化學(xué)反應(yīng)與能量

1、 能源能源是人類(lèi)賴(lài)以生存和是人類(lèi)賴(lài)以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，我們每時(shí)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，我們每時(shí)每刻、分分秒秒都離不開(kāi)它。每刻、分分秒秒都離不開(kāi)它。迄今為止，人類(lèi)所能利用的迄今為止，人類(lèi)所能利用的能源主要是能源主要是化學(xué)能、電能、化學(xué)能、電能、以及核能以及核能等等。但是，由于等等。但是，由于人類(lèi)大量開(kāi)發(fā)和浪費(fèi)資源，人類(lèi)大量開(kāi)發(fā)和浪費(fèi)資源，造成了資源的不合理利用從造成了資源的不合理利用從而引發(fā)了不可回避的而引發(fā)了不可回避的能源危能源危機(jī)。機(jī)。 煤、石油、天然氣煤、石油、天然氣的主要化學(xué)成分是烴的主要化學(xué)成分是烴類(lèi)等有機(jī)物（煤中含有大量的碳），它們?nèi)碱?lèi)等有機(jī)物（煤中含有大量的碳），它們?nèi)紵龝r(shí)放出熱能燒時(shí)

2、放出熱能。那么這種。那么這種能量能量從何而從何而來(lái)來(lái)，它它與與化學(xué)物質(zhì)和化學(xué)物質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)有什么有什么關(guān)系是我們這關(guān)系是我們這節(jié)課所要解決的問(wèn)題。節(jié)課所要解決的問(wèn)題?；瘜W(xué)能化學(xué)能與熱能與熱能的轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)化化 化學(xué)反應(yīng)的的過(guò)程：化學(xué)反應(yīng)的的過(guò)程： 是原子重新組合的過(guò)程。有新物質(zhì)生成。是原子重新組合的過(guò)程。有新物質(zhì)生成。 質(zhì)量守恒定律質(zhì)量守恒定律 本質(zhì)上是舊化學(xué)鍵本質(zhì)上是舊化學(xué)鍵斷裂斷裂和新化學(xué)鍵和新化學(xué)鍵形成形成的過(guò)程。伴隨的過(guò)程。伴隨有能量的變化有能量的變化 能能量守恒定律量守恒定律 化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，通常化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，通常主要主要表現(xiàn)為表現(xiàn)為熱量的變化熱量的變化。（電能，光能

3、等）。（電能，光能等） 熱量的變化：吸熱和放熱熱量的變化：吸熱和放熱下面我們一起通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)認(rèn)識(shí)和下面我們一起通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)認(rèn)識(shí)和感受一下化學(xué)能與熱能感受一下化學(xué)能與熱能的轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)化！化！實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究21 鋁片與鹽酸的反應(yīng)鋁片與鹽酸的反應(yīng)在一支試管中加入在一支試管中加入2-3mL2-3mLmol/Lmol/L的的鹽酸，再插入用砂紙打磨光的鋁條，鹽酸，再插入用砂紙打磨光的鋁條，觀察現(xiàn)象，并用溫度計(jì)測(cè)量溶液溫度觀察現(xiàn)象，并用溫度計(jì)測(cè)量溶液溫度的變化的變化實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)21現(xiàn)象現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論鋁與鹽酸反應(yīng)，放出大量氣泡，鋁與鹽酸反應(yīng)，放出大量氣泡，溫度升高溫度升高該反應(yīng)是該反應(yīng)是放熱放熱反應(yīng)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)22探究探

4、究 ：BaBa(OH)(OH)2 28H8H2 2O O與與NHNH4 4ClCl的反應(yīng)的反應(yīng).整個(gè)實(shí)驗(yàn)中有哪些創(chuàng)新之處？整個(gè)實(shí)驗(yàn)中有哪些創(chuàng)新之處？1.整個(gè)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象、反應(yīng)化學(xué)方程式和結(jié)論？整個(gè)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象、反應(yīng)化學(xué)方程式和結(jié)論？實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)22現(xiàn)象：現(xiàn)象：1、玻璃片（小木板）會(huì)與小燒杯粘結(jié)在一起、玻璃片（小木板）會(huì)與小燒杯粘結(jié)在一起 2、有少許刺激性氣味氣體產(chǎn)生、有少許刺激性氣味氣體產(chǎn)生 3、有水生成、有水生成Ba(OH)2 8H2O + 2NH4ClBaCl2 +2NH3 +10H2O結(jié)論：該反應(yīng)是結(jié)論：該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)23鹽酸溫度鹽酸溫度/NaOH溶液溫度溶液溫度/ 中和反應(yīng)后

