化學(xué)能與熱能

第二章化學(xué)反應(yīng)與能量第一節(jié)化學(xué)能與熱能第一頁，編輯于星期日：五點一分。學(xué)習(xí)目標(biāo)知道化學(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。通過生產(chǎn)、生活中的實例了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化。探究化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。第二頁，編輯于星期日：五點一分。能源與人類

能源是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，我們每時每刻、分分秒秒都離不開它。迄今為止，人類所能利用的能源主要是化學(xué)能、電能、以及核能等等。但是，由于人類大量開發(fā)和浪費資源，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機(jī)。第三頁，編輯于星期日：五點一分。16.6%2.1%5.1%76.2%我國化石燃料和水電能源消耗構(gòu)成圖第四頁，編輯于星期日：五點一分。你知道嗎?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)紵龝r放出熱能。你一定想知道，這種能量從何而來?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？第五頁，編輯于星期日：五點一分。一、化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系思考：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？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)中能量的變化第六頁，編輯于星期日：五點一分。⑴、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)鍵的觀點分析反應(yīng)的本質(zhì)過程。第七頁，編輯于星期日：五點一分。H····Cl··

：＋→

Cl····

H····H2+Cl2=2HClH—HCl—ClH—Cl斷開斷開點燃

一個化學(xué)反應(yīng)的的過程，本質(zhì)上就是舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)鍵形成的過程。形成第八頁，編輯于星期日：五點一分。⑵、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因H····Cl··

：＋→

Cl····

H····H2+Cl2=2HClH—HCl—ClH—Cl吸收能量斷開斷開吸收能量形成放出能量點燃化學(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。第九頁，編輯于星期日：五點一分。⑶.從化學(xué)鍵的觀點來分析能量的變化

一個化學(xué)反應(yīng)的的過程，本質(zhì)上就是舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)鍵形成的過程。吸收能量放出能量所以：一個化學(xué)反應(yīng)是否為放熱還是吸熱取決于什么呢？取決于所有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第十頁，編輯于星期日：五點一分。想一想：在化學(xué)反應(yīng)中，隨著物質(zhì)的變化，既有反應(yīng)物中化學(xué)鍵的斷裂，又有生成物中化學(xué)鍵的形成，化學(xué)能也隨之而改變。那么，一個化學(xué)反應(yīng)吸收能量還是放出能量是由什么決定的呢？第十一頁，編輯于星期日：五點一分。

實驗測得，在25℃,101KPa條件下，將1molH2(H-H)變?yōu)?molH原子需吸收436kJ能量，而2molH原子變成1molH2(H-H)放出436kJ能量，這個能量就是H-H的鍵能。某些化學(xué)鍵的鍵能第十二頁，編輯于星期日：五點一分。某些鍵的鍵能(kJ/mol)鍵鍵能鍵鍵能H－H436C－H415.0Cl－Cl242.7O－H462.8Br－Br193.7N－H390.8I－I152.7H－Cl431.8C－C347.7H－I298.7對于某個確定的化學(xué)反應(yīng)，如何判斷它是放出能量還是吸收能量呢？鍵能越大含該鍵的分子越穩(wěn)定化學(xué)鍵越牢固第十三頁，編輯于星期日：五點一分。在反應(yīng)H2+Cl2＝2HCl中，已知H－H鍵能為436kJ，Cl－Cl鍵能為247kJ，H－Cl鍵能為431kJ，判斷該反應(yīng)是反應(yīng)

放熱課堂練習(xí)一則(1)化學(xué)鍵斷裂時需要吸收能量。吸收總能量為：436kJ＋247kJ＝683kJ，(2)化學(xué)鍵形成時需要釋放能量。釋放總能量為：431kJ＋431kJ＝862kJ，(3)反應(yīng)中放出的熱量的計算：862kJ—683kJ=179kJ第十四頁，編輯于星期日：五點一分。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還是放出能量，決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對大小?？磮D討論：水由高處向低處流要釋放能量（勢能轉(zhuǎn)換為動能）第十五頁，編輯于星期日：五點一分。分析化學(xué)反應(yīng)：反應(yīng)物的總能量>生成物的總能量化學(xué)反應(yīng)放出能量第十六頁，編輯于星期日：五點一分。看圖討論：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）第十七頁，編輯于星期日：五點一分。分析化學(xué)反應(yīng)：反應(yīng)物的總能量<生成物的總能量化學(xué)反應(yīng)吸收能量第十八頁，編輯于星期日：五點一分。反應(yīng)物的總能量高生成物的總能量低生成物的總能量高反應(yīng)物的總能量低放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)反應(yīng)物的總能量=生成物的總能量+放出的熱量生成物的總能量=反應(yīng)物的總能量+吸收的熱量化學(xué)反應(yīng)的過程,可以看成是能量的“貯存”或“釋放”的過程小結(jié)：第十九頁，編輯于星期日：五點一分。規(guī)律：（1）如果反應(yīng)物所具有的總能量高于生成物所具有的總能量，那么在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，就有部分能量以熱的形式釋放出來；（2）如果反應(yīng)物所具有的總能量低于生成物所具有的總能量，那么在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，反應(yīng)物就需要吸收能量，才能轉(zhuǎn)化為生成物。第二十頁，編輯于星期日：五點一分。小結(jié)：能量公式化E（反應(yīng)物）＝E（生成物）＋Q(能量守恒定律）E（反應(yīng)物）－E（生成物）＝QQ>0為放熱反應(yīng)Q<0為吸熱反應(yīng)第二十一頁，編輯于星期日：五點一分。二、化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化1、兩條基本的自然定律（1）質(zhì)量守恒定律：（2）能量守恒定律：一種能量可以轉(zhuǎn)化為另一種能量，

