化学能与能量ppt课件.pptx
第二章 化学反应与能量,第一节 化学能与热能,学习目标：1、从微观角度（化学反应本质-化学键）、宏观角度（能量）方面理解化学反应中能量的变化；2、掌握基本化学反应是放热/吸热反应的判断方法。,燃烧是否有化学反应发生？,烧煤、木头、天然气目的是什么？,【思考与交流】,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，反应式,高温提供的热能在石灰石的分解反应中起到什么作用？,【思考与交流】,化学反应与能量变化有什么样的关系呢？,一、化学键与化学反应中能量变化的关系,回顾：从化学键的角度来看，化学反应的实质是什么？,化学反应的本质：旧化学键的断裂和新化学键的形成。,讨论：怎样才能断开化学键呢？,需要外界给予能量,25，101kPa下，1mol H2 HH H +H 吸收能量436KJ H + H HH 放出能量436KJ1mol CH4中含有4molCH键，断开1molCH键要吸收415KJ能量，断开1mol CH4所有CH键则要吸收4mol415KJ/mol=1660KJ的能量。,结论：化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因！,化学反应,物质的变化,能量的变化,键能：形成1 mol化学键释放的能量和断开1 mol 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。,某些化学键的键能(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？,在反应H2 + Cl2 2HCl中，已知HH 键能为436 kJ/mol，ClCl键能为243 kJ/mol，HCl键能为431 kJ/mol，判断该反应是 反应（放热/吸热）。,课堂练习一,（1）破坏1 mol H-H、1 mol Cl-Cl键吸收的能量为： 436 kJ/mol1mol + 243 kJ/mol1mol =679 kJ,结论：一个化学反应是放出能量还是吸收能量取决于断开旧化学键所吸收的总能量Q1与形成新键放出的总能量Q2的相对大小。Q1Q2，化学反应为吸热反应；Q1Q2，化学反应为放热反应。,（2）形成2molH-Cl键放出的能量为：431 kJ/mol2mol=862 kJ,（3）放出的能量大于吸收的能量，该反应是放热反应，放出的热量为 862 kJ 679 kJ=183 kJ,同步训练P26 例3,同步训练P26 换位思考,在反应N2(g)+3 H2 (g)2NH3中，有关物质的化学键键能（拆开1mol化学键所需要的能量）如下,计算该反应生成2mol NH3时吸收或放出的热量是多少？,课堂练习二,（1）破坏3 mol H-H、1 mol NN键吸收的能量为： 436.0 kJ/mol3mol + 945.0 kJ/mol1mol =2253 kJ,（2）形成2molNH3放出的能量为：391.0 kJ/mol32mol=2346 kJ,（3）放出的能量大于吸收的能量，该反应是放热反应，放出的热量为 2346 kJ 2253 kJ=93 kJ,微观（化学键）角度：化学键的断裂与形成，能计算出化学反应中能量的变化。,宏观（能量）角度：各种物质都储存有化学能，不同的物质由于结构和组成不同，则所含化学能不同。因此，反应物的总能量与生成物的总能量不相等，导致反应有能量的变化。,思考？,（1）当反应物具有的总能量比生成物所具有的总能量多时，反应物变成生成物后，根据能量守恒原理，多到的能量哪去了？,多到的能量放出去了以热能、光能、电能等形式,+,结论：E反E生，反应为放热反应,+,思考？,（2）当生成物具有的总能量比反应物所具有的总能量多时，多到的能量哪里来？,多到的能量从外界吸进来,结论：E生E反，反应为吸热反应,反应物总能量 生成物总能量，放热反应；,反应物总能量 生成物总能量，吸热反应。,【课堂总结】,1、化学反应中能量变化原因,（1）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。（2）宏观：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。,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恒定律；3、物质本身所具有的能量越高，该物质越不稳定；物质本身具有的能量越低，该物质越稳定，即能量越低越稳定。,二、化学能与热能的相互转化,质量守恒定律：参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和，即反应前后总质量保持不变。,两个自然定律,能量守恒定律：一种形式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，但体系包含的总能量不变。,化学能是能量的一种形式，可以转化为其他形式的能量，如热能、电能等。化学反应中的能量变化，通常主要表现为热量的变化（吸热或放热）。