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1、 第二章化学反应与能量 很早以前 人们就对化学反应孜孜不倦的探索 究竟化学反应的魅力何在 1 化学反应产生出的许多新物质 可以满足人们的物质生活需要 2 化学反应提供的能量推动人类社会不断的进步 思考 2 1化学能与热能 反应中的能量变化 白磷的燃烧 氨的燃烧 反应中常伴随着能量变化 能量的形式有多种 如热能 光能 电能 声能等 第一节化学能和热能 你知道吗 煤 石油 天然气的主要化学成分是烃类等有机物 煤中含有大量的碳 它们燃烧时放出热能 你一定想知道 这种能量从何而来 它与化学物质和化学反应有什么关系 石灰石 主要成分是碳酸钙 要经过高温煅烧才能变成生石灰 高温提供的热能在石灰石的分解反应
2、中起到什么作用 化学反应的实质是 反应物分子内化学键的断裂与产物分子中化学键的形成 先回顾一下 从化学键的角度来看 化学反应的实质是什么 一 化学键与化学反应中能量变化的关系 H H H H 化学键断裂 吸收能量 H H H H 化学键形成 放出能量 键能 形成1mol化学键释放的能量和断开1mol该化学键所需能量是相同的 称之为键能 键能越大 化学键越稳定 某些键的键能 kJ mol 对于某个确定的化学反应 如何判断它是放出能量还是吸收能量呢 键能越大 含该键的分子越稳定 化学键越牢固 反应热的计算 E 反应物键能和 生成物键能和 H H 436kJ molCl Cl 243kJ mol C
3、l Cl 431kJ mol H2 Cl2 2HCl E 436kJ mol 243kJ mol 2 431kJ mol 183kJ mol 练习 已知键能数据 H H 436kJ mol N N 936kJ mol N H 391KJ mol 计算N2 3H2 2NH3的反应热 E 练习 计算出N2 O2 2NO的反应热 E 183kJ mol 436kJ mol H2 243kJ mol Cl2 2 431kJ mol 862kJ mol 以H2 Cl2 2HCl反应为例 吸收 放出 旧化学键断裂 新化学键形成 吸收能量E1 释放能量E2 反应物 生成物 当E1 E2为吸热反应 当E1 E
4、2为放热反应 结论 各种物质都贮存有化学能 不同的物质不仅组成不同 结构不同 所包含的化学能也不同 一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量 决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小 反应物总能量 生成物总能量 是放热反应 反应物总能量 生成物总能量 是吸热反应 结论 1 宏观 化学反应中 化学反应中能量变化主要取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小 2 微观 化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因 断键吸收总能量 成键放出总能量 断键吸收总能量 成键放出总能量 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 2 化学反应中能量变化遵循能量守
5、恒定律 1 化学反应中能量变化原因 小结 1 下列说法中不正确的是 A 任何化学反应都伴有能量变化B 化学反应中的能量变化都表现为热能的变化C 反应物的总能量高于生成物的总能量时 化学反应放出能量D 反应物的总能量低于生成物的总能量时 化学反应吸收能量 B 2 已知1g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量121kJ 且氧气中1molO O键完全断裂时需要吸收能量496kJ 水蒸气中1molH O键形成时放出能量463kJ 则氢气中1molH H键断裂时吸收能量为 A 920kJB 557kJC 436kJD 188kJ 3 已知反应 X Y M N放出能量 对该反应的下列说法中正确的是 X的能量一
