搜索
第二章化学反应与能量能源与材料、信息一起被称为现代社会发展的三大支柱。人类文明始于用火-----热能的使用，现代社会的一切活动都离不开能源，在影响全球经济和生活的各种因素中，能源居于首位。一飞冲天：“神舟”五、六号发射实况回放1967年6月17日1964年10月16日物质发生化学反应的同时还伴随着能量的变化,而这种能量变化又通常表现为热能变化。第一节化学能与热能一、化学键与化学反应中能量变化的关系1、化学反应的本质是？1molH2中含有1molH-H键，在25℃和101kPa的条件下，由H原子形成1molH-H键,要放出463kJ的能量，而断开1molH-H键重新变成H原子，要吸收463kJ的能量。1molCH4中含有4molC-H键，在25℃和101kPa的条件下，断开1molC-H键要吸收415kJ的能量，断开1molCH4中所有C-H键要吸收4molX415kJ的能量。[数据分析]1、当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要吸收能量；而形成生成物中的化学键要放出能量。例如：断开H－H键要吸收能量。形成H－H键要放出能量。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。？一个化学反应吸收能量还是放出能量是由什么决定的呢？反应物的总能量高生成物的总能量低放出能量生成物的总能量高反应物的总能量低决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。化学反应化学反应吸收能量一个化学反应吸收能量还是放出能量放热吸热从整体考虑的角度出发看图讨论分析化学反应放出能量看图讨论分析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反应物的能量之和E反生成物的能量之和E生（1）若E反E生，（2）若E反E生，放出能量吸收能量放热反应吸热反应从化学键的观点来分析能量的变化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。吸收能量放出能量所以：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反应物的能量生成物的能量能量的释放反应物的能量生成物的能量能量的吸收反应物的总能量=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【小结】复习回忆：•1、不同的物质不仅组成______、结构______，所包含的化学能也_______。•2、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______________________________________。____________时，有部分能量释放出来；_______________________时，反应物要吸收能量，才能转化为生成物。•3、是化学反应中能量变化的主要原因。不同不同不同反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。若E反E生若E反E生化学键的断裂和形成课堂练习：关于吸热反应的说法正确的是()A．凡需加热的反应一定是吸热反应B．只有分解反应才是吸热反应C．使用催化剂的反应是吸热反应D．C02与CaO化合是放热反应，则CaC03分解是吸热反应D2.在反应H2+Cl2＝2HCl中，已知H－H键能为436kJ，Cl－Cl键能为243kJ，H－Cl键能为431kJ，判断该反应是（）A.吸热反应B.放热反应C.吸收183kJ热量D.放出183kJ热量BD3、已知反应A＋B＝C＋D为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是（）A.A的能量一定高于CB.B的能量一定高于DC.A和B的总能量一定高于C和D的总能量D.该反应为放热反应，故不必加热就一定能发生C4、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+Q24Q3B.2Q1+Q24Q3C.Q1+Q2Q3D.Q1+Q2=Q3B二、化学能与热能的相互转化•1、质量守恒定律、能量守恒定律•2、化学反应中的能量变化，通常主要表现为热量的变化。•热量的变化：吸热和放热怎样设计实验来了解反应中的热量变化情况？下面我们一起通过实验来认识和感受一下化学能与热能的相互转化！[实验探究2—1]铝片与盐酸的反应在一支试管中加入2-3mL６mol/L的盐酸，再插入用砂纸打磨光的铝条，观察现象，并用温度计测量溶液温度的变化．实验2－1现象结论铝与盐酸反应，放出大量气泡，温度升高该反应是放热反应[实验2—2探究]：Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应整个实验的现象、反应化学方程式和结论？实验2－2现象：1、玻璃片（小木板）会与小烧杯粘结在一起2、有少许刺激性气味气体产生3、有水生成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：该反应是吸热反应实验探究２－３盐酸温度NaOH溶液温度中和反应后温度盐酸与氢氧化钠溶液反应，观察反应中溶液温度的变化。实验2－3盐酸温度/℃NaOH溶液温度/℃中和反应后温度/℃结论：中和反应是放热反应。实质：H++OH－＝H2O反应后温度升高室温室温中和热：酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热【实验2-3】改为下列两组对比实验。思考：为什么强酸与强碱发生反应时都会放出热量？反应物及用量HNO32mL1mol/LNaOH2mL1mol/LHCl2mL1mol/LNaOH2mL1mol/L混合前温度室温室温20。