第一節(jié) 化學能與熱能 (1課時化學鍵與化學反應(yīng)中能量的變化)

第一節(jié)化學能與熱能

第1、2課時

第二章化學反應(yīng)與能量學習目標1、知道化學鍵的斷裂和形成是化學反應(yīng)中能量變化的主要原因。2、通過生產(chǎn)、生活中的實例了解化學能與熱能的相互轉(zhuǎn)化。3、探究化學能轉(zhuǎn)化為熱能在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。4、探究中和反應(yīng)和中和熱的測定。

教學重難點

化學鍵的斷裂和形成與化學反應(yīng)中能量變化的關(guān)系能源與人類

能源是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，我們每時每刻、分分秒秒都離不開它。迄今為止，人類所能利用的能源主要是化學能、電能、以及核能等等。但是，由于人類大量開發(fā)和浪費資源，造成了資源的不合理利用從而引發(fā)了不可回避的能源危機。[學與問]

煤、石油、天然氣的主要化學成分是烴類等有機物（煤中含有大量的碳），它們?nèi)紵龝r放出熱能。你一定想知道，這種能量從何而來?它與化學物質(zhì)和化學反應(yīng)有什么關(guān)系？石灰石（主要成分是碳酸鈣）要經(jīng)過高溫煅燒才能變成生石灰，高溫提供的熱能在石灰石的分解反應(yīng)中起到什么作用？[學與問]不同的燃料其組成不同，燃燒后放出的熱量也不相等。為什么不同的燃料燃燒時放出的熱量會不同？燃料在燃燒反應(yīng)中產(chǎn)生的熱能來自哪里？[回憶]

化學反應(yīng)的實質(zhì)是什么？一、化學鍵與化學反應(yīng)中能量變化的關(guān)系☆化學反應(yīng)的實質(zhì)是舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成?！锘瘜W反應(yīng)時，斷開反應(yīng)物中的化學鍵要吸收能量，而形成生成物中的化學鍵要放出能量。化學鍵的斷裂和形成正是化學反應(yīng)中能量變化的主要原因。☆各種物質(zhì)都儲存有化學能。不同的物質(zhì)不僅組成不同、結(jié)構(gòu)不同，所包含的化學能也不同。[思考]那么，一個化學反應(yīng)吸收能量還是放出能量是由什么決定的呢？★形成1mol化學鍵和破壞1mol化學鍵放出的熱量和吸收的熱量相同.[例1]拆開1摩H-H所需能量是436KJ（H-H的鍵能），拆開1摩O-O需要能量是496KJ（O-O的鍵能）

。形成1molH-O放出463KJ（H-O的鍵能）

，試計算2摩H2和1摩O2生成2摩H2O的能量變化是多少？是放出熱量還是吸收熱量？吸收的熱量=2×436KJ+496KJ=1368KJ放出的熱量=4×463KJ=1852KJ能量變化=1852KJ–1368KJ=484KJ反應(yīng)中放出484KJ的熱量。[小結(jié)]一個確定的化學反應(yīng)在發(fā)生過程中是吸收能量還是放出能量，決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對大小。水能和化學能變化對比示意圖水往低處流要釋放能量（勢能轉(zhuǎn)化成動能）反應(yīng)物的總能量＞生成物的總能量（化學能轉(zhuǎn)化成熱能）放出熱量水能和化學能變化對比示意圖將水抽到高處需要提供能量（電能轉(zhuǎn)化成機械能、再轉(zhuǎn)化成勢能）反應(yīng)物的總能量＜生成物的總能量（熱能轉(zhuǎn)化成化學能）吸收熱量能量E反應(yīng)過程反應(yīng)過程反應(yīng)物生成物能量E放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)反應(yīng)物生成物規(guī)律若E反＞E生，則反應(yīng)放熱，則為放熱反應(yīng)若E反＜E生，則反應(yīng)吸熱，則為吸熱反應(yīng)☆化學反應(yīng)過程可以看成是“能量”的儲存和釋放過程。[小結(jié)]

