化学能与热能

化学变化的特征是什么?化学变化中除有新物质生成外，常伴随着放热、发光、变色、放出气体、生成沉淀等现象发生。一、制取新物质；二、利用反应中的能量.化学在推动人类社会不断的进步方面能作出什么贡献？生活中哪些事实说明了在化学反应中伴随着能量的变化？煤、石油、天然气等可燃物质燃烧时释放热量烟花燃放、石灰溶于水时释放热量石灰石分解需要加热到高温。从反应物和生成物所含化学能分析，如何理解化学反应中的能量变化？H2+Cl2===2HCl点燃讨论1:(1)根据以上材料，你对化学反应有什么认识？(2)化学键与化学与化学反应中的能量变化有何关系？HHClClHClH×···Cl····+H×··Cl····.形成形成化学反应化学键电子式断开断开一、化学键与化学反应中能量变化的关系1、从微观角度认识化学反应中能量的变化H·吸收能量断开H2+Cl2====2HCl点燃(1)、断开化学键要吸收能量，形成化学键要放出能量。···Cl··：＋断开吸收能量→Cl····H····形成放出能量H—HCl—ClH—Cl(2)、化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。一个化学反应的过程，本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。讨论2:(1)很多放热反应也需要加热，为什么？(2)可逆反应正反应与逆反应的能量变化有何区别与联系？（反应放出热量）H2+Cl22HCl点燃（正反应放出热量）2SO2+O22SO3高温V2O5断键吸收能量能量反应进程2H2Cl2HCl反应过程能量变化图H2+Cl2释放能量成键释放能量(1)放出热量的反应也可能需要加热！分子反方应一般需要加热(需要破坏化学键)。在溶液中进行的离子反应一般不需加热(不需破坏化学键)。重要结论：(2)物质具有的能量越低则越稳定。H2+Cl22HCl点燃（反应放出热量）一个简单的计算：在25℃和101kPa的条件下，即：由1mol的H2和1mol的Cl2化合，会释放出431kJ×2-436kJ-242kJ=184kJH2+Cl2==2HClkJCl-ClCl+Cl吸收242kJ/molH-HH+H吸收436kJ/mol吸收还是放出热量？放出184H+ClH-Cl放出431kJ/mol能量反应进程断键吸收能量反应过程能量变化图2SO32SO2+O2释放能量成键释放能量（正反应放出热量）2SO2+O22SO3高温V2O5(3)对可逆反应：若正反应放热，则逆反应吸热。能量反应进程断键吸收能量反应过程能量变化图成键释放能量CaCO3释放能量CaO+CO2（反应吸收热量）CaCO3CaO+CO2↑高温讨论3：通过以上讨论，你对化学反应的特征有哪些认识？(1)有新的物质生成(2)伴随有能量的变化H2+Cl22HCl点燃（反应放出热量）再思考：上述反应有哪些“变”与“不变”？生成物与反应物能量不同体系总能量不变物质类型、种类变了元素种类和质量不变质量守恒定律能量守恒定律基本自然定律旧化学键断裂新化学键形成吸收能量E1释放能量E2当E1E2为吸热反应当E1E2为放热反应反应物生成物化学反应总结：从化学键的断裂与形成分析化学反应过程的能量变化化学反应过程中能量守恒！化学反应中质量守恒！2、从宏观的角度来判断化学反应的能量变化电能转化为机械能再转化为势能水由低至高，外界提供能量（机械能——势能）水由高至低，放出能量（势能——动能）E反E生E反E生吸收能量(E)＜化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。释放能量(E)＞反应进程能量生成物总能量(E生)反应物总能量(E反)释放能量反应进程能量反应物总能量(E反)生成物总能量(E生)释放能量放热反应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吸热反应放出能量吸收能量E(反应物)＞E(生成物)E(反应物)＜E(生成物)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+吸收的热量放热反应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吸热反应放出能量吸收能量反应物总能量生成物总能量放出能量生成物总能量反应物总能量放出能量能量守恒定律质量守恒定律化学能其他形式的能量二、化学能与热能的转化讨论4：总结：放热反应物质与氧气的反应燃料的燃烧中和反应活泼金属与酸、水反应生石灰和水反应大部分化合反应吸热反应C+CO2、H2OH2+CuOFe+H2O（g）Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl大部分分解反应常见的和放热反应吸热反应：注意：有些放热反应开始时需要加热启动，但不需持续加热；而有些吸热反应可以自发进行，但大多数需持续加热。