,实验2-1： 铝与盐酸反应,烧杯壁发烫,有大量气体放出,温度升高,2Al+6HCl=2AlCl3+3H2,该反应为 反应,放热,实验2-2 Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应,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,烧杯变冷,烧杯下带有水滴的玻璃片粘到烧杯底部,有NH3生成,反应吸热,反应吸收热量使体系温度降低，使水结成冰,有水生成,Ba(OH)2 8 H2O + 2 NH4Cl = BaCl2+2 NH3+10 H2O,混合物成糊状,实验2-3： 盐酸与氢氧化钠的中和反应,升高,放热,中和热：是指在稀溶液中，酸碱中和反应生成 1mol H2O（液态）所释放的热量。放出热量为57.3kJ,如何通过实验来测定HCl与NaOH反应的中和热？在设计实验装置和操作时应该注意哪些问题？,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。,注意事项：1、保温隔热的效果一定要好；2、酸碱浓度要准确；3、搅拌使反应充分进行，使反应液温度均衡；温度计要读准，水银球要全浸在溶液中，且要稳定一段时间再读。4、实验操作时动作要快，以尽量减少热量的散失；5、做平行试验取平均值，减少实验误差。,常见的放热反应和吸热反应,放热反应：所有的燃烧反应，如木炭、H2、CH4等在O2中的燃烧，H2在Cl2中的燃烧；酸和碱的中和反应、物质缓慢氧化；金属或金属氧化物与水或酸的反应；多数化合反应，如 ；铝热反应，如 。,吸热反应：大多数分解反应，如 ；某些以C、CO、H2为还原剂的氧化还原反应，如某些晶体间的反应，如,Ba(OH)2 8 H2O + 2 NH4Cl = BaCl2+2 NH3+10 H2O,放热反应和吸热反应的判断方法,1、从化学键变化角度判断：若旧键断裂吸收的能量大于新键形成释放的能量，则该反应为吸热反应；反之则为放热反应；2、从反应的热效应判断：若反应后体系温度降低，则该反应为吸热反应；反之则为放热反应；3、从能量变化图形判断：若图像中反应物的总能量大于生成物的总能量，则该反应为放热反应；反之为吸热反应；4、从反应条件判断：一般情况下，需要持续加热才能进行的是吸热反应，反之则为放热反应；5、根据反应类型判断：物质的燃烧反应、酸碱中和反应、金属与酸反应等通常为放热反应；大多数分解反应等通常为吸热反应；6、根据反应的方向性判断：若某反应为放热反应，则该反应的逆向反应为吸热反应，反之也成立。,1、不能与反应条件（是否需要加热）相联系一个化学反应式吸热还是放热取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小，与反应开始前是否需要加热无关。放热反应虽会有能量放出，但需通过加热引发，如碳的燃烧、铝热反应、NH3的催化氧化等；大多数吸热反应需在加热条件下进行，但有些在常温下就能进行，如Ba(OH)2 8 H2O与NH4Cl的反应。2、放热/吸热反应与放热/吸热过程的区分放热/吸热反应均为化学反应，化学反应中必有能量的变化，但发生能量变化的却不一定是化学反应。如水蒸气变成液态水、NaOH固体溶于水、浓H2SO4稀释等属于放热过程，不是放热反应；NH4NO3固体溶于水、碘升华、水的蒸发等是吸热过程，不是吸热反应。3、若某反应为吸热反应，则该反应的逆向反应为放热反应，如H2O分解生成H2和O2为吸热反应，H2和O2化合成H2O为放热反应。4、无论是吸热反应还是放热反应，反应过程中体系的能量总是先升高后降低。,放热反应、吸热反应判断中的注意点,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,1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E kJ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2、已知反应ABCD为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是（ ） A. A的能量一定高于C B. B的能量一定高于D C. A和B的总能量一定高于C和D的总能量 D. 该反应为放热反应，故不必加热就一定发生,C,C,【课堂练习】,3.下列反应既是氧化还原反应,又是吸热反应的是( )A.铝片和稀硫酸反应B.Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应C.灼热的炭与CO2反应D.甲烷在O2中的燃烧反应4.从如图所示的某气体反应的能量变化分析,以下判断错误的是( )A.这是一个放热反应B.该反应可能需要加热C.生成物的总能量低于反应物的总能量D.反应物比生成物更稳定,C,D,5.下列过程一定释放出能量的是( )A.化合反应 B.分解反应 C.分子拆成原子 D.原子组成分子判断题1.所有的化学反应都伴随着能量的变化。( )2.化学反应中的能量变化都是热能的变化。( )3.不同的化学反应放出或吸收的热量一般是不相同的。 ( )4.同一化学反应中反应物的用量不同时,放出或吸收的热量不会相同。 ( )5.选择好的催化剂可以使由水制取氢气的同时放出热量。 ( )6.因为氢气燃烧是放热的,所以水的分解反应一定是吸热的。 ( ),D,
