第二章第一节化学能与热能

1、一起被称为现代社会发展的三大一起被称为现代社会发展的三大支柱。人类文明始于用火支柱。人类文明始于用火 热能的使用，现代社会的一热能的使用，现代社会的一切活动（从衣食住行到文化娱乐，从社会生产到科学研切活动（从衣食住行到文化娱乐，从社会生产到科学研究等）都离不开能源，在影响全球经济和生活的各种因究等）都离不开能源，在影响全球经济和生活的各种因素中，能源居于首位。可以说素中，能源居于首位。可以说，与我们每个人息息相关。，与我们每个人息息相关。煤、石油、天然气的主要化学成分是烃类等有机煤、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），它们在燃烧时释放出热能。物（煤中含有大量的碳），它

2、们在燃烧时释放出热能。你一定想知道，这种热能从何而来？它与化学物质及你一定想知道，这种热能从何而来？它与化学物质及其化学反应有什么关系？其化学反应有什么关系？石灰石（主要成分是石灰石（主要成分是CaCO3）要经过高温煅烧才）要经过高温煅烧才能变成生石灰（能变成生石灰（CaO），高温条件提供的热能在石灰），高温条件提供的热能在石灰石的分解反应中起什么作用？石的分解反应中起什么作用？学与问学与问第一节 化学能与热能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。一、化学键与化学反应中能量变化的关系H Cl ： Cl H H2 + Cl2 = 2HClHH Cl ClHCl断开断开点燃 化

3、学反应的本质就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。形成H2 + Cl2 = 2HCl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。2HHH Cl Cl断开1molHH键要吸收436kJ的能量。断开1molCl Cl键要吸收243kJ的能量。2Cl2HCl形成2molH Cl键要放出2431kJ的能量。n一个化学反应是吸收能量还是放出能量取决一个化学反应是吸收能量还是放出能量取决于什么呢？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断键吸收的总能量所有形成新键放出的总能量断键吸收的总能量所有形成新键放出的总能量总总结结化学反应中吸收能量的反应。吸热反应化学反

4、应中放出能量的反应。放热反应化学反应n还能不能从别的角度来判断一个化学反应是放热反应还是吸热反应呢？从宏观角度来考虑 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 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能量反应过程反应过程反应物生成物能量放 热反应吸 热反应反应物生成物规律规律【归纳小结】一个化学反应是放热反应还是吸热反应取决于：微观：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，宏观：取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。

5、【拓展拓展】两条基本的自然定律两条基本的自然定律质量守恒定律：质量守恒定律：自然界的物质发生转化时，总质量不变。自然界的物质发生转化时，总质量不变。能量守恒定律：能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，但是体系包含的总能量不变。但是体系包含的总能量不变。实验实验2-1在一支试管中加入在一支试管中加入2-3mL6molL-1的盐酸，再插的盐酸，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。溶液温度的变化。现象：现象： 产生气泡，温度计的液柱明显地升高。产生气泡，温度计的液柱

6、明显地升高。结论：结论： Al与盐酸的反应是放热反应与盐酸的反应是放热反应化学反应方程式：化学反应方程式：2Al+6HCl=2AlCl3+H2活泼金属与酸发生的置换反应都是放热反应活泼金属与酸发生的置换反应都是放热反应二、化学能与热能的相互转化二、化学能与热能的相互转化化学能转化为热能化学能转化为热能实验实验2-2将约将约20gBa(OH)28H2O晶体研细后与约晶体研细后与约10gNH4Cl晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的玻璃片晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的玻璃片或小木板上，用玻璃棒迅速搅拌，闻气味，用手触摸烧杯或小木板上，用玻璃棒迅速搅拌，闻气味，用手触摸烧杯壁下

7、部，试着用手拿起烧杯，观察现象。壁下部，试着用手拿起烧杯，观察现象。热能转化为化学能热能转化为化学能化学反应方程式：化学反应方程式：Ba(OH)28H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3+10H2O有剌激性气味的气体产有剌激性气味的气体产生，该气体能湿润的紫生，该气体能湿润的紫色石蕊试纸变蓝色石蕊试纸变蓝感觉烧杯变凉感觉烧杯变凉烧杯下面的带有几滴水的烧杯下面的带有几滴水的玻璃片（或小木板）粘到玻璃片（或小木板）粘到了烧杯底部了烧杯底部玻璃片脱离上面烧杯底部玻璃片脱离上面烧杯底部混合物成糊状混合物成糊状有有NH3生成生成反应吸热反应吸热反应吸收热量使反应吸收热量使体系温度降低，体系温度降低，

