化学必修二2-1化学能与热能.ppt

第二章 化学反应与能量,1 化学能与热能,能源与人类,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。,16.6%,2.1%,5.1%,76.2%,我国化石燃料和水电能源消耗构成图,学与问,煤、石油、天然气的主要化学成分是烃类（烃含c、h，煤中含有大量的碳）等有机物，它们在燃烧时释放出热能。你一定想知道，这种能量从何而来?它与化学物质及其化学反应有什么关系？ 石灰石（主要成分是caco3）要经过高温煅烧才能变成生石灰(cao)，高温条件提供的热能在石灰石的分解反应中起到什么作用？,课本p32,一、化学键与化学反应中能量变化的关系,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,1.化学反应的本质,h ,hh,cl cl,h cl,化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因,2.化学反应中能量变化的主要原因,h ,hh,cl cl,h cl,物质的化学反应与体系的能量变化是同时发生的,一个化学反应吸收能量还是释放能量是由什么决定？,思考：,3.决定化学反应吸收能量还是放出能量的因素,取决于断键吸收的总能量与形成新键放出的总能量的相对大小,例如在25,101kpa条件下，断开1molh-h键要吸收436kj的能量，而由h原子形成1molh-h键要放出436kj的能量，这个能量就是h-h的键能,共价键的键能:,(1)微观,某些共价键的键能(kj/mol),键能越大化学键越牢固分子越稳定,已知 hh:键能为436 kj/mol ， cl-cl:键能为247 kj/mol ， hcl:键能为431 kj/mol ， 则反应 h2+cl22hcl 是吸收能量还是释放能量？,(1)化学键断裂时要吸收能量,吸收的总能量为： 436kj247kj683kj (2)化学键形成时要释放能量,释放的总能量为： 431kj2862 kj (3)反应中能量的变化释放能量: 862kj683kj=179kj,(2)宏观：,水由高处向低处流释放能量（势能转换为动能）,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）,水能的变化,反应物的总能量生成物的总能量,化学反应吸收能量,反应物的总能量生成物的总能量,化学反应释放能量,化学能的变化,取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小,化学反应的过程,可以看成是能量的“贮存”或“释放”的过程,思考与交流1：化学反应不仅有新物质生成（质变），而且伴随着能量的变化，化学反应还是一个定量的变化（由化学方程式的化学计量数确定）,二、化学能与热能的相互转化,1.两条基本的自然定律,（1）质量守恒定律,（2）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，总能量保持不变,化学能是能量的一种形式，可以转化为其他形式的能量，如热能和电能等,2.化学反应中的能量变化通常主要表现为热量的变化 吸热或放热,放出热量的化学反应,吸收热量的化学反应,（1）放热反应：,（2）吸热反应：,规律：,e（反应物）e（生成物）q,(能量守恒定律）,q0为放热反应,q0为吸热反应,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。,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）,获取能量,实验2-2 ba(oh)28h2o 与 nh4cl 的反应,实验2-1 铝片与盐酸的反应,该反应是放热反应,结 论,放出大量气泡，溶液温度升高,现 象,该反应是吸热反应,有刺激性气味气体产生；玻璃片上的水结成冰，玻璃片与烧杯底被冰粘在了一起；用手触摸杯壁，有凉的感觉,结 论,现 象,ba(oh)28h2o+2nh4cl=bacl2+2nh3+10h2o,实验3 盐酸与氢氧化钠溶液反应,该反应是放热反应,中和反应后溶液的温度比反应前盐酸和氢氧化钠溶液的温度高,结论,现象,结论：,中和反应实质：,酸与碱发生中和反应生成 1molh2o时所释放的热量,h+ + oh = h2o,中和反应是放热反应,中和热：,注意：,（1）强酸与强碱的稀溶液,（2）中和热为定值：57.3kj/mol,思考： 1l1mol/l的硫酸溶液与2l2mol/l的naoh溶液完全反应，放出114.6kj的热量，有人由此得出强酸与强碱反应的中和热为114.6kj/mol.这种结论是否正确，为什么？,思考与交流2： 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 反应物的浓度和体积取定值； 测量反应前后的温度值； 做平行实验取平均值。 二是尽量减小实验误差 如 用经过标定的盐酸和氢氧化钠溶液； 量液器最好使用移液管； 搅拌使反应充分进行； 及时散热，使混合液温度均衡； 温度计的精确度高，最好使用精度为0.1 或更高的温度计； 盐酸跟氢氧化钠溶液混合后液面上方的空间尽可能小； 使用绝缘装置，避免热量散发到反应体系之外； 温度计要读准确。,常见的放热反应和吸热反应,放热反应,物质与氧气的反应 燃烧 中和反应 金属与酸反应 活泼金属与水的反应 生石灰和水反应 大部分化合反应 铝热反应,吸热反应,c+co2 c+h2o （g） h2+cuo ba(oh)28h2o+nh4cl fe+h2o（g） na2co310h2o+nh4no3 大部分分解反应,小结： 能量关系与化学反应,能量守恒角度：,吸热反应：反应物具有的能量(e1)+吸收能量=生成物具有的能量(e2), (e1e2),放热反应：反应物具有的能(e1)=放出的能量+生成物具有的能量(e2), (e1e2),断键、成键角度分析：,吸热反应：反应物断键吸收的热量(q1)=吸收的热量+生成物成键放出的热量(q2),放热反应：反应物断键吸收的热量(q1)+放出的热量=生成物成键放出的热量(q2),(q1q2),(q1q2),三、化学能的应用,1.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,（1）燃料充分燃烧,（2）减少污染,注意：,（3）人体内发生的氧化还原反应与体外的燃烧本质相同，最终产物一样（都是二氧化碳和水），都是放热反应，所放出的能量也相等，只是二者反应条件不同，所以生物化学过程在利用“能源”上更为合理、有效。,2.社会发展与能源利用,3.人类利用能源的三个阶段,柴草时期化石能源时期多能源结构时期,1、人类文明与能源开发、利用的关系,人类文明史,引出,燃料充分燃烧,化石 燃料 合理 利用,新技术的开发,化学反应中的能量变化,能源的利用反映着人类进步,【小结】,(1)、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)、化学反应中能量转化遵循能量守衡原则。,2. 常见的能源,太阳能、化石能源、水能、生物质能、核能以及氢能。地壳地表能（地热等地下能，潮汐等海洋能、风能等地面能 ）,练习：,1、在化学反应中，断裂化学键需要_，形成化学键要_。化学反应是吸热反应还是放热反应决定于_,吸收能量,放出能量,反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小,2、两位同学讨论放热和吸热反应。甲说加热后才能发生的化学反应是吸热反应，乙说反应中要持续加热才能进行的反应是吸热反应。你认为他们的说法正确吗？为什么？,3、氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰，在反应中，破坏1molhh键消耗的能量为q1kj， 破坏1molo = o键消耗的能量为q2kj， 形成1molho键释放的能量为q3kj。 下列关系式中正确的是（ ） a. 2q1 + q2 4q3 b. 2q1 + q2 4q3 c. q1 + q2 q3 d. q1 + q2 = q3,b,4、下列说法正确的是（ ） a.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 b.任何放热反应在常温条件下一定能发生反应 c.反应物和生成物所具有的总能量决定了反应 结果是放热还是吸热 d.吸热反应在一定条件下才能