人教版必修二2.1化学能与热能 课件（46张）.ppt

第二章化学反应与能量 第一节化学能与热能 化学变化的特征 化学变化中除有新物质生成外 常伴随着放热 发光 变色 放出气体 生成沉淀等现象发生 利用化学反应 一是制取物质 二是利用反应中的能量 一方面 用煤 石油 天然气的燃烧放热来说明化学能向热能的转化 人们利用这些化学反应获取能量 另一方面 用caco3经过高温煅烧分解生成cao来阐述热能对化学反应的支持作用 人们利用热能来完成常温下很难发生的化学反应 煤 石油和天然气等化石燃料或它们的制品的燃烧所产生的热能从何而来 与化学物质及化学反应有什么关系 石灰石经高温煅烧生成生石灰 高温提供的热能在分解反应中起什么作用 问题探究 化学键 复习提问 相邻原子间的强烈的相互作用 拆开1mol某键所需的能量叫键能 单位 kj mol 键能 2h h2中能量如何变化 1molh2中含有1molh h 在250c101kpa条件下 由h原子形成1molh h要放出436kj的能量 而断开1molh h重新变为h原子要吸收436kj的能量 一 化学键与化学反应中能量变化的关系 在化学反应过程中 破坏旧化学键 需要吸收一定的能量来克服原子间的相互作用 形成新化学键时 又释放一定的能量 思考 吸收能量和释放能量的反应中 反应物本身所具有的能量和生成物本身所具有的能量之间的大小关系分别如何 e 反应物 e 生成物 放出能量 e 反应物 e 生成物 吸收能量 小结 1 化学反应的特点是有新物质生成 新物质和反应物总能量不同2 反应中要遵循能量守恒 3 反应物与生成物的能量差若以热能形式表现即为放热和吸热 如果二者能量比较接近则放热和吸热不明显 反应物的总能量高 生成物的总能量低 生成物的总能量高 反应物的总能量低 放出能量 吸收能量 化学反应的过程 可以看成是能量的 贮存 或 释放 的过程 反应物的总能量 生成物的总能量 放出的能量 生成物的总能量 反应物的总能量 吸收的能量 12g石墨与o2反应生成co2放出393 51kj热量 12g金刚石与o2反应生成co2放出395 41kj热量 试比较 石墨与金刚石哪个稳定 比较相同状态 相同数量的金刚石和石墨 与o2完全反应 生成相同状态 相同数量的co2 金刚石释放出的热量更多 说明金刚石具有的总能量高 不稳定 思考 1 物质发生化学反应的同时还伴随着能量的变化 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 小结 二 化学能与热能的相互转化 1 两条基本的自然定律 质量守衡定律 自然界的物质可以发生相互转化 但是其总质量保持不变 能量守衡定律 一种能量可以转变为另一种能量 但是能量的总量保持不变 质能守恒定律 质量与能量是相互联系的 e mc2 化学上把有热量放出的化学反应叫做放热反应 吸收热量的化学反应叫做吸热反应 化学反应中的能量变化 通常表现为热量的变化 吸热或放热 2 放热反应和吸热反应 实验1 铝条和盐酸的反应 实验2 氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应 整个实验中有哪些创新之处 实验2 3 为什么强酸与强碱发生反应时都会放出热量 思考与交流1 三个反应的化学方程式和离子方程式分别为 hno3 naoh nano3 h2o h oh h2ohcl naoh nacl h2o h oh h2ohcl koh kcl h2o h oh h2o由此可见 三个反应的化学方程式虽然不同 但是它们的反应本质相同 都是h 与oh 离子反应生成水的反应 属于中和反应 其离子方程式都是 h oh h2o 所以 可提出推测 即中和反应都放热 由于三个反应中h 和oh 离子的量都相等 则生成水的量也相等 故放出的热量也相等 在上述三个实验中 温度上升的幅度接近 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2 酸与碱发生中和反应生成1molh2o时所释放的热量称为中和热 如果要通过实验来测定盐酸与氢氧化钠反应的中和热 你认为在设计实验装置和操作时应该注意哪些问题 你准备如何设计并进行实验 原理 酸碱中和反应是放热反应 中和后放出的热量等于溶液和容器吸收的热量 可以通过测定一定量酸与碱中和时溶液温度的变化 求算中和热 1摩 升盐酸和1 1摩 升氢氧化钠溶液的密度可以近似作为1克 毫升 所以50毫升1摩 升盐酸的质量m1 50克 50毫升1 1摩 升氢氧化钠溶液的质量m2 50克 中和后生成的溶液质量为m1 m2 100克 它的比热为c 量热器 测定热量的仪器 有保温隔热的作用 的热容为c0 焦 开 若溶液温度的变化是t2 t1 在中和时放出的热量为 q m1 m2 c mc0 t2 t1 1 用隔热装置 尽量减少热量散失 2 酸碱的量要准确 a 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 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料的燃烧中和反应金属与酸活泼金属与水的反应生石灰和水反应大部分化合反应 吸热反应 c co2c h2oh2 cuoba oh 2 8h2o nh4clfe h2o g na2co3 10h2o nh4no3大部分分解反应 科学视野 生物体中的能量转化 人体内发生的氧化还原反应与体外的燃烧本质相同 都是放热反应 只是二者条件不同 且前者更加合理有效 1 社会发展与能源利用 2 人类利用能源的三个阶段 煤 石油和天然气等是世界上最重要的三种化石燃料 煤 也叫煤炭 是世界上最古老的化石燃料之一 被称为 工业的粮食 石油被人们誉为 工业的血液 石油不仅是重要的化石燃料 还是宝贵的工业原料 天然气一般是指在底下形成的可燃性气体 天然气主要成分是甲烷 核能 英国的原子能发电站 太阳能 太阳能电池实质上是一种半导体器件 它的典型特征是可以把光能直接转换成电能 其工作原理是 当太阳光照射到硅电池板后 产生光生电子 空穴对 在电池内建静电场的作用下 由于电子 空穴分带不同的电荷而被分离在两边形成 光生电压 即 光电效应 太阳能 太阳能发电装置 太阳能 太阳能汽车 太阳能 太阳能发电站 风能 其他新能源 其他新能源 阿里地区地热田 其他新能源 羊八井地热电站 其他新能源 江厦潮汐试验电站 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 练习 2 若反应物的总能量 生成物的总能量 化学反应能量 若反应物的总能量 生成物的总能量 化学反应能量 放出 吸收 3 已知反应a b c d为放热反应 对该反应的下列说法中正确的是 a a的能量一定高于cb b的能量一定高于dc a和b的总能量一定高于c和d的总能量d 该反应为放热反应 故不必加热就一定能发生 c 练习 判断 1 加热的反应一定是吸热反应 2 不需要加热的反应一定是放热反应 3 一个反应是吸热或放热与反应条件没有直接联系 与反应物与生成物的总能量的相对大小有关 练习 因为放热反应是成键放出的热量大于断键吸收的能量 但化学反应首先需要吸收能量来断键 练习 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也能发生反应 cd 5 在反应h2 cl2 2hcl中 已知h h键能为436kj cl cl键能为247kj h cl键能为431kj 判断该反应是 a 吸热反应b 放热反应c 吸收179kj热量d 放出179kj热量 bd 练习 练习 6 甲烷燃烧要放出热量 水的分解要吸收能量 试从化学键变化的角度分析其原因 解析 形成4molh o键和2molc o键释放的能量比断裂4molc h键和2molo o键所吸收的能量高 因此放出热量 断裂4molh o键所吸收的能量比形成2