必修二 化学能与热能

化学能与热能 一 化学键与化学反应中能量变化的关系 思考 不同的燃料其组成不同 燃烧后放出的热量也不相等 为什么不同的燃料燃烧时放出的热量会不同 燃料在燃烧反应中产生的热能来自哪里 1 化学反应中能量的变化 化学反应的本质是什么 以氢气在氯气中燃烧为例 用化学键的观点分析反应的本质过程 H2 Cl2 2HCl H H Cl Cl H Cl 断开 断开 点燃 一个化学反应的的过程 本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程 形成 化学反应中能量变化的主要原因 H2 Cl2 2HCl H H Cl Cl H Cl 吸收能量 断开 断开 吸收能量 形成 放出能量 点燃 化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因 从化学键的观点来分析能量的变化 所以 一个化学反应是否为放热还是吸热取决于什么呢 取决于所有断键吸收的总能量与所有形成新键放出的总能量的相对大小 想一想 在化学反应中 随着物质的变化 既有反应物中化学键的断裂 又有生成物中化学键的形成 化学能也随之而改变 那么 一个化学反应吸收能量还是放出能量是由什么决定的呢 实验测得 在25 101KPa条件下 将1molH2 H H 变为2molH原子需吸收436kJ能量 而2molH原子变成1molH2 H H 放出436kJ能量 这个能量就是H H的键能 某些化学键的键能 某些键的键能 kJ mol 对于某个确定的化学反应 如何判断它是放出能量还是吸收能量呢 键能越大 含该键的分子越稳定 化学键越牢固 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 课堂练习一 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 小结 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 决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小 看图讨论 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 看图讨论 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 放热反应 吸热反应 反应物的总能量 生成物的总能量 放出的热量 生成物的总能量 反应物的总能量 吸收的热量 化学反应的过程 可以看成是能量的 贮存 或 释放 的过程 小结 规律 1 如果反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量 那么在发生化学反应时 就有部分能量以热的形式释放出来 2 如果反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量 那么在发生化学反应时 反应物就需要吸收能量 才能转化为生成物 小结 能量公式化 E 反应物 E 生成物 H 能量守恒定律 E 生成物 E 反应物 H H 0为吸热反应 H 0为放热反应 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 一种能量可以转化为另一种能量 总能量保持不变 2 吸热反应和放热反应 根据能量变化情况角度分 1 化学上把有热量放出的化学反应叫做放热反应 2 化学上把吸收热量的化学反应叫做吸热反应 1 放热反应 2 吸热反应 小结 规律 反应物的总能量 生成物的总能量 放出的热量 生成物的总能量 反应物的总能量 吸收的热量 课堂小结 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 实验 1 铝与盐酸反应的化学方程式 2 在反应过程中你将能看到什么现象 3 用眼睛不能直接观察到反应中的热量变化 你将采取哪些简单易行的办法来了解反应中的热量变化 4 要明显的感知或测量反应中的热量变化 你在实验中应注意哪些问题 思考与讨论 实验记录 有气泡冒出 溶液的温度明显升高 铝与盐酸反应的过程放出热量 问题探究 整个反应过程 放出 吸收 kJ热量 1368 1852 放出484 2 氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰 在反应中 破坏1molH H键消耗的能量为Q1kJ 破坏1molO O键消耗的能量为Q2kJ 形成1molH O键释放的能量为Q3kJ 下列关系式中正确的是 A 2Q1 Q2 4Q3B 2Q1 Q2 4Q3C Q1 Q2 Q3D Q1 Q2 Q3 B 探索与总结 常见的放热反应和吸热反应 放热反应 燃料的燃烧 与O2的反应 中和反应活泼金属与水或酸的反应大部分化合反应 生石灰和水 物质的缓慢氧化 吸热反应 C CO2H2 CuOC H2OBa OH 2 8H2O NH4ClCaCO3高温分解大部分分解反应多数铵盐溶于水 1 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发生反应 CD 2 判断 1 加热的反应一定是吸热反应 2 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 3 化学反应中的能量变化都表现为热能变化 实验 2 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 用手触摸杯壁下部 有凉的感觉 Ba OH 2 8H2O与NH4Cl反应的过程吸收热量 化学反应方程式 Ba OH 2 8H2O 2NH4Cl BaCl2 2NH3 10H2O 玻璃棒的作用 搅拌 使混合物充分接触 反应物成糊状的原因 结冰粘结 结论 该反应是吸热反应 思考 酸与碱的中和反应是吸热反应还是放热反应 实验 3 酸碱反应的本质就是H OH H2O 可得出推论 酸碱中和反应都是放热反应 反应中H 和OH 离子的量相等 生成水的量相等 放出的热量也相等 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 盐酸和氢氧化钠溶液的反应过程中放出热量 使溶液混合物的温度升高 分析 中和热的概念 酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热