4.2化学变化中的能量变化

人类社会的发展史是和人类利用物质变化产生的能量变化的进步密切相关的。历史告诉我们：【复习】判断下列物质变化过程的能量变化及其对应物质间的能量关系物质变化能量变化（吸收热量、放出热量）物质间能量（E）关系（1）H2O（g）H2O（l）（2）I2（s）I2（g）放出热量H2O（g）H2O（l）吸收热量I2（s）I2（g）【思考】根据上述变化过程，我们可以得出哪些结论？【总结】(1)物质的变化总是伴随着能量的变化(2)同一种物质，状态不同，能量不同(3)能量高的物质能量较低的物质放出能量能量低的物质能量较高的物质吸收能量一、化学反应的热效应1、释放能量的多种形式以光能、热能、电能等形式释放出来。你知道吗?制取所需要的物质；利用反应所释放的能量煤、石油、天然气、酒精的燃烧镁带燃烧干电池、氢氧燃料电池的化学变化化学能热能光能电能化学能化学能（1）、利用化学反应主要有哪些目的?（2）、根据你的了解，请说出下列化学反应释放能量的形式。化学能：潜藏在物质内部，只有在化学反应时才释放出来的能量。【文汇报2006年3月5日】氢能源:催生新工业革命文章报道：经历了柴薪时代、煤炭时代、石油时代之后，人类又一次站在了新能源时代的起跑线上。随着燃料电池等氢技术的发展，一个氢能时代，正向人类露出迷人的微笑。美国新能源专家艾默里·罗文斯在《自然资本论》一书中预言，下一次工业革命将从氢能源开始。氢能燃料电池简介：氢能燃料电池是目前利用氢能的最重要的技术之一。燃料电池作为一种电化学反应装置，能够将储存在燃料（氢）中的能量与氧化剂（空气）不通过燃烧直接转化成电能，其能量转换效率高达50%以上，且工作温度低、噪音低，唯一排放的是纯净水，真正实现零排放。世界聚焦氢能经济的原因：能源危机——目前全世界依赖最深的能源，将在本世纪中叶枯竭。环境危机——使用化石燃料能源排放出大量的温室气体，造成全球变暖，引发洪水、台风、干旱等诸多环境问题。氢能更便宜——汽车行驶100公里，用氢能只需要15元，用汽油则需要42元。氢能更清洁——氢能“燃烧”后产生纯净水，不污染环境。氢能更高效——发动机中燃料的化学能转换成机械能的效率，氢能超50%，传统内燃机低于20%。化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化。反应时放出或吸收的热量，叫做反应的热效应。有热量放出的化学反应叫做放热反应把吸收热量的化学反应叫做吸热反应2、化学反应中的热效应用“＋Q”表示.用“－Q”表示.“Q”—热量的符号,单位是焦耳(J)或千焦(KJ).3、探究化学反应中能量变化的原因【探究一】请你从反应物和生成物所具有的能量的角度分析，为什么有的反应放出热量，而有的反应却需要吸收热量呢？放热反应反应物的总能量高生成物的总能量低高低吸热反应生成物的总能量高反应物的总能量低高低反应物的总能量＞生成物的总能量反应物的总能量＜生成物的总能量放出热量吸收热量注：放热反应能自发进行。问：需要加热才能发生的反应一定是吸热反应吗？吸热、放热反应的区别：吸热反应引发后，只补充反应物，不维持条件，反应停止。放热反应引发后，补充反应物，反应可持续。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中和反应金属与酸吸热反应C+CO2H2+CuOC+H2OBa(OH)2•8H2O＋2NH4Cl→BaCl2＋2NH3↑＋10H2O判断下列反应，哪些是放热反应？哪些是吸热反应？并说出判断的依据。（1）CaCO3CaO＋CO2（2）C＋O2CO2（3）HCl＋NaOHNaCl＋H2O点燃＋Q高温－Q＋Q练习：结论：1、化学反应的过程，是储存在物质内部的能量转化为热能等释放出来，或者是热能等转化物质内部的能量被储存起来的过程。化学反应的过程,可以看成是能量的“贮存”或“释放”的过程2、放热反应中，放出热量越多，反应越易进行，生成物越稳定。