第一節(jié)_化學(xué)能與熱能

1、普通高中課程標準實驗教科書化學(xué)普通高中課程標準實驗教科書化學(xué)2 2必修必修第二章第二章 化學(xué)反應(yīng)與能量化學(xué)反應(yīng)與能量第一節(jié)第一節(jié) 化學(xué)能與熱能化學(xué)能與熱能 能源與材料、信息能源與材料、信息一起被稱為現(xiàn)代社一起被稱為現(xiàn)代社會發(fā)展的三大支柱。人類文明始于用火會發(fā)展的三大支柱。人類文明始于用火-熱能的使用，現(xiàn)代社會的一切活動都離熱能的使用，現(xiàn)代社會的一切活動都離不開能源，在影響全球經(jīng)濟和生活的各種不開能源，在影響全球經(jīng)濟和生活的各種因素中，能源居于首位。因素中，能源居于首位。 【回憶回憶】H2在在Cl2中燃燒中燃燒的反應(yīng)現(xiàn)象的反應(yīng)現(xiàn)象.【思考思考】為什么化學(xué)為什么化學(xué)反應(yīng)會存在能量的變化？反應(yīng)會存在

2、能量的變化？H2 + Cl2 2HCl點燃點燃有白霧生成有白霧生成 化學(xué)反應(yīng)不僅化學(xué)反應(yīng)不僅物質(zhì)發(fā)生變化物質(zhì)發(fā)生變化 ，能量也發(fā)生變化，能量也發(fā)生變化。 產(chǎn)生蒼白色火焰，放出熱量產(chǎn)生蒼白色火焰，放出熱量 一一.化學(xué)反應(yīng)中能量變化化學(xué)反應(yīng)中能量變化斷開斷開化學(xué)鍵化學(xué)鍵 吸收吸收的能量的能量 形成形成化學(xué)鍵化學(xué)鍵 放出放出的能量的能量 1mol H-H436kJ1mol H-H kJ1mol Cl-Cl243kJ 1mol Cl-Cl kJ1mol C-H 415kJ 1mol C-H kJ化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是斷鍵斷鍵要要吸收吸收能量；能量； 成鍵成鍵要要放出放出能量。能量。思考：斷開

3、思考：斷開1molCH4所有的所有的C-H需要吸收需要吸收 kJ能量能量16601.從化學(xué)鍵分析：從化學(xué)鍵分析：415436243舊鍵的斷裂和新鍵的生成舊鍵的斷裂和新鍵的生成1.從化學(xué)鍵分析：從化學(xué)鍵分析：斷鍵斷鍵要要吸收吸收能量；能量；成鍵成鍵要要放出放出能量。能量。化學(xué)鍵的斷裂和形成化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因化的主要原因。舊鍵舊鍵斷裂斷裂 新鍵新鍵形成形成吸收能量吸收能量放出能量放出能量 思考：一個化學(xué)反應(yīng)思考：一個化學(xué)反應(yīng)是放熱是放熱還是還是吸熱，吸熱，取決于什么呢？取決于什么呢？取決于所有取決于所有斷鍵吸收的總能量斷鍵吸收的總能量與所有與所有形成

4、新鍵放出的總能量形成新鍵放出的總能量的相對大小的相對大小(反應(yīng)物和生成物能量的相對大小）反應(yīng)物和生成物能量的相對大?。┓磻?yīng)物的總能量高反應(yīng)物的總能量高生成物的總能量低生成物的總能量低放出能量放出能量生成物的總能量高生成物的總能量高反應(yīng)物的總能量低反應(yīng)物的總能量低化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)吸收能量吸收能量放熱放熱吸熱吸熱 從整體考慮的角度出發(fā)從整體考慮的角度出發(fā)能能量量反應(yīng)過程反應(yīng)過程反應(yīng)過程反應(yīng)過程反應(yīng)物反應(yīng)物生成物生成物能能量量放 熱放 熱反應(yīng)反應(yīng)吸 熱吸 熱反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)物反應(yīng)物生成物生成物規(guī)律規(guī)律反應(yīng)物的能量之和反應(yīng)物的能量之和 E反反生成物的能量之和生成物的能量之和 E生生（1）若

