化学能与热能

一飞冲天：“神舟”五号发射实况回放 第 一 节 化 学 能 与 热 能 生 活 中 哪 些 事 实 说 明 了 在 化 学 反 应 中伴 随 着 能 量 的 变 化 ？【 思 考 与 交 流 】 物 质 发 生 化 学 反 应 的 同 时 还 伴 随 着 能 量 的 变 化 ,而 这 种 能 量 变 化 又 通 常 表 现 为 热 能 变 化 。 第 一 节 化 学 能 与 热 能一 、 化 学 键 与 化 学 反 应 中 能 量 变 化 的 关 系1、 化 学 反 应 的 本 质 是 ？ 以 氢 气 在 氯 气 中 燃 烧 为 例 ， 用 化 学键 的 观 点 分 析 反 应 的 本 质 过 程 。 H Cl ： Cl H H2 + Cl2 = 2HClH H Cl Cl H Cl断开 断开 点 燃 一 个 化 学 反 应 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 H Cl ： Cl H H2 + Cl2 = 2HClH H Cl Cl H Cl吸收能量断开 断开 吸收能量 形 成放 出 能 量点 燃化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。 【 思 考 与 交 流 】在 化 学 反 应 中 ， 随 着 物 质 的 变 化 ， 既 有 反应 物 中 化 学 键 的 断 裂 ， 又 有 生 成 物 中 化 学键 的 形 成 ， 化 学 能 也 随 之 而 改 变 。 那 么 ，一 个 化 学 反 应 吸 收 能 量 还 是 放 出 能 量 是 由什 么 决 定 的 呢 ？2、 一 个 化 学 反 应 吸 收 能 量 还 是放 出 能 量 的 决 定 因 素 看 图 讨 论 分 析 化 学 反 应放 出 能 量 看 图 讨 论 分 析 化 学 反 应 吸 收 能 量 规 律v如 果 反 应 物 所 具 有 的 总 能 量 高 于 生 成 物 所 具有 的 总 能 量 ,那 么 在 发 生 化 学 反 应 时 ,就 有 部 分能 量 以 热 的 形 式 释 放 出 来 ;v如 果 反 应 物 所 具 有 的 总 能 量 低 于 生 成 物 所 具有 的 总 能 量 ,那 么 在 发 生 化 学 反 应 时 ,反 应 物 就需 要 吸 收 能 量 ,才 能 转 化 为 生 成 物 。 能量反 应 过 程 反 应 过 程反 应 物 生 成 物能量 放 热反 应 吸 热反 应反 应 物 生 成 物规 律 【 归 纳 小 结 】一个化学反应是否为放热还是吸热取决于或 取 决 于 反 应 物 的 总 能 量 与 生 成 物 的总 能 量 的 相 对 大 小 。 反 应 物 的 能 量 之 和 E反 生 成 物 的 能 量 之 和 E生（ 1） 若 E反 E生 ，（ 2） 若 E反 生 成 物 的 总 能 量 ， 化 学 反 应 能 量 。 若 反 应 物 的 总 能 量 4Q 3 B. 2Q 1 + Q 2 4Q 3 C. Q 1 + Q 2 E生 若 E反 E生化 学 键 的 断 裂 和 形 成 E（ kJ/mol） 反 应 历 程H 2 + Cl2 2H + 2Cl 2H Cl E = 183 kJ/mol 436 kJ/mol (H 2) 243 kJ/mol (Cl2) 2 431 kJ/mol= 862 kJ/mol以 H2 + Cl2 = 2HCl 反 应 为 例 ： 二、化学能与热能的相互转化v质 量 守 恒 定 律v能 量 守 恒 定 律v化 学 反 应 中 的 能 量 变 化 ， 通 常 主 要 表 现 为 热量 的 变 化 。v热 量 的 变 化 ： 吸 热 和 放 热 怎 样 设 计 实 验 来 了 解 反 应 中 的热 量 变 化 情 况 ？ 下 面 我 们 一 起 通 过 实 验 来 认 识 和感 受 一 下 化 学 能 与 热 能 的 相 互 转化 ！ 实 验 探 究 21 铝 片 与 盐 酸 的 反 应 在 一 支 试 管 中 加 入 2-3mL mol/L的盐 酸 ， 再 插 入 用 砂 纸 打 磨 光 的 铝 条 ，观 察 现 象 ， 并 用 温 度 计 测 量 溶 液 温 度的 变 化 实 验 v 1.铝 与 盐 酸 反 应 的 化 学 方 程 式 ： 。v 2.在 反 应 过 程 中 你 将 能 看 到 什 么 现 象 ？