化学必修4-化学能与热能

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1、第二章化学反应与能量第二章化学反应与能量第一节第一节 化学反应与热能化学反应与热能化石燃料燃烧时释放热能，这种热能化石燃料燃烧时释放热能，这种热能从何而来？石灰石分解要不断加热，从何而来？石灰石分解要不断加热，这种热能向何处而去这种热能向何处而去?思考思考化学反应中的能量变化化学反应中的能量变化白磷的燃烧白磷的燃烧氨的燃烧氨的燃烧 物质发生化学反应的同时还伴随着能量的变化物质发生化学反应的同时还伴随着能量的变化,而这种能量变化又通常表现为热能变化。而这种能量变化又通常表现为热能变化。一、化学键和化学反应一、化学键和化学反应 中能量变化的关系中能量变化的关系1、化学反应中能量变化与键能的关系、化

2、学反应中能量变化与键能的关系 分子或化合物里的分子或化合物里的原子原子之间之间是通过是通过 相结合的，化学相结合的，化学反应的本质是反应的本质是_而化学键是与能量联系在一起的而化学键是与能量联系在一起的,所以化所以化学反应的同时一定伴随着能量的变化。学反应的同时一定伴随着能量的变化。断开旧键断开旧键 吸收能量吸收能量形成新键形成新键 放出能量放出能量H-H= H+H 吸收吸收 436kJ/molH-F= H+ F 吸收吸收 565kJ/mol 化学键的化学键的断裂断裂和和形成形成是化学是化学反应中能量变化的主要原因反应中能量变化的主要原因在在25和和101kPa的条件的条件H+H = H-H

3、放出放出 436kJ/molH+F = H-F 放出放出 565kJ/mol问题问题 如何知道一个反应是如何知道一个反应是吸收能量还是放出能量吸收能量还是放出能量呢？呢？反应物反应物的能量的能量生成物生成物的能量的能量能量的释放能量的释放反应物反应物的能量的能量生成物生成物的能量的能量能量的吸收能量的吸收反应物的总能量反应物的总能量= =生成物的总能量生成物的总能量+ +放出的热量放出的热量生成物的总能量生成物的总能量= =反应物的总能量反应物的总能量+ +吸收的热量吸收的热量n n物质内部的键能越大，物质的能量越低物质内部的键能越大，物质的能量越低在在25和和101kPa的条件下，的条件下，

4、H2 + F2 2HF kJ的能量的能量F - F F + F 吸收吸收155kJ/molH-H H + H 吸收吸收436kJ/molH + F H-F 放出放出565kJ/mol例如例如在在25和和101kPa的条件下，的条件下，即即：由由1mol的的H2和和1mol的的F2，生成，生成2molHF会会释放释放出出 2 565kJ-436kJ-155kJ=539kJH2 + F2 2HF kJ的能量的能量F - F F + F 吸收吸收155kJ/molH-H H + H 吸收吸收436kJ/molH + F H-F 放出放出565kJ/mol例如例如 氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰，在反应

5、中，氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰，在反应中， 破坏破坏1molH1molHH H键消耗的能量为键消耗的能量为Q Q1 1kJkJ， 破坏破坏1molO = O1molO = O键消耗的能量为键消耗的能量为Q Q2 2kJkJ， 形成形成1molH1molHO O键释放的能量为键释放的能量为Q Q3 3kJkJ。 下列关系式中正确的是（下列关系式中正确的是（ ） A. 2Q A. 2Q1 1 + Q + Q2 2 4Q 4Q3 3 B. 2QB. 2Q1 1 + Q + Q2 2 4Q 4Q3 3 C. QC. Q1 1 + Q + Q2 2 Q Q3 3 D. QD. Q1 1 + Q + Q

6、2 2 = Q = Q3 3Bn n试通过计算说明试通过计算说明3molH3molH2 2与与1molN1molN2 2反应的能量变化反应的能量变化n n已知已知H-HH-H的键能为的键能为436kJ/mol436kJ/mol，n nN-HN-H的键能为的键能为391kJ/mol391kJ/mol，n nN N三三N N的键能为的键能为946kJ/mol946kJ/mol1、物质发生化学反应的同时还伴随着能量的、物质发生化学反应的同时还伴随着能量的变化变化,而这种能量变化又通常表现为热能变化。而这种能量变化又通常表现为热能变化。2、化学键的断裂和形成是化学反应中能量变、化学键的断裂和形成是化学

