化學(xué)必修一化學(xué)能與熱能

1、第二章化學(xué)反應(yīng)與能量第二章化學(xué)反應(yīng)與能量2.1 化學(xué)反應(yīng)與熱能化學(xué)反應(yīng)與熱能很早以前，人們就對化學(xué)反應(yīng)孜孜不很早以前，人們就對化學(xué)反應(yīng)孜孜不倦的探索倦的探索, 究竟化學(xué)反應(yīng)的魅力何在究竟化學(xué)反應(yīng)的魅力何在?1. 化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生出的許多化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生出的許多新物質(zhì)新物質(zhì)，可以，可以滿足人們的物質(zhì)生活需要！滿足人們的物質(zhì)生活需要！2. 化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)提供的能量提供的能量 推動人類社會不推動人類社會不斷的進(jìn)步。斷的進(jìn)步。思考思考反應(yīng)中常伴隨著能量變化，能量的反應(yīng)中常伴隨著能量變化，能量的形式有多種，如熱能、光能、電能、形式有多種，如熱能、光能、電能、聲能等聲能等反應(yīng)中的能量變化白磷的燃燒白磷的燃燒氨的

2、燃燒氨的燃燒 化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng) 主要主要伴隨著熱量的放出伴隨著熱量的放出結(jié)論：結(jié)論：一、化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化一、化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化 物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的同時(shí)還伴隨著能量的變物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的同時(shí)還伴隨著能量的變化，這些化，這些能量變化能量變化通常又表現(xiàn)為通常又表現(xiàn)為熱量的變化熱量的變化。 大家知道哪些利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生熱能的例子嗎？大家知道哪些利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生熱能的例子嗎？ 怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來了解反應(yīng)中的熱量變化情況？怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來了解反應(yīng)中的熱量變化情況？ 下面我們一起通過實(shí)驗(yàn)來認(rèn)識和感受一下化學(xué)能與熱能的相下面我們一起通過實(shí)驗(yàn)來認(rèn)識和感受一下化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化！互轉(zhuǎn)化！分組實(shí)驗(yàn)分組實(shí)

3、驗(yàn) 1 1：鹽酸與鎂條的反應(yīng)：鹽酸與鎂條的反應(yīng) 分組實(shí)驗(yàn)分組實(shí)驗(yàn) 2 2：Ba(OH)Ba(OH)2 2 8H 8H2 2O O與與NHNH4 4ClCl的反應(yīng)的反應(yīng) Ba(OH)28H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3+10H2O實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)23結(jié)論：結(jié)論：中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)。中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)。反應(yīng)后溫度升高反應(yīng)后溫度升高室溫室溫室溫室溫中和熱：在中和熱：在稀溶液稀溶液中，酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成中，酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol H2O時(shí)所釋放的熱量稱為中和熱時(shí)所釋放的熱量稱為中和熱分組實(shí)驗(yàn)分組實(shí)驗(yàn) 3 3：鹽酸與氫氧化鈉的反應(yīng)：鹽酸與氫氧化鈉的反應(yīng) 思考與交流思考與交流測量中和反應(yīng)熱應(yīng)

4、該注意哪些問題？測量中和反應(yīng)熱應(yīng)該注意哪些問題？1、保溫隔熱的效果一定要好。、保溫隔熱的效果一定要好。2、酸堿濃度要準(zhǔn)確。、酸堿濃度要準(zhǔn)確。3、溫度計(jì)要讀準(zhǔn)，水銀球要全浸在、溫度計(jì)要讀準(zhǔn)，水銀球要全浸在4、實(shí)驗(yàn)操作時(shí)動作要快，以盡量、實(shí)驗(yàn)操作時(shí)動作要快，以盡量溶液中，且要穩(wěn)定一段時(shí)間再讀。溶液中，且要穩(wěn)定一段時(shí)間再讀。減少熱量的散失。減少熱量的散失。在在稀溶液稀溶液中，中，強(qiáng)酸強(qiáng)酸和和強(qiáng)堿強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生發(fā)生中和反應(yīng)生成成 1mol H2O（液態(tài)）所釋放的熱量，為（液態(tài)）所釋放的熱量，為57.3kJ 小小 結(jié)結(jié)放熱反應(yīng)：有熱量放出的放熱反應(yīng)：有熱量放出的化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)吸熱反應(yīng)：有熱量吸收的