5、溫度中和反應(yīng)后溫度/ 結(jié)論：中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)。結(jié)論：中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)。實(shí)質(zhì)：實(shí)質(zhì)：H+ + OH H2O反應(yīng)后溫度升高反應(yīng)后溫度升高室溫室溫室溫室溫常見(jiàn)的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)常見(jiàn)的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)燃料的燃燒燃料的燃燒(與與O2的反應(yīng)）的反應(yīng)）中中 和和 反反 應(yīng)應(yīng)活潑金屬與水或酸的反應(yīng)活潑金屬與水或酸的反應(yīng)大部分化合反應(yīng)（生石灰大部分化合反應(yīng)（生石灰和水和水）吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)C+CO2H2+CuOC+H2OBa(OH)2.8H2O+NH4Cl大部分分解反應(yīng)大部分分解反應(yīng)科學(xué)視野科學(xué)視野1、生物體中的能量變化、生物體中的能量變化2、人類(lèi)利用能源的三個(gè)階段、人類(lèi)利用能源的三個(gè)階

6、段柴草時(shí)期。柴草時(shí)期?；剂系氖褂猛苿?dòng)了工業(yè)革命的發(fā)展?；剂系氖褂猛苿?dòng)了工業(yè)革命的發(fā)展。多能源結(jié)構(gòu)化學(xué)仍是主要角色之一。多能源結(jié)構(gòu)化學(xué)仍是主要角色之一。生物體內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化生物體內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化在化學(xué)反應(yīng)中在化學(xué)反應(yīng)中，隨著物質(zhì)的變化，既有，隨著物質(zhì)的變化，既有反應(yīng)物中化學(xué)鍵的斷裂，又有生成物中化反應(yīng)物中化學(xué)鍵的斷裂，又有生成物中化學(xué)鍵的形成，化學(xué)能也隨之而改變。那么學(xué)鍵的形成，化學(xué)能也隨之而改變。那么，一一個(gè)化學(xué)反個(gè)化學(xué)反應(yīng)應(yīng):吸吸收能量還是放出能量收能量還是放出能量是由是由什么決定的呢？什么決定的呢？1、焓和焓變、焓和焓變焓焓(H)： .焓變焓變(H )： 反應(yīng)熱：化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中吸收或釋放

7、的熱量反應(yīng)熱：化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中吸收或釋放的熱量 反應(yīng)熱等于反應(yīng)熱等于焓變焓變; 符號(hào)：符號(hào)：H 單單位位: 常用常用kJ/mol或或kJmol-1是一個(gè)與內(nèi)能有關(guān)的物理量是一個(gè)與內(nèi)能有關(guān)的物理量一、焓變一、焓變 反應(yīng)熱反應(yīng)熱 H = E生成物生成物E反應(yīng)物反應(yīng)物 (宏觀宏觀)在恒壓下在恒壓下，任何化學(xué)反應(yīng)都伴有能量變化。任何化學(xué)反應(yīng)都伴有能量變化。常用常用焓焓變（變（H）表表示示反應(yīng)熱：反應(yīng)熱：焓焓增加增加 表示表示: H0 為為“ + ”焓焓減少減少為為“ ”表示：表示：H0吸熱（反應(yīng)吸熱（反應(yīng)）放熱（反應(yīng)）放熱（反應(yīng)）從宏觀分析：從宏觀分析： 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中能量變化化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中能量變化反應(yīng)

8、物總能量與生成物總能量的反應(yīng)物總能量與生成物總能量的相對(duì)大小相對(duì)大小反應(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)物的總能量低放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)吸吸 熱熱反應(yīng)反應(yīng)H= =生生成物的總能成物的總能量量- -反反應(yīng)物的總能量應(yīng)物的總能量生成物生成物反應(yīng)物反應(yīng)物能能量量圖圖1 1吸收吸收熱量熱量放出放出熱量熱量反應(yīng)過(guò)程中能量變化曲線圖：反應(yīng)過(guò)程中能量變化曲線圖：生成物生成物圖圖2 2反應(yīng)物反應(yīng)物能能量量H0H0為什么為什么反應(yīng)物的總能量與生成物的總反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量會(huì)出現(xiàn)能量會(huì)出現(xiàn)相對(duì)大小相對(duì)大小呢？呢？ 我們知道：一個(gè)

