1、化学能与热能 能源是人类赖以生能源是人类赖以生存和发展的物质基础，存和发展的物质基础，我们每时每刻、分分秒我们每时每刻、分分秒秒都离不开它。迄今为秒都离不开它。迄今为止，人类所能运用的能止，人类所能运用的能源重要是化学能、电能、源重要是化学能、电能、以及核能等等。但是，以及核能等等。但是，由于人类大量开发和浪由于人类大量开发和浪费资源，造成了资源的费资源，造成了资源的不合理运用从而引发了不合理运用从而引发了不可回避的能源危机。不可回避的能源危机。16.6%2.1%5.1%76.2%我国化石燃料和水电能源消耗构成图我国化石燃料和水电能源消耗构成图你懂得吗你懂得吗?煤、石油、天然气的重要化学成分是
2、烃煤、石油、天然气的重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。你一定想懂得，这种能量从烧时放出热能。你一定想懂得，这种能量从何而来何而来?它与化学物质和化学反映有什么关它与化学物质和化学反映有什么关系？石灰石（重要成分是碳酸钙）要通过高系？石灰石（重要成分是碳酸钙）要通过高温煅烧才干变成生石灰，高温提供的热能在温煅烧才干变成生石灰，高温提供的热能在石灰石的分解反映中起到什么作用？石灰石的分解反映中起到什么作用？一、化学键与化学反映中能量变化的关系一、化学键与化学反映中能量变化的关系思考：不同的燃料其构成不同，燃烧后放出的思考：不同
3、的燃料其构成不同，燃烧后放出的热量也不相等。为什么不同的燃料燃烧时放出的热量也不相等。为什么不同的燃料燃烧时放出的热量会不同？燃料在燃烧反映中产生的热能来自热量会不同？燃料在燃烧反映中产生的热能来自哪里？哪里？1、化学反映中能量的变化、化学反映中能量的变化、化学反映的本质是什么？、化学反映的本质是什么？以氢气在氯气中燃烧为例，用化学以氢气在氯气中燃烧为例，用化学键的观点分析反映的本质过程。键的观点分析反映的本质过程。H Cl ：Cl H H2 +Cl2 =2HClHH Cl ClHCl断开断开断开断开点燃点燃一种化学反映的的过程，本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。形成形成、化学反映中
4、能量、化学反映中能量变变化的重要因素化的重要因素H Cl ：Cl H H2 +Cl2 =2HClHH Cl ClHCl吸取能量吸取能量断开断开断开断开吸取能量吸取能量形成形成放出能量放出能量点燃点燃化学键的断裂和形成是化学反映中能量变化学键的断裂和形成是化学反映中能量变化的重要因素。化的重要因素。.从化学键的观点来分析能量的变化从化学键的观点来分析能量的变化 一个化学反应的过程，本质上就是旧化学键一个化学反应的过程，本质上就是旧化学键断裂断裂和新化学键和新化学键形成形成的过程。的过程。吸收能量吸收能量放出能量放出能量因此：一种化学反映与否为放热还是吸热取决于什么呢？因此：一种化学反映与否为放热
5、还是吸热取决于什么呢？取决于全部断键吸取的总能量与全部取决于全部断键吸取的总能量与全部形成新键放出的总能量的相对大小形成新键放出的总能量的相对大小想一想：想一想：在化学反映中，随在化学反映中，随着物质的变化，现有反映着物质的变化，现有反映物中化学键的断裂，又有物中化学键的断裂，又有生成物中化学键的形成，生成物中化学键的形成，化学能也随之而变化。那化学能也随之而变化。那么，一种化学反映吸取能么，一种化学反映吸取能量还是放出能量是由什么量还是放出能量是由什么决定的呢？决定的呢？实验测得，在实验测得，在25,101KPa条件下，条件下，将将1molH2(H-H)变为变为2molH原子需吸取原子需吸取
6、436kJ能量，而能量，而2molH原子变成原子变成1molH2(H-H)放出放出436kJ能量，这个能量能量，这个能量就是就是H-H的键能。的键能。某些化学键的键能某些化学键的键能某些键的键能某些键的键能(kJ/mol)键键能能键键能能HH436CH415.0ClCl242.7OH462.8BrBr193.7NH390.8II152.7HCl431.8CC347.7HI298.7对于某个拟定的化对于某个拟定的化学反映，如何判断学反映，如何判断它是放出能量还是它是放出能量还是吸取能量呢？吸取能量呢？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在反映在反映H2+C
