第二章第一節(jié)化學(xué)能與熱能

能源與材料、信息一起被稱為現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的三大支柱。人類文明始于用火–熱能的使用，現(xiàn)代社會(huì)的一切活動(dòng)（從衣食住行到文化娛樂(lè)，從社會(huì)生產(chǎn)到科學(xué)研究等）都離不開(kāi)能源，在影響全球經(jīng)濟(jì)和生活的各種因素中，能源居于首位?？梢哉f(shuō)能源是現(xiàn)代物質(zhì)文明的原動(dòng)力，與我們每個(gè)人息息相關(guān)。在現(xiàn)代廣泛使用的各種能源中，哪些與化學(xué)密切相關(guān)？煤、石油、天然氣的主要化學(xué)成分是烴類等有機(jī)物（煤中含有大量的碳），它們?cè)谌紵龝r(shí)釋放出熱能。你一定想知道，這種熱能從何而來(lái)？它與化學(xué)物質(zhì)及其化學(xué)反應(yīng)有什么關(guān)系？石灰石（主要成分是CaCO3）要經(jīng)過(guò)高溫煅燒才能變成生石灰（CaO），高溫條件提供的熱能在石灰石的分解反應(yīng)中起什么作用？學(xué)與問(wèn)第一節(jié)化學(xué)能與熱能以氫氣在氯氣中燃燒為例，用化學(xué)鍵的觀點(diǎn)分析反應(yīng)的本質(zhì)過(guò)程。一、化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系H····Cl··

：＋→Cl····

H····H2+Cl2=2HClH—HCl—ClH—Cl斷開(kāi)斷開(kāi)點(diǎn)燃

化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)就是舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)鍵形成的過(guò)程。形成H2+Cl2=2HCl點(diǎn)燃化學(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。2HH—HCl—Cl斷開(kāi)1molH－H鍵要吸收436kJ的能量。斷開(kāi)1molCl—Cl鍵要吸收243kJ的能量。2Cl2H—Cl形成2molH—Cl鍵要放出2×431kJ的能量。一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是吸收能量還是放出能量取決于什么呢？思考與總結(jié)：取決于所有斷鍵吸收的總能量與所有形成新鍵放出的總能量的相對(duì)大小斷鍵吸收的總能量＞所有形成新鍵放出的總能量斷鍵吸收的總能量＜所有形成新鍵放出的總能量總結(jié)化學(xué)反應(yīng)中吸收能量的反應(yīng)。吸熱反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)中放出能量的反應(yīng)。放熱反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)還能不能從別的角度來(lái)判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)呢？思考：從宏觀角度來(lái)考慮水由高處向低處流要釋放能量（勢(shì)能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能）分析化學(xué)反應(yīng)：反應(yīng)物的總能量>生成物的總能量化學(xué)反應(yīng)放出能量