總能量保持不變。2、吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)根據(jù)能量變化情況角度分：（1）化學(xué)上把有熱量放出的化學(xué)反應(yīng)叫做放熱反應(yīng)（2）化學(xué)上把吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)叫做吸熱反應(yīng)（1）放熱反應(yīng)（2）吸熱反應(yīng)小結(jié)：第二十二頁，編輯于星期日：五點一分。能量反應(yīng)過程反應(yīng)過程反應(yīng)物生成物能量放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)反應(yīng)物生成物規(guī)律：第二十三頁，編輯于星期日：五點一分。練習(xí)：1、在化學(xué)反應(yīng)中，斷裂化學(xué)鍵需要_______，形成化學(xué)鍵要_________?；瘜W(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)決定于_____________________吸收能量放出能量反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對大小2、兩位同學(xué)討論放熱和吸熱反應(yīng)。甲說加熱后才能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，乙說反應(yīng)中要持續(xù)加熱才能進(jìn)行的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。你認(rèn)為他們的說法正確嗎？為什么？第二十四頁，編輯于星期日：五點一分。三、化學(xué)能的應(yīng)用1、利用熱量進(jìn)行生活、生產(chǎn)和科研。2、利用熱能使很多化學(xué)反應(yīng)得以發(fā)生。如：第二十五頁，編輯于星期日：五點一分。第二十六頁，編輯于星期日：五點一分。第二十七頁，編輯于星期日：五點一分。能量變化化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)類型反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量遵循能量守恒原理能量利用燃料充分燃燒新能源的開發(fā)減少污染小結(jié)：第二十八頁，編輯于星期日：五點一分。實驗２－１1.鋁與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：

。2.在反應(yīng)過程中你將能看到什么現(xiàn)象？3.用眼睛不能直接觀察到反應(yīng)中的熱量變化，你將采取哪些簡單易行的辦法來了解反應(yīng)中的熱量變化？4.要明顯的感知或測量反應(yīng)中的熱量變化，你在實驗中應(yīng)注意哪些問題？思考與討論：實驗記錄：現(xiàn)象結(jié)論有氣泡冒出，溶液的溫度明顯升高。鋁與鹽酸反應(yīng)的過程放出熱量。第二十九頁，編輯于星期日：五點一分。反應(yīng)物的能量生成物的能量能量的釋放反應(yīng)物的能量生成物的能量能量的吸收反應(yīng)物的總能量=生成物的總能量+放出的熱量生成物的總能量=反應(yīng)物的總能量+吸收的熱量【課堂小結(jié)】第三十頁，編輯于星期日：五點一分。問題探究整個反應(yīng)過程（放出/吸收）

kJ熱量

4H+2O2H2+O22H2O吸收能量

kJ放出能量

kJ反應(yīng)坐標(biāo)能量

已知斷開1mol氫氣中的化學(xué)鍵需要消耗436kJ能量，斷開1mol氧氣中的化學(xué)鍵需要消耗496kJ能量，形成水分子中的1molH-O鍵能夠釋放463kJ能量。試說明當(dāng)1mol反應(yīng)

2H2+O22H2O

發(fā)生時的能量變化情況，并將反應(yīng)中能量變化的數(shù)值標(biāo)注在右圖中。

點燃13681852放出484第三十一頁，編輯于星期日：五點一分。2、氫氣在氧氣中燃燒產(chǎn)生藍(lán)色火焰，在反應(yīng)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(guān)系式中正確的是（）

