化学能与热能(上课用).ppt

生活中哪些事实说明了在化学反应中伴随着能量的变化？,【思考与交流】,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。,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,1、化学反应的本质是？,H2+Cl2=2HCl,HH,Cl Cl,HCl,断开,断开,点燃,一个化学反应的的过程，本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。,形成,H2+Cl2=2HCl,HH,Cl Cl,HCl,吸收能量,断开,断开,吸收能量,形成,放出能量,点燃,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：,实验测得，在25,101KPa条件下，将1molH2(H-H)变为2molH原子需吸收436kJ能量，而2molH原子变成1molH2(H-H)放出436kJ能量，这个能量就是H-H的键能。,原子间形成1 mol化学键放出的能量或断开1 mol化学键吸收的能量叫键能。单位：kJ/mol。,某些键的键能(kJ/mol),键能越大,含该键的分子越稳定,化学键越牢固,【思考与交流】,在化学反应中，随着物质的变化，既有反应物中化学键的断裂，又有生成物中化学键的形成，化学能也随之而改变。那么，一个化学反应吸收能量还是放出能量是由什么决定的呢？,3、一个化学反应吸收能量还是放出能量的决定因素,从化学键的角度分析,一个化学反应的过程，本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。,吸收能量,放出能量,所以：一个化学反应是放热反应还是吸热反应,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,在反应 H2+Cl2 2HCl中，已知 HH 键能为436kJ/mol，ClCl键能为243kJ/mol，HCl键能为431kJ/mol，判断该反应是 反应,放热,则(1)化学键断裂时需要吸收能量。吸收总能量为：1mol436kJ/mol 1mol243kJ/mol679 kJ，(2)化学键形成时需要释放能量。释放总能量为：2mol431kJ/mol862 kJ，(3)反应中放出的热量的计算：862kJ 679kJ=183kJ,例：,看图讨论,水由高处向低处流要释放能量（势能转换为动能）,从物质总能量的角度分析,放出能量,反应物的总能量 生成物的总能量,化学反应放出能量,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）,吸收能量,反应物的总能量 生成物的总能量,化学反应吸收能量,一个化学反应是放热反应还是吸热反应,取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小,从物质总能量的角度分析,当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要；而形成生成物中的化学键要。一个化学反应是释放能量还是吸收能量取决于。,吸收能量,放出能量,反应物总能量与生成物总能量的相对大小,总结：,若反应物的总能量生成物的总能量，化学反应 能量。若反应物的总能量生成物的总能量，化学反应 能量。,放出,吸收,1.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 能发生,C,练习：,2、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,3、在反应H2+Cl2 2HCl中，已知HH 键能为436kJ，ClCl键能为243kJ，HCl键能为431kJ，判断该反应是（）A.吸热反应 B.放热反应 C.吸收183kJ热量 D.放出183kJ热量,BD,复习：,1、是化学反应中能量变化的主要原因。2、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，决定于 _。_时，有部分能量释放出来；_时，反应物要吸收能量，才能转化为生成物。,反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小,E反 E生,E反 E生,化学键的断裂和形成,质量守恒定律能量守恒定律化学反应中的能量变化，通常主要表现为热量的变化。热量的变化：吸热和放热,二、化学能与热能的相互转化,怎样设计实验来了解反应中的热量变化情况？,下面我们一起通过实验来认识和感受一下化学能与热能的相互转化！,实验探究21 铝片与盐酸的反应,在一支试管中加入2-3mLmol/L的盐酸，再插入用砂纸打磨光的铝条，观察现象，并用温度计测量溶液温度的变化,1.铝与盐酸反应的化学方程式：。2.在反应过程中你将能看到什么现象？3.用眼睛不能直接观察到反应中的热量变化，你将采取哪些简单易行的办法来了解反应中的热量变化？,思考与讨论：,实验21,铝与盐酸反应，放出大量气泡，温度升高,该反应是放热反应,实验探究22：Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应,整个实验的现象、反应化学方程式和结论？,实验22,现象：1、玻璃片（小木板）会与小烧杯粘结在一起 2、有少许刺激性气味气体产生 3、有水生成,结论：该反应是吸热反应,实验探究,盐酸与氢氧化钠溶液反应，观察反应中溶液温度的变化。,实验23,结论：中和反应是放热反应。,实质：H+OH H2O,反应后温度升高,室温,室温,中和热：酸与碱发生中和反应生成1molH2O时 所释放的热量称为中和热。,【思考与交流】,如果要通过实验来测定盐酸与氢氧化钠反应的中和热，你认为在设计实验装置和操作时应该注意哪些问题？你准备如何设计并进行实验？,中和热的测定装置：,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，如右图所示。该实验也可在保温杯中进行。,在设计实验装置和操作应从两个方面考虑，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 搅拌使反应充分进行；温度计的精确度要高；使用绝缘装置，避免热量散发。,知识小结,常见的放热反应和吸热反应,放热反应,燃料的燃烧中和反应金属与酸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）大部分分解反应,1.下列说法正确的是()A.大多数的化合反应是释放能量的反应 B.大多数分解反应是吸收能量的反应 C.释放能量的反应都不需要加热 D.吸收能量的反应都需要加热,AB,随堂练习,2.下列反应既属于氧化还原反应,又属于吸热反应的是(),A.铝片与稀盐酸的反应B.Ba(OH)28H2O和NH4Cl的反应C.灼热的炭与CO2的反应D.甲烷在氧气中的燃烧反应,C,3、如右图所示，把试管放入盛有25时饱和石灰水的烧杯中，试管中开始放入几小块镁片，再用滴管滴入5mL盐酸于试管中.试回答：(1)实验中观察到的现象是(2)产生上述现象的原因是,镁片上有大量气泡产生；镁片逐渐溶解；烧杯中析出晶体.,镁与盐酸反应产生氢气，该反应为放热反应，Ca(OH)2在水中的溶解度随温度升高而减小，故析出Ca(OH)2晶体.,(3)写出有关反应的离子方程式(4)由实验推知，MgCl2溶液和H2的总能量(填“大于”、“小于”、“等于”)镁片和盐酸的总能量.,Mg+2H+=Mg2+H2,小于,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。,如：,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。,启示：,生物化学过程在利用“能源”上更为合理、有效。,科学视野 生物体中的能量转化,2、人类利用能源的三个阶段,柴草时期,中国古代制陶图,