7、l2 2HCl中，已知中，已知HH 键能为键能为436kJ/mol，ClCl键能为键能为247kJ/mol，HCl键能为键能为431kJ/mol，判断该反映是，判断该反映是 反映反映 放热放热课堂练习一课堂练习一v则则(1)化学键断裂时需要吸取能量。吸取总能量为：化学键断裂时需要吸取能量。吸取总能量为：436kJ247kJ683 kJ，v (2)化学键形成时需要释放能量。释放总能量为：化学键形成时需要释放能量。释放总能量为：431kJ431kJ862 kJ，v (3)反映中放出的热量的计算：反映中放出的热量的计算：v862kJ683kJ=179kJ小结：小结：一种拟定的化学反映在发生过程中是吸
8、取能量一种拟定的化学反映在发生过程中是吸取能量还是放出能量，决定于反映物的总能量与生成物的还是放出能量，决定于反映物的总能量与生成物的总能量的相对大小。总能量的相对大小。看图讨论：看图讨论：分析化学反映：分析化学反映：反映物的总能量反映物的总能量 生成物的总能量生成物的总能量化学反映放出能量化学反映放出能量看图讨论：看图讨论：将水由低处抽向高处需提供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）（电能转换为机械能，再转换为势能）分析化学反映：分析化学反映：反映物的总能量反映物的总能量 0为吸热反映为吸热反映 H 4Q3 B.2Q1 +Q2 4Q3 C.Q1 +Q2 Q3 D
9、.Q1 +Q2 =Q3B 问题交流问题交流【学与问学与问】这里所列举的两类反应说明了化学反应与热能这里所列举的两类反应说明了化学反应与热能 之间的辩证关系以及它们之间的相互转化：之间的辩证关系以及它们之间的相互转化：化学反映化学反映热能热能煤、石油、天然气的燃烧（产生）煤、石油、天然气的燃烧（产生）CaCO3CaCO3通过高温煅烧分解成通过高温煅烧分解成CaOCaO（动力）（动力）热能对化学反映的支持作用，热能对化学反映的支持作用，运用热能来完毕常温下很难运用热能来完毕常温下很难发生的化学反映。发生的化学反映。获取能量获取能量探索与总结探索与总结常见的放热反映和吸热反映常见的放热反映和吸热反映
10、放热反映放热反映燃料的燃烧燃料的燃烧(与与O2的反映）的反映）中中 和和 反反 应应活泼金属与水或酸的反映活泼金属与水或酸的反映大部分化合反映（生石灰大部分化合反映（生石灰和水）和水）物质的缓慢氧化物质的缓慢氧化吸热反映吸热反映C+CO2H2+CuOC+H2OBa(OH)2.8H2O+NH4ClCaCO3高温分解高温分解大部分分解反映大部分分解反映多数铵盐溶于水多数铵盐溶于水反映过程中的能量变化反映过程中的能量变化1、人类文明与能源开发、运用的关系、人类文明与能源开发、运用的关系人类文明史人类文明史引出引出燃料燃料充足充足燃烧燃烧化石化石 燃料燃料 合理合理 运用运用能源能源开发开发新技新技术
11、的术的开发开发能源能源能量能量利用利用化学化学反映反映中的中的能量能量变化变化能源的运用反映着人类进步能源的运用反映着人类进步放热放热反应反应吸热吸热反应反应足够足够的空的空气气燃料与燃料与空气充空气充分接触分接触充分充分燃烧燃烧科学利科学利用减少用减少污染污染2.常见的能源重要有下列十种常见的能源重要有下列十种:太阳能、化石能源、水能、太阳能、化石能源、水能、风能、潮汐能、地热能、生风能、潮汐能、地热能、生物质能、核能以物质能、核能以 及氢能。及氢能。1 1、下列说法对的的是（、下列说法对的的是（）A.A.需要加热才干发生的反映一定是吸热反映需要加热才干发生的反映一定是吸热反映 B.B.任何
12、放热反映在常温条件下一定能发生反映任何放热反映在常温条件下一定能发生反映 C.C.反映物和生成物所含有的总能量决定了反映反映物和生成物所含有的总能量决定了反映 成果是放热还是吸热成果是放热还是吸热 D.D.吸热反映在一定条件下才干发生反映吸热反映在一定条件下才干发生反映CD 2 2、判断：、判断：（1 1）加热的反映一定是吸热反映。）加热的反映一定是吸热反映。（2 2）一种反映是吸热或放热与反映条件）一种反映是吸热或放热与反映条件 没有直接联系，与反映物与生成物没有直接联系，与反映物与生成物 的总能量的相对大小有关。的总能量的相对大小有关。（3 3）化学反映中的能量变化都体现为热）化学反映中的
