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1、一飞冲天一飞冲天 神州九号飞船发射神州九号飞船发射专题专题2 2 化学反应与能量转化化学反应与能量转化 第二单元第二单元 化学反应中的热量化学反应中的热量化学反应中的热量JN实验方案实验方案 实验现象实验现象 结结 论论 镁条与盐酸反应，用镁条与盐酸反应，用手触摸试管，感受温手触摸试管，感受温度。度。 氢氧化钡固体与氯化氢氧化钡固体与氯化铵固体反应，用手触铵固体反应，用手触摸烧杯底部，感受温摸烧杯底部，感受温度。度。 发热发热镁与盐酸反应镁与盐酸反应有热量放出有热量放出冰凉冰凉氢氧化钡晶体与氢氧化钡晶体与氯化铵固体反应氯化铵固体反应需要吸收热量需要吸收热量【活动与探究】【活动与探究】化学反应中
2、的热量JN 化学变化中除有新物质生成外，化学变化中除有新物质生成外，必然必然伴随有伴随有能量能量(热能、光能、电能热能、光能、电能)的变化的变化利用化学反应利用化学反应：一是制取物质、二是利用反应中的能量一是制取物质、二是利用反应中的能量 思考：思考：请列举你了解的在生活中应用到的化学请列举你了解的在生活中应用到的化学反应中的能量反应中的能量这种能量变化又通常表现为这种能量变化又通常表现为热量热量的变化。的变化。化学反应中的热量JN一、化学反应中的热量变化一、化学反应中的热量变化( (一一) )放热反应和吸热反应放热反应和吸热反应吸热反应吸热反应:化学反应中化学反应中吸收吸收热量的反应。热量的
3、反应。放热反应放热反应:化学反应中化学反应中放出放出热量的反应热量的反应1.概念概念化学反应中的热量JN 2. 常见的放热反应和吸热反应常见的放热反应和吸热反应放热反应放热反应吸热反应吸热反应燃料的燃烧燃料的燃烧中和反应中和反应金属与酸金属与酸大多数化合反应大多数化合反应C+CO2 ，H2+CuO，C+H2OBa(OH)2.8H2O+NH4ClCaCO3高温分解等大多数高温分解等大多数分解反应分解反应 为什么有的反应会放出热量，有的需要吸收为什么有的反应会放出热量，有的需要吸收热量呢？热量呢？化学反应中的热量JN分析化学反应分析化学反应放出能量放出能量化学反应中的热量JN分析化学分析化学反应反
4、应吸收能量吸收能量化学反应中的热量JN生成物生成物反应物反应物 能量能量反应物的反应物的总能量总能量生成物的生成物的总能量总能量图图1吸收吸收热量热量反应过程中能量变化曲线图：反应过程中能量变化曲线图：化学反应中的热量JN生成物的生成物的 总能量总能量生成物生成物反应物反应物能量能量反反应应物物的的总能量总能量图图2放出放出热量热量思考思考图图1 1、图、图2 2反应过程中总能量增加还是减少？反应过程中总能量增加还是减少？ 化学反应的过程化学反应的过程,可以看成是能量的可以看成是能量的“贮贮存存”或或“释放释放”的过程的过程化学反应中的热量JN反应物的能量之和反应物的能量之和 E反反生成物的能
5、量之和生成物的能量之和 E生生（1）若）若E反反 E生生，（2）若）若E反反 4Q 4Q3 3 B. 2QB. 2Q1 1 + Q + Q2 2 4Q 4Q3 3 C. Q C. Q1 1 + Q + Q2 2 Q Q3 3 D. QD. Q1 1 + Q + Q2 2 = Q = Q3 3B化学反应中的热量JN书写步骤书写步骤1 1、写出化学方程式、写出化学方程式2 2、注明反应物和生成物的、注明反应物和生成物的状态状态3 3、标明反应热、标明反应热HH4 4、注明反应的温度和压强、注明反应的温度和压强( (中学一般不注明中学一般不注明) )5 5、检查、检查(三三)热化学方程式热化学方程式
6、表示化学反应中放出或吸收的热量的化学方程式表示化学反应中放出或吸收的热量的化学方程式化学反应中的热量JN 1 1、已知、已知1molN1molN2 2(g)(g)与适量与适量H H2 2(g)(g)反应，生成反应，生成NHNH3 3(g)(g)，放出，放出92.2KJ92.2KJ热量热量练习练习 2 2、已知卫星发射时可用肼做燃料。、已知卫星发射时可用肼做燃料。1molN1molN2 2H H4 4(l)(l)在在O O2 2(g)(g)中燃烧，生成中燃烧，生成N2(g)和和H2O(l),放出放出622KJ热量热量化学反应中的热量JN（1 1）反应物和生成物要标明其）反应物和生成物要标明其聚集
