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1、第一节第一节 化学能与热能化学能与热能高一年级高一年级 化学化学2 第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量化学反应与能量化学反应与能量化学能与热能化学能与热能燃燃料料电电池池汽汽车车化学变化的特征化学变化的特征: : 化化学学变变化化中中除除有有新新物物质质生生成成外外，常常伴伴随随着着放放热热、发发光光、变变色色、放放出出气气体体、生成沉淀生成沉淀等现象发生。等现象发生。利用化学反应：利用化学反应：一是制取新物质；一是制取新物质；二是利用反应中的能量二是利用反应中的能量. 煤、石油和天然气等化石燃料或它们的制品的煤、石油和天然气等化石燃料或它们的制品的燃烧所产生的热能从何而来？石灰石经高
2、温煅烧燃烧所产生的热能从何而来？石灰石经高温煅烧生成生石灰，高温提供的热能在分解反应中起什生成生石灰，高温提供的热能在分解反应中起什么作用？么作用？探究：探究：用化学键的观点来分析化学反应的用化学键的观点来分析化学反应的本质过程是什么？本质过程是什么？一个化学反应的的过程，本质上就是一个化学反应的的过程，本质上就是旧化学键断裂旧化学键断裂和和新化学键形成新化学键形成的过程。的过程。吸收能量吸收能量放出能量放出能量现象现象:一、一、化学键与化学反应中能量变化的关系化学键与化学反应中能量变化的关系1 1、当物质发生化学反应时，断开反应物中、当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要的化学键要吸收
3、能量吸收能量；而形成生成物中的化；而形成生成物中的化学键要学键要放出能量放出能量。化学键的化学键的断裂和形成断裂和形成是化学反应中能是化学反应中能量变化的主要原因。量变化的主要原因。 例如：例如：1mol H1mol H2 2中含有中含有1molH1molHH H， 断开断开1molHH变为变为H原子要吸收原子要吸收436kJ的能量。的能量。 由由H H原子形成原子形成1molH1molHH H要要放出放出436kJ436kJ的能量。的能量。2 2、一个化学反应吸收能量还是放出能、一个化学反应吸收能量还是放出能量是由什么决定的呢？量是由什么决定的呢？a.决定决定吸收总能量吸收总能量和和放出总能
4、量放出总能量的相对大小的相对大小1 1 、在反应在反应H H2 2 + Cl + Cl2 2 2HCl2HCl中，已知中，已知H HH H键能键能为为436kJ436kJ，ClClClCl键能为键能为247kJ247kJ，H HClCl键能为键能为431kJ431kJ，判断该反应是判断该反应是（ ） A. A. 吸热反应吸热反应 B. B. 放热反应放热反应 C. C. 吸收吸收179kJ179kJ热量热量 D.D.放出放出179kJ179kJ热量热量BD反应物总键能反应物总键能生成物总键能生成物总键能 小组讨论小组讨论 ： 吸热反应和放热反应中，反应物本吸热反应和放热反应中，反应物本身所具有
5、的能量和生成物身所具有的能量和生成物本身所具本身所具有的能量有的能量之间的大小关系分别如何之间的大小关系分别如何？（提示：可从能量守恒角度分析）（提示：可从能量守恒角度分析）E E（反应物）反应物）E E（生成物）生成物）放出能量放出能量 E E（反应物）反应物）E E（生成物）生成物）吸收能量吸收能量反应物的能量之和反应物的能量之和 E反反生成物的能量之和生成物的能量之和 E生生（1）若）若E反反 E生生，放出能量。，放出能量。（2）若）若E反反 E生生，吸收能量。，吸收能量。 b. 决定于反应物的总能量与生成物的总能决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。量的相对大小。(化学能化学
6、能）12g石墨石墨与与O2反应生成反应生成CO2放出放出393.51KJ热量；热量； 12g金刚石金刚石与与O2反应生成反应生成CO2放出放出395.41KJ热量，热量，试比较试比较,石墨与金刚石哪个能量高？哪个稳定？石墨与金刚石哪个能量高？哪个稳定？比较相同状态、相同数量的金刚石和比较相同状态、相同数量的金刚石和石墨，与石墨，与O2完全反应，生成相同状态、完全反应，生成相同状态、相同数量的相同数量的CO2，金刚石释放出的热量金刚石释放出的热量更多，说明更多，说明金刚石具有的总能量高，金刚石具有的总能量高，不稳定不稳定例题：例题：1在在25 ，101 kPa下，下，1 mol的白磷（化学的白磷
7、（化学式为式为P4）完全燃烧放出的热量比）完全燃烧放出的热量比4 mol的红磷的红磷（化学式为（化学式为P）完全燃烧放出的热量多由此判断，）完全燃烧放出的热量多由此判断，下列说法正确的是下列说法正确的是（ ）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，等质量时由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时