13、能量变化都体现为热 能变化。能变化。科学视野科学视野1、社会发展与能源运用、社会发展与能源运用2、人类运用能源的三个阶段、人类运用能源的三个阶段柴草时期柴草时期化石能源时期化石能源时期多能源构造时期多能源构造时期生物体中的能量转化生物体中的能量转化人体内发生的氧化还原反映与体外的燃烧人体内发生的氧化还原反映与体外的燃烧本质相似，都是放热反映。只是两者条件本质相似，都是放热反映。只是两者条件不同，且前者更加合理有效。不同，且前者更加合理有效。实验实验2 2现象现象结论结论有刺激性气味气体产生；玻璃片有刺激性气味气体产生；玻璃片上的水结成冰，玻璃片与烧杯底上的水结成冰，玻璃片与烧杯底被冰粘在了一起
14、；用手触摸杯壁被冰粘在了一起；用手触摸杯壁下部，有凉的感觉。下部，有凉的感觉。Ba(OH)28H2O与与NH4Cl反映的过程吸取热反映的过程吸取热量。量。化学反映方程式：化学反映方程式：Ba(OH)28H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3+10H2O玻璃棒的作用：玻璃棒的作用：搅拌，使混合物充足接触搅拌，使混合物充足接触反映物成糊状的因素：反映物成糊状的因素：结冰粘结结冰粘结结论：该反映是吸热反映结论：该反映是吸热反映思考：思考：酸与碱的中和反映是吸热反映还是放热反映酸与碱的中和反映是吸热反映还是放热反映？实验实验3 3 酸碱反映的本质就是酸碱反映的本质就是H+OH-=H2O。可得出推论
15、：酸碱中和反映都是放热反映。可得出推论：酸碱中和反映都是放热反映。反映中反映中H+和和OH-离子的量相等离子的量相等，生成水的，生成水的量相等，放出的热量也相等量相等，放出的热量也相等 现象现象结论结论中和反映后溶液的温度比中和反映后溶液的温度比反映前盐酸和氢氧化钠溶反映前盐酸和氢氧化钠溶液的温度高。液的温度高。盐酸和氢氧化钠溶液的反盐酸和氢氧化钠溶液的反映过程中放出热量，使溶映过程中放出热量，使溶液混合物的温度升高。液混合物的温度升高。分析：分析：中和热的概念中和热的概念:酸与碱发生中和反映生成酸与碱发生中和反映生成1molH2O时所释放的热量称为中和热。时所释放的热量称为中和热。思考与交流
16、：思考与交流：注：（1）中和反映都放出热量 （2）稀溶液中，强酸与强碱的中和 热为定值：57.3KJ/mol 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，如上璃搅拌棒通过，以达到保温、隔
17、热、减少实验过程中热量损失的目的，如上图所示。该实验也可在保温杯中进行。图所示。该实验也可在保温杯中进行。思考与交流：思考与交流：在设计实验装置和操作时应当注意哪些问题？在设计实验装置和操作时应当注意哪些问题？（1 1）用隔热装置，尽量减少热量散失；）用隔热装置，尽量减少热量散失；（2 2）酸碱的量要精确：）酸碱的量要精确：n nCVCVa a、浓度要越精确越好、浓度要越精确越好b b、量体积的容器越精确越好，最佳用移液管、量体积的容器越精确越好，最佳用移液管（3 3）温度计越精确越好）温度计越精确越好（4 4）注意控制反映时间）注意控制反映时间（5 5）多做几次，取平均值）多做几次，取平均值
18、 在设计实验装置和操作时应从两个方面考虑，在设计实验装置和操作时应从两个方面考虑，一是重视一是重视“量量”的问题，如的问题，如 反映物的浓度和体积反映物的浓度和体积取定值；取定值；测量反映前后的温度值；测量反映前后的温度值；做平行做平行实验取平均值。二是尽量减小实验误差，如实验取平均值。二是尽量减小实验误差，如 用用通过标定的盐酸和氢氧化钠溶液；通过标定的盐酸和氢氧化钠溶液；量液器最佳量液器最佳使用移液管；使用移液管；搅拌使反映充足进行；搅拌使反映充足进行；及时及时散热，使混合液温度均衡；散热，使混合液温度均衡；温度计的精确度高，温度计的精确度高，最佳使用精度为最佳使用精度为0.1 或更高的温度计；或更高的温度计；盐酸盐酸跟氢氧化钠溶液混合后液面上方的空间尽量小；跟氢氧化钠溶液混合后液面上方的空间尽量小；使用绝缘装置，避免热量散发到反映体系之外；使用绝缘装置，避免热量散发到反映体系之外；温度计要读精确。温度计要读精确。1L1mol/L的硫酸溶液与2L2mol/L的NaOH溶液完全反映，放出114.6KJ的热量，有人由此得出强酸与强碱反映的中和热为114.6KJ/mol。这种结论与否对的，为什么？