將水由低處抽向高處需提供能量（電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)換為勢(shì)能）分析化學(xué)反應(yīng)：反應(yīng)物的總能量<生成物的總能量化學(xué)反應(yīng)吸收能量能量反應(yīng)過(guò)程反應(yīng)過(guò)程反應(yīng)物生成物能量放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)反應(yīng)物生成物規(guī)律【歸納小結(jié)】一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)取決于：微觀：取決于所有斷鍵吸收的總能量與所有形成新鍵放出的總能量的相對(duì)大小，宏觀：取決于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對(duì)大小?！就卣埂?jī)蓷l基本的自然定律⑴質(zhì)量守恒定律：自然界的物質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)化時(shí)，總質(zhì)量不變。⑵能量守恒定律：一種形式的能量可以轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量，但是體系包含的總能量不變。實(shí)驗(yàn)2-1在一支試管中加入2-3mL6mol·L-1的鹽酸，再插入用砂紙打磨光的鋁條，觀察現(xiàn)象，并用溫度計(jì)測(cè)量溶液溫度的變化。現(xiàn)象：產(chǎn)生氣泡，溫度計(jì)的液柱明顯地升高。結(jié)論：Al與鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)方程式：2Al+6HCl==2AlCl3+H2↑活潑金屬與酸發(fā)生的置換反應(yīng)都是放熱反應(yīng)二、化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化⑴化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能實(shí)驗(yàn)2-2將約20gBa(OH)2·8H2O晶體研細(xì)后與約10gNH4Cl晶體一起放入燒杯中，并將燒杯放在滴有幾滴水的玻璃片或小木板上，用玻璃棒迅速攪拌，聞氣味，用手觸摸燒杯壁下部，試著用手拿起燒杯，觀察現(xiàn)象。⑵熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能化學(xué)反應(yīng)方程式：Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O有剌激性氣味的氣體產(chǎn)生，該氣體能濕潤(rùn)的紫色石蕊試紙變藍(lán)感覺(jué)燒杯變涼燒杯下面的帶有幾滴水的玻璃片（或小木板）粘到了燒杯底部玻璃片脫離上面燒杯底部混合物成糊狀有NH3生成反應(yīng)吸熱反應(yīng)吸收熱量使體系溫度降低，使水結(jié)成冰冰融化有水生成實(shí)驗(yàn)2-3在50mL燒杯中加入20mL2mol·L-1的鹽酸，測(cè)其溫度。另用量筒量取20mL2mL2mol·L-1的NaOH溶液，測(cè)其溫度，并緩慢地傾入燒杯中，邊加邊用玻璃棒攪拌。觀察反應(yīng)中溶液溫度的變化過(guò)程，并作好記錄。現(xiàn)象：結(jié)論：化學(xué)反應(yīng)方程式：混合溶液的溫度比鹽酸、NaOH溶液的溫度高NaOH+HCl==NaCl+H2O該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，中和反應(yīng)都是放熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)總結(jié)：每一個(gè)反應(yīng)都伴隨著能量的變化，有的釋放能量，有的吸收能量。從能量類型方面來(lái)說(shuō)：有的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)：有的反應(yīng)是放熱反應(yīng)：【拓展】中和熱在稀溶液中，酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時(shí)所釋放出的熱量為57.3KJ。思考：中和反應(yīng)的本質(zhì)是什么？是否所有中和反應(yīng)所釋放的熱都是一致？放出熱量的反應(yīng)吸收熱量的反應(yīng)三、常見(jiàn)的吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)⑴常見(jiàn)的放熱反應(yīng)①所有燃燒反應(yīng)②所有中和反應(yīng)③大多數(shù)置換反應(yīng)④大多數(shù)化合反應(yīng)⑤少數(shù)分解反應(yīng)2H2O2====2H2O+O2↑MnO2⑵常見(jiàn)的吸熱反應(yīng)①大多數(shù)分解反應(yīng)②所有的電離與水解過(guò)程③少數(shù)化合反應(yīng)④少數(shù)置換反應(yīng)⑤個(gè)別特殊反應(yīng)N2+O2===2NO放電C+CO2===2COC+H2O===CO+H2H2+CuO===Cu+H2OBa(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O但吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)均是化學(xué)反應(yīng)。特別提示：任何化學(xué)反應(yīng)一定伴隨著能量的變化（包括熱能、電能、光能等形式的能量，一般表現(xiàn)為熱量的形式），但是有能量變化的過(guò)程不一定是化學(xué)反應(yīng)。⑴屬于放熱過(guò)程，不屬于放熱反應(yīng)；NaOH固體溶于水、濃H2SO4溶于水⑵屬于吸熱過(guò)程，不屬于吸熱反應(yīng)。

