21化学能与热能.ppt
2023年2月15日星期三,学与问,煤、石油、天然气的主要化学成分是烃类（烃含C、H，煤中含有大量的碳）等有机物，它们在燃烧时释放出热能。你一定想知道，这种能量从何而来?它与化学物质及其化学反应有什么关系？石灰石（主要成分是CaCO3）要经过高温煅烧才能变成生石灰(CaO)，高温条件提供的热能在石灰石的分解反应中起到什么作用？,课本P30,第一节 化学能与热能,一、化学键与化学反应中能量变化的关系,化学反应的过程，本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程,1.化学反应的本质,H,HH,Cl Cl,H Cl,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.化学反应中能量变化的主要原因,H,HH,Cl Cl,H Cl,物质的化学反应与体系的能量变化是同时发生的,一个化学反应吸收能量还是释放能量是由什么决定？,思考：,3.决定化学反应吸收能量还是放出能量的因素,取决于所有断键吸收的总能量与所有形成新键放出的总能量的相对大小,在25,101KPa条件下，断开1molH-H键要吸收436kJ的能量，而由H原子形成1molH-H键要放出436kJ的能量，这个能量就是H-H的键能,共价键的键能,(1)微观,某些共价键的键能(kJ/mol),键能越大化学键越牢固分子越稳定,已知 HH:键能为436kJ，Cl-Cl:键能为247kJ，HCl:键能为431kJ，则反应 H2+Cl22HCl 是吸收能量还是释放能量？,(1)化学键断裂时要吸收能量,吸收的总能量为：436kJ247kJ683kJ(2)化学键形成时要释放能量,释放的总能量为：431kJ2862 kJ(3)反应中能量的变化释放能量:862kJ683kJ=179kJ,(2)宏观：,水由高处向低处流释放能量（势能转换为动能）,将水由低处抽向高处需提供能量（电能转换为机械能，再转换为势能）,水能的变化,反应物的总能量生成物的总能量,化学反应吸收能量,反应物的总能量生成物的总能量,化学反应释放能量,化学能的变化,取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小,二、化学能与热能的相互转化,1.两条基本的自然定律,（1）质量守恒定律,（2）能量守恒定律,一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，总能量保持不变,化学能是能量的一种形式，可以转化为其他形式的能量，如热能和电能等,2.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,放出热量的化学反应,吸收热量的化学反应,（1）放热反应：,（2）吸热反应：,实验2-2 Ba(OH)28H2O 与 NH4Cl 的反应,实验2-1 铝片与盐酸的反应,该反应是放热反应,结 论,放出大量气泡，溶液温度升高,现 象,Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应过程吸收热量，是吸热反应,有刺激性气味气体产生；玻璃片上的水结成冰，玻璃片与烧杯底被冰粘在了一起；用手触摸杯壁下部，有凉的感觉,结 论,现 象,Ba(OH)28H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3+10H2O,实验3 盐酸与氢氧化钠溶液反应,盐酸和氢氧化钠溶液的反应是放热反应,中和反应后溶液的温度比反应前盐酸和氢氧化钠溶液的温度高,结论,现象,结论：,中和反应实质：,酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量,H+OH=H2O,中和反应是放热反应,中和热：,注意：,（1）强酸与强碱的稀溶液,（2）中和热为定值：57.3KJ/mol,思考：在设计中和实验装置和操作时应注意 哪些问题？,（1）用隔热装置，尽量减少热量散失,（2）酸碱的量要准确：nCV,a、浓度要精确b、量体积的容器要精确，最好用移液管,（3）温度计越精确越好,（4）注意控制反应时间,（5）多做几次，取平均值,常见的放热反应和吸热反应,放热反应,物质与氧气的反应 燃烧中和反应金属与酸反应活泼金属与水的反应 生石灰和水反应大部分化合反应,吸热反应,C+CO2C+H2OH2+CuOBa(OH)28H2O+NH4ClFe+H2O（g）Na2CO310H2O+NH4NO3 大部分分解反应,三、化学能的应用,1.化学能的应用,（1）利用热量进行生活、生产和科研（2）利用热能使很多化学反应得以发生,（1）燃料充分燃烧,（2）减少污染,注意：,（3）人体内发生的氧化还原反应与体外的燃烧本质相同，最终产物一样（都是二氧化碳和水），都是放热反应，所放出的能量也相等，只是二者反应条件不同，所以生物化学过程在利用“能源”上更为合理、有效。,2.社会发展与能源利用,3.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,1、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。,2、化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。,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。,4、化学反应中能量转化遵循能量守衡原则。,【小结】,