8、使水结成冰使水结成冰冰融化冰融化有水生成有水生成实验实验2-3在在50mL烧杯中加入烧杯中加入20mL2molL-1的盐酸，测其温的盐酸，测其温度。另用量筒量取度。另用量筒量取20mL2mL2molL-1的的NaOH溶液，测溶液，测其温度，并缓慢地倾入烧杯中，边加边用玻璃棒搅拌。观其温度，并缓慢地倾入烧杯中，边加边用玻璃棒搅拌。观察反应中溶液温度的变化过程，并作好记录。察反应中溶液温度的变化过程，并作好记录。现象：现象：结论：结论：化学反应方程式：化学反应方程式：混合溶液的温度比盐酸、混合溶液的温度比盐酸、NaOH溶液的温度高溶液的温度高NaOH+HCl=NaCl+H2O该反应为放热反应，该反

9、应为放热反应，实验总结：实验总结：每一个反应都伴随着能量的变化，有的释放能量，每一个反应都伴随着能量的变化，有的释放能量，有的吸收能量。有的吸收能量。从能量类型方面来说：从能量类型方面来说：有的反应是吸热反应：有的反应是吸热反应：有的反应是放热反应：有的反应是放热反应：【拓展拓展】中和热中和热在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放出的热量为时所释放出的热量为57.3KJ。思考：中和反应的本质是什么？思考：中和反应的本质是什么？是否所有中和反应所释放的热都是一致？是否所有中和反应所释放的热都是一致？放出热量的反应放出热量的反应吸收热量的反应吸收

10、热量的反应三、常见的吸热反应和放热反应三、常见的吸热反应和放热反应常见的放热反应常见的放热反应所有燃烧反应所有燃烧反应所有中和反应所有中和反应大多数置换反应大多数置换反应大多数化合反应大多数化合反应少数分解反应少数分解反应2H2O2=2H2O+O2MnO2常见的吸热反应常见的吸热反应大多数分解反应大多数分解反应所有的电离与水解过程所有的电离与水解过程少数化合反应少数化合反应少数置换反应少数置换反应个别特殊反应个别特殊反应N2+O2=2NO放电放电C+CO2=2COC+H2O=CO+H2H2+CuO=Cu+H2OBa(OH)28H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3+10H2O特别提示：特别

11、提示：任何化学反应一定伴随着能量的变化（包括热能、任何化学反应一定伴随着能量的变化（包括热能、电能、光能等形式的能量，一般表现为热量的形式），电能、光能等形式的能量，一般表现为热量的形式），但是有能量变化的过程不一定是化学反应。但是有能量变化的过程不一定是化学反应。属于放热过程，不属于放热反应；属于放热过程，不属于放热反应；NaOH固体溶于水、浓固体溶于水、浓H2SO4溶于水溶于水属于吸热过程，不属于吸热反应。属于吸热过程，不属于吸热反应。NH4NO3固体溶于水、固体的升华、溶液蒸发、固体溶于水、固体的升华、溶液蒸发、分子形成原子等分子形成原子等四、人类利用能源的三个阶段四、人类利用能源的三个

12、阶段柴草时期。柴草时期。该时期从火的发现至该时期从火的发现至18世纪产业革命，以树枝世纪产业革命，以树枝杂草为主要能源。杂草为主要能源。化石能源时期。化石能源时期。从从18世纪中期到现代，以煤、石油世纪中期到现代，以煤、石油和天然气为主要能源。和天然气为主要能源。多能源结构时期。多能源结构时期。以可再生能源和清洁能源（绿色能以可再生能源和清洁能源（绿色能源）为主要能源，主要包括太阳能、氢源）为主要能源，主要包括太阳能、氢能、核能、生物质能、地壳地表能等。能、核能、生物质能、地壳地表能等。n1下面是有关化学能和热能的叙述，其中正确的是 （ ）nA化学反应中不一定伴随着能量的变化 nB只要有能量变