1、化學反應(yīng)中的能量變化，通常表現(xiàn)為熱量的變化2、化學上把有熱量放出的化學反應(yīng)叫作放熱反應(yīng)3、化學上把吸收熱量的化學反應(yīng)叫作吸熱反應(yīng)4、體系能量越高,就越不穩(wěn)定,能量越低,就越穩(wěn)定.例如：（1）液態(tài)水比水蒸汽穩(wěn)定。（2）HF比HBr穩(wěn)定，反應(yīng)中，生成1molHF比生成1molHBr放出的熱量多（3）C燃燒生成CO2放出的熱量比生成CO放出的熱量多，CO2比CO穩(wěn)定。能量E反應(yīng)過程反應(yīng)過程反應(yīng)物生成物能量E放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)反應(yīng)物生成物特別注意：對于某一物質(zhì)來說：鍵能越高，能量越低，物質(zhì)越穩(wěn)定。

物質(zhì)本身所具有的能量降低時，說明其結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，熱穩(wěn)定性就越強，斷裂其化學鍵所吸收的熱量就越多[例2]

１molＨ-Ｈ鍵的鍵能是436KJ,１molI–I鍵的鍵能是151KJ，１molH-I鍵的健能是299KJ。則H2（g）+I2（g）=2HI（g）的反應(yīng)是（）Ａ、吸熱反應(yīng)Ｂ、放熱反應(yīng)Ｃ、分解反應(yīng)Ｄ、化合反應(yīng)ＢＤ[例3]把盛有鎂片的試管放在盛有250C飽和石灰水的燒杯中，再用滴管向試管中滴入10ml1mol/L的稀鹽酸。分別描述實驗中觀察到的現(xiàn)象：_________________________________________________________.產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是:__________________________________________________________________.有關(guān)反應(yīng)的離子方程式是:_____________________由實驗推知,Mg片和HCl的總能量_________(填:”低于”、”高于“或”等于“）MgCl2和H2的總能量。--------稀鹽酸---飽和石灰水鎂片--------③燒杯中的溶液變渾濁①有大量氣泡產(chǎn)生②鎂片逐漸溶解

鎂與鹽酸反應(yīng)放熱,Ca(OH)2在水中的溶解度隨溫度升高而減小會析出Ca(OH)2晶體.Mg+2H+=Mg2++H2↑高于二、化學能與熱能的相互轉(zhuǎn)化1、質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律（兩條基本定律）

一種能量可以轉(zhuǎn)化成其他能量，但總的能量保持不變，這就是能量守恒定律。下面我們通過實驗來認識和感受化學能與熱能的相互轉(zhuǎn)化?；瘜W熱電光熱電光[實驗２－１]在一支試管中加入2～3mL

6mol/L的鹽酸溶液。再插入用砂紙打磨光的鋁條?，F(xiàn)象方程式、結(jié)論溶液溫度升高2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑放出熱量；化學能轉(zhuǎn)化成熱能該反應(yīng)是放熱反應(yīng)實驗２－２現(xiàn)象結(jié)論①手摸杯底,有冷的感覺②杯底結(jié)冰,杯子和玻璃片粘在一起.Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+NH3↑+10H2O吸收熱量，熱能轉(zhuǎn)化成化學能該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)實驗２－３反應(yīng)物及用量酸HNO350ml1mol/LHCl50ml1mol/LHCl50ml1mol/L堿NaOH50ml1mol/LNaOH50ml1mol/LKOH50ml1mol/L混合前溫度室溫室溫室溫混合后溫度變化反應(yīng)的離子方程式H++OH-=H2OH++OH-=H2OH++OH-=H2O結(jié)論HNO3與NaOH發(fā)生中和反應(yīng)時放熱NaOH與HCl發(fā)生中和反應(yīng)時放熱HCl與KOH發(fā)生中和反應(yīng)時放熱對實驗進行歸納和概括強酸與強堿發(fā)生中和反應(yīng)放出熱量升高升高升高酸堿中和反應(yīng)的實質(zhì)：H++OH-=H2O（反應(yīng)放熱）★☆所以，所有中和反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。2、中和熱----酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時所釋放的熱量稱為中和熱。（每生成1mol水放出57.3KJ的熱量)★☆反之,水的電離是吸熱過程.[思考與交流]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)計實驗裝置和操作時應(yīng)該注意哪些問題？應(yīng)該如何設(shè)計并進行實驗？設(shè)計實驗裝置和操作時應(yīng)從兩個方面考慮，一是注重“量”的問題。二是盡量減小實驗誤差。一是注重“量”的問題用稀溶液進行中和反應(yīng)，減小溶解熱的干擾。每次取等量的酸堿進行反應(yīng)。做平行實驗取平均值二是盡量減小實驗誤差增強保溫隔熱措施，減少實驗中熱量的損失不斷攪拌，使熱量分散均勻。溫度計的精確度要高。-----碎泡沫塑料---玻璃攪拌器---溫度計[交流與思考]

