第五章-剖析物质变化中的能量变化.ppt

能量的转变与人类生活息息相关,能量是物质运动的一种度量。自然界一切物质都具有能量，能量具有各种不同的形式，能够从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转换和传递的过程中，各种形式能量的总量保持不变。这就是能量守恒定律。,一、能量守恒和转化,2、能量的形式：,机械能、光能、热能、电能、电磁能、化学能等。,、能源：指产生机械能、光能、热能、电磁能、化学能等各种能量的自然资源,拓展视野：p75能源的种类和储量（关注当今世界的三大问题之一能源问题）,那么，能量从哪里来呢？(阅读书p74),人类常利用的煤、石油、天然气和食物的能量，归根到底都是由太阳能转化而来的，并以化学能的形式储存下来。,可提供营养物质：如糖类、脂肪和蛋白质(p.74),自然界中能量转化的形式多种多样，物质的三态变化是一种常见的能量转化方式。,固态物质(s)solid,液态(l)liquid,气态(g)gas,吸收能量,吸收能量,放出能量,放出能量,能量的合理利用对日常生活和生产发展有着重要的影响！,二、溶解的过程和溶解热现象,实验1:观察高锰酸钾溶于水的现象?,复习提问：什么是溶液？,溶液(solution)是由一种或一种以上的物质溶质(solute)分散到另一种物质溶剂(solvent)里，而形成的均一、稳定的混合物。,实验2:观察氯化铵、氢氧化钠，氯化钠晶体溶于水时，溶液的温度变化。,思考：为什么不同溶质在溶解时表现出不同的热效应呢？,即：物质在溶于水的过程中伴有温度变化。,溶解的两个过程,1.扩散：溶质的分子或离子受到水分子的作用向水中扩散的过程。吸收热量，物理过程。,2.水合：溶质分子或离子和水分子结合构成水合分子或水合离子的过程。放出热量，化学过程。,例：糖分子在水中的溶解过程。,那么，现在你知道为什么有的物质溶解时溶液温度升高，而有的物质溶解时溶液的温度却降低了吗？,当放热多于吸热，就表现为放热，在溶解时,溶液的温度升高。,解释：这两个过程对不同的溶质来说，吸收的热量和放出的热量并不相等。,Q吸Q放溶液温度无明显变化,Q吸Q放溶液温度下降,Q吸Q放溶液温度升高,物质在溶解过程中总是伴随着能量的变化。表现出来的放热或吸热现象，则是溶质微粒在扩散过程中的能量变化的总效应。,解释1：氯化铵晶体溶于水溶液温度降低？,解释2：氯化钠晶体溶于水溶液温度为何无显著的变化？,C,4用Q扩、Q合表示溶解时扩散过程及水合过程中能量变化绝对值。氢氧化钾溶解时的能量变化可用式表示氯化钠溶解时的能量变化可用式表示A、Q扩Q合B、Q扩Q2,Q2=2Q3BQ1=Q2=Q3CQ1Q2，Q3=Q1/2D无法比较,C,1.已知在25、101kPa下，1gC8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是()A、C8H18(l)+25/2O2(g)8CO2(g)+9H2O(g)48.40kJB、C8H18(l)+25/2O2(g)8CO2(g)+9H2O(l)5518kJC、C8H18(l)+25/2O2(g)8CO2(g)+9H2O(l)5518kJD、C8H18(l)+25/2O2(g)8CO2(g)+9H2O(l)48.40kJ,课堂练习,2.由氢气和氧气生成1mol水蒸气时放出241.8kJ的热量，而每当有1克水蒸气转化为液态水时会放热2.444kJ。求氢气完全燃烧生成1mol液态水时放出多少热量？,B,请分别写出石墨和金刚石燃烧的热化学方程式：,C(石墨s）+O2（g）CO2（g)+393.5kJC(金刚石s）+O2（g）CO2（g)+395.0kJ说明金刚石具有的总能量高，石墨比金刚石更稳定,燃烧热的概念:在25、101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。,2C8H18（l）+25O2(g)16CO2+18H2O(l)+11036KJ,思考:C8H18的燃烧热是多少?,5518KJ,1molC8H18燃烧时放出了多少热?,5518KJ/mol,燃烧热,例2：实验测得101kPa时1molH2完全燃烧生成液态水放出393.5kJ的热量，这就是H2的燃烧热。H2(g)+1/2O2(g)H2O(l)+285.8kJ,例1：实验测得101kPa时1molC完全燃烧放出393.5kJ的热量，这就是碳的燃烧热。