5、）若E反反 E生生，（2）若）若E反反 E生生，放出能量放出能量吸收能量吸收能量放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)一個化學(xué)反應(yīng)吸收一個化學(xué)反應(yīng)吸收能量還是放出能量能量還是放出能量決定于反應(yīng)物的總能量決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相與生成物的總能量的相對大小。對大小。反應(yīng)物反應(yīng)物的能量的能量生成物生成物的能量的能量能量的釋放能量的釋放反應(yīng)物反應(yīng)物的能量的能量生成物生成物的能量的能量能量的吸收能量的吸收反應(yīng)物的總能量反應(yīng)物的總能量= =生成物的總能量生成物的總能量+ +放出的熱量放出的熱量生成物的總能量生成物的總能量= =反應(yīng)物的總能量反應(yīng)物的總能量+ +吸收的熱量吸收的熱量【課堂小結(jié)課堂小

6、結(jié)】二、化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化1、兩條基本的自然定律（1）質(zhì)量守恒定律：物質(zhì)之間可以發(fā)生轉(zhuǎn)化，但總質(zhì)量保持不變。（2）能量守恒定律：一種能量可以轉(zhuǎn)化為另一種能量，總能量保持不變?；瘜W(xué)能也遵守能量守恒定律，在化學(xué)反應(yīng)化學(xué)能也遵守能量守恒定律，在化學(xué)反應(yīng)過程中能量過程中能量 的變化主要表現(xiàn)為熱量的變化的變化主要表現(xiàn)為熱量的變化（吸熱、放熱）（吸熱、放熱）能量和穩(wěn)定關(guān)系能量和穩(wěn)定關(guān)系 能量高能量高不穩(wěn)定不穩(wěn)定 能量能量 穩(wěn)定性穩(wěn)定性 能量低能量低穩(wěn)定穩(wěn)定所有的物質(zhì)都在逐漸由不穩(wěn)定變?yōu)榉€(wěn)定。所有的物質(zhì)都在逐漸由不穩(wěn)定變?yōu)榉€(wěn)定。物質(zhì)越穩(wěn)定，能量越低。物質(zhì)越穩(wěn)定，能量越低。能量越低，物質(zhì)越穩(wěn)定。能量越低，

7、物質(zhì)越穩(wěn)定。練習(xí)：練習(xí)：1、在化學(xué)反應(yīng)中，斷裂化學(xué)鍵需要、在化學(xué)反應(yīng)中，斷裂化學(xué)鍵需要_，形成，形成化學(xué)鍵要化學(xué)鍵要_?；瘜W(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放。化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)決定于熱反應(yīng)決定于_ 吸收能量吸收能量放出能量放出能量反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對大小反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對大小2、兩位同學(xué)討論放熱和吸熱反應(yīng)。甲說加熱后才能、兩位同學(xué)討論放熱和吸熱反應(yīng)。甲說加熱后才能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，乙說反應(yīng)中要持續(xù)加熱發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，乙說反應(yīng)中要持續(xù)加熱才能進行的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。你認為他們的說法正確才能進行的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。你認為他們的說法正確嗎？為什么？嗎？

8、為什么？教材教材 P37 7: 金剛石和石墨是碳元素的兩種結(jié)構(gòu)不同的金剛石和石墨是碳元素的兩種結(jié)構(gòu)不同的單質(zhì)單質(zhì)(同素異形體同素異形體)。在。在101kPa下，下，1mol石墨轉(zhuǎn)化為金剛石墨轉(zhuǎn)化為金剛石要，吸收石要，吸收1.895kJ的熱能。據(jù)此，試判斷在的熱能。據(jù)此，試判斷在100kPa壓壓強下，下列結(jié)論正確的是強下，下列結(jié)論正確的是 ( ) A石墨比金剛石穩(wěn)定石墨比金剛石穩(wěn)定 B金剛石比石墨穩(wěn)定金剛石比石墨穩(wěn)定 Cmol石墨比石墨比1mol金剛石的總能量高金剛石的總能量高Dmol石墨比石墨比1mol金剛石的總能量低金剛石的總能量低【練習(xí)練習(xí)】 練習(xí)練習(xí)判斷題判斷題1、需要加熱才能進行的反應(yīng)

