化学必修2《化学能与热能》

.,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,.,你知道吗?,煤、石油、天然气的主要化学成分是烃类等有机物（煤中含有大量的碳），它们燃烧时放出热能。你一定想知道，这种能量从何而来?它与化学物质和化学反应有什么关系？石灰石（主要成分是碳酸钙）要经过高温煅烧才能变成生石灰，高温提供的热能在石灰石的分解反应中起到什么作用？,.,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,HH,ClCl,HCl,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,HH,ClCl,HCl,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+Cl22HCl中，已知HH键能为436kJ/mol，ClCl键能为247kJ/mol，HCl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：436kJ247kJ683kJ，(2)化学键形成时需要释放能量。释放总能量为：431kJ431kJ862kJ，(3)反应中放出的热量的计算：862kJ683kJ=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0为吸热反应,H4Q3B.2Q1+Q24Q3C.Q1+Q2Q3D.Q1+Q2=Q3,B,.,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）,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。,获取能量,.,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,.,反应过程中的能量变化,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,.,2.常见的能源主要有以下十种:,太阳能、化石能源、水能、风能、潮汐能、地热能、生物质能、核能以及氢能。,.,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。,.,科学视野,1、社会发展与能源利用,2、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,.,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。,.,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)28H2O与NH4Cl反应的过程吸收热量。,.,化学反应方程式：Ba(OH)28H2O+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时所释放的热量称为中和热。,思考与交流：,注：（1）中和反应都放出热量（2）稀溶液中，强酸与强碱的中和热为定值：57.3KJ/mol,.,.,思考与交流：在设计实验装置和操作时应该注意哪些问题？,（1）用隔热装置，尽量减少热量散失；,（2）酸碱的量要准确：nCV,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,.,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