图示放热或吸热反应能量变化反应物总能量生物总能量反应物总能量生物总能量键能变化反应物总键能生成物总键能反应物总键能生成物总键能常见实例放热反应吸热反应大于小于小于大于金属与酸或水的反应金属氧化物与酸或水的反应可燃物的燃烧或缓慢氧化酸碱中和，大部分的化合反应大部分的分解反应以C、CO、H2为还原剂的氧化还原反应Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应总结化学能与其它能量能否相互转化呢？三、生物体中的能量转化：1、通过生物体的作用可以实现各种能量的相互转化；2、通过生物体的作用实现的各种能量的相互转化和利用更为合理、有效；柴草时期化石能源时期多能源结构时期四、社会的发展与能源的利用：1、人对科学知识的掌握越多，对能源的利用（人均耗能）越多；2、人类利用能源的三个时期：3、能源的分类：一次能源、二次能源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、加热的反应在常温下就一定能进行C、反应是放热还是吸热是由反应物和生成物所具有的总能量的相对大小决定的D、吸热反应在一定条件下也能进行C、D练习：2、下列说法中正确的是（）A.物质发生化学反应都伴随着能量变化.B.伴有能量变化的物质变化都是化学变化.C.在一个确定的化学关系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不同.D.在一个确定的化学关系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量.3、下列变化中属于吸热反应的是（）A.液态水汽化B.高温锻烧石灰石C.浓H2SO4稀释D.KClO3分解制O2E.生石灰与水反应生成熟石灰ACBD4、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也能发生反应CD5、在反应H2+Cl2＝2HCl中，已知破坏H－H需要的能量为436kJ/mol，破坏Cl－Cl需要的能量为247kJ/mol，形成H－Cl需要的能量为431kJ/mol，判断该反应是（）A.吸热反应B.放热反应C.吸收179kJ热量D.放出179kJ热量BD6、如右图所示，把试管放入盛有25℃时饱和石灰水的烧杯中，试管中开始放入几小块镁片，再用滴管滴入5mL盐酸于试管中.试回答下列问题：(1)实验中观察到的现象是(2)产生上述现象的原因是(3)写出有关反应的离子方程式(4)由实验推知，MgCl2溶液和H2的总能量(填“大于”、“小于”、“等于”)镁片和盐酸的总能量.①镁片上有大量气泡产生；②镁片逐渐溶解；③烧杯中析出晶体。①镁与盐酸反应产生氢气，该反应为放热反应，Ca(OH)2在水中的溶解度随温度升高而减小，故析出Ca(OH)2晶体。Mg+2H+=Mg2++H2↑小于1、把放有几小块镁片的试管放入盛有25℃时饱和石灰水的烧杯中，再往试管中滴加5mL盐酸.试回答下列问题：(1)实验中观察到的现象是；(2)产生上述现象的原因是；(3)写出有关反应的离子方程式；(4)由实验推知，MgCl2溶液和H2的总能量(填“大于”、“小于”、“等于”)镁片和盐酸的总能量。2、举出属于放热反应的三个类型，用离子方程式表示。3、举出属于吸热反应的三个类型，用化学方程式表示。作业实验1、测量Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应中的能量变化实验步骤实验现象结论将晶体混合后立刻用玻璃棒快速搅拌手触摸烧杯下部用手拿起烧杯反应完观察反应方程式有刺激性气味的气体产生，该气体能使湿润红色石蕊试纸变蓝有NH3生成烧杯变冷反应吸热烧杯下带有水滴的玻璃片粘到烧杯底部反应吸收热量使体系温度降低，使水结成冰混合物成糊状有水生成Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O实验2、测量铝跟盐酸反应中的能量变化1）化学方程式：2）现象：3）了解反应中能量变化的方法：4）结论：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑反应比较迅速，产生无色无味气体，溶液温度升高。用手触摸试管外壁；用温度计测量铝与盐酸反应放热实验3：测量盐酸与NaOH溶液反应中的能量变化反应物用量：反应前温度：反应后温度：结论：离子方程式：HCl：20mL2mol/LNaOH：20mL2mol/LHCl：NaOH：..HCl与NaOH发生中和反应时放热H++OH-=H2O中和热：酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量。知识扩展：中和热：酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量。思考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：n＝C×Va、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，取平均值中和热的测定装置在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的，如上图所示。该实验也可在保温杯中进行。