試歸納常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。常見的放熱反應(yīng)：（1）所有燃燒反應(yīng)（2）中和反應(yīng)（3）大多數(shù)化合反應(yīng)（4）活潑金屬跟水或酸反應(yīng)（5）物質(zhì)的緩慢氧化常見的吸熱反應(yīng)：（1）大多數(shù)分解反應(yīng)（2）C+CO2=2CO；H2+CuO=Cu+H2OC+H2O=CO+H2

Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3·H2O+8H2O等。△△△[討論]放熱反應(yīng)都能自發(fā)進行嗎？吸熱反應(yīng)都需要加熱才能反應(yīng)嗎？化學能的應(yīng)用利用熱量進行生活、生產(chǎn)和科研。利用熱能使很多化學反應(yīng)得以發(fā)生。如：能源的利用反映著人類進步，也促進人類的發(fā)展。但是，人類在利用能源造福人類的同時，也造成了環(huán)境的污染。常見的能源主要有以下十種:太陽能、化石能源、水能、風能、潮汐能、地熱能、生物質(zhì)能、核能以及氫能。

為了保護我們的地球，應(yīng)該減少化石燃料的使用，開發(fā)新技術(shù),使燃料充分燃燒；努力開發(fā)無污染、可再生的潔凈能源。1、足夠的空氣2、燃料與空氣充分接觸[交流與思考]使燃料充分燃燒需要哪些條件？[練習1]下列反應(yīng)是吸熱反應(yīng)的是()A、灼熱的炭與二氧化碳反應(yīng)B、鐵和稀硫酸的反應(yīng)C、氫氧化鋇晶體的粉末和氯化銨晶體混合D、鋼鐵制品生銹的反應(yīng)AC[練習2]已知2H2+O2==（條件為“點燃”）2H2O，關(guān)于該反應(yīng)的下列說法錯誤的是（）A、該反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)B、參加反應(yīng)的氫氣和氧氣的總能量高于反應(yīng)生成的水的總能量C、該反應(yīng)是一個吸熱反應(yīng)D、參加反應(yīng)的氫氣和氧氣的總能量低于反應(yīng)生成的水的總能量CD[練習3]已知在相同狀況下，要使同一化學鍵斷裂需要吸收的能量等于形成該化學鍵放出的能量。下列說法正確的是（）A、電解熔融的Al2O3可以制得金屬鋁和氧氣，該反應(yīng)是一個放出能量的反應(yīng)B、水分解產(chǎn)生氫氣和氧氣時放出能量C、相同狀況下，反應(yīng)2SO2+O2=2SO3是一個放熱反應(yīng)，則反應(yīng)2SO3=2SO2+O2是一個吸熱反應(yīng)D、氯化氫分解成氫氣和氯氣時需要吸收能量CD仔細閱讀下面一段文字，回答下列問題。 能源可以劃分為一級能源和二級能源，自然界中以現(xiàn)成形式提供的能源稱為一級能源；需依靠其它的能源間接制取的能源稱為二級能源。氫氣是一種高效而且沒有污染的二級能源，它可以由自然界中大量存在的水來制?。?H2O=2H2+O2。[練習4]下列敘述正確的是（）A、電能是二級能源 B、水力是二級能源C、天然氣是一級能源 D、焦爐氣是一級能源AC[練習5]關(guān)于用水制取二級能源氫氣，以下研究方向正確的是（）A、構(gòu)成水的氫和氧都是可以燃燒的物質(zhì)，因此可研究在水不分解的情況下，使氫成為二級能源B、設(shè)法將太陽光聚焦，產(chǎn)生高溫，使水分解產(chǎn)生氫氣C、尋找高效催化劑，使水分解產(chǎn)生氫氣，同時釋放能量D、尋找特殊化學物質(zhì)，用于開發(fā)廉價能源，以分解水制取氫氣BD[延伸拓展]2004年7月德俄兩國化學家共同宣布，在高壓下氮氣會發(fā)生聚合得到高聚氮，這種高聚氮中,氮原子之間通過N-N相互連接。已知破壞高聚氮中的1mol氮氮單鍵需要160KJ的能量，而破壞N2分子中1mol氮氮三鍵需要942KJ。那么這種固體的可能潛在應(yīng)用是：________________________________；這是因為：_______________________________炸藥(或高能材料)高聚氮分解成氮氣要釋