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1、 网络课程 内部讲义 化学能与热能化学能与热能 爱护环境，从我做起，提倡使用电子讲义爱护环境，从我做起，提倡使用电子讲义 第 1 页 化学能与热能化学能与热能 一、化学键与化学反应中能量变化的关系一、化学键与化学反应中能量变化的关系 化学键：使离子相结合或原子相结合的作用。 键能：拆开 1 mol 某化学键所需的能量叫键能。单位：kJ/mol。 化学键的形成蕴涵着能量变化，在进行反应时化学键要断裂，吸收能量，反应后形成新化学键要 放出能量，反应前反应物能量与反应后生成物能量不相等。 化学反应的本质是反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。 化学键是物质内部微粒之间强烈 的相互作用，断开反应
2、物中的化学键需要吸收能量，形成生成物中的化学键要放出能量。氢气和氯气 反应的本质是在一定的条件下，氢气分子和氯气分子中的 HH 键和 ClCl 键断开，氢原子和氯原 子通过形成 HCl 键而结合成 HCl 分子。1mol H2中含有 1mol HH 键，1mol Cl2中含有 1mol Cl Cl 键，在 25和 101kPa 的条件下，断开 1mol HH 键要吸收 436kJ 的能量，断开 1mol ClCl 键要 吸收 242 kJ 的能量，而形成 1mol HCl 分子中的 HCl 键会放出 431 kJ 的能量。这样，由于破坏旧键 吸收的能量少于形成新键放出的能量，根据“能量守恒定律
3、” ，多余的能量就会以热量的形式释放出 来。 二、化学能与热能的相互转化二、化学能与热能的相互转化 我们在初中学习过“质量守恒定律” ，知道自然界中物质可以相互转化，但是总质量保持不变； 同样一种能量可以转化成另一种能量，能量也是守恒的。这就是“能量守恒定律” ，这是两条基本的 自然定律。化学能是能量的一种，它同样可转化成其它形式的能量，如热能、电能等。我们开始研究 化学能与热能的关系。 化学反应的过程中伴随着能量变化，通常表现为热量的变化。 放热反应：放出热的化学反应 化学反应 吸热反应：吸收热的化学反应 反应物反应物 能能 量量 生成物生成物 放热反应放热反应 反应物反应物 生成物生成物
4、吸热反应吸热反应 反应过程反应过程 反应过程反应过程 第 2 页 *在化学反应过程中放出或吸收的能量，通常叫做反应热。反应热用符号H 表示，单位一般采 用“kJ/mol”。反应热符号有正负之分，当H 0 时，为放热反应，H 0 时，为吸热反应。 1、化学能转化为热能铝和盐酸的反应 实 验 铝 和 盐 酸 反 应 现 象 溶液温度 反应方程式 结 论 大多数置换反应是 反应， 能转化为 能释放出来 2、热能转化为化学能氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应 实 验 氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应 现 象 产生 气味的气体 固体温度 反应方程式 结 论 能转化为 能储存起来 3、中和热化学能变为热能 （1
5、）氢氧化钠与盐酸反应 HCl（aq）温度/ NaOH（aq）温度/ 中和反应后温度/ 实验 数据 结论 溶液温度 中和反应是 反应 能转化为 能释放出来 （2）中和热教材 P34 页的思考与交流 概念：酸和碱发生中和反应生成 水时所释放的热量称为中和热 稀溶液中，强酸与强碱的中和反热为定值：57.3KJ/mol （3）中和热的测定步骤： 用大、小烧杯、泡沫塑料、温度计和环形搅拌棒组装反应装置。 （也可在保温杯中进行） 用量筒量取 50mL0.5mol/L 的盐酸倒入小烧杯中并用温度计测量温度，记入下表。 用另一量筒量取 50mL0.55mol/L 的 NaOH 溶液并测量温度，记入下表。 把温
6、度计和环形搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的 NaOH 溶液一次倒入小烧杯，用环 形搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为最终温度，记入下表。 重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。 起始温度 t1/ 温度 次数 HCl NaOH平均值 终止温度 t2/ 温度差（t2t1）/ 1 25.0 25.0 28.4 2 24.9 25.1 28.3 3 25.1 24.9 28.5 根据实验数据计算中和热。 已知： 50mL 0.5mol 的盐酸和 50mL 0.55mol 的 NaOH 溶液密度都是 1.0g/mL，反应后溶液的比热 C4.18103KJ/（g） ，
7、Qcmt 第 3 页 中和热HnQ （4）注意点 所用装置要尽可能做到保温、隔热。 所用药品溶液浓度的配制必须准确，且浓度不大。 为保证盐酸完全被氢氧化钠中和，须使氢氧化钠的浓度稍大于盐酸溶液的浓度。 温度计刻度要小点，读数要尽可能准确。 水银球部位一定要完全浸没在溶液中，且要稳定一段时间后再读数，以提高测量的精度。 两次读数的时间间隔要短，这样才能读到最高温度，即最终温度。 实验操作时动作要快，以尽量减少热量的损失。 4、燃烧热化学能变为热能 在 101kPa 时，1mol 物质完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量，叫做该物质的燃烧热燃烧 热是反应热的一种形式使用燃烧热的概念时要理解下列要点