氢气与氧气化合生成1mol水蒸气时，放出241.8千焦热量，而氢气与硫蒸汽化合生成1mol硫化氢气体时，只放出20.1千焦热量。请你比较水和硫化氢的热稳定性。热稳定性：H2O＞H2S【试一试】大量事实表明：物质化合时，放出能量越多，生成物的热稳定性越大。所以，在化合反应中生成等物质的量的生成物时，放出或吸收热量的大小是生成物热稳定性的有效标志。H2(g)＋1/2O2(g)H2O(g)＋241.8KJH2(g)＋S(g)H2S(g)＋20.1KJ化学反应的过程是反应物分子先离解成原子，原子再重新结合成新的分子。分子离解成原子的过程是一个破坏化学键的过程，需要消耗能量；原子再结合成分子的过程是形成新化学键的过程，就会释放能量。根据化学键的键能(拆开1mol的键需要吸收的能量)，我们可以计算出化学反应的热效应。【探究二】请你从化学反应的实质及其化学键的角度分析，氢气与氯气化合生成氯化氢的反应，是吸热反应,还是放热反应？(先计算,后回答)已知某些共价键的的键能数据如下：共价键H—HCl—ClH—Cl键能（KJ/mol）436247431H2(g)＋Cl2(g)2HCl(g)＋179KJ归纳：破坏化学键吸收的能量＞重新结合形成化学键释放的能量破坏化学键吸收的能量＜重新结合形成化学键释放的能量吸热反应放热反应1、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练习：2、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C3、下列说法正确的是（）A.需加热才能发生的反应一定是吸热反应B.放热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、D4、判断：（1）加热的反应一定是吸热反应。（2）不需要加热的反应一定是放热反应。（3）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。5、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.【小结：】化学变化，不仅使参加反应的物质发生了变化，而且还伴随着能量的变化；化学变化中的能量变化，决定于参加反应物质的性质，而物质的性质决定于物质的组成和结构。所以研究化学变化中的能量变化,还需从物质的组成和结构着手。二、热化学方程式2、热化学方程式特点：1、这种表示化学反应所放出或吸收热量的化学方程式,叫热化学方程式。C(S)+O2(g)→CO2(g)+393.5KJH2(g)+O2(g)→H2O(l)+285.8KJ21(1)意义：不仅表明化学反应中物质的变化，同时也表明了一定量的物质在化学反应中的能量变化。(2)书写：①注明反应的温度和压强(若在101kPa和25℃可不注明)。②注明反应物和生成物的聚集状态(表示符号：气用“g”，液用“l”，固用“s”)，若为同素异形体要注明名称。③热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数，只表示物质的量，它可以是整数也可以是分数。反应热的大小与系数对应。④热化学方程式一般不注明反应条件。⑤热化学方程式要注明“+”或“-”及热量数值和单位。H2(g)+1/2O2(g)→H2O(g)+241.8KJ（3）读法：1mol氢气与0.5mol氧气反应生成1mol气体水放出241.8KJ的热量。3、热化学方程式正误判断1．2molH2在空气中燃烧(放热571.6kJ)的热化学方程式为：2．1molC在空气中燃烧(放热393.5kJ)的热化学方程式为：kJOHOH6.57122222+→+kJCOOC5.393)()()(22-+气气固练习:1、在相同的温度下，下列三个热化学方程式：2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)+Q12H2(g)+O2(g)→2H2O(g)+Q2H2(g)+1/2O2(g)→H2O(g)+Q3则Q1，Q2，Q3的大小关系是（）A．