必修2化学能与热能课件PPT.ppt

第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量很早以前，人们就对化学反应孜孜不倦的探索, 究竟化学反应的魅力何在?1. 化学反应产生出的许多新物质，可以满足人们的物质生活需要！2. 化学反应提供的能量 推动人类社会不断的进步思考2.1 化学能与热能 反应中的能量变化白磷的燃烧氨的燃烧反应中常伴随着能量变化，能量的反应中常伴随着能量变化，能量的形式有多种，如热能、光能、电能、形式有多种，如热能、光能、电能、声能等声能等第一节第一节 化学能和热能化学能和热能你知道吗你知道吗? 煤、石油、天然气的主要化学成分是烃煤、石油、天然气的主要化学成分是烃类等有机物（煤中含有大量的碳），它们燃类等有机物（煤中含有大量的碳），它们燃烧时放出热能你一定想知道，这种能量从烧时放出热能你一定想知道，这种能量从何而来何而来?它与化学物质和化学反应有什么关它与化学物质和化学反应有什么关系？石灰石（主要成分是碳酸钙）要经过高系？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，高温提供的热能在温煅烧才能变成生石灰，高温提供的热能在石灰石的分解反应中起到什么作用？石灰石的分解反应中起到什么作用？化学反应的实质是：化学反应的实质是： 反应物分子内反应物分子内化学键的断裂化学键的断裂 与产物分子中与产物分子中化学键的形成化学键的形成先回顾一下：先回顾一下：从化学键的角度来看，化学反应从化学键的角度来看，化学反应的的实质实质是什么？是什么？一、化学键与化学反应中能量变化的关系一、化学键与化学反应中能量变化的关系HHHH+化学键断裂：吸收能量化学键断裂：吸收能量HH+HH化学键形成：放出能量化学键形成：放出能量键能：形成键能：形成1 mol化学键释放的能量和断开化学键释放的能量和断开1 mol 该该 化学键所需能量是相同的，称之为化学键所需能量是相同的，称之为键能键能。

键能越大，化学键越稳定键能越大，化学键越稳定436 kJ/mol一、化学键与化学反应中能量变化的关系一、化学键与化学反应中能量变化的关系某些键的键能某些键的键能(kJ/mol)键键键能键能键键键能键能H－－H436C－－H415.0Cl－－Cl242.7O－－H462.8Br－－Br193.7N－－H390.8I－－I152.7H－－Cl431.8C－－C347.7H－－I298.7对于某个确定的化对于某个确定的化学反应，如何判断学反应，如何判断它是放出能量还是它是放出能量还是吸收能量呢？吸收能量呢？Ø键能越大键能越大含该键的分子越稳定含该键的分子越稳定化学键越牢固化学键越牢固E（（kJ/mol））反应历程反应历程H2 + Cl22H + 2Cl2HCl△△E = 183 kJ/mol436 kJ/mol (H2)243 kJ/mol (Cl2) 2×431 kJ/mol= 862 kJ/mol以 H2 + Cl2 == 2HCl 反应为例：吸收吸收放出放出旧化学键旧化学键 断断 裂裂新化学键新化学键 形形 成成吸收吸收 能量能量 E1释放释放 能量能量E2反应物反应物生成物生成物当当E1>E2 为吸热反应为吸热反应当当E1

