《4.2化学变化中的能量变化2016剖析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《4.2化学变化中的能量变化2016剖析（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、4.2 化学变化中的能量变化,任何化学变化中都有新物质生成，同时还伴随着能量的变化。,化学反应可以释放出热能、光能、电能多种形式的能量，但大多数是热能。,物质的内部都储存着能量，只有在化学反应时才释放出来的能量，称为化学能。,放热反应：放出热量的化学反应。,（一）化学反应中的热效应,化学能热能,大多数反应都是放热的： 例如：大多数化合反应， 大多数置换反应, 中和反应都是放热的， 可燃物燃烧时都是放热的,放热反应也需要点燃、加热等条件。,个别化合、置换反应是吸热反应：,Mg+2HClMgCl2+H2+Q,问题1：为什么有的化学反应会放热？有的化学反应会吸热？,少数反应是吸热反应： 例如：大多是
2、分解反应都是吸热反应,极少数分解反应是放热反应：,Ba(OH)28H2O(s)+2NH4Cl(s)BaCl2+2NH3H2O+8H2OQ,一般来说，吸热反应都需要持续加热，但有些不需要加热也能反应。,吸热反应：吸收热量的化学反应。,放热反应,吸热反应,放热反应：反应物的总能量生成物的总能量0,化学反应中能量变化示意图：,吸热反应：反应物的总能量生成物的总能量0,1.反应热,化学反应中放出或吸收的热量，即反应物的总能量与生成物的总能量的差值。,反应物的总能量生成物的总能量,Q0 放热反应 Q0 吸热反应,反应热(Q)=,问题2：放热反应中有没有吸热的过程？吸热反应中有没有放热过程？,2.化学反应
3、进程中能量变化,化学反应进程中能量变化示意图：,化学反应一般总是： 先吸热破坏反应物化学键，再形成新的化学键（新物质生成）放热。 反应热是这两个过程的总的效应。,是放热反应,反应热=,E2-E1,是吸热反应,是放热反应,解释：为何放热反应还需要点燃或加热？,石墨能量低，稳定,物质的能量越低越稳定,问题3：能量越低越稳定，能否从反应热判断物质的稳定性？,在化合反应中生成相等物质的量的生成物时，放出的热量越多，生成物越稳定。,3.反应热与物质的热稳定性,F2 (g)+ H2 (g) 2HF (g) + 271.2KJ Cl2 (g) + H2 (g) 2HCl (g) + 92.4KJ Br2 (
4、g) + H2 (g) 2HBr (g)+ 36.4KJ,物质的能量越低越稳定,气态氢化物的稳定性：HFHClHBr,问题4：如何表示一个化学反应中的热量变化？,练习册：P16 4,1.概念：表示化学反应所放出或吸收热量的化学方程式叫做热化学方程式。,（二）热化学方程式,2.特点：,热化学方程式： 2H2(气)+O2(气)2H2O (液) +571.6 kJ H2(g)+1/2 O2(g)H2O (l) +285.8 kJ H2(g)+1/2 O2(g)H2O (g) + 241.8 kJ,表示出热量的数值、单位,吸热用“”放热用“+”,注明物质的状态,化学式前的计量数表示物质的量.可以用分数
5、表示，而且系数与热量数据有对应关系。,不用注明反应条件,为何生成H2O(l)放出热量多？,例1: 在一定条件下，氢气和甲烷的热化学方程式为： 2H2( g ) + O2 ( g ) 2H2O ( l) + 572 kJ CH4( g ) +2O2 ( g ) CO2 ( g ) +2H2O ( l ) + 890 kJ （1）1m3甲烷在标况时完全燃烧放出的热量是多少？ （2）由1mol 氢气和3mol甲烷组成的混合气体在上述条件 下完全燃烧时放出的热量为多少?,（1）根据热化学方程式求反应热,解：Q = (572 2) + (890 3) =2956 kJ,3. 有关计算,例2: 在一定条件
6、下，1g氢气燃烧生成液态水时时放出的热量为143kJ写出H2燃烧的热化学方程式。 标准状况下5.6L甲烷燃烧生成液态水时，放出的热量为222.5kJ写出甲烷燃烧的热化学方程式。,2H2(g)+O2(g)2H2O(1)+572kJ,H2(g)+1/2O2 (g)H2O(g)+286 kJ,CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(1)+890 kJ,（2）书写热化学方程式,课本 ：P91 1 2 3,4.物质完全燃烧放出的热量多, 2CO(g)+O2(g)2CO2(g) + 566 kJ, 2C(s)+ O2(g)2CO(g) + 221kJ, C(s) + O2(g) CO2(g) +