7、反应中能量变化的主要原因。化的主要原因。3、一个确定的化学反应在发生过程中是吸收、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，取决于反应物的总能量能量还是放出能量，取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。与生成物的总能量的相对大小。4、可以利用键能数据估算反应的能量变化、可以利用键能数据估算反应的能量变化小结小结二、化学能与热能的相互转化二、化学能与热能的相互转化n n质量守恒定律质量守恒定律n n能量守恒定律能量守恒定律n n一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，转化的途径和能量形式可以不同，但是体系包含转化的途径和能量形式可以

8、不同，但是体系包含的总能量不变的总能量不变n n化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化n n化学上把有热量放出的化学反应叫做化学上把有热量放出的化学反应叫做放热反应放热反应。 n n吸收热量的化学反应叫做吸收热量的化学反应叫做吸热反应吸热反应。现象现象结论结论实验实验 1 1：盐酸与铝片的反应：盐酸与铝片的反应 实验实验 2 2：Ba(OH)Ba(OH)2 2 8H2O与与NH4Cl的的反应反应 现象现象结论结论现象现象结论结论化学能与热能的相互转化化学能与热能的相互转化实验实验 1 1：盐酸与铝片的反应：盐酸与铝片的反应 实验实验 2 2：Ba(

9、OH)Ba(OH)2 2 8H2O与与NH4Cl的的反应反应 现象现象结论结论反应放出热量。反应放出热量。反应放出热量。反应放出热量。有气泡放出，温度升高。有气泡放出，温度升高。有气泡放出，温度升高。有气泡放出，温度升高。有刺激性气味，烧杯底部有刺激性气味，烧杯底部有刺激性气味，烧杯底部有刺激性气味，烧杯底部很冷，烧杯下面的玻璃片很冷，烧杯下面的玻璃片很冷，烧杯下面的玻璃片很冷，烧杯下面的玻璃片被冻在一起。被冻在一起。被冻在一起。被冻在一起。反应吸收热量。反应吸收热量。反应吸收热量。反应吸收热量。n nBa(OH)2.8H20+2NH4Cl =BaCl2+2NH3+10H2O实验实验 3 3

10、：酸与碱的中和反应：酸与碱的中和反应 反应物及反应物及反应物及反应物及其用量其用量其用量其用量酸酸酸酸HClHCl 20mL 2mol/L20mL 2mol/L碱碱碱碱NaOH 20mL2mol/LNaOH 20mL2mol/L 混合前温度混合前温度混合前温度混合前温度室温室温室温室温 混合后温度混合后温度混合后温度混合后温度 结结结结 论论论论 归纳与概括归纳与概括归纳与概括归纳与概括HCl与与NaOH发生中发生中和反应时和反应时放热放热。强酸和强碱发生反应时放出强酸和强碱发生反应时放出热量热量。中和热：中和热：是指酸碱中和反应生成是指酸碱中和反应生成 1mol H2O（液态）所（液态）所释

11、放的热量，（放出热量为释放的热量，（放出热量为57.3kJ）中和热的测定步骤：中和热的测定步骤：n n用用用用大大大大、小小小小烧烧烧烧杯杯杯杯、泡泡泡泡沫沫沫沫塑塑塑塑料料料料、温温温温度度度度计计计计和和和和环环环环形形形形搅搅搅搅拌拌拌拌棒组装反应装置。棒组装反应装置。棒组装反应装置。棒组装反应装置。( (也可在保温杯中进行也可在保温杯中进行也可在保温杯中进行也可在保温杯中进行) )n n用用用用量量量量筒筒筒筒量量量量取取取取50mL0.5mol50mL0.5mol的的的的盐盐盐盐酸酸酸酸倒倒倒倒入入入入小小小小烧烧烧烧杯杯杯杯中并用温度计测量温度，记入表格。中并用温度计测量温度，记入