C(s)+O2(g)CO2(g)+393.5kJ,H2(g)+1/2O2(g)H2O(l)+285.8kJ,H2(g)+1/2O2(g)H2O(g)+241.8kJ,2H2(g)+O2(g)2H2O(g)+483.6kJ,2H2(g)+O2(g)2H2O(l)+571.6kJ,2.已知热化学方程式：,则氢气的燃烧热为：,285.8kJ/mol,中和反应的热效应中和热1定义：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应，生成1mol水时的反应热叫做中和热。2.中和热的表示：H+(aq)+OH-(aq)H2O(1)+57.3kJ条件：稀溶液。稀溶液是指溶于大量水的离子反应物：（强）酸与（强）碱。中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应3、生成1mol水。中和反应的实质是H+和OH-化合生成H20，若反应过程中有其他物质生成，这部分反应热也不在中和热之内4、放出的热量：57.3kJ/mol,例：已知H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)+57.3kJ；求下列中和反应中放出的热量。（1）用20gNaOH配稀溶液跟足量稀盐酸反应放出多少kJ的热量。（2）用28gKOH配稀溶液跟足量稀硝酸反应，放出多少kJ的热量。,28.7,28.7,【例1】在101kPa时，1molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O，放出890kJ的热量，CH4的燃烧热为多少？1000LCH4（标准状况）燃烧后所产生的热量为多少？,【解】根据题意，在101kPa时，1molCH4完全燃烧的热化学方程式为：CH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(l)+890kJ即CH4的燃烧热为890kJmol。1000LCH4(标准状况)的物质的量为：n(CH4)=V(CH4)/Vm=1000L/22.4Lmol-1=44.6mol1molCH4完全燃烧放出890kJ的热量，44.6molCH4完全燃烧放出的热量为：44.6mol890kJmol3.97104kJ答：CH4的燃烧热为890kJmol，1000LCH4(标准状况)完全燃烧产生的热量为3.97104kJ。,【例2】葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一。葡萄糖燃烧的热化学方程式为：C6H12O6(s)6O2(g)6CO2(g)6H2O(l)+2800kJ葡萄糖在人体组织中氧化的热化学方程式与它燃烧的热化学方程式相同。计算100g葡萄糖在人体中完全氧化时所产生的热量。,解:根据题意，葡萄糖的燃烧热为2800kJ/mol。100g葡萄糖的物质的量为：n(C6H12O6)=m(C6H12O6)/M(C6H12O6)=100g/180gmol-1=0.556mol1molC6H12O6完全燃烧放出2800kJ的热量，0.556molC6H12O6完全燃烧放出的热量为：0.556mol2800kJmol=1560kJ答：100g葡萄糖在人体中完全氧化时产生1560kJ的热量。,燃烧热与中和热的区别与联系,练习:,下例说法正确的是()需要加热才能发生的反应一定是吸热反应任何放热反应在常温条件下一定能发生反应反应物和生成物所具有的总能量决定了放热还是吸热吸热反应在一定条件下（常温、加热等）也能发生反应,CD,下列说法不正确的是（）干冰蒸发吸收大量的热，这不是化学反应中的吸热现象酒精常被用作酒精灯和内燃机中的燃料，说明酒精燃烧是放热反应木炭常温下不燃烧，加热才燃烧，说明木炭燃烧是吸热反应人们用氢氧焰焊接金属，主要是利用了氢气和氧气化合时所放出的热量,三、燃料的充分利用,1、燃料的充分燃烧,2、热能的充分利用,改进设备、利用余热、防止热损失;,采用热交换器,(1)通入充足且适量的空气；,(2)增大燃料与空气的接触面:固体燃料粉碎、液体燃料喷雾,(3)煤炭的气化和液化,热交换原理,使一种反应物放出的热量，用于加热另一种反应物。当一种流体在管道内流动，另一种流体在管道外逆向流动，它们通过管壁进行热交换，使热的流体得到降温，冷的流体得到预热。,高温气体,冷气,热气体,低温气体,巩固练习:,下列说法正确的是（）化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化煤和石油属于可再生能源要使燃料燃烧只需要大量的氧气汽车排出大量尾气中含有CO会污染大气目前世界上最重要的矿物燃料是（）水煤气B.COC.石油D.