v 3.用 眼 睛 不 能 直 接 观 察 到 反 应 中 的 热 量 变 化 ， 你 将采 取 哪 些 简 单 易 行 的 办 法 来 了 解 反 应 中 的 热 量 变 化 ？v 4.要 明 显 的 感 知 或 测 量 反 应 中 的 热 量 变 化 ， 你 在 实验 中 应 注 意 哪 些 问 题 ？思 考 与 讨 论 ： 实 验 2 1 现 象 结 论铝 与 盐 酸 反 应 ， 放 出 大 量 气 泡 ，温 度 升 高 该 反 应 是 放 热反 应 实 验 22探 究 ： Ba(OH)28H2O与 NH4Cl的 反 应 .整 个 实 验 中 有 哪 些 创 新 之 处 ？1.整 个 实 验 的 现 象 、 反 应 化 学 方 程 式 和 结 论 ？ 实 验 2 2现 象 ： 1、 玻 璃 片 （ 小 木 板 ） 会 与 小 烧 杯 粘 结 在 一 起 2、 有 少 许 刺 激 性 气 味 气 体 产 生 3、 有 水 生 成Ba(OH )2 8H 2O + 2NH 4Cl BaCl2 +2NH 3 +10H 2O结 论 ： 该 反 应 是 吸 热 反 应 实 验 探 究 盐 酸 温 度 NaOH溶 液 温 度 中 和 反 应 后 温 度盐 酸 与 氢 氧 化 钠 溶 液 反 应 ， 观 察 反 应 中 溶液 温 度 的 变 化 。 实 验 2 3盐 酸 温 度/ NaOH溶 液 温 度 / 中 和 反 应 后 温 度 / 结 论 ： 中 和 反 应 是 放 热 反 应 。实 质 ： H + + OH H 2O 反 应 后 温 度 升 高室 温 室 温中 和 热 ： 酸 与 碱 发 生 中 和 反 应 生 成 1molH 2O时 所 释 放 的 热 量 称 为 中 和 热 【 思 考 与 交 流 】v酸 与 碱 发 生 中 和 反 应 生 成 1molH2O时 所 释 放的 热 量 称 为 中 和 热 。 如 果 要 通 过 实 验 来 测 定盐 酸 与 氢 氧 化 钠 反 应 的 中 和 热 ， 你 认 为 在 设计 实 验 装 置 和 操 作 时 应 该 注 意 哪 些 问 题 ？ 你准 备 如 何 设 计 并 进 行 实 验 ？ 请 与 同 学 讨 论 、交 流 。 中和热的测定 装置在 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 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 图 所 示 。 该 实 验 也可 在 保 温 杯 中 进 行 。 v 在 设 计 实 验 装 置 和 操 作 时 应 从 两 个 方 面 考 虑 ， 一是 注 重 “ 量 ” 的 问 题 ， 如 反 应 物 的 浓 度 和 体 积取 定 值 ； 测 量 反 应 前 后 的 温 度 值 ； 做 平 行实 验 取 平 均 值 。 二 是 尽 量 减 小 实 验 误 差 ， 如 用经 过 标 定 的 盐 酸 和 氢 氧 化 钠 溶 液 ； 量 液 器 最 好使 用 移 液 管 ； 搅 拌 使 反 应 充 分 进 行 ； 及 时散 热 ， 使 混 合 液 温 度 均 衡 ； 温 度 计 的 精 确 度 高 ，最 好 使 用 精 度 为 0.1 或 更 高 的 温 度 计 ； 盐 酸跟 氢 氧 化 钠 溶 液 混 合 后 液 面 上 方 的 空 间 尽 可 能 小 ； 使 用 绝 缘 装 置 ， 避 免 热 量 散 发 到 反 应 体 系 之 外 ； 温 度 计 要 读 准 确 。思 考 与 交 流 随 堂 练 习 1. 下 列 说 法 正 确 的 是 ( )v A. 大 多 数 的 化 合 反 应 是 释 放 能 量 的 反 应v B. 大 多 数 分 解 反 应 是 吸 收 能 量 的 反 应v C. 释 放 能 量 的 反 应 都 不 需 要 加 热v D. 吸 收 能 量 的 反 应 都 需 要 加 热 AB 2. 下 列 反 应 既 属 于 氧 化 还 原 反 应 ,又属 于 吸 热 反 应 的 是 ( )vA.铝 片 与 稀 盐 酸 的 反 应vB.Ba(OH)28H2O和 NH4Cl的 反 应vC.灼 热 的 炭 与 CO2的 反 应vD.