9、一定是吸熱反、需要加熱才能進行的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)應(yīng)2、鋁與鹽酸反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則鋁的能量、鋁與鹽酸反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則鋁的能量一定高于氫氣的能量。一定高于氫氣的能量。3、化學(xué)反應(yīng)有吸熱和放熱的現(xiàn)象，所以，、化學(xué)反應(yīng)有吸熱和放熱的現(xiàn)象，所以，所有有吸熱和放熱的變化都是化學(xué)變化。所有有吸熱和放熱的變化都是化學(xué)變化。思考思考常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)有常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)有哪些？哪些？實驗探究實驗探究觀看實驗觀看實驗三三.化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化 【實驗實驗2-1】 實驗步驟實驗步驟眼睛看到的現(xiàn)象眼睛看到的現(xiàn)象用手觸摸的感覺用手觸摸的感覺用溫度計測量的用溫度計測量的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)在一

10、支試管中在一支試管中加入加入23mL 23mL 6mol/L6mol/L鹽酸，鹽酸，插入打磨過的插入打磨過的鋁條。鋁條。觀察到鋁表面觀察到鋁表面有有試管外壁試管外壁 溫度計的液柱溫度計的液柱 實驗結(jié)論實驗結(jié)論有有 生成生成 該反應(yīng)為該反應(yīng)為 熱反應(yīng)熱反應(yīng) 無色無味氣無色無味氣泡放出泡放出發(fā)熱發(fā)熱上升上升氫氣氫氣放放 【思考與討論思考與討論】 涉及的化學(xué)方程式？涉及的化學(xué)方程式？ 根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象判斷反應(yīng)物與生成物總能量的高低？根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象判斷反應(yīng)物與生成物總能量的高低？ 反應(yīng)過程能量是如何轉(zhuǎn)化？反應(yīng)過程能量是如何轉(zhuǎn)化？【實驗實驗2-1】 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2反應(yīng)物反應(yīng)

11、物生成物生成物放出能量放出能量總能量總能量總能量總能量反應(yīng)物的總能量反應(yīng)物的總能量 生成物的總能量生成物的總能量 大于大于 能轉(zhuǎn)化為能轉(zhuǎn)化為 能能化學(xué)化學(xué)熱熱【實驗實驗2-2】 實驗步驟實驗步驟實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論實驗結(jié)論將將20g Ba(OH)28H2O晶體與晶體與10 g NH4Cl晶晶體一起加入小燒杯中，體一起加入小燒杯中，并將燒杯放在滴有幾并將燒杯放在滴有幾滴水的小木片上，用滴水的小木片上，用玻璃棒快速攪拌，聞玻璃棒快速攪拌，聞氣味，觀察混合物。氣味，觀察混合物。 可以聞到可以聞到 氣味，混合物氣味，混合物呈呈 狀狀 有有 、 生成生成用手觸摸燒杯下壁用手觸摸燒杯下壁感覺燒杯感覺燒

12、杯用手拿起燒杯用手拿起燒杯 刺激性刺激性氨氣氨氣 水水變冷變冷該反應(yīng)為該反應(yīng)為 熱反應(yīng)熱反應(yīng)燒杯下面的小木片燒杯下面的小木片 了燒杯底部了燒杯底部反應(yīng)反應(yīng) 熱量使體熱量使體系溫度系溫度 ，使水，使水 糊糊粘到粘到結(jié)成冰結(jié)成冰 吸收吸收降低降低吸吸涉及的化學(xué)方程式？涉及的化學(xué)方程式？ 根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象判斷反應(yīng)物與生成物總能量的高低？根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象判斷反應(yīng)物與生成物總能量的高低？ 反應(yīng)過程能量是如何轉(zhuǎn)化？反應(yīng)過程能量是如何轉(zhuǎn)化？Ba(OH)28H2O + 2NH4Cl = BaCl2 + 2NH3+ 10H2O 【思考與討論思考與討論】 【實驗實驗2-2】 反應(yīng)物反應(yīng)物Ba(OH)28H2O + 2NH