7、状态聚集状态，用，用g g、l l、s s分别代表气态、液态、固态，溶液分别代表气态、液态、固态，溶液(aq)(aq)。 注意事项注意事项（2 2）方程式右端用）方程式右端用H H 标明恒压条件下反应放标明恒压条件下反应放出或吸收的热量，出或吸收的热量，放热为负，吸热为正放热为负，吸热为正。 （3 3）热化学方程式中各物质前的化学计量数）热化学方程式中各物质前的化学计量数不不表示分子个数表示分子个数，只表示只表示物质的量物质的量，因此可以是，因此可以是整数或分数整数或分数。 （4 4）对于相同物质的反应，当化学计量数不同）对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其时，其H H 也不同，即也不同
8、，即H H 的值与计量数成正比的值与计量数成正比。 化学反应中的热量JN1 1、依据实验数据、依据实验数据, ,写出下列反应的热化学方程式。写出下列反应的热化学方程式。(1)4gCO(1)4gCO在氧气中燃烧生成在氧气中燃烧生成COCO2 2，放出，放出9.6kJ9.6kJ热量，热量，写出写出COCO燃烧的热化学方程式燃烧的热化学方程式。(2)(2)在一定温度下在一定温度下,88g CO,88g CO2 2气体与适量气体与适量H H2 2在催化剂在催化剂存在下完全反应存在下完全反应, ,生成生成COCO气体和水蒸气气体和水蒸气, ,吸热吸热82KJ82KJ。 练一练：练一练：化学反应中的热量J
9、N2 2、在下列反应中、在下列反应中, ,生成物能量总和高于反应物能生成物能量总和高于反应物能量总和的是量总和的是( )( )A.Zn(S)+CuSOA.Zn(S)+CuSO4 4(aq)=ZnSO(aq)=ZnSO4 4(aq)+Cu(s)(aq)+Cu(s)； H=-216KJmol H=-216KJmol- -B.CaCOB.CaCO3 3(S)=CaO(S)+CO(S)=CaO(S)+CO2 2(g)(g)；H=+178.5KJmolH=+178.5KJmol- - C.HC.H2 2(g)+I(g)+I2 2(s)=2HI(g)(s)=2HI(g)； H = +53KJmol H =
10、 +53KJmol- - D.HD.H+ +(aq)+OH(aq)+OH- -(aq)=H(aq)=H2 2O(l)O(l)； H=-57.2KJmol H=-57.2KJmol- - BC化学反应中的热量JN化学反应中的热量JN4 4、在一定条件下氢气和甲烷燃烧的化学方程式为：、在一定条件下氢气和甲烷燃烧的化学方程式为：2H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l);H=-572kJmolO(l);H=-572kJmol- - CHCH4 4(g)+2O(g)+2O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l);H=-890kJmo
11、lO(l);H=-890kJmol- - 由由1mol 1mol 氢气和氢气和3mol3mol甲烷组成的混合气体在上述条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。件下完全燃烧时放出的热量为多少。解：解：Q = (572kJ 2) + (890 kJ3) =2956 kJ化学反应中的热量JN5 5、在一定条件下氢气和丙烷燃烧的化学方程式为：在一定条件下氢气和丙烷燃烧的化学方程式为： 2H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l);O(l);H=-H=-571.6kJ 571.6kJ molmol- -C C3 3H H8 8(g)+5O(g)+5O
12、2 2(g)=3CO(g)=3CO2 2(g)+4H(g)+4H2 2O(l);O(l);H=-H=-2220kJ2220kJmolmol- - 5mol 5mol 氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ3847kJ，则氢气和甲烷的体积比为则氢气和甲烷的体积比为 (A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1 (A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1B化学反应中的热量JN化学反应中的热量JN 化学反应的热效应只与反应的始化学反应的热效应只与反应的始态和终态有关，而与具体的反应途态和终态有关，而与具体的反应途径无关，即化
13、学反应不管是一步还径无关，即化学反应不管是一步还是几是几 步完成，其反应热是相同的步完成，其反应热是相同的 盖斯定律盖斯定律拓展视野拓展视野化学反应中的热量JN 已知：已知：H2(g)+1/2 O2(g) H2O(g) ; H1 = 241.8kJ/mol H2(g)+ 1/2 O2(g) H2O(l) ; H2 = 285.8kJ/mol H2O(l) H2O(g) ; H3 = +44.0kJ/mol 则则 H1、H2、H3的关系的关系 。 H1=H2+H3例题例题 :化学反应中的热量JN1.已知：已知：C(s) + O2(g)CO2(g) ; H1 = 393.5 kJ/molCO(g)