9、確定的化學(xué)反應(yīng)在發(fā)我們知道：一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過(guò)程中是吸收能量還是放出能量，決定生過(guò)程中是吸收能量還是放出能量，決定于：于： 反應(yīng)物的總能量與生成反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的物的總能量的相對(duì)大小相對(duì)大小從微觀本質(zhì)分析：化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中從微觀本質(zhì)分析：化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中能量變化能量變化以以氫氣在氯氣中燃燒為例氫氣在氯氣中燃燒為例，。，。H Cl ： Cl H H2 + Cl2 = 2HClHH Cl ClHCl斷開(kāi)斷開(kāi)斷開(kāi)斷開(kāi)點(diǎn)燃點(diǎn)燃 一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的的過(guò)程，本質(zhì)上就一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的的過(guò)程，本質(zhì)上就是舊化學(xué)鍵是舊化學(xué)鍵斷裂斷裂和新化學(xué)鍵和新化學(xué)鍵形成形成的過(guò)的過(guò)程。程。形成形成H Cl ： Cl

10、 H H2 + Cl2 = 2HClHH Cl ClHCl吸收能量吸收能量斷開(kāi)斷開(kāi)斷開(kāi)斷開(kāi)吸收能量吸收能量形成形成放出能量放出能量點(diǎn)燃點(diǎn)燃化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因?；闹饕颉Ｅf鍵斷裂舊鍵斷裂 吸收能量吸收能量新鍵形成新鍵形成 放出能量放出能量=679kJ/mol862 kJ/molH =679kJ/mol 862kJ/mol = 183kJ/mol反應(yīng)物的鍵能總和反應(yīng)物的鍵能總和生成物的鍵能總和生成物的鍵能總和從化學(xué)反應(yīng)的本從化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)質(zhì)：所以：所以：一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是放熱還一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是放熱還是吸熱取決于是吸熱取決于 取決于所有

11、取決于所有斷鍵吸收的總能量斷鍵吸收的總能量與所與所有有形成新鍵放出的總能量形成新鍵放出的總能量的相對(duì)大的相對(duì)大小小反應(yīng)本質(zhì)（微觀）反應(yīng)本質(zhì)（微觀）即即：H = E斷鍵吸收斷鍵吸收E成鍵放出成鍵放出 （微觀）（微觀）（1）形成化學(xué)鍵放出的能量）形成化學(xué)鍵放出的能量 斷開(kāi)化學(xué)斷開(kāi)化學(xué)鍵吸收的能量鍵吸收的能量H0 放放熱反應(yīng)熱反應(yīng)H0 吸吸熱反應(yīng)熱反應(yīng)（2）形成化學(xué)鍵放出的能量）形成化學(xué)鍵放出的能量 斷開(kāi)化學(xué)斷開(kāi)化學(xué)鍵吸收的能量鍵吸收的能量若若H2 - H10反應(yīng)反應(yīng)吸熱吸熱H2H1H2H1鍵斷裂吸收的能量鍵斷裂吸收的能量HtH2鍵生成釋放的能量鍵生成釋放的能量若若H2 - H10反應(yīng)反應(yīng)放熱放熱H

12、1Ht. H=生成物的生成物的總能量總能量反應(yīng)物的總能量反應(yīng)物的總能量 . H=反應(yīng)反應(yīng)物物鍵能和鍵能和生成生成物鍵能和物鍵能和H = E生成物生成物E反應(yīng)物反應(yīng)物H = E吸收吸收E放出放出宏觀宏觀微觀微觀在反應(yīng)在反應(yīng)H2 + Cl2 2HCl中，已知中，已知HH 鍵能為鍵能為436kJ，ClCl鍵能為鍵能為247kJ，HCl鍵能為鍵能為431kJ，判斷該反應(yīng)是判斷該反應(yīng)是 反應(yīng)反應(yīng) 放熱放熱課堂練習(xí)一課堂練習(xí)一則則(1)化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收能量。吸收總能量為：化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收能量。吸收總能量為：436kJ247kJ683 kJ， (2)化學(xué)鍵形成時(shí)需要釋放能量。釋放總能量為：化學(xué)鍵形成

13、時(shí)需要釋放能量。釋放總能量為：431kJ431kJ862 kJ， (3)反應(yīng)中放出的熱量的計(jì)算：反應(yīng)中放出的熱量的計(jì)算：862kJ683kJ=179kJ 案例精析 【例1】根據(jù)要求回答： (1)下列各圖中，表示反應(yīng)是吸熱反應(yīng)的是() (2)拆開(kāi)1mol HH鍵，1mol NH鍵，1mol NN鍵分別需要吸收的能量為436kJ、391kJ、946kJ，求1mol N2生成NH3的焓變(H)。 解析(1)反應(yīng)中的能量變化生成物總能量反應(yīng)物總能量，若大于0，則反應(yīng)過(guò)程為吸熱，小于0，則為放熱，答案為A。 (2)H反應(yīng)物的鍵能之和生成物的鍵能之和(1mol NN鍵鍵能3mol HH鍵鍵能)6mol N