13、化的反应一定是化学反应 nC只要是加热才能发生的反应就一定是吸热反应nD燃烧反应都可以看成物质内部的化学能转变为热能的放热反应练习Dn3、金刚石和石墨是碳元素的两种结构不同的单质（同素异形体）。在100KPa时，1molC（石墨）转化为金刚石，要吸收1.895KJ的热量。据此，试判断在100KPa压强下，下列结论正确的是 （ ） nA.石墨比金刚石稳定nB.金刚石比石墨稳定nC. 1molC（石墨）比 1molC（金刚石）的总能量高nD. 1molC（石墨）比 1molC（金刚石）的总能量低AD物质能量越高物质能量越高越不稳定越不稳定注意：注意：. .下列反应中，属于放热反应的是（下列反应中，

14、属于放热反应的是（ ）属于吸热反应的是（属于吸热反应的是（ ）A A实验室制实验室制H H2 2的反应的反应 B B硫的燃烧硫的燃烧C C水的分解反应水的分解反应 D D石灰石分解的反应石灰石分解的反应 E.E.碳与水蒸气的反应碳与水蒸气的反应 F.F.碳与二氧化碳的反应碳与二氧化碳的反应 G.G.盐酸与氢氧化钠的反应盐酸与氢氧化钠的反应 ABGCDEF2.2.下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ） A.A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 B.B.放热反应一定不需要加热放热反应一定不需要加热 C.C.有的吸热反应在不加热的情况下也能发生有的吸热反应在

15、不加热的情况下也能发生 D.D.任何放热反应在常温条件下一定能发生反应任何放热反应在常温条件下一定能发生反应C练习练习1.已知已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出氢气完全燃烧生成水蒸气时放出121 kJ 的能量，且氧气中的能量，且氧气中1 mol O=O键完全断裂时需键完全断裂时需要吸收要吸收496 kJ 的能量，水蒸气中的能量，水蒸气中1 mol HO键形成键形成时放出时放出463 kJ的能量，则氢气中的能量，则氢气中l mol HH键断裂时键断裂时吸收的能量为吸收的能量为()A920 kJ B557 kJC436 kJ D181 kJC2断开断开1 mol HH键、键、1 mol NH键

16、、键、1 mol N N键分别需要吸收的能量为键分别需要吸收的能量为436 kJ、391 kJ、946 kJ，求：，求：(1)1 mol N2完全反应生成完全反应生成NH3需需_(选选填填“吸收吸收”或或“放出放出”)能量能量_kJ。 (2)1 mol H2完全反应生成完全反应生成NH3需需_(选选填填“吸收吸收”或或“放出放出”)能量能量_kJ。(不不考虑可逆反应考虑可逆反应)放出放出 92放出放出 30.67 3.在一个小烧杯里，加入约在一个小烧杯里，加入约20 g已研磨成粉末的氢氧已研磨成粉末的氢氧化钡晶体化钡晶体Ba(OH)28H2O，将小烧杯放在事先已滴有，将小烧杯放在事先已滴有34

17、滴水的玻璃片上，然后向烧杯内加入约滴水的玻璃片上，然后向烧杯内加入约10 g NH4Cl晶体，并立即用玻璃棒迅速搅拌，如下图所示。晶体，并立即用玻璃棒迅速搅拌，如下图所示。试回答下列问题：试回答下列问题：实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是_。如果实验中没有看到如果实验中没有看到“结冰结冰”现象，可能的原现象，可能的原因是因是_（答出（答出3个或个或3个以上原因）。个以上原因）。如果没有看到如果没有看到“结冰结冰”现象，为说明该反应吸现象，为说明该反应吸热，我们还可以采取的方式是热，我们还可以采取的方式是_（答出两种方案）。（答出两种方案）。实验中即使不实验中即使不“结冰结冰”，提起烧杯的时候，发，提起烧杯的时候，发现烧杯与玻璃片也现烧杯与玻璃片也“黏在一起了黏在一起了”，原因是，原因是_。试用简单的方法说明烧杯与玻璃片之间是因为试用简单的方法说明烧杯与玻璃片之间是因为“结冰结冰”而黏在一起的。而黏在一起的。使反应物迅速混合而充分反应，使温度迅速下降使反应物迅速混合而充分反应，使温度迅速下降药品用量太少；药品用量太少；Ba(OH)28H2O晶体未研成晶体未