5、吸熱反應(yīng)：有熱量吸收的化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng) 1、化學(xué)反應(yīng)的過程、化學(xué)反應(yīng)的過程,可以看成是可以看成是能量的能量的“貯存貯存”或或“釋放釋放”的過程的過程記筆記記筆記常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)物質(zhì)與氧氣的反應(yīng)物質(zhì)與氧氣的反應(yīng) 燃料的燃燒燃料的燃燒中和反應(yīng)中和反應(yīng)金屬與酸金屬與酸活潑金屬與水的反應(yīng)活潑金屬與水的反應(yīng) 生石灰和水反應(yīng)生石灰和水反應(yīng)大部分化合反應(yīng)大部分化合反應(yīng) 吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)C+CO2C+H2OH2+CuOBa(OH)28H2O+NH4ClFe+H2O（g）大部分分解反應(yīng)大部分分解反應(yīng)記筆記記筆記鞏固練習(xí)：鞏固練習(xí)：1. 下列物質(zhì)加入水中顯著放熱的是

6、：下列物質(zhì)加入水中顯著放熱的是：A.生石灰生石灰 B.酒精酒精C.固體固體NaCl D.固體固體NaOH2. 下列反應(yīng)中既屬于氧化還原反應(yīng)同時(shí)又下列反應(yīng)中既屬于氧化還原反應(yīng)同時(shí)又是吸熱反應(yīng)的是：是吸熱反應(yīng)的是：A.Ba(OH)2 8H2O與與NH4Cl反應(yīng)反應(yīng)B.鎂與稀鹽酸鎂與稀鹽酸 C.灼熱的炭與灼熱的炭與CO2D.甲烷與甲烷與O2反應(yīng)反應(yīng)鞏固練習(xí)：鞏固練習(xí)：3. 下列反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)的是下列反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)的是:A. NaOH與與HCl反應(yīng)反應(yīng) B. C和和CO2共熱共熱C. 碳酸鈣的分解碳酸鈣的分解 D. 制備水煤氣的反應(yīng)制備水煤氣的反應(yīng)4、1molBa(OH)2 和和1mol H2SO

7、4反應(yīng)放反應(yīng)放出的熱量為出的熱量為Q，則，則Q為它們的中和熱為它們的中和熱錯錯 其中和熱為其中和熱為1/2 Q反應(yīng)中的能量變化CaCO3 CaO + CO2高溫CuO + H2 Cu + H2O加熱C + H2O CO + H2高溫產(chǎn)生水煤氣的反應(yīng)產(chǎn)生水煤氣的反應(yīng)氫氣還原氧化銅氫氣還原氧化銅生產(chǎn)生石灰的反應(yīng)生產(chǎn)生石灰的反應(yīng)高溫加熱以上反應(yīng)需要吸收一定能量，才能發(fā)生。以上反應(yīng)需要吸收一定能量，才能發(fā)生。注意反應(yīng)條件注意反應(yīng)條件思考與討論思考與討論化學(xué)反應(yīng)伴隨著能量變化，有的反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)伴隨著能量變化，有的反應(yīng)放出放出熱量熱量，有的反應(yīng)卻需要不斷的，有的反應(yīng)卻需要不斷的加熱加熱，吸收吸收熱量熱量反

8、應(yīng)才能進(jìn)行。反應(yīng)才能進(jìn)行。這是為這是為什么呢？什么呢？這些能量又是如何變化的這些能量又是如何變化的呢？能量從哪來又到哪里呢？能量從哪來又到哪里去了呢？去了呢？二、化學(xué)鍵和化學(xué)反應(yīng)二、化學(xué)鍵和化學(xué)反應(yīng) 中能量變化的關(guān)系中能量變化的關(guān)系物質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)化總質(zhì)量保持不變質(zhì)量守恒定律質(zhì)量守恒定律能量發(fā)生轉(zhuǎn)化總能量保持不變能量守恒定律能量守恒定律1、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的宏觀體現(xiàn)、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的宏觀體現(xiàn)看圖討論看圖討論 E 反應(yīng)物總反應(yīng)物總+E 生成物總生成物總熱量熱量E 反應(yīng)物反應(yīng)物熱量熱量E生成物生成物反應(yīng)物的總能量反應(yīng)物的總能量= =生成物的總能量生成物的總能量+ +放出的熱量放出的熱量結(jié)論：反應(yīng)物

9、的總能量大于生成物的總能量，結(jié)論：反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量， 反應(yīng)反應(yīng)放出放出能量。能量。+E 反應(yīng)物反應(yīng)物E 生成物生成物熱量熱量E 反應(yīng)物反應(yīng)物熱量熱量E 生成物生成物結(jié)論：反應(yīng)物的總能量結(jié)論：反應(yīng)物的總能量小于小于生成物的總能量，生成物的總能量， 反應(yīng)反應(yīng)吸收吸收能量。能量。反應(yīng)物的總能量反應(yīng)物的總能量+ +吸收的熱量吸收的熱量= =生成物的總能量生成物的總能量化學(xué)反應(yīng)是否為放熱還是吸熱取決于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對大小。 放出能量放出能量吸收能量吸收能量宏觀：宏觀：化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因 反應(yīng)物和生成物的總能量相對大小反應(yīng)物和生成物的總能量