8、红磷能量比白磷低红磷能量比白磷低 DD二、化学能与热能的相互转化二、化学能与热能的相互转化1 1、能量守恒定律：一种能量可以转化、能量守恒定律：一种能量可以转化为另一种能量，总能量保持不变。为另一种能量，总能量保持不变。2 2、化学反应中的能量变化，通常表现为、化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化热量的变化吸热或放热吸热或放热。实验实验2 21 1现象现象结论结论铝与铝与盐酸反应，放出大量气泡，盐酸反应，放出大量气泡，温度升高温度升高该该反应是放热反应是放热反应反应实验实验2 22 2现象：现象：1 1、玻璃片（小木板）会与小烧杯粘、玻璃片（小木板）会与小烧杯粘结在一起结在一起 2 2、
9、有少许刺激性气味气体产生、有少许刺激性气味气体产生 3 3、有水生成、有水生成Ba(OH)2 8H2O + 2NH4ClBaCl2 +2NH3 +10H2O玻璃棒的作用：玻璃棒的作用：搅拌，使混合物充分接触搅拌，使混合物充分接触反应物成糊状的原因：反应物成糊状的原因：结冰粘结结冰粘结结论：该反应是吸热反应结论：该反应是吸热反应实验实验23盐酸温度盐酸温度/NaOH溶液温度溶液温度/ 中和反应后温度中和反应后温度/ 结论：中和反应是放热反应。结论：中和反应是放热反应。实质：实质：H+ + OH H2O反应后温度升高反应后温度升高室温室温室温室温中和热：酸与碱发生中和反应生成中和热：酸与碱发生中和
10、反应生成1molH1molH2 2O O时所释放的热量称为中和热时所释放的热量称为中和热思考与交流：思考与交流： 在设计实验装置和操作时应该注意哪在设计实验装置和操作时应该注意哪些问题？些问题？（1）用隔热装置，尽量减少热量散失；）用隔热装置，尽量减少热量散失；实验装置实验装置实验用品实验用品 大烧杯（大烧杯（500 500 mLmL）、）、小烧杯（小烧杯（100 100 mLmL） 温度计、量筒（温度计、量筒（50 50 mLmL）两个、泡沫两个、泡沫塑料塑料 或纸条、泡沫塑料板或硬纸板或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）、（中心有两个小孔）、环形玻璃搅拌棒环形玻璃搅拌棒。0.50
11、mol/L 0.50 mol/L 盐酸、盐酸、0.55 mol/L0.55 mol/L NaOHNaOH溶溶液液Q =（V酸酸酸酸V碱碱碱碱）c（t2t1）已知已知 V酸酸=V碱碱=50 mL。 酸酸=碱碱=1 g/cm3 c=4.18 J/（g）Q = 0.418（t2t1）kJ思考：上式思考：上式Q是中和热吗？为什么？是中和热吗？为什么？该反应的中和热应怎样表示呢？该反应的中和热应怎样表示呢？0.418 （t2t1）0.025kJ/mol思考与交流：思考与交流： 在设计实验装置和操作时应该注意哪在设计实验装置和操作时应该注意哪些问题？些问题？（1）用隔热装置，尽量减少热量散失；）用隔热装置
12、，尽量减少热量散失；（2）酸碱的量要准确：）酸碱的量要准确：nCVa a、浓度要越精确越好浓度要越精确越好b b、量体积的容器越精确越好，最好用移液管量体积的容器越精确越好，最好用移液管（3）温度计越精确越好）温度计越精确越好（4）注意控制反应时间）注意控制反应时间（5）多做几次，取平均值）多做几次，取平均值例例.将将V1 mL1.0mol/LHCl溶液和溶液和V2 mL未知浓度未知浓度的的NaOH溶液混合均匀后测量，并记录溶液温度，溶液混合均匀后测量，并记录溶液温度，实验结果如图所示实验结果如图所示(实验中始终保持实验中始终保持V1+V2=50mL)。2228温度温度V1/mL3010402
13、0A、做该实验时、做该实验时环境湿度为环境湿度为22 B、该实验表明、该实验表明化学能可能转化化学能可能转化为热能为热能 C、NaOH溶液的浓溶液的浓度约为度约为1.0mol/L D、该实验表明、该实验表明有水生成的反应有水生成的反应是放热反应。是放热反应。探索与总结探索与总结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物质氧化物质氧化浓硫酸稀释、氢氧浓硫酸稀释、氢氧化钠固体溶解化钠固体溶解吸热反应吸热反应C+COC+CO2 2H H2 2+CuO+CuOC+HC+H2 2O OBa(OH)Ba(OH)2 2.8H.8H2
14、 2O+NHO+NH4 4ClClCaCOCaCO3 3高温分解高温分解练习：练习：1 1、下列说法正确的是（、下列说法正确的是（ ） A.A.需要加热才能发生的反应一定是吸热需要加热才能发生的反应一定是吸热反应反应 B.B.任何放热反应在常温条件下一定能发任何放热反应在常温条件下一定能发生反应生反应 C.C.反应物和生成物所具有的总能量决定反应物和生成物所具有的总能量决定了反应结果是放热还是吸热了反应结果是放热还是吸热 D.D.吸热反应需加热才能发生反应吸热反应需加热才能发生反应C1、社会发展与能源利用、社会发展与能源利用2、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柴草时期化石能源时期化石能源时期多多能源结构时期能源结构时期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16.6%2.1%5.1%76.2%