14、+1/2O2(g)CO2(g) ; H2 = 283.0kJ/mol求：求：C(s)+1/2O2(g) CO(g) 的的 H3 = 。 110. 5 kJ/mol已知：金刚石、石墨的热化学方程式：已知：金刚石、石墨的热化学方程式：C(s,金刚石金刚石)+O2(g) CO2(g) ; H=-395.4 kJ/molC(s,石墨石墨)+O2(g)CO2(g); H=-393.5 kJ/mol 则石墨转化为金刚石的反应热则石墨转化为金刚石的反应热H = ，两物质中，两物质中 较为稳定较为稳定+1.9 kJ/mol石墨石墨化学反应中的热量JN1967年年6月月17日日1964年年10月月16日日化学反
15、应中的热量JN能源、材料、信息能源、材料、信息n能源能源、材料材料、信息信息被称为现代社会发展的三被称为现代社会发展的三大支柱。大支柱。n人类文明始于用火人类文明始于用火-热能的使用，现代社热能的使用，现代社会的一切活动都离不开能源，在影响全球经会的一切活动都离不开能源，在影响全球经济和生活的各种因素中，能源居于首位。济和生活的各种因素中，能源居于首位。化学反应中的热量JN1.1.人类利用能源的三个阶段人类利用能源的三个阶段柴草时期、化石能源时期、多能源结构时期柴草时期、化石能源时期、多能源结构时期2、能源分类、能源分类一次能源：一次能源：二次能源：二次能源：可再生能源：可再生能源：不可再生能
16、源：不可再生能源：常规能源：常规能源：新能源：新能源：污染型能源：污染型能源：清洁能源：清洁能源：二二. 燃料燃烧释放的热量燃料燃烧释放的热量化学反应中的热量JN 能源依据能源依据产生的方式产生的方式可划分为一级能源和二可划分为一级能源和二级能源。级能源。 一级能源一级能源是指在自然界中能以现成形式提供的是指在自然界中能以现成形式提供的能源，能源， 例如：例如：天然气天然气，煤煤，石油石油； 二级能源二级能源是指需要依靠其它能源（也就是一是指需要依靠其它能源（也就是一级能源）的能量间接制取的能源，例如：级能源）的能量间接制取的能源，例如：电能电能，一氧化碳一氧化碳。 如如氢气氢气属高效无污染二
17、级能源，是因为自然属高效无污染二级能源，是因为自然界中现成氢气很少。界中现成氢气很少。 化学反应中的热量JN16.6%2.1%5.1%76.2%我国化石燃料和水电能源消耗构成图我国化石燃料和水电能源消耗构成图热值热值化学反应中的热量JN 现今用的燃料是什么？主要是什么？现今用的燃料是什么？主要是什么？ 燃料充分燃烧的条件有哪些？燃料充分燃烧的条件有哪些？ 燃料燃烧时，空气不足或大大过量，分别燃料燃烧时，空气不足或大大过量，分别会造成什么后果？会造成什么后果？ 导致酸雨的主要原因之一是什么？导致酸雨的主要原因之一是什么？ 怎样高效、清洁地利用煤炭？怎样高效、清洁地利用煤炭？ 怎样提高固体和液体燃
18、料的燃烧效率？怎样提高固体和液体燃料的燃烧效率？3.3.燃料的充分燃烧燃料的充分燃烧空气不足，燃烧就不完全，空气不足，燃烧就不完全，浪费资源，产生的大量浪费资源，产生的大量CO危害人体健康；过量的空气危害人体健康；过量的空气会带走部分热量，同样造成会带走部分热量，同样造成浪费浪费将固体燃料粉碎，或将固体燃料粉碎，或将液体燃料以雾状喷将液体燃料以雾状喷出，以增大燃料与空出，以增大燃料与空气的接触面气的接触面煤中所含硫在燃烧煤中所含硫在燃烧时会生成时会生成SO2要有适当过量的空气要有适当过量的空气燃料与空气要有足够燃料与空气要有足够大的接触面积大的接触面积化学反应中的热量JN高效清洁利用煤炭的重要
19、途径高效清洁利用煤炭的重要途径煤的气化（水煤气或干馏煤气）煤的气化（水煤气或干馏煤气） 将焦炭在高温下与水蒸气反应，则得到将焦炭在高温下与水蒸气反应，则得到COCO和和H H2 2C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) 高温高温煤的液化煤的液化化学反应中的热量JN美国通用汽车公司氢燃料电池美国通用汽车公司氢燃料电池车车“氢动一号氢动一号”日前走出实验日前走出实验室，标志着以零尾气排放为目室，标志着以零尾气排放为目标的清洁汽车距其实用阶段又标的清洁汽车距其实用阶段又近了一步。测试表明，近了一步。测试表明，“氢动氢动一号一号”原型车时速从原型车时速从0100公公里的加速时间只需里的
