磷能量比白磷低【練習】D鞏固練習：1.下列物質加入水中顯著放熱的是：A.生石灰B.酒精C.固體NaClD.固體NaOH2.下列反應中既屬于氧化還原反應同時又是吸熱反應的是：A.Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應B.鎂與稀鹽酸C.灼熱的炭與CO2D.甲烷與O2反應鞏固練習：3.下列反應屬于放熱反應的是:A.NaOH與HCl反應B.C和CO2共熱C.碳酸鈣的分解D.制備水煤氣的反應4、1molBa(OH)2

和1molH2SO4反應放出的熱量為Q，則Q為它們的中和熱錯其中和熱為1/2Q練習

已知拆開1molH2中的化學鍵要吸收436kJ的能量，拆開1molO2中的化學鍵要吸收496kJ的能量，形成水分子中的1molH—O鍵要放出463kJ的能量，試說明2H2O===2H2+O2

中的能量變化。三、化學能的應用利用熱量進行生活、生產和科研。利用熱能使很多化學反應得以發(fā)生?？茖W視野——太陽能與人類生存科學視野——社會發(fā)展與能源利用科學視野—