Q1＝Q2＝Q3B．2Q3＝Q2＜Q1C．Q3＜Q2＜Q1D．2Q3＝Q1＞Q2B2、12g石墨与O2反应生成CO2放出393.51KJ热量；12g金刚石与O2反应生成CO2放出395.41KJ热量，试比较，石墨与金刚石哪个稳定？比较相同状态、相同数量的金刚石和石墨，与O2完全反应，生成相同状态、相同数量的CO2，金刚石释放出的热量更多，说明金刚石具有的总能量高，不稳定。4、热化学方程式的计算计算依据：热化学方程式的系数就是反应中的该物质的物质的量。例：甲烷的热化学方程式如下：CH4（g）+2O2（g）→CO2（g）+2H2O（l）+890.3KJ计算标况下燃烧1m3甲烷放出的热量。练习：《课课精练》102页4题、课本85页1mol乙醇完全燃烧放出1365kJ热量，计算69g乙醇燃烧放出多少热量？盖斯定律：G.H.Hess(生于瑞士，在俄国工作至去世。）化学反应不管是一步完成还是分几步完成，只要反应物（始态）和产物（终态）相同，反应条件（恒压或恒容）保持一致，其反应热是不变的。5、能量转换过程中的规律—盖斯定律例如：求C(石墨)＋1/2O2(g)CO(g)的热效应？已知：C(石墨)＋O2(g)CO2(g)+393.5kJ（1）CO(g)＋1/2O2(g)CO2(g)+283.0kJ(2)(1)-(2)得：C(石墨)＋1/2O2(g)CO(g)分析：已知下列反应的反应热为：(1)CH3COOH（l）+2O2（g）→2CO2(g)+2H2O(l)+870.3KJ(2)C(s)+O2(g)→CO2(g)+393.5KJ(3)H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)+285.8KJ试计算下列反应的反应热：2C(s)+2H2(g)+O2(g)→CH3COOH(l)火箭发射用肼（N2H4）为燃料和NO2作氧化剂，两者反应生成N2和水蒸气。已知：N2（g）+2O2（g）→2NO2（g）－67.7KJN2H4+O2→N2+2H2O（g）+534KJ计算1molN2H4和NO2完全反应时放出的热量是多少KJ。写出热化学方程式。三、燃料的充分利用燃料的充分燃烧①为什么燃料燃烧时应鼓入适量的空气（过少？过量？）②为什么固体燃料粉碎，液体燃料喷成雾状③为什么蜂窝煤要打孔？热量的充分利用①为什么燃气热水器用圈状水管②为什么煤炉要设置挡风圈③工业上为什么用热交换器1、燃料充分利用的方法：⑴燃料充分燃烧⑵热能充分利用燃料充分燃烧的方法：①、鼓入适量空气；②、将燃料与空气充分接触；③、进行燃料加工。热能充分利用的方法：①、利用余热；②、防止热量损失；③、进行热交换。1、天然气和液化石油气（主要成分为C3~C5的烷烃）燃烧的化学方程式分别为：CH4+2O2CO2+2H2O，C3H8+5O2CO2+4H2O现有一套以天然气为燃料的灶具，今改用液化石油气，应采取的正确措施是（）A.增大空气进入量或减小石油气进入量B.增大空气进入量或增大石油气进入量C.减小空气进入量或减小石油气进入量D.减小空气进入量或增大石油气进入量点燃点燃A化学能热能光能电能氧化反应是的反应；还原反应则与其相反。性就是氧化剂的性质，氧化剂是帮助其它物质发生反应的物质，帮助其它物质发生反应其实就是要帮助其它物质,那么氧化剂本身就应该；还原剂则刚好与其相反。失去电子（化合价升高）氧化氧化氧化失去电子（化合价升高）得到电子（化合价降低）复习：一.氧化还原反应基本概念氧化剂＋还原剂还原产物＋氧化产物（有氧化性）（有还原性）（有还原性）（有氧化性）失去ne-，化合价升高，被氧化，发生氧化反应得到ne-，化合价降低，被还原，发生还原反应氧