20、加速时间只需16秒，最高秒，最高时速达时速达140公里，可持续行驶公里，可持续行驶400公里。公里。据悉，据悉，“氢动一号氢动一号”与普通车最大的区别在于动力系与普通车最大的区别在于动力系统，其核心是统，其核心是200块燃料电池串联成、尺寸与普通汽块燃料电池串联成、尺寸与普通汽车动力单元相当的电池组，使用储存在防热传导和防车动力单元相当的电池组，使用储存在防热传导和防蒸发的特制不锈钢储罐中的蒸发的特制不锈钢储罐中的液氢液氢为燃料，储罐则安装为燃料，储罐则安装在后座下面和后轴前。氢与氧燃烧产生动力，而燃烧在后座下面和后轴前。氢与氧燃烧产生动力，而燃烧产物是无污染的水。产物是无污染的水。化学反应中
21、的热量JN 汽油是石油制的，但不只是发生和物理变化。汽油是石油制的，但不只是发生和物理变化。这中间有很多工艺过程，像精馏之类的。这中间有很多工艺过程，像精馏之类的。 另外，所谓一级能源，就是能直接用的，不用另外，所谓一级能源，就是能直接用的，不用加工的，不管是物理变化的加工还是其它什么变加工的，不管是物理变化的加工还是其它什么变化的加工，化的加工，只要是经过了加工，就不再是一级的只要是经过了加工，就不再是一级的了。了。 如：水能，若用它带动发动机，就是直接利如：水能，若用它带动发动机，就是直接利用了，是一级能源；若饮用，就得加工，净化，用了，是一级能源；若饮用，就得加工，净化，消毒之类的，就是
22、二级能源了。消毒之类的，就是二级能源了。化学反应中的热量JN可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源，它对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。源，它对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。可再生可再生能源主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。能源主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。 风能风能风能风能是指风所负载的能量，风能的大小决定于风速和空气的密度。是指风所负载的能量，风能的大小决定于风速和空气的密度。 太阳能太阳能
23、是太阳能太阳能是指太阳所负载的能量，它的计量一般以阳光照射到地面的辐射总量，包括太阳的指太阳所负载的能量，它的计量一般以阳光照射到地面的辐射总量，包括太阳的直接辐射和天空散射辐射的总和。太阳能的利用方式主要有：光伏（太阳能电池）直接辐射和天空散射辐射的总和。太阳能的利用方式主要有：光伏（太阳能电池）发电系统，将太阳能直接转换为电能；太阳能聚热系统，利用太阳的热能产生电发电系统，将太阳能直接转换为电能；太阳能聚热系统，利用太阳的热能产生电能；被动式太阳房；太阳能热水系统；太阳能取暖和制冷。能；被动式太阳房；太阳能热水系统；太阳能取暖和制冷。 小水电水的流动可小水电水的流动可产生能量，通过捕获水流
24、动的能量发电，称为水电。生物质能生物质能包括自然产生能量，通过捕获水流动的能量发电，称为水电。生物质能生物质能包括自然界可用作能源用途的各种植物、人畜排泄物以及城乡有机废物转化成的能源，如界可用作能源用途的各种植物、人畜排泄物以及城乡有机废物转化成的能源，如薪柴、沼气、生物柴油、燃料乙醇、林业加工废弃物、农作物秸秆、城市有机垃薪柴、沼气、生物柴油、燃料乙醇、林业加工废弃物、农作物秸秆、城市有机垃圾、工农业有机废水和其他野生植物等。圾、工农业有机废水和其他野生植物等。 地热能地热能是贮存在地下岩石和流地热能地热能是贮存在地下岩石和流体中的热能，它可以用来发电，也可以为建筑物供热和制冷。根据测算，
25、全球潜体中的热能，它可以用来发电，也可以为建筑物供热和制冷。根据测算，全球潜在地热资源总量相当于每年在地热资源总量相当于每年493亿吨标准煤。亿吨标准煤。 海洋能海洋能是潮汐能、波浪能、温差能、盐差能和海流能的统称，海洋通过各海洋能海洋能是潮汐能、波浪能、温差能、盐差能和海流能的统称，海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量，这些能量以潮汐、波浪、温度差、海流等形种物理过程接收、储存和散发能量，这些能量以潮汐、波浪、温度差、海流等形式存在于海洋之中。例如，潮汐的形式源于月亮和太阳对地球的吸引力，涨潮和式存在于海洋之中。例如，潮汐的形式源于月亮和太阳对地球的吸引力，涨潮和落潮之间所负载的能量称之为潮汐能；潮汐和风又形成了海洋波浪，从而产生波落潮之间所负载的能量称之为潮汐能；潮汐和风又形成了海洋波浪，从而产生波浪能；太阳照射在海洋的表面，使海洋的上部和底部形成温差，从而形成温差能。浪能；太阳照射在海洋的表面，使海洋的上部和底部形成温差，从而形成温差能。所有这些形式的海洋能都可以用来发电。所有这些形式的海洋能都可以用来发电。化学反应中的热量JN