10、相對大小反應(yīng)物的反應(yīng)物的總總能量能量 生成物的生成物的總總能量，反應(yīng)能量，反應(yīng)放出能量放出能量。大于大于反應(yīng)物的反應(yīng)物的總總能量能量 生成物的生成物的總總能量，反應(yīng)能量，反應(yīng)吸收能量吸收能量。小于小于化學(xué)反應(yīng)中的能量變化遵循化學(xué)反應(yīng)中的能量變化遵循能量守恒定律能量守恒定律?？偨Y(jié)：各種物質(zhì)都儲存化學(xué)能總結(jié)：各種物質(zhì)都儲存化學(xué)能不同物質(zhì)不同物質(zhì)儲有化學(xué)能不同儲有化學(xué)能不同 放熱放熱反應(yīng)是反應(yīng)是化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為熱能熱能。 吸熱吸熱反應(yīng)是反應(yīng)是熱能熱能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為化學(xué)能化學(xué)能?？偨Y(jié)：總結(jié)：記筆記記筆記2、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的微觀體現(xiàn)、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的微觀體現(xiàn) 分子或化合物里的分子或化合物里

11、的原子原子之間之間是通過是通過 相結(jié)合的，而化相結(jié)合的，而化學(xué)鍵是與能量聯(lián)系在一起的。學(xué)鍵是與能量聯(lián)系在一起的?；瘜W(xué)鍵化學(xué)鍵斷開舊鍵斷開舊鍵 吸收能量吸收能量形成新鍵形成新鍵 放出能量放出能量H-H= H+H 吸收吸收 436kJ/molH-F= H+ F 吸收吸收 565kJ/mol 化學(xué)鍵的化學(xué)鍵的斷裂斷裂和和形成形成是化學(xué)是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因反應(yīng)中能量變化的主要原因在在25和和101kPa的條件的條件H+H = H-H 放出放出 436kJ/molH+F = H-F 放出放出 565kJ/mol通過資料你能得到什么啟示？通過資料你能得到什么啟示？某些鍵的鍵能某些鍵的鍵能(kJ/

12、mol)鍵能越大鍵能越大含該鍵的分子越穩(wěn)定含該鍵的分子越穩(wěn)定化學(xué)鍵越牢固化學(xué)鍵越牢固鍵能：形成鍵能：形成1 mol化學(xué)鍵釋放的能量和斷開化學(xué)鍵釋放的能量和斷開1 mol 該該 化學(xué)鍵所需能量是相同的，稱之為化學(xué)鍵所需能量是相同的，稱之為鍵能。鍵能。 記筆記記筆記已知，已知，1molCH4中，斷開中，斷開1molC-H鍵需要鍵需要吸收吸收415KJ的能量，請問斷開的能量，請問斷開1molCH4分分子中所有的子中所有的C-H鍵需要吸收多少能量？鍵需要吸收多少能量？斷開斷開1molCH4中的所有中的所有C-H鍵則要吸收鍵則要吸收4mol415KJ/mol=1660KJ斷裂反應(yīng)物中的斷裂反應(yīng)物中的化學(xué)

13、鍵化學(xué)鍵吸收吸收能量能量, , 形成生成物中形成生成物中的的化學(xué)鍵化學(xué)鍵釋放釋放能量能量化學(xué)鍵變化與能量變化關(guān)系圖化學(xué)鍵變化與能量變化關(guān)系圖能量能量KJ1mol H2 (1mol H-H)2mol H436KJ436KJ斷鍵吸收能量斷鍵吸收能量成鍵放出能量成鍵放出能量1mol CH4 (4mol C-H)能量能量KJ1mol C 4mol H斷鍵吸收能量斷鍵吸收能量4415KJ成鍵放出能量成鍵放出能量4415KJ問題問題 如何知道一個(gè)反應(yīng)是如何知道一個(gè)反應(yīng)是吸熱還是放熱呢？吸熱還是放熱呢？. .微觀：微觀：化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因化學(xué)鍵的斷裂和形成化學(xué)鍵的斷裂和形成斷開