c混合后温度t1t2结论HNO3与NaOH发生中和反应时放热HCl与NaOH发生中和反应时放热对实验进行归纳和概括强酸与强碱发生中和反应时放出热量酸碱•中和热：•（1）定义：稀强酸与稀强碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量。•（2）中和热测定：如果要通过实验来测定盐酸与氢氧化钠反应的中和热，你认为在设计实验装置和操作时应该注意哪些问题？你准备如何设计并进行实验？讨论、交流：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。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：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：酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热环形玻璃搅拌棒思考与交流•在设计实验装置和操作应从两个方面考虑，•一是注重“量”的问题:•如①反应物的浓度和体积取定值；•②测量反应前后的温度值；•③做平行实验取平均值。•二是尽量减小实验误差:•如①搅拌使反应充分进行；•②及时散热，使混合液温度均衡；•③温度计的精确度高，最好使用精度为0.1℃；•④使用绝缘装置，避免热量散发；问题交流【学与问】这里所列举的两类反应说明了化学反应与热能之间的辩证关系以及它们之间的相互转化：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。获取能量常见的放热反应和吸热反应放热反应物质与氧气的反应燃料的燃烧中和反应金属与酸活泼金属与水的反应生石灰和水反应大部分化合反应吸热反应C+CO2C+H2OH2+CuOBa(OH)2·8H2O+NH4ClFe+H2O（g）大部分分解反应随堂练习1.下列说法正确的是()•A.大多数的化合反应是释放能量的反应•B.大多数分解反应是吸收能量的反应•C.释放能量的反应都不需要加热•D.吸收能量的反应都需要加热AB2.下列反应既属于氧化还原反应,又属于吸热反应的是()•A.铝片与稀盐酸的反应•B.Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应•C.灼热的炭与CO2的反应•D.甲烷在氧气中的燃烧反应C3、当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要；而形成生成物中的化学键要。一个化学反应是释放能量还是吸收能量取决于。吸收能量放出能量反应物总能量与生成物总能量的相对大小4、若反应物的总能量生成物的总能量，化学反应能量。若反应物的总能量生成物的总能量，化学反应能量。放出吸收5、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CD6、甲烷燃烧要放出热量，水的分解要吸收能量，试从化学键变化的角度分析其原因？解析：形成4molH－O键和2molC＝O键释放的能量比断裂4molC－H键和2molO＝O键所吸收的能量高，因此放出热量。断裂4molH－O键所吸收的能量比形成2molH－H键和1molO＝O键放出的能量高，因此要吸收能量。•7、不同的物质不仅组成______、结构______，所包含的化学能也_______。•8、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______________________________________。____________时，有部分能量释放出来；_______________________时，反应物要吸收能量，才能转化为生成物。•9、是化学反应中能量变化的主要原因。不同不同不同反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。若E反E生若E反E生化学键的断裂和形成•10.下列物质加入水中显著放热的是()•A．生石灰B．固体NaCl•C．无水乙醇D．固体NH4N03•11.对于放热反应，下列说法正确的是()•A．产物H20所具有的总能量高于反应物H2和O2所具有的总能量•B．反应物H2和O2所具有的总能量高于产物H2O所具有的总能量•C．反应物H2和O2所具有的总能量等于产物H、O所具有的总能量•D．反应物H2和02具有的能量相等AB三、化学能的应用•利用热量进行生活、生产和科研。•利用热能使很多化学反应得以发生。如：科学视野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。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16.6%2.1%5.1%76.2%我国化石燃料和水电能源消耗构成图练习：1、指出下列说法的正误•Ａ、生物体内进行的缓慢氧化反应是放热反应。•Ｂ、化学键断裂吸收的能量越多，化学键越牢固。•Ｃ、植物光合作用吸收太阳能，与化学能无关。•Ｄ、柴草的燃烧与化学能无关。•Ｅ、人类的文明程度与人均耗能无关。对对不对不对不对•2.有关下列能量转化的认识不正确的是()•A．植物的光合作用使得太阳能转化为了化学能•B．人类使用照明设备是将电能转化为了光能•C．生物体内的化学变化过程在能量转化上比在体外发生的一些能量转化更为合理、有效•D．燃料燃烧时只是将化学能转化为了热能D•3.下列反应中，属于放热反应的是，C属于吸热反应的是。①煅烧石灰石(主要成分是CaC03)制生石灰(CaO)②燃烧木炭取暖③炸药爆炸④酸与碱的中和反应⑤生石灰与水作用制熟石灰⑥食物因氧化而腐败•4.航天飞机用铝粉与高氯酸铵(NH4C104)的混合物为固体燃料，点燃时铝粉氧化放热引发高氯酸铵反应。其方程式可表示为：•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．在反应中高氯酸铵起氧化剂作用②③④⑤⑥①D•5.绿色能源是指使用过程中不排放或排放极少污染物的能源，如一级能源中的水能、地热、天然气等；二级能源中电能、氢能等。下列能源属于绿色能源的是（）•①太阳能②风能③石