化學(xué)必修2《化學(xué)能與熱能》PPT課件.ppt

1、化學(xué)能與熱能,能源與人類,能源是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，我們每時(shí)每刻、分分秒秒都離不開它。迄今為止，人類所能利用的能源主要是化學(xué)能、電能、以及核能等等。但是，由于人類大量開發(fā)和浪費(fèi)資源，造成了資源的不合理利用從而引發(fā)了不可回避的能源危機(jī)。,16.6%,2.1%,5.1%,76.2%,我國(guó)化石燃料和水電能源消耗構(gòu)成圖,你知道嗎?,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?nèi)紵龝r(shí)放出熱能。你一定想知道，這種能量從何而來?它與化學(xué)物質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)有什么關(guān)系？石灰石（主要成分是碳酸鈣）要經(jīng)過高溫煅燒才能變成生石灰，高溫提供的熱能在石灰石的分解反應(yīng)中起到什么作用？,一、化

2、學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系,思考：不同的燃料其組成不同，燃燒后放出的熱量也不相等。為什么不同的燃料燃燒時(shí)放出的熱量會(huì)不同？燃料在燃燒反應(yīng)中產(chǎn)生的熱能來自哪里？,1、化學(xué)反應(yīng)中能量的變化,、化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是什么？,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)過程。,H2 + Cl2 = 2HCl,HH,Cl Cl,HCl,斷開,斷開,點(diǎn)燃,一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的的過程，本質(zhì)上就是舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)鍵形成的過程。,形成,、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因,H2 + Cl2 = 2HCl,HH,Cl Cl,HCl,吸收能量,斷開,斷開,吸收能量,形成,放出能量,點(diǎn)燃,化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中

3、能量變化的主要原因。,. 從化學(xué)鍵的觀點(diǎn)來分析能量的變化,所以：一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否為放熱還是吸熱取決于什么呢？,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,想一想： 在化學(xué)反應(yīng)中，隨著物質(zhì)的變化，既有反應(yīng)物中化學(xué)鍵的斷裂，又有生成物中化學(xué)鍵的形成，化學(xué)能也隨之而改變。那么，一個(gè)化學(xué)反應(yīng)吸收能量還是放出能量是由什么決定的呢？,實(shí)驗(yàn)測(cè)得，在25,101KPa條件下，將1molH2(H-H)變?yōu)?molH原子需吸收436kJ能量，而2molH原子變成1molH2(H-H)放出436kJ能量，這個(gè)能量就是H-H的鍵能。,某些化學(xué)鍵的鍵能,某些鍵的鍵能(kJ/mol),對(duì)于某個(gè)確定的

4、化學(xué)反應(yīng)，如何判斷它是放出能量還是吸收能量呢？,鍵能越大,含該鍵的分子越穩(wěn)定,化學(xué)鍵越牢固,在反應(yīng)H2 + Cl2 2HCl中，已知 HH 鍵能為436kJ/mol，ClCl鍵能為247 kJ/mol，HCl鍵能為431kJ/mol，判斷該反應(yīng)是 反應(yīng),放熱,課堂練習(xí)一,則(1)化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收能量。吸收總能量為：436kJ247kJ683 kJ， (2)化學(xué)鍵形成時(shí)需要釋放能量。釋放總能量為：431kJ431kJ862 kJ， (3)反應(yīng)中放出的熱量的計(jì)算： 862kJ683kJ=179kJ,小結(jié)：,一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過程中是吸收能量還是放出能量，決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能

5、量的相對(duì)大小。,看圖討論：,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,看圖討論：,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,反應(yīng)物的總能量高,生成物的總能量低,生成物的總能量高,反應(yīng)物的總能量低,放熱反應(yīng),吸熱反應(yīng),反應(yīng)物的總能量=生成物的總能量+放出的熱量,生成物的總能量=反應(yīng)物的總能量+吸收的熱量,化學(xué)反應(yīng)的過程,可以看成是能量的“貯存”或“釋放”的過程,小結(jié)：,規(guī)律：,（1）如果反應(yīng)物所具有的總能量高于生成物所具有的總能量，那么在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，就有部分能量以熱的形式釋放出來