6、定高于MY的能量一定高于NC X和Y的总能量一定高于M和N的总能量D 因为该反应为放出能量 故反应不必加热 C 4 金刚石和石墨都是碳的单质 石墨在一定条件下可以转化为金刚石 已知12g石墨完全转化为金刚石时 要吸收EkJ的能量 下列说法正确的是 A 金刚石与石墨互为同位素B 石墨不如金刚石稳定C 金刚石不如石墨稳定D 等质量的石墨与金刚石完全燃烧 石墨放出的能量多 C 二 化学能与热能的互相转化 化学反应中的能量变化 通常表现为的变化 吸热或放热 热量 1 实验探究 化学能与热能的互相转化 化学能和热能可以相互转化 质量守恒定律能量守恒定律 两个定律 实验2 1 铝与盐酸反应 烧杯壁发烫 有
7、大量气体放出 该反应为放热反应2Al 6HCl 2AlCl3 3H2 温度升高 实验2 测量Ba OH 2 8H2O与NH4Cl反应中的能量变化 有刺激性气味的气体产生 该气体能使湿润红色石蕊试纸变蓝 有NH3生成 烧杯变冷 反应吸热 烧杯下带有水滴的玻璃片粘到烧杯底部 反应吸收热量使体系温度降低 使水结成冰 混合物成糊状 有水生成 Ba OH 2 8H2O 2NH4Cl BaCl2 2NH3 10H2O 溶液的温度升高 中和反应为放热反应H OH H2O 在大烧杯底部垫泡沫塑料 或纸条 使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平 然后再在大 小烧杯之间填满碎泡沫塑料 或纸条 大烧杯上用泡沫塑料板 或
8、硬纸板 作盖板 在板中间开两个小孔 正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过 以达到保温 隔热 减少实验过程中热量损失的目的 如上图所示 该实验也可在保温杯中进行 思考与交流 测量中和反应热应该注意哪些问题 1 保温隔热的效果一定要好 2 酸碱浓度要准确 3 温度计要读准 水银球要全浸在 4 实验操作时动作要快 以尽量 溶液中 且要稳定一段时间再读 减少热量的散失 中和热 是指在稀溶液中 酸碱中和反应生成1molH2O 液态 所释放的热量 放出热量为57 3kJ 1L1mol L的硫酸溶液与2L2mol L的NaOH溶液完全反应 放出114 6KJ的热量 有人由此得出强酸与强碱反应的中和热为114 6
9、KJ mol 这种结论是否正确 为什么 2 常见的放热反应和吸热反应 放热反应 所有的燃烧反应中和反应金属与酸物质缓慢氧化多数化合反应铝热反应 吸热反应 C s CO2 g 2CO g C s H2O g CO g H2 g Ba OH 2 8H2O NH4Cl多数分解反应 5 下列说法正确的是 A 需要加热的化学反应都是吸热反应B 中和反应都是吸热反应C 电池是将化学能转化为电能的一种装置D 水力发电是将化学能转化为电能的过程6 已知反应物的总能量高于产物的总能量 则反应是 A 放热反应B 吸热反应C 有催化剂作用D 无法判断 C A 7 下列反应中 属于吸热反应的是 A 活泼金属跟酸反应B
10、 制造水煤气C 酸碱中和反应D 镁条燃烧8 下列反应既属于氧化还原反应 又是吸热反应的是 A 铝片与稀盐酸的反应B Ba OH 2 8H2O与NH4Cl的反应C 灼热的炭与CO2的反应D 甲烷在氧气中的燃烧反应 B C 9 在25 101kPa下 1mol的白磷 化学式为P4 完全燃烧放出的热量比4mol的红磷 化学式为P 完全燃烧放出的热量多 反应方程式分别为 P4 s 5O2 g P4O10 s 4P s 5O2 g P4O10 s 由此判断 下列说法正确的是 A 由红磷转化为白磷是吸热反应 等质量时红磷能量比白磷高B 由红磷转化为白磷是放热反应 等质量时红磷能量比白磷低C 由红磷转化为白磷是放热反应 等质量时红磷能量比白磷高D 由红磷转化为白磷是吸热反应 等质量时红磷能量比白磷低 D 三 化学能的应用 利用热量进行生活 生产和科研 利用热能使很多化学反应得以发生 科学视野 太阳能与人类生存 科学视野 社会发展与能源利用 科学视野 能源利用的三个时期