13、4Cl 生成物生成物BaCl2 + 2NH3+ 10H2O 吸收能量吸收能量總能量總能量總能量總能量反應(yīng)物的總能量反應(yīng)物的總能量 生成物的總能量生成物的總能量 小于小于化學(xué)化學(xué)熱熱 能轉(zhuǎn)化為能轉(zhuǎn)化為 能能【實驗實驗2-3】 實驗步驟實驗步驟實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論實驗結(jié)論在在50ml燒杯中加燒杯中加入入20ml 2mol/LNaOH溶液，溶液，測其溫度，并緩慢測其溫度，并緩慢地傾入燒杯中，用地傾入燒杯中，用玻璃棒攪拌，觀察玻璃棒攪拌，觀察溫度計的溫度變化溫度計的溫度變化 放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)溫度計的溫度在逐漸上升酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)生成酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時所時所釋放出來的熱量稱為中

14、和熱。釋放出來的熱量稱為中和熱。 中和熱：中和熱： （1）定義：稀強酸）定義：稀強酸與與稀強堿稀強堿發(fā)生中和反應(yīng)生發(fā)生中和反應(yīng)生成成1molH2O時所時所釋放釋放的熱量。的熱量。 （2）中和熱中和熱測定：測定：如果要通過實驗來測定鹽酸與氫氧化鈉反如果要通過實驗來測定鹽酸與氫氧化鈉反應(yīng)的中和熱，你認為在設(shè)計實驗裝置和操應(yīng)的中和熱，你認為在設(shè)計實驗裝置和操作時應(yīng)該注意哪些問題作時應(yīng)該注意哪些問題？你準備如何設(shè)計并進行實驗?zāi)銣蕚淙绾卧O(shè)計并進行實驗？討論、交流：討論、交流： 中和熱的概念中和熱的概念: 酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時所釋放的熱量稱為時所釋放的熱量稱為中和熱

15、中和熱。思考與交流：思考與交流：注：（1）中和反應(yīng)都放出熱量 （2）稀溶液中，強酸與強堿的中和 熱為定值：57.3KJ/mol 問題交流問題交流【學(xué)與問學(xué)與問】 這里所列舉的兩類反應(yīng)說明了化學(xué)反應(yīng)與熱能這里所列舉的兩類反應(yīng)說明了化學(xué)反應(yīng)與熱能 之間的辯證關(guān)系以及它們之間的相互轉(zhuǎn)化：之間的辯證關(guān)系以及它們之間的相互轉(zhuǎn)化： 化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)熱能熱能煤、石油、天然氣的燃燒（產(chǎn)生）煤、石油、天然氣的燃燒（產(chǎn)生）CaCOCaCO3 3經(jīng)過高溫煅燒分解成經(jīng)過高溫煅燒分解成CaOCaO（動力）（動力）熱能對化學(xué)反應(yīng)的支持作用，熱能對化學(xué)反應(yīng)的支持作用，利用熱能來完成常溫下很難發(fā)利用熱能來完成常溫下很難發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。生的化學(xué)反應(yīng)。獲取能量獲取能量常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng) 放熱反應(yīng)放熱反應(yīng) 1、燃燒反應(yīng)、燃燒反應(yīng) 2、中和反應(yīng)、中和反應(yīng) 3、金屬與酸的反應(yīng)、金屬與酸的反應(yīng) 4、大多數(shù)化合反應(yīng)、大多數(shù)化合反應(yīng) CaO+H2O=Ca(OH)2 5、緩慢氧化反應(yīng)、緩慢氧化反應(yīng) 吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)