12、表格。中并用温度计测量温度，记入表格。中并用温度计测量温度，记入表格。n n用用用用另另另另一一一一量量量量筒筒筒筒量量量量取取取取50mL0.55mol50mL0.55mol的的的的NaOHNaOH溶溶溶溶液并测量温度，记入表格。液并测量温度，记入表格。液并测量温度，记入表格。液并测量温度，记入表格。n n把把把把温温温温度度度度计计计计和和和和环环环环形形形形搅搅搅搅拌拌拌拌棒棒棒棒放放放放入入入入小小小小烧烧烧烧杯杯杯杯的的的的盐盐盐盐酸酸酸酸中中中中，并并并并把把把把量量量量筒筒筒筒中中中中的的的的NaOHNaOH溶溶溶溶液液液液一一一一次次次次倒倒倒倒入入入入小小小小烧烧烧烧杯杯杯杯

13、，用用用用环环环环形形形形搅搅搅搅拌拌拌拌棒棒棒棒轻轻轻轻轻轻轻轻搅搅搅搅动动动动溶溶溶溶液液液液，并并并并准准准准确确确确读读读读取取取取混混混混合合合合溶溶溶溶液液液液的的的的最高温度，记为最终温度，记入表格。最高温度，记为最终温度，记入表格。最高温度，记为最终温度，记入表格。最高温度，记为最终温度，记入表格。n n重重重重复复复复实实实实验验验验两两两两次次次次，取取取取测测测测量量量量所所所所得得得得数数数数据据据据的的的的平平平平均均均均值值值值作作作作为为为为计算依据。计算依据。计算依据。计算依据。思考与交流思考与交流测量中和反应热应该注意哪些问题？测量中和反应热应该注意哪些问题？

14、1、保温隔热的效果一定要好。、保温隔热的效果一定要好。2、酸碱浓度要准确。、酸碱浓度要准确。3、温度计要读准，水银球要全浸在、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、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。溶液中，且要稳定一段时间再读。减少热量的散失。减少热量的散失。n n根根据据实实验验数数据据计计算算中中和和热热。已已知知：50mL0.5mol50mL0.5mol的的 盐盐 酸酸 和和 50mL0.55mol50mL0.55mol的的NaOHNaOH溶溶 液液 密密 度度 都都 是是 1.0g/mL1.0g/mL， 比比 热热C=4.1810C=4.18

15、10-3-3KJ/(g)KJ/(g)，反反应应前前后后的的温度分别是温度分别是t t1 , 1 , t t2 2中和热中和热H = H = n nH=-0.418(tH=-0.418(t2 2-t-t1 1)/0.025 kJ/mol)/0.025 kJ/mol n n需要加热的反应一定是吸热反应吗？需要加热的反应一定是吸热反应吗？n n不需要加热的反应一定是放热反应吗？不需要加热的反应一定是放热反应吗？ Al Al、MgMg与与与与HClHCl的反应，的反应，的反应，的反应， 酸碱中和反应酸碱中和反应酸碱中和反应酸碱中和反应 放出热量放出热量 Ba（OH）2 8H2ONH4Cl晶体反应。晶体

16、反应。吸收热量吸收热量1.化学反应化学反应 归纳与整理归纳与整理化学能和热能可以相互转化化学能和热能可以相互转化质量守恒定律质量守恒定律能量守恒定律能量守恒定律2.两个定律两个定律 放热反应是放热反应是化学能化学能转化为转化为热能热能。 吸热反应是吸热反应是热能热能转化为转化为化学能化学能。吸热反应吸热反应CaCO3 CaO + CO2高温CuO + H2 Cu + H2O加热C + H2O CO + H2高温产生水煤气的反应产生水煤气的反应氢气还原氧化铜氢气还原氧化铜生产生石灰的反应生产生石灰的反应高温加热以上反应需要吸收一定能量，才能发生以上反应需要吸收一定能量，才能发生。注意反应条件注意反应条件练习：练习：1. 下列物质加入水中显著放热的是：下列物质加入水中显著放热的是：A.生石灰生石灰 B.酒精酒精C.固体固体NaCl D.浓浓NaOH溶液溶液2. 下列反应中既属于氧化还原反应同时又下列反应中既属于氧化还原反应同时又是吸热反应的是：是吸热反应的是：A.Ba(OH)2 8H2O与与NH4Cl反应反应B.镁与稀盐酸镁与稀盐酸C.灼热的炭与灼热的炭与CO2D.甲烷与甲烷与O2反应反应