不同的各种物质都贮存有化学能不同的物质不仅组成不同、结构不同，所包含物质不仅组成不同、结构不同，所包含的化学能也不同一个确定的化学反应的化学能也不同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，在发生过程中是吸收能量还是放出能量，决定于决定于反应物的总能量与生成物的总能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能能量量反应过程反应过程0反应物总能量反应物总能量生成物总能量生成物总能量释放能量释放能量能能量量反应过程反应过程0反应物总能量反应物总能量生成物总能量生成物总能量吸收能量吸收能量反应物总能量反应物总能量 > 生成物总能量生成物总能量是放热反应是放热反应反应物总能量反应物总能量 < 生成物总能量生成物总能量是吸热反应是吸热反应结论：结论：（（1 1））宏宏观观：：化化学学反反应应中中，，化化学学反反应应中中能能量量变变化化主主要要取取决决于于反反应应物物的的总总能能量量和和生生成成物物的的总总能能量量的相对大小的相对大小2 2））微微观观：：化化学学键键的的断断裂裂和和形形成成是是化化学学反反应应中中能量变化的主要原因能量变化的主要原因断键吸收总能量断键吸收总能量 <成键成键放出放出总能量总能量断键断键吸收吸收总能量总能量 > 成键放出总能量成键放出总能量反应物的反应物的总总能量能量 >生成物的生成物的总总能量能量反应物的总能量反应物的总能量 <生成物的总能量生成物的总能量反应反应放出放出能量能量反应反应吸收吸收能量能量2、化学反应中能量变化、化学反应中能量变化遵循能量守恒定律遵循能量守恒定律1、化学反应中能量变化原因、化学反应中能量变化原因小结小结1.下列说法中不正确的是下列说法中不正确的是( )A. 任何化学反应都伴有能量变化任何化学反应都伴有能量变化 B. 化学反应中的能量变化都表现为热能的变化化学反应中的能量变化都表现为热能的变化C. 反反应应物物的的总总能能量量高高于于生生成成物物的的总总能能量量时时，，　　 　　 化学反应放出能量化学反应放出能量D. 反反应应物物的的总总能能量量低低于于生生成成物物的的总总能能量量时时，，　　 　　 化学反应吸收能量化学反应吸收能量B2、已知、已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量121 kJ，且氧气中，且氧气中1 mol O=O键完全断裂时需要键完全断裂时需要吸收能量吸收能量496 kJ，水蒸气中，水蒸气中1 mol H—O键形成键形成时放出能量时放出能量463 kJ，则氢气中，则氢气中1 mol H—H键断键断裂时吸收能量为裂时吸收能量为(　　　　)A．．920 kJ　　　　　　　　　　　　　　　　 B．．557 kJC．．436 kJ D．．188 kJ3. 已已知知反反应应: X+Y=M+N 放放出出能能量量，，对对该该反反应应的下列说法中正确的是的下列说法中正确的是( )A. X的能量一定高于的能量一定高于M B. Y的能量一定高于的能量一定高于NC. X和和Y的总能量一定高于的总能量一定高于M和和N的总能量的总能量D. 因为该反应为放出能量，故反应不必加热因为该反应为放出能量，故反应不必加热C4．金刚石和石墨都是碳的单质，石墨在一定．金刚石和石墨都是碳的单质，石墨在一定条件下可以转条件下可以转 化为金刚石。

已知化为金刚石已知12g石墨石墨完全转化为金刚石时，要吸收完全转化为金刚石时，要吸收EkJ的能量，的能量，下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ））A.金刚石与石墨互为同位素金刚石与石墨互为同位素B.石墨不如金刚石稳定石墨不如金刚石稳定C.金刚石不如石墨稳定金刚石不如石墨稳定D.等质量的石墨与金刚石完全燃烧，石墨放等质量的石墨与金刚石完全燃烧，石墨放出的能量多出的能量多C二、化学能与热能的互相转化：化学反应中的能化学反应中的能量变化，通常表量变化，通常表现为现为 的变化的变化——吸热或放热吸热或放热热量热量1、实验探究、实验探究化学能与热能的互相转化化学能和热能可以相互转化质量守恒定律能量守恒定律两个定律实验实验2-1：： 铝与盐酸反应铝与盐酸反应实验实验现象现象触摸到触摸到看到看到温度计温度计将铝条加入到将铝条加入到HClHCl溶液中溶液中结论和化学方程结论和化学方程式式烧杯壁烧杯壁发烫发烫有大量气有大量气体放出体放出该反应为该反应为放热反应放热反应 2Al+6HCl==2AlCl2Al+6HCl==2AlCl3 3+3H+3H2 2↑↑温度升高实验实验2 2、测量、测量Ba(OH)Ba(OH)2 2·8H·8H2 2O O与与NHNH4 4ClCl反应中的能量变化反应中的能量变化实验步骤实验步骤实验现象实验现象结论结论将晶体混合后将晶体混合后立刻用玻璃棒立刻用玻璃棒快速搅拌快速搅拌手触摸烧杯下部手触摸烧杯下部用手拿起烧杯用手拿起烧杯反应完观察反应完观察反应方程式反应方程式有刺激性气味的气体有刺激性气味的气体产生，该气体能使湿产生，该气体能使湿润红色石蕊试纸变蓝润红色石蕊试纸变蓝有有NH3生成生成烧杯变冷烧杯变冷反应吸热反应吸热烧杯下带有水滴烧杯下带有水滴的玻璃片粘到烧的玻璃片粘到烧杯底部杯底部反应吸收热量使反应吸收热量使体系温度降低，体系温度降低，使水结成冰使水结成冰混合物成糊状混合物成糊状有水生成有水生成Ba(OH)Ba(OH)2 2 ·8 H8 H2 2O + 2 NHO + 2 NH4 4Cl Cl = BaCl = BaCl2 2+2 NH+2 NH3 3↑+10 H↑+10 H2 2O O溶液的溶液的 温度升高温度升高中和反应为放热反应中和反应为放热反应 H++OH-=H2O 在大烧杯底部垫泡沫塑料在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。