8、。 规定是在 101 kPa 压强下测出热量书中提供的燃烧热数据都是在 101kPa 下测定出来的因 为压强不同，反应热有所不同。 规定可燃物的物质的量为 1mol（这样才有可比性） 。 规定生成物为稳定的氧化物。 5、常见的放热反应和吸热反应 （1）放热反应 燃烧反应 中和反应 物质的缓慢氧化 金属与水或酸反应 大部分化合反应 （2）吸热反应 氢氧化钡晶体与氯化铵晶体 弱电解质的电离 大多数分解反应 二氧化碳与碳高温反应、碳与水蒸汽高温反应 盐类水解 6、化学能与热能相互转化的应用 （1）化学能转化为热能的应用： 、 、 。 （2）热能转化为化学能的应用： 、 。 7、生物体中的能量转化 生
9、物 反应物 变化过程 生成物 能量转化过程 植物 H2O CO2 光合作用 糖类（淀粉等）能 能 动物 食用糖类 缓慢氧化 H2OCO2 能 能 第 4 页 8、人类利用能源的三个阶段 能源时期 能源时期多能源结构时期 小结： 1化学反应的特点是有新物质生成，新物质和反应物总能量不同。 2反应中要遵循能量守恒。 3反应物与生成物的能量差若以热能形式表现即为放热和吸热。如果二者能量比 较接近，则放热和吸热不明显。 E（反应物）E（生成物）放出能量 E（反应物）E（生成物）吸收能量 练习巩固：练习巩固： 1下列反应属于吸热反应的是（ ） A二氧化碳与赤热的碳反应生成一氧化碳 B葡萄糖在人体内氧化分
10、解 CBa(OH)28H20 与 NH4Cl 反应 D锌粒与稀 H2S04反应制取 H2 2中和热的数值是 57.3KJ/mol。下列反应物混合产生的热量等于 57.3KJ 的是（ ） A1mol/L 的稀 HCl 溶液与 1mol/L 的稀 NaOH 溶液 B1mol/L 的稀 H2SO4溶液与 1mol/L 的稀 Ba(OH)2溶液 C1L1mol/L 的稀 HCl 溶液与 2L1mol/L 的稀 NaOH 溶液 D1L1mol/L 的稀 H2SO4溶液与 1L1mol/L 的稀 Ba(OH)2溶液 3下列能源通过化学反应产生的是（ ） A太阳能 B潮汐能 C风能 D氢气燃烧产生的热能 4
11、氢气是一种很有前途的能源物质，以水为原料大量制取氢气的最理想的途径是（ ） A利用太阳能直接使水分解产生氢气 B以焦炭和水制取水煤气分离出氢气 C用铁和盐酸反应放出氢气 D由热电站提供电力电解水产生氢气 52006 年 3 月 5 日，温家宝在十届全国人大四次会议上所作的“政府工作报告”中指出： “抓好资 源节约，建设环境友好型社会” ，这是我国社会及经济长期发展的重要保证，你认为下列行为中有悖 于这一保证的是（ ） A开发太阳能、水能、风能、可燃冰等新能源、减少使用煤、石油等化石燃料 B研究采煤、采油新技术，提高产量以满足工业生产的快速发展 C将煤进行气化处理，提高煤的综合利用效率 D减少资
12、源消耗、增加资源的重复使用和资源的循环再生 第 5 页 6下列各图中，表示正反应是吸热反应的图是（ ） 7下列说法正确的是（ ） A若反应 XYM 是放热反应，该反应一定不用加热 B需要加热方能发生的反应一定是吸热反应 CCO2与 CaO 化合是放热反应，则 CaCO3分解是吸热反应 D1mol 硫酸与足量氢氧化钠发生中和反应生成水所释放的热量称为中和热 8下列反应中反应物总能量高于生成物总能量的是（ ） A二氧化碳与碳生成一氧化碳 B碳与水蒸气生成一氧化碳和氢气 C碳酸钙受热分解 D盐酸与氢氧化钠反应 9下列反应既属于氧化还原反应，又是吸热反应的是（ ） A锌粒与稀硫酸的反应 B灼热的木炭与
13、 CO2的反应 C甲烷在空气中燃烧的反应 DBa(OH)28H2O 晶体与 NH4Cl 晶体的反应 10对于放热反应 H2 + Cl2点燃2HCl ，下列说法正确的是（ ） A产物所具有的总能量高于反应物所具有的总能量 B反应物所具有的总能量高于产物所具有的总能量 C断开 1mol HH 键和 1mol ClCl 键吸收的总能量小于形成 1mol HCl 键所放出能量 D该反应中，化学能只有转变为热能 11将煤块粉碎、经脱硫处理、在适当过量的空气中燃烧，这样处理的目的是（ ） 使煤充分燃烧，提高煤能的利用率 减少 SO2的产生，避免造成“酸雨” 减少有毒的 CO 产生，避免污染空气 减少 CO
14、2的产生，避免“温室效应” A B C D 12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并需要吸收能量。已知 12g 石 墨或金刚石完全燃烧时放出的热量依次为 Q1和 Q2，下列说法错误的是（ ） AQ1 Q2 B石墨不如金刚石稳定 第 6 页 C石墨具有的能量比金刚石低 D石墨与金刚石完全燃烧，生成的二氧化碳一样多 13已知：能量越低的物质就越稳定，白磷转化成红磷是放热反应。据此，下列判断或说法中正 确的是（ ） A在相同的条件下，红磷比白磷稳定 B在相同的条件下，白磷比红磷稳定 C红磷和白磷的结构相同 D红磷容易发生自燃而白磷则不会自燃 14下列各组中的两个反应，前一个反应放出的热量比后一个反应放出的热量