14、H鍵鍵能，代入數(shù)據(jù)即可得結(jié)論。 答案(1)A(2)H92kJ/mol 點(diǎn)評(píng)能從能量和鍵能的角度準(zhǔn)確理解H的概念。 已知：H2(g) O2(g)H2O(g)，反應(yīng)過(guò)程中能量變化如圖所示，請(qǐng)回答下列問(wèn)題。 (1)a、b、c分別代表什么意義？ a：_；b：_； c：_。 (2)該反應(yīng)是_反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”)，H_0(填“”、“”或“”。) 答案(1)代表舊鍵斷裂吸收的能量代表生成新鍵放出的能量代表反應(yīng)熱(2)放熱 下列說(shuō)法正確的是() A焓變單位中kJmol1，是指1mol 物質(zhì)參加反應(yīng)時(shí)的能量變化 B當(dāng)反應(yīng)放熱時(shí)H0，反應(yīng)吸熱時(shí)H0 C一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中，當(dāng)反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量時(shí)，

15、反應(yīng)放熱，H為“” D一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中，生成物總鍵能大于反應(yīng)物的總鍵能時(shí)，反應(yīng)吸熱，H為“” 解析焓變單位中的kJmol1 ，是指每摩爾具體的反應(yīng)，不一定指參加反應(yīng)的物質(zhì)，A錯(cuò)；在反應(yīng)中物質(zhì)所具有的總能量減少，反應(yīng)就放熱，反之就吸熱，C對(duì)；化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是舊化學(xué)鍵的斷裂，新化學(xué)鍵的形成，斷鍵時(shí)吸收能量，成鍵時(shí)放熱，所以D錯(cuò)。 答案C 點(diǎn)評(píng)H的單位中的kJmol1是表明參加反應(yīng)的各物質(zhì)的物質(zhì)的量與化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)式的計(jì)量數(shù)相同。如2H2(g)O2(g)2H2O(l)H(298K)571kJmol1，H單位中的kJmol1是指每摩爾“2H2(g)O2(g)2H2O(l)”這個(gè)反應(yīng)在298K時(shí)

16、放出571kJ的熱量。 下列說(shuō)法中，正確的是() A需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng) B放熱反應(yīng)在常溫下一定很容易發(fā)生 C反應(yīng)是放熱的還是吸熱的，必須看反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對(duì)大小 D吸熱反應(yīng)在一定的條件下也能發(fā)生 解析本題考查的是放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)的概念?；瘜W(xué)反應(yīng)的能量變化主要表現(xiàn)為放熱或吸熱。反應(yīng)是放熱還是吸熱，主要取決于反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對(duì)大小。放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)在一定的條件下都能發(fā)生。開(kāi)始時(shí)需要加熱的反應(yīng)可能是吸熱反應(yīng)，也可能是放熱反應(yīng)。吸熱反應(yīng)一般開(kāi)始時(shí)需加熱，反應(yīng)開(kāi)始后也需不斷加熱才能使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行下去；放熱反應(yīng)開(kāi)始時(shí)如果需加熱，反應(yīng)后會(huì)放出一定的熱量，

17、如果此熱量足夠大，可使反應(yīng)維持下去，則反應(yīng)過(guò)程中不需要再加熱，如煤的燃燒，一旦加熱使煤燃燒起來(lái)后就可繼續(xù)燃燒下去，不需外界再加熱。故正確答案為CD。 答案CD 已知HH鍵鍵能(斷裂時(shí)吸收或生成時(shí)釋放的能量)為436kJmol1，HN鍵鍵能為391kJmol1，根據(jù)化學(xué)方程式：N2(g)3H2(g)2NH3(g)；H92.4kJmol1。則NN鍵的鍵能是() A431kJmol1B946kJmol1 C649kJmol1 D896kJmol1 解析該題主要考查利用化學(xué)鍵鍵能計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的能量，據(jù)知識(shí)點(diǎn)可知：H(生成物鍵能總和反應(yīng)物鍵能總和)6ENH(3EHHENN)，得ENN6ENH3EHHH6391kJmol13436kJmol192.4 kJmol1946kJm