7、 393.5 kJ,2C(s) + 2O2(g) 2CO2(g) + 787 kJ,+ = 2,若是一个反应可以分几步进行，则各步反应的反应热总和与这个反应一步发生时的反应热相同 。,煤、液化气、汽油、酒精、木柴等.,化石燃料: 煤、石油、天然气,能再生吗?,（三）燃料的充分利用,1.常见的燃料,2.燃料的充分利用,充分利用燃料的方法,使燃料充分燃烧,充分利用热能,充足而适量的空气 增大燃料与空气的接触面积,改进设备 利用余热（采用热交换器）,3.燃料的充分利用举例,为什么燃料燃烧时应鼓入适量的空气（过少？过量？） 为什么固体燃料粉碎，液体燃料喷成雾状 为什么蜂窝煤要打孔？ 煤直接燃烧有何危害
8、？如何高效、洁净的利用煤？ 为什么燃气热水器圈状水管 什么煤炉要设置挡风圈、酒精灯要防风罩？ 热交换器的原理?,将煤脱硫 加氢液化 气化:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)-131.3kJ,化学能电能,（四）原电池及其工作原理,（1）把一块锌片和一块铜片平行插入到稀 硫酸溶液中，观察现象,（2）用导线把铜片和锌片连接起来，观察现象,（3）在导线中接入一个电流表，观察现象,实验,两个烧杯中的现象相同吗？,Zn溶解， Zn棒上有气泡,Zn溶解，Cu棒上有气泡，电流计指针偏转,总反应相同:,讨论:右烧杯,Zn + H2SO4 ZnSO4+H2 ,（1）铜片上为何有气体产生，这是什么气体？,
9、（2）为什么会产生电流？,（3）在整个过程中能量发生怎样变化？,1.原电池:,把化学能转化为电能的装置,2.组成原电池的条件,（1）两电极：两种不同的金属（或一种为非金属C）两种金属相互接触（或用导线连接）,相对活泼金属作电池的负极,（2）有电解质（酸、碱、盐）溶液,（3）构成闭合电路,负极要与电解质溶液发生氧化还原反应,（4）从氧化还原反应角度分析两电极各发生什么反应?,讨论,Zn + H2SO4 Zn SO4 + H2 ,通过原电池装置，将氧化还原反应分成两个半反应，氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生,离子反应方程式：Zn+2H+ Zn 2+ + H2 ,负极(Zn)：,Zn 2e Z
10、n 2+,氧化反应,正极(Cu)：,2H+ + 2e H2,还原反应,电流方向:从铜极经导线到锌极,铜是正极,锌是负极；电子的流动方向怎样?,（5）如何判断此装置中的电流方向?,提示:用一节干电池与电流表相连,来确定电流表指针偏转方向和电流方向的关系,讨论,Zn + H2SO4 Zn SO4 + H2 ,离子反应方程式：Zn+2H+ Zn 2+ + H2 ,3.原电池工作原理,负极(Zn)：,电极反应：,Zn 2e Zn 2+,氧化反应,正极(Cu)：,2H+ + 2e H2,还原反应,总反应：,Zn + H2SO4 Zn SO4 + H2 ,电子流向：,负极正极（Zn导线Cu）,电流方向：,
11、正极负极（ Cu 导线 Zn ）,离子反应方程式：Zn + 2H+ Zn 2+ + H2 ,现象：,铜片上有气泡，锌片溶解，电流计指针发生偏转。,讨论:下列装置是否是原电池装置?为什么? 是原电池的说明现象。,H2SO4,Fe,Fe,酒精,Zn,Cu,H2SO4,C,Fe,CuSO4,Cu,Fe,1.,2.,3.,4.,写出下列原电池装置电极反应式，总反应方程式。,负极：,负极：,正极：,正极：,总反应：,总反应：,Fe 2e Fe2+,2H+ + 2e H2,Fe+ H2SO4 FeSO4 + H2 ,Fe 2e Fe2+,Cu2+ + 2e Cu,Fe+ CuSO4 FeSO4 + Cu,
12、铁棒溶解,碳棒上有气泡,铁棒溶解,铜棒质量增加,原电池与电解池的比较,原电池,电解池,能量,电极,现象,方程式,化学能电能,电能化学能,a负极 b正极,c阳极 d阴极,电子流向,电流方向,铜片上有气泡，锌片溶解，电流计指针发生偏转。,阳极上有黄绿色气体，阴极有无色气体，溶液变红。,Zn + H2SO4 Zn SO4 + H2 ,负极正极,正极负极,负极：氧化反应 正极：还原反应,阳极：氧化反应 阴极：还原反应,形成原电池电子转移的速率加快，化学反应速率加快。即电化学反应速率比化学反应速率快。,例如： 酸与粗锌(含有铜或碳)反应速率比纯锌快。 酸与锌反应的溶液中加少量的CuSO4，可加快反应速率。,Zn/Cu/酸 形成原电池,Zn+CuSO4ZnSO4+Cu,Zn/Cu/酸 形成原电池,Zn + H2SO4 Zn SO4 + H2 ,
