《化学能与热能》优秀

新课标人教版化学必修 第二章第一节化学能与热能 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 能源 材料 信息被称为现代社会发展的三大支柱 2 化学反应的本质是什么 知识回顾 化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成 1 什么是化学键 使离子相结合或原子相结合的强烈的作用力 统称为化学键 第一节化学能与热能 知识回顾 化学键与化学反应中能量变化的关系 1 化学键的断裂和形成与化学反应中能量的变化 2H H H Cl Cl H2 Cl22HCl 断开1molH H键要吸收436kJ的能量 断开1molCl Cl键要吸收247kJ的能量 2Cl 2H Cl 形成2molH Cl键要放出2 431kJ的能量 在反应H2 Cl2 2HCl中 已知H H键能为436kJ mol Cl Cl键能为247kJ mol H Cl键能为431kJ mol 判断该反应是反应 放热 则 1 化学键断裂时需要吸收能量 吸收总能量为 436kJ 247kJ 683kJ 2 化学键形成时需要释放能量 释放总能量为 431kJ 431kJ 862kJ 3 反应中放出的热量的计算 862kJ 683kJ 179kJ 化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因 思考与总结 1 化学反应中能量变化的主要原因是什么 2 化学反应中能量变化与化学键的关系是什么呢 化学反应中是吸收能量还是放出能量要看断键时吸收的能量多还是成键时放出能量得多 化学反应中能量变化的原因 1 从化学反应的本质角度考虑 微观 断键吸收的总能量 成键放出的总能量 在化学反应中 断键吸收的总能量 成键放出的总能量 化学反应放出能量 化学反应吸收能量 2molH2和1molO2生成2molH2O的能量变化 H与H键能是436KJ mol O与O键能是496KJ mol H与O键能是463KJ mol 算一算 在101 3kPa 298K条件下 断开1molAB为A B时过程的焓变 即能量的变化 称为A B键的键能 通常 键能愈大 键愈牢固 由该键构成的分子也愈稳定 该分子本身所具有的能量就愈低 放出484KJ的能量 水由高处向低处流要释放能量 势能转换为动能 分析化学反应 反应物的总能量 生成物的总能量 化学反应放出能量 2 从物质总能量的角度考虑 宏观 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 分析化学反应 反应物的总能量 生成物的总能量 化学反应吸收能量 反应物的能量之和E反 生成物的能量之和E生 1 若E反 E生 2 若E反 E生 放出能量 吸收能量 放热反应 吸热反应 E反 E生 E热 2 从物质总能量的角度考虑 宏观 规律 小结 断键吸收总能量 成键放出总能量 断键吸收总能量 成键放出总能量 反应物的总能量 生成物的总能量 反应物的总能量 生成物的总能量 化学反应中能量变化原因 1 宏观 化学反应中 化学反应中能量变化主要取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小 2 微观 化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因 拓展空间 物质具有的能量与其稳定性之间的关系1 物质具有的能量越低越稳定 参加反应时 化学键断裂吸收的能量就越多 而如果是通过新键形成而生成该物质 则放出的能量就越多 2 物质具有的能量高 则其不稳定 参加反应时 化学键断裂吸收的能量低 该物质性质活泼 而形成该物质时 放出的能量就较少 二 化学能与热能的相互转化 质量守恒定律能量守恒定律化学反应中的能量变化 通常主要表现为热量的变化 热量的变化 吸热和放热 怎样设计实验来了解反应中的热量变化情况 下面我们一起通过实验来认识和感受一下化学能与热能的相互转化 实验探究2 1 铝片与盐酸的反应 在一支试管中加入2 3mL mol L的盐酸 再插入用砂纸打磨光的铝条 观察现象 并用温度计测量溶液温度的变化 实验2 1 铝与盐酸反应 放出大量气泡 温度升高 该反应是放热反应 实验2 2探究 Ba OH 2 8H2O与NH4Cl的反应 实验2 2 现象 1 玻璃片 小木板 会与小烧杯粘结在一起2 有少许刺激性气味气体产生3 有水生成 结论 该反应是吸热反应 实验探究 盐酸与氢氧化钠溶液反应 观察反应中溶液温度的变化 实验2 3 结论 中和反应是放热反应 实质 H OH H2O 反应后温度升高 室温 室温 中和热 强酸与强碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热 2 下列反应既属于氧化还原反应 又属于吸热反应的是 A 铝片与稀盐酸的反应B Ba OH 2 8H2O和NH4Cl的反应C 灼热的炭与CO2的反应D 甲烷在氧气中的燃烧反应 C 常见的放热反应和吸热反应 放热反应 所有燃烧中和反应溶液里的置换一般的化合反应特殊的分解物质的缓慢氧化 吸热反应 电离强碱与铵盐一般的分解特殊的化合多数铵盐溶于水 三 化学能的应用 利用热量进行生活 生产和科研 利用热能使很多化学反应得以发生 如 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 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 自主学习 启示 生物化学过程在利用 能源 上更为合理 有效 科学视野 人类利用能源的三个阶段 1 柴草时期 以树枝杂草为主要能源 2 化石能源时期 以煤 石油 天然气为主要能源 3 多能源结构时期 可再生能源 清洁能源 补充 反应热 1 定义 在化学反应过程中放出或吸收的热量 符号 H单位 KJ mol H0表示吸热反应 2 计算方法 反应物的总能量减去生成物的总能量所得的数值 3 分类 燃烧热 中和热 3 分类 燃烧热 中和热 燃烧热 在101KPa时 1mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量叫做该物质的燃烧热 中和热 在稀溶液中 酸跟碱发生中和反应生成1mol水所释放的热量叫中和热 室温下中和热约为57 3KJ mol 中和反应 燃烧反应均为放热反应 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 课堂练习 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 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 决定于 时 有部分能量释放出来 时 反应物要吸收能量 才能转化为生成物 4 是化学反应中能量变化的主要原因 反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小 若E反 E生 若E反 E生 化学键的断裂和形成 4 下列说法正确的是 A 大多数的化合反应是释放能量的反应B 大多数分解反应是吸收能量的反应C 释放能量的反应都不需要加热D 吸收能量的