A.2Q1+Q2>4Q3B.2Q1+Q2<4Q3

C.Q1+Q2<Q3D.Q1+Q2=Q3B第三十二頁，編輯于星期日：五點一分。

問題交流【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)熱能煤、石油、天然氣的燃燒（產(chǎn)生）CaCO3經(jīng)過高溫煅燒分解成CaO（動力）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)生的化學(xué)反應(yīng)。獲取能量第三十三頁，編輯于星期日：五點一分。探索與總結(jié)常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng)燃料的燃燒(與O2的反應(yīng)）中和反應(yīng)活潑金屬與水或酸的反應(yīng)大部分化合反應(yīng)（生石灰和水）物質(zhì)的緩慢氧化吸熱反應(yīng)C+CO2H2+CuOC+H2OBa(OH)2.8H2O+NH4ClCaCO3高溫分解大部分分解反應(yīng)多數(shù)銨鹽溶于水第三十四頁，編輯于星期日：五點一分。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)系人類文明史引出燃燒充分燃燒化石燃料合理利用能源開發(fā)新技術(shù)的開發(fā)能源能量利用化學(xué)反應(yīng)中的能量變化能源的利用反映著人類進(jìn)步放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)足夠的空氣燃料與空氣充分接觸充分燃燒科學(xué)利用減少污染第三十五頁，編輯于星期日：五點一分。2.常見的能源主要有以下十種:太陽能、化石能源、水能、風(fēng)能、潮汐能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能、核能以及氫能。第三十六頁，編輯于星期日：五點一分。1、下列說法正確的是（）

A.需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)

B.任何放熱反應(yīng)在常溫條件下一定能發(fā)生反應(yīng)

C.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

D.吸熱反應(yīng)在一定條件下才能發(fā)生反應(yīng)CD第三十七頁，編輯于星期日：五點一分。2、判斷：（1）加熱的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)（2）一個反應(yīng)是吸熱或放熱與反應(yīng)條件沒有直接聯(lián)系，與反應(yīng)物與生成物的總能量的相對大小有關(guān)。（3）化學(xué)反應(yīng)中的能量變化都表現(xiàn)為熱

能變化.第三十八頁，編輯于星期日：五點一分。科學(xué)視野1、社會發(fā)展與能源利用2、人類利用能源的三個階段柴草時期化石能源時期多能源結(jié)構(gòu)時期第三十九頁，編輯于星期日：五點一分。生物體中的能量轉(zhuǎn)化人體內(nèi)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)與體外的燃燒本質(zhì)相同，都是放熱反應(yīng)。只是二者條件不同，且前者更加合理有效。第四十頁，編輯于星期日：五點一分。課本習(xí)題答案：1、吸收能量；放出能量。反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對大小。2、熱量；放出。3、C、H；CO2、H2O。4、放熱反應(yīng)的是②③④⑤⑥，吸熱反應(yīng)的是①。5、當(dāng)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，斷開反應(yīng)物中的化學(xué)鍵要吸收熱量，而形成生成物中的化學(xué)鍵要放出熱量。若放出的熱量大于吸收的熱量時，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)；若吸收的熱量大于放出的熱量時，該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，且吸收的熱量由外加熱源（如酒精燈）提供，以滿足斷開反應(yīng)物化學(xué)鍵所需能量的不足。第四十一頁，編輯于星期日：五點一分。6、乙同學(xué)的觀點正確。“加熱”是反應(yīng)條件，有些反應(yīng)（如燃燒等放熱反應(yīng)）在開始前也需要外界提供能量，以加快分子之間的碰撞次數(shù)，只有對其加熱使溫度升高到一定程度，反應(yīng)才開始進(jìn)行；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，其本身放出的熱量能滿足自身需要且有剩余，反應(yīng)后不再加熱。而吸熱反應(yīng)必須加熱才能進(jìn)行。7、甲烷燃燒的化學(xué)方程式為CH4+2O2→CO2+2H2O;水分解的化學(xué)方程式為2H2O==2H2↑+O2↑。甲烷燃燒放出熱量是由于形成1molCO2和2molH2O分子內(nèi)化學(xué)鍵釋放的總能量高于斷開1molCH4和2molO2分子內(nèi)化學(xué)鍵所吸收的總能量。水的分解要吸收能量是由于形成2molH2和1molO2分子內(nèi)化學(xué)鍵釋放的總能量小于斷開2molH2O分子內(nèi)化學(xué)鍵所吸收的總能量。點燃通電第四十二頁，編輯于星期日：五點一分。實驗２－2現(xiàn)象結(jié)論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了一起；用手觸摸杯壁下部，有涼的感覺。Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)的過程吸收熱量。第四十三頁，編輯于星期日：五點一分?；瘜W(xué)反應(yīng)方程式：Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O玻璃棒的作用：攪拌，使混合物充分接觸反應(yīng)物成糊狀的原因：結(jié)冰粘結(jié)結(jié)論：該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)第四十四頁，編輯于星期日：五點一分。思考：酸與堿的中和反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？實驗２－3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)。反應(yīng)中H+和OH-離子的量相等，生成水的量相等，放出的熱量也相等．現(xiàn)象結(jié)論中和反應(yīng)后溶液的溫度比反應(yīng)前鹽酸和氫氧化鈉溶液的溫度高。鹽酸和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)過程中放出熱量，使溶液混合物的溫度升高。分析：第四十五頁，編輯于星期日：五點一分。中和熱的概念:酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)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(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第四十六頁，編輯于星期日：五點一分。