然后杯口与大烧杯杯口相平然后再在大、小烧杯之间填满碎泡再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，以达到保温、隔热、棒通过，以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目减少实验过程中热量损失的目的，如上图所示该实验也可的，如上图所示该实验也可在保温杯中进行在保温杯中进行 思考与交流测量中和反应热应该注意哪些问题？1、保温隔热的效果一定要好保温隔热的效果一定要好2、酸碱浓度要准确酸碱浓度要准确3、温度计要读准，水银球要全浸在、温度计要读准，水银球要全浸在4、实验操作时动作要快，以尽量、实验操作时动作要快，以尽量溶液中，且要稳定一段时间再读溶液中，且要稳定一段时间再读减少热量的散失减少热量的散失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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？2、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所有的燃烧反应所有的燃烧反应中中 和和 反反 应应金金 属属 与与 酸酸物质缓慢氧化物质缓慢氧化多数化合反应多数化合反应铝热反应铝热反应吸热反应吸热反应C(s) + CO2(g) === 2CO(g) C(s) + H2O(g) === CO(g) + H2(g) Ba(OH)2.8H2O+NH4Cl多数分解反应多数分解反应5 5、下列说法正确的是（、下列说法正确的是（ ））A A．需要加热的化学反应都是吸热反应．需要加热的化学反应都是吸热反应 B B．中和反应都是吸热反应．中和反应都是吸热反应C C．电池是将化学能转化为电能的一种装置．电池是将化学能转化为电能的一种装置 D D．水力发电是将化学能转化为电能的过程．水力发电是将化学能转化为电能的过程6 6、已知反应物的总能量高于产物的总能量，、已知反应物的总能量高于产物的总能量，则反应是（则反应是（ ）） A.A.放热反应放热反应 B.B.吸热反应吸热反应 C.C.有催化剂作用有催化剂作用 D.D.无法判断无法判断CA7.7.下列反应中，属于吸热反应的是（下列反应中，属于吸热反应的是（ ））A.A.活泼金属跟酸反应活泼金属跟酸反应 B.B.制造水煤气制造水煤气 C.C.酸碱中和反应酸碱中和反应 D.D.镁条燃烧镁条燃烧8 8、下列反应既属于氧化还原反应，又是吸热、下列反应既属于氧化还原反应，又是吸热反应的是（反应的是（ ））A.A.铝片与稀盐酸的反应铝片与稀盐酸的反应 B.Ba(OH)B.Ba(OH)2 2•8H•8H2 2O O与与NHNH4 4ClCl的反应的反应C.C.灼热的炭与灼热的炭与COCO2 2的反应的反应 D.D.甲烷在氧气中的燃烧反应甲烷在氧气中的燃烧反应BC9 9、在、在25 ℃25 ℃，，101 kPa101 kPa下，下，1 mol1 mol的白磷（化学式为的白磷（化学式为P P4 4）完）完全燃烧放出的热量比全燃烧放出的热量比4 mol4 mol的红磷（化学式为的红磷（化学式为P P）完全燃烧）完全燃烧放出的热量多。

反应方程式分别为：放出的热量多反应方程式分别为：P4 (s) + 5OP4 (s) + 5O2 2 (g) = P (g) = P4 4O O1010 (s) (s) ；； 4P (s)+ 5O4P (s)+ 5O2 2 (g) = P (g) = P4 4O O1010 (s) (s)由此判断，下列说法正确的是（由此判断，下列说法正确的是（ ））A.A.由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷能量比白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磷高B.B.由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷能量比白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磷低C.C.由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷能量比白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磷高D.D.由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷能量比白由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷能量比白磷低磷低D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科学视野科学视野——太阳能与人类生存太阳能与人类生存科学视野科学视野——社会发展与能源利用社会发展与能源利用科学视野科学视野——能源利用的三个时期能源利用的三个时期。