6、； （2）如果反應(yīng)物所具有的總能量低于生成物所具有的總能量，那么在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)物就需要吸收能量，才能轉(zhuǎn)化為生成物。,小結(jié)：,能量公式化,E（反應(yīng)物）E（生成物）H,(能量守恒定律）,E（生成物）E（反應(yīng)物）H,H0為吸熱反應(yīng),H0為放熱反應(yīng),二、化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化,1、兩條基本的自然定律,（1）質(zhì)量守恒定律：,（2）能量守恒定律：一種能量可以轉(zhuǎn)化為另一種能量， 總能量保持不變。,2、吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng),根據(jù)能量變化情況角度分：,（1）化學(xué)上把有熱量放出的化學(xué)反應(yīng)叫做放熱反應(yīng),（2）化學(xué)上把吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)叫做吸熱反應(yīng),（1）放熱反應(yīng),（2）吸熱反應(yīng),小結(jié)：,規(guī)律：,練習(xí)：,1、在

7、化學(xué)反應(yīng)中，斷裂化學(xué)鍵需要_，形成化學(xué)鍵要_?；瘜W(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)決定于_,吸收能量,放出能量,反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對(duì)大小,2、兩位同學(xué)討論放熱和吸熱反應(yīng)。甲說加熱后才能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，乙說反應(yīng)中要持續(xù)加熱才能進(jìn)行的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。你認(rèn)為他們的說法正確嗎？為什么？,三、化學(xué)能的應(yīng)用,1、利用熱量進(jìn)行生活、生產(chǎn)和科研。 2、利用熱能使很多化學(xué)反應(yīng)得以發(fā)生。,如：,小結(jié)：,實(shí)驗(yàn),1.鋁與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。 2.在反應(yīng)過程中你將能看到什么現(xiàn)象？ 3.用眼睛不能直接觀察到反應(yīng)中的熱量變化，你將采取哪些簡(jiǎn)單易行的辦法來了解反應(yīng)中的熱量變化？ 4.要明顯的感知或測(cè)

8、量反應(yīng)中的熱量變化，你在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意哪些問題？,思考與討論：,實(shí)驗(yàn)記錄：,有氣泡冒出，溶液的溫度明顯升高。,鋁與鹽酸反應(yīng)的過程放出熱量。,反應(yīng)物的總能量=生成物的總能量+放出的熱量,生成物的總能量=反應(yīng)物的總能量+吸收的熱量,【課堂小結(jié)】,問題探究,整個(gè)反應(yīng)過程（放出/吸收） kJ熱量,1368,1852,放出484,2、氫氣在氧氣中燃燒產(chǎn)生藍(lán)色火焰，在反應(yīng)中， 破壞1molHH鍵消耗的能量為Q1kJ， 破壞1molO = O鍵消耗的能量為Q2kJ， 形成1molHO鍵釋放的能量為Q3kJ。 下列關(guān)系式中正確的是（ ） A. 2Q1 + Q2 4Q3 B. 2Q1 + Q2 4Q3 C. Q1

9、 + Q2 Q3 D. Q1 + Q2 = Q3,B,化學(xué)反應(yīng),熱能,煤、石油、天然氣的燃燒（產(chǎn)生）,CaCO3經(jīng)過高溫煅燒分解成CaO（動(dòng)力）,熱能對(duì)化學(xué)反應(yīng)的支持作用，利用熱能來完成常溫下很難發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。,獲取能量,探索與總結(jié),常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng),放熱反應(yīng),燃料的燃燒(與O2的反應(yīng)） 中 和 反 應(yīng) 活潑金屬與水或酸的反應(yīng) 大部分化合反應(yīng)（生石灰和水） 物質(zhì)的緩慢氧化,吸熱反應(yīng),C+CO2 H2+CuO C+H2O Ba(OH)2.8H2O+NH4Cl CaCO3高溫分解 大部分分解反應(yīng) 多數(shù)銨鹽溶于水,反應(yīng)過程中的能量變化,1、人類文明與能源開發(fā)、利用的關(guān)系,人類文明史,引出,