14、化學(xué)鍵吸收的斷開化學(xué)鍵吸收的總總能量能量 形成化學(xué)鍵釋形成化學(xué)鍵釋放出的放出的總總能量，反應(yīng)能量，反應(yīng)放出能量放出能量。能能量量反應(yīng)進(jìn)程反應(yīng)進(jìn)程斷鍵吸收能量斷鍵吸收能量成成鍵鍵釋釋放放能能量量HClClH-釋釋放放能能量量小于小于音樂噴泉音樂噴泉HClClH斷開化學(xué)鍵吸收的斷開化學(xué)鍵吸收的總總能量能量 形成化學(xué)鍵形成化學(xué)鍵釋放出的釋放出的總總能量，反應(yīng)能量，反應(yīng)吸收能量吸收能量。能能量量反應(yīng)進(jìn)程反應(yīng)進(jìn)程成成鍵鍵釋釋放放能能量量CaCO3吸吸收收能能量量斷鍵吸收能量斷鍵吸收能量CaOCO2大于大于一個(gè)簡單的計(jì)算：一個(gè)簡單的計(jì)算：在在25和和101kPa的條件下，的條件下，即即：由由1mol的的H

15、2和和1mol的的F2，會釋放出，會釋放出 2 431kJ-436kJ-243kJ=183kJH2 + Cl2 2HCl kJCl - Cl Cl + Cl 吸收吸收243kJ/molH-H H + H 吸收吸收436kJ/mol吸收還是放吸收還是放出熱量？出熱量？放出放出183H + Cl H-Cl 放出放出431kJ/mol例如例如能能量量反應(yīng)進(jìn)程反應(yīng)進(jìn)程HClCl-H-H-ClH-Cl斷斷1molH-H鍵吸收鍵吸收436kJ斷斷1molCl-Cl鍵吸收鍵吸收243kJH ClClH形成形成2mol H-Cl鍵放出鍵放出2431 kJ即即862 kJ能量能量在在25、101kPa條件下條件

16、下 H2 + Cl2 2HCl 反應(yīng)為例反應(yīng)為例斷開斷開1molH-H鍵和鍵和1molCl-Cl鍵鍵吸收吸收的總能量為的總能量為(436+243)(436+243)kJ kJ = =679679kJkJ形成形成2 2mol H-Cl化學(xué)鍵化學(xué)鍵放出放出的總能量為的總能量為862862kJkJ1mol H2和和1molCl2反應(yīng)反應(yīng)放出能量放出能量(862-679)kJ=183kJ放出能量放出能量183kJ點(diǎn)燃點(diǎn)燃小結(jié)小結(jié)2微觀：微觀：化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因 化學(xué)鍵的斷裂和形成化學(xué)鍵的斷裂和形成大于大于斷開化學(xué)鍵吸收的斷開化學(xué)鍵吸收的總總能量能量 形成化學(xué)鍵形成

17、化學(xué)鍵釋放出的釋放出的總總能量，反應(yīng)能量，反應(yīng)放出能量放出能量。斷開化學(xué)鍵吸收的斷開化學(xué)鍵吸收的總總能量能量 形成化學(xué)鍵形成化學(xué)鍵釋放出的釋放出的總總能量，反應(yīng)能量，反應(yīng)吸收能量吸收能量。小于小于（1 1）宏觀宏觀：化學(xué)反應(yīng)中，化學(xué)反應(yīng)中能量變化：化學(xué)反應(yīng)中，化學(xué)反應(yīng)中能量變化主要取決于反應(yīng)物的總能量和生成物的總能量主要取決于反應(yīng)物的總能量和生成物的總能量的相對大小。的相對大小。（2 2）微觀微觀：化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中：化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。能量變化的主要原因。斷鍵吸收總能量斷鍵吸收總能量 成鍵放出總能量成鍵放出總能量反應(yīng)物的反應(yīng)物的總總能量能量 生成物的

18、生成物的總總能量能量反應(yīng)物的總能量反應(yīng)物的總能量 E生總生總，（2）若若E反總反總 E成放成放（2）若若E斷吸斷吸 E成放成放吸收能量吸收能量放出能量放出能量吸收能量吸收能量放出能量放出能量記筆記記筆記根據(jù)能量守恒原則，一個(gè)物質(zhì)根據(jù)能量守恒原則，一個(gè)物質(zhì)具有的總具有的總能量能量是一定的，如果儲存在化學(xué)鍵里的是一定的，如果儲存在化學(xué)鍵里的能量越大，那么儲存在物質(zhì)體系中的能能量越大，那么儲存在物質(zhì)體系中的能量就越小量就越小鍵能：形成化學(xué)鍵時(shí)釋放出的能量，放鍵能：形成化學(xué)鍵時(shí)釋放出的能量，放出能量越多，本身的能量就越低，也就出能量越多，本身的能量就越低，也就越穩(wěn)定。越穩(wěn)定。能量越低越穩(wěn)定！能量越低越穩(wěn)定！ 生物體中的能量轉(zhuǎn)化生物體中的能量轉(zhuǎn)化 人體內(nèi)發(fā)生的人體