NH4NO3固體溶于水、固體的升華、溶液蒸發(fā)、分子形成原子等四、人類利用能源的三個(gè)階段⑴柴草時(shí)期。該時(shí)期從火的發(fā)現(xiàn)至18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命，以樹(shù)枝雜草為主要能源。⑵化石能源時(shí)期。從18世紀(jì)中期到現(xiàn)代，以煤、石油和天然氣為主要能源。⑶多能源結(jié)構(gòu)時(shí)期。以可再生能源和清潔能源（綠色能源）為主要能源，主要包括太陽(yáng)能、氫能、核能、生物質(zhì)能、地殼地表能等。1．下面是有關(guān)化學(xué)能和熱能的敘述，其中正確的是（）A．化學(xué)反應(yīng)中不一定伴隨著能量的變化B．只要有能量變化的反應(yīng)一定是化學(xué)反應(yīng)C．只要是加熱才能發(fā)生的反應(yīng)就一定是吸熱反應(yīng)D．燃燒反應(yīng)都可以看成物質(zhì)內(nèi)部的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿姆艧岱磻?yīng)練習(xí)D3、金剛石和石墨是碳元素的兩種結(jié)構(gòu)不同的單質(zhì)（同素異形體）。在100KPa時(shí)，1molC（石墨）轉(zhuǎn)化為金剛石，要吸收1.895KJ的熱量。據(jù)此，試判斷在100KPa壓強(qiáng)下，下列結(jié)論正確的是（）A.石墨比金剛石穩(wěn)定B.金剛石比石墨穩(wěn)定C.1molC（石墨）比1molC（金剛石）的總能量高D.1molC（石墨）比1molC（金剛石）的總能量低AD物質(zhì)能量越高越不穩(wěn)定注意：１.下列反應(yīng)中，屬于放熱反應(yīng)的是（）屬于吸熱反應(yīng)的是（）

A．實(shí)驗(yàn)室制H2的反應(yīng)B．硫的燃燒

C．水的分解反應(yīng)D．石灰石分解的反應(yīng)

E.碳與水蒸氣的反應(yīng)F.碳與二氧化碳的反應(yīng)

G.鹽酸與氫氧化鈉的反應(yīng)課堂小練ABGCDEF2.下列說(shuō)法正確的是（

）

A.需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)

B.放熱反應(yīng)一定不需要加熱

C.有的吸熱反應(yīng)在不加熱的情況下也能發(fā)生

D.任何放熱反應(yīng)在常溫條件下一定能發(fā)生反應(yīng)C練習(xí)1.已知1g氫氣完全燃燒生成水蒸氣時(shí)放出121kJ的能量，且氧氣中1molO===O鍵完全斷裂時(shí)需要吸收496kJ的能量，水蒸氣中1molH—O鍵形成時(shí)放出463kJ的能量，則氫氣中l(wèi)molH—H鍵斷裂時(shí)吸收的能量為(

)A．920kJ

B．557kJC．436kJ

D．181kJC2．?dāng)嚅_(kāi)1molH—H鍵、1molN—H鍵、1molNN鍵分別需要吸收的能量為436kJ、391kJ、946kJ，求：(1)1molN2完全反應(yīng)生成NH3需______(選填“吸收”或“放出”)能量____________kJ。

(2)1molH2完全反應(yīng)生成NH3需______(選填“吸收”或“放出”)能量__________kJ。(不考慮可逆反應(yīng))放出92放出

30.673.在一個(gè)小燒杯里，加入約20g已研磨成粉末的氫氧化鋇晶體[Ba(OH)2·8H2O]，將小燒杯放在事先已滴有3～4滴水的玻璃片上，然后向燒杯內(nèi)加入約10gNH4Cl晶體，并立即用玻璃棒迅速攪拌，如下圖所示。試回答下列問(wèn)題：⑴實(shí)驗(yàn)中要立即用玻璃棒迅速攪拌的原因是___________________________________。⑵如果實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有看到“結(jié)冰”現(xiàn)象，可能的原因是_____________（答出3個(gè)或3個(gè)以上原因）。⑶如果沒(méi)有看到“結(jié)冰”現(xiàn)象，為說(shuō)明該反應(yīng)吸熱，我們還可以采取的方式是______________________（答出兩種方案）。⑷實(shí)驗(yàn)中即使不“結(jié)冰”，提起燒杯的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)燒杯與玻璃片也“黏在一起了”，原因是___________________________________。⑸試用簡(jiǎn)單的方法說(shuō)明燒杯與玻璃片之間是