甲 烷 在 氧 气 中 的 燃 烧 反 应 C 3、 如 右 图 所 示 ， 把 试 管 放 入 盛 有 25 时 饱 和 石 灰 水 的 烧 杯 中 ， 试 管 中 开 始 放 入 几 小 块镁 片 ， 再 用 滴 管 滴 入 5mL盐 酸 于 试 管 中 .试 回答 下 列 问 题 ：(1)实 验 中 观 察 到 的 现 象 是 (2)产 生 上 述 现 象 的 原 因 是 (3)写 出 有 关 反 应 的 离 子 方 程 式 (4)由 实 验 推 知 ， MgCl2溶 液 和 H2的 总 能 量 (填 “ 大 于 ” 、 “ 小 于 ” 、 “ 等 于 ” )镁 片 和盐 酸 的 总 能 量 .(1) 镁 片 上 有 大 量 气 泡 产 生 ； 镁 片 逐 渐 溶 解 ； 烧 杯 中 析 出 晶 体 . (2)镁 与 盐 酸 反 应 产 生 氢 气 ， 该 反 应 为 放 热 反 应 ， Ca(OH)2在 水 中 的 溶 解 度 随温 度 升 高 而 减 小 ， 故 析 出 Ca(OH)2晶 体 .(3)Mg+2H+=Mg2+H2 (4)小 于 常见的放热反应和吸热反应放 热 反 应物 质 与 氧 气 的 反 应 燃 料 的 燃 烧中 和 反 应金 属 与 酸活 泼 金 属 与 水 的 反 应 生 石 灰 和 水 反 应大 部 分 化 合 反 应 吸 热 反 应C+CO2C+H 2OH 2+CuOBa(OH )28H 2O+NH 4ClFe+H 2O（ g）Na2CO310H 2O+NH 4NO3 大 部 分 分 解 反 应 三、化学能的应用v利 用 热 量 进 行 生 活 、 生 产 和 科 研 。v利 用 热 能 使 很 多 化 学 反 应 得 以 发 生 。如 ： 科 学 视 野 生 物 体 中 的 能 量 转 化人 体 内 发 生 的 氧 化 还 原 反 应 与 体 外 的 燃 烧 本 质相 同 ， 最 终 产 物 一 样 （ 都 是 二 氧 化 碳 和 水 ） ，都 是 放 热 反 应 ， 所 放 出 的 能 量 也 相 等 。 只 是 二者 反 应 条 件 不 同 。【自主学习】启示：生物化学过程在利用“能源”上更为合理、有效。 科 学 视 野人类利用能源的三个阶段柴 草 时 期化 石 能 源 时 期多 能 源 结 构 时 期 练 习 ： 指 出 下 列 说 法 的 正 误v 、 生 物 体 内 进 行 的 缓 慢 氧 化 反 应 是 放 热 反应 。v 、 化 学 键 断 裂 吸 收 的 能 量 越 多 ， 化 学 键 越牢 固 。v 、 植 物 光 合 作 用 吸 收 太 阳 能 ， 与 化 学 能 无关 。v 、 柴 草 的 燃 烧 与 化 学 能 无 关 。v 、 人 类 的 文 明 程 度 与 人 均 耗 能 无 关 。对对不 对 不 对 不 对 课 后 练 习 ：v 1.吸 收 能 量 ， 放 出 能 量 ， 反 应 物 总 能 量 与 生 成 物 总能 量 的 相 对 大 小 。v 2.热 量 ， 放 出 。v 3. C、 H元 素 ， CO2、 H2O。v 4. ， 。v 5.反 应 物 中 化 学 键 断 裂 需 要 吸 收 能 量 ， 生 成 物 中 化学 键 形 成 则 要 放 出 能 量 ， 当 成 键 放 出 的 能 量 大 于 断键 吸 收 的 能 量 时 ， 反 应 最 终 放 出 能 量 ， 这 部 分 能 量以 热 的 形 式 放 出 就 是 热 能 。 吸 热 反 应 所 吸 收 的 热 量被 用 于 破 坏 反 应 物 中 的 化 学 键 。v 6.同 意 乙 同 学 的 说 法 。 因 为 放 热 反 应 是 成 键 放 出 的能 量 大 于 断 键 吸 收 的 能 量 ， 但 化 学 反 应 首 先 需 要 能量 来 断 键 。 1、 物 质 发 生 化 学 反 应 的 同 时 还 伴 随 着 能 量 的 变 化 ,而这 种 能 量 变 化 又 通 常 表 现 为 热 能 变 化 。2、 化 学 键 的 断 裂 和 形 成 是 化 学 反 应 中 能 量 变 化的 主 要 原 因 。3、 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 ， 取 决 于 反 应 物 的 总 能 量 与 生 成 物 的 总 能 量的 相 对 大 小 。4、 化 学 反 应 中 能 量 转 化 遵 循 能 量 守 衡 原 则 。【 课 堂 小 结 】 祝 同 学 们 学 习 进 步 再 见