1635095557化学必修二21化学能与热能.ppt.ppt

第二章 化学反应与能量,1 化学能与热能,能源与人类,能源是人类赖以生存和发展的物质基础，我们每时每刻、分分秒秒都离不开它。迄今为止，人类所能利用的能源主要是化学能、电能、以及核能等等。但是，由于人类大量开发和浪费资源，造成了资源的不合理利用从而引发了不可回避的能源危机。,16.6%,2.1%,5.1%,76.2%,我国化石燃料和水电能源消耗构成图,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P32,一、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,取决于断键吸收的总能量与形成新键放出的总能量的相对大小,例如在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436 kJ/mol，Cl-Cl:键能为247 kJ/mol，HCl:键能为431 kJ/mol，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,化学反应的过程,可以看成是能量的“贮存”或“释放”的过程,思考与交流1：化学反应不仅有新物质生成（质变），而且伴随着能量的变化，化学反应还是一个定量的变化（由化学方程式的化学计量数确定）,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：,规律：,E（反应物）E（生成物）Q,(能量守恒定律）,Q0为放热反应,Q0为吸热反应,热能对化学反应的支持作用，利用热能来完成常温下很难发生的化学反应。,化学反应,热能,煤、石油、天然气的燃烧（产生）,CaCO3经过高温煅烧分解成CaO（动力）,获取能量,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,该反应是吸热反应,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，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,该反应是放热反应,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：1L1mol/L的硫酸溶液与2L2mol/L的NaOH溶液完全反应，放出114.6KJ的热量，有人由此得出强酸与强碱反应的中和热为114.6KJ/mol.这种结论是否正确，为什么？,思考与交流2：在设计实验装置和操作时应从两个方面考虑:一是注重“量”的问题 如 反应物的浓度和体积取定值；测量反应前后的温度值；做平行实验取平均值。二是尽量减小实验误差 如 用经过标定的盐酸和氢氧化钠溶液；量液器最好使用移液管；搅拌使反应充分进行；及时散热，使混合液温度均衡；温度计的精确度高，最好使用精度为0.1 或更高的温度计；盐酸跟氢氧化钠溶液混合后液面上方的空间尽可能小；使用绝缘装置，避免热量散发到反应体系之外；温度计要读准确。,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铝热反应,吸热反应,C+CO2C+H2O（g）H2+CuOBa(OH)28H2O+NH4ClFe+H2O（g）Na2CO310H2O+NH4NO3 大部分分解反应,小结：能量关系与化学反应,能量守恒角度：,吸热反应：反应物具有的能量(E1)+吸收能量=生成物具有的能量(E2),(E1E2),放热反应：反应物具有的能(E1)=放出的能量+生成物具有的能量(E2),(E1E2),断键、成键角度分析：,吸热反应：反应物断键吸收的热量(Q1)=吸收的热量+生成物成键放出的热量(Q2),放热反应：反应物断键吸收的热量(Q1)+放出的热量=生成物成键放出的热量(Q2),(Q1Q2),(Q1Q2),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、人类文明与能源开发、利用的关系,人类文明史,引出,燃料充分燃烧,化石 燃料 合理 利用,新技术的开发,化学反应中的能量变化,能源的利用反映着人类进步,【小结】,(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。,2.常见的能源,太阳能、化石能源、水能、生物质能、核能以及氢能。地壳地表能（地热等地下能，潮汐等海洋能、风能等地面能）,练习：,1、在化学反应中，断裂化学键需要_，形成化学键要_。化学反应是吸热反应还是放热反应决定于_,吸收能量,放出能量,反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小,2、两位同学讨论放热和吸热反应。甲说加热后才能发生的化学反应是吸热反应，乙说反应中要持续加热才能进行的反应是吸热反应。你认为他们的说法正确吗？为什么？,3、氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰，在反应中，破坏1molHH键消耗的能量为Q1kJ，破坏1molO=O键消耗的能量为Q2kJ，形成1molHO键释放的能量为Q3kJ。下列关系式中正确的是（）A.2Q1+Q2 4Q3 B.2Q1+Q2 4Q3 C.Q1+Q2 Q3 D.Q1+Q2=Q3,B,4、下列说法正确的是（）A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 B.任何放热反应在常温条件下一定能发生反应 C.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 D.吸热反应在一定条件下才能发生反应,CD,5.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EkJ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,C,整个反应过程（放出/吸收）kJ热量,1368,1852,放出484,