天然气,AD,D,下列不是化石能源的是（）氢气B.煤C.石油D.天然气酸雨危害可包括()对人体的直接危害,引起肺部疾病而使人致死,引起河流,湖泊的水体酸化,严重影响水生动植物的生长,破坏土壤,植被,森林腐蚀金属,油漆,皮革,纺织品及建筑材料等,渗入地下,可能引起地下水酸化.A.B.C.D.,A,D,反馈练习,2.化石燃料的不可再生性，要求我们的努力方向是()A.提高燃料的燃烧效率B加快开发煤、石油等C从外国进口D寻找新能源,3.有人预言，H2是21世纪最理想的能源，其根据不正确的是()A.生产H2的原料来源广阔B.在等质量的可燃气体中，H2燃烧时放出的热量多C.H2易液化，携带方便D燃烧时无污染,AD,C,1.航天飞机用铝粉与高氯酸铵(NH4C1O4)的混合物为固体燃料，点燃时铝粉氧化放热引发高氯酸铵分解，其方程式可表示为：2NH4C1O4N2+4H2O+Cl2+2O2+Q。下列对此反应的叙述中错误的是()A.上述反应属于分解反应B.上述反应瞬间产生大量高温气体，推动航天飞机飞行C.反应从能量变化上说，主要是化学能转变为热能和动能D.在反应中高氯酸铵只起氧化剂作用,D,练习,1.书写1molC在空气中燃烧(放热393.5kJ)的热化学方程式,2.根据热化学方程式N2(g)O2(g)2NO(g)-180.5kJ,若反应生成8molNO，需_(“吸收”或“放出”)热量_。,吸收,722kJ,3.250C,1atm下，1g硫粉在氧气中充分燃烧放出9.36kJ热量，写出硫燃烧的热化学方程式。,S(s)+O2(g)SO2(g)+299.52kJ,50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液在图示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：（1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是。（2）烧杯间填满碎纸条的作用是。（3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值（“偏大”“偏小”“无影响”）,环形玻璃搅拌棒,减少实验过程中的热量损失,偏小,实验,（4）实验中改用60mL0.50mol/L盐酸跟50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量（填“相等”“不相等”），所求中和热（填“相等”“不相等”），简述理由：。（5）用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会；用50mL0.50mol/LNaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会。（均填“偏大”“偏小”“无影响”）,不等,相等,因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1molH2O所放出的能量，与酸碱的用量无关,偏小,偏小,思考:1.联系实际举例说明常见燃料有哪些?什么是化石燃料?化石燃料可再生吗?2.燃料充分燃烧的必要条件是什么?为什么要充分燃烧?使燃料充分燃烧要通入稍过量的空气,是否空气越多越好?3.高效清洁地利用煤的重要途径有哪些?4.导致形成酸雨的主要原因是什么?,?,答案1:(1)煤、石油、天然气等;(2)煤、石油、天然气等;(3)不可再生.,2.(1)一是燃烧时要有适当过量的空气；二是燃料与空气要有足够大的接触面(2)燃烧不完全，不仅使燃料燃烧产生的热量减少，浪费资源，而且还会产生大量的C()等气体。这些气体及燃烧时产生的固体颗粒物等随烟气排出后，会污染空气，危害人体健康。(3).否,多余的空气回带走热量造成能量的浪费.,答案4:SO2,3.高效清洁地利用煤的重要途径,(1)粉碎固体燃煤(2)气化:C(g)+H2O(g)CO(g)+H2(g)(3)液化:CO(g)+H2(g)甲醇(液),燃料不充分燃烧会造成怎样的结果？,燃料不充分燃烧，会造成产热少，浪费资源，产生CO、烟尘等污染空气，危害人体健康。,我们常说化石燃料，请举例说明什么是石化燃料？,像煤、石油、天然气等这些埋藏与地下的不可再生能源就是所说的化石燃料。,增大燃料与空气接触面积可采用哪些措施？,大块固体燃料与空气接触面积小，燃烧往往不完全，为此可采用粉碎固体燃料，雾化液体燃料等办法，以增大燃料与空气的接触面积，提高燃烧效率。,为使燃料充分燃烧，要通入足够多的空气。是否空气越多越好？,燃料充