10、燃料充分燃燒,化石 燃料 合理 利用,新技術(shù)的開發(fā),化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,能源的利用反映著人類進(jìn)步,2. 常見的能源主要有以下十種:,太陽(yáng)能、化石能源、水能、 風(fēng)能、潮汐能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能、核能以 及氫能。,1、下列說法正確的是（ ） A.需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng) B.任何放熱反應(yīng)在常溫條件下一定能發(fā)生反應(yīng) C.反應(yīng)物和生成物所具有的總能量決定了反應(yīng) 結(jié)果是放熱還是吸熱 D.吸熱反應(yīng)在一定條件下才能發(fā)生反應(yīng),CD,2、判斷： （1）加熱的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)。 （2）一個(gè)反應(yīng)是吸熱或放熱與反應(yīng)條件 沒有直接聯(lián)系，與反應(yīng)物與生成物 的總能量的相對(duì)大小有關(guān)。 （3）化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

11、都表現(xiàn)為熱 能變化。,科學(xué)視野,1、社會(huì)發(fā)展與能源利用,2、人類利用能源的三個(gè)階段,柴草時(shí)期,化石能源時(shí)期,多能源結(jié)構(gòu)時(shí)期,生物體中的能量轉(zhuǎn)化,人體內(nèi)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)與體外的燃燒 本質(zhì)相同，都是放熱反應(yīng)。只是二者條件 不同，且前者更加合理有效。,實(shí)驗(yàn)2,有刺激性氣味氣體產(chǎn)生；玻璃片上的水結(jié)成冰，玻璃片與燒杯底被冰粘在了一起；用手觸摸杯壁下部，有涼的感覺。,Ba(OH)28H2O與NH4Cl反應(yīng)的過程吸收熱量。,化學(xué)反應(yīng)方程式： Ba(OH)28H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3 +10H2O,玻璃棒的作用：,攪拌，使混合物充分接觸,反應(yīng)物成糊狀的原因：,結(jié)冰粘結(jié),結(jié)論：該反應(yīng)是吸熱反

12、應(yīng),思考：,酸與堿的中和反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？,實(shí)驗(yàn)3,酸堿反應(yīng)的本質(zhì)就是H+ + OH- = H2O 。 可得出推論：酸堿中和反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。 反應(yīng)中H+和OH-離子的量相等 ，生成水的量相等，放出的熱量也相等 ,中和反應(yīng)后溶液的溫度比反應(yīng)前鹽酸和氫氧化鈉溶液的溫度高。,鹽酸和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)過程中放出熱量，使溶液混合物的溫度升高。,分析：,中和熱的概念: 酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時(shí)所釋放的熱量稱為中和熱。,思考與交流：,注：（1）中和反應(yīng)都放出熱量 （2）稀溶液中，強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的中和 熱為定值：57.3KJ/mol,思考與交流： 在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置和操作時(shí)應(yīng)該注意哪些問題？,（1）用隔熱裝置，盡量減少熱量散失；,（2）酸堿的量要準(zhǔn)確：nCV,a、濃度要越精確越好 b、量體積的容器越精確越好，最好用移液管,（3）溫度計(jì)越精確越好,（4）注意控制反應(yīng)時(shí)間,（5）多做幾次，取平均值,在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置和操作時(shí)應(yīng)從兩個(gè)方面考慮，一是注重“量”的問題，如 反應(yīng)物的濃度和體積取定值； 測(cè)量反應(yīng)前后的溫度值； 做平行實(shí)驗(yàn)取平均值。二是盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，如 用經(jīng)過標(biāo)定的鹽酸和氫氧化鈉溶液； 量液器最好使用移液管； 攪拌