化学：《化学反应与能量 归纳与整理》课件2（26张PPT）（人教版选修4）

欢迎进入化学课堂 十 化学反应与能量转化 1 化学反应中的热量 1 化学反应中的热量 任何化学反应都伴随有能量的变化 化学反应的本质是 旧化学键的断裂与新化学键的形成 断开旧的化学键要吸收能量 而形成新的化学键要放出能量 因此 化学反应中能量变化的主要原因 化学键的断裂和形成 化学反应中的能量变化 通常主要表现为热量的变化 吸热或放热 也有其它的表现形式 如电能 光能等 化学反应吸收能量或放出能量的决定因素 反应物和生成物的总能量的相对大小 a 吸热反应 反应物的总能量小于生成物的总能量b 放热反应 反应物的总能量大于生成物的总能量 断开化学键所吸收的能量大于形成化学键所放出的能量 即反应物所具有的总能量小于生成物所所具有的总能量 那么反应过程中就要吸收能量 断开化学键所吸收的能量小于形成化学键所放出的能量 即反应物所具有的总能量大于生成物所所具有的总能量 那么反应过程中就要吸收能量 常见的放热反应 A 所有燃烧反应 B 中和反应 C 大多数化合反应 D 活泼金属跟水或酸反应 E 物质的缓慢氧化 常见的吸热反应 A 大多数分解反应 C 氯化铵与氢氧化钡的反应 热化学方程式表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式 叫做热化学方程式 热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化 也表明了化学反应中的能量变化 在热化学方程式中 1 物质呈现哪一种聚集状态 与它们所具有的能量有关 所以要标明反应物和生成物的状态 用g l s分别代表气态 液态 固态 2 在恒压条件下 方程式右端用 H标明反应放出或吸收的热量 负值表示该条件下反应放热 正值表示该条件下反应吸热 3 热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子 原子个数 只表示物质的量 因此 它可以用整数或简单分数表示 4 对于相同物质的反应 当化学计量数不同时 其 H也不同 即 H的值与计量数成正比 一 依据事实 写出下列反应的热化学方程式 1 1molN2 气态 与适量H2 气态 起反应 生成NH3 气态 放出92 2kJ的热量 2 1molN2 气态 与适量O2 气态 起反应 生成NO2 气态 需吸收68kJ的热量 3 依据下列条件 写出反应的热化学方程式 在一定温度下 1molCO气体与1mol水蒸气在催化剂存在下完全反应 生成CO2气体和氢气 放出41kJ CO g H2O g CO2 g H2 g H 41kJ mol 1 4 有人说 下列两个反应的 H相同 这种说法是否正确 为什么 2CO g O2 g 2CO2 g 5 试推测下列两个反应放出的热量 哪个更大些 说明推测的理由 并查阅有关数据证实你的推测是否正确 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O g CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l 2 燃料燃烧释放的热量大小燃料燃烧过程中放出热量的大小 取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小 燃料燃烧放出热量的大小等于形成生成物分子中化学键放出的总能量与燃烧时断裂反应物分子中化学键吸收的总能量之差 燃料燃烧放出热量 E 生成物 E 反应物 1 已知断开1mol氢气中的化学键需要消耗436kJ能量 断开1mol氧气中的化学键需要消耗496kJ能量 形成水分子中的1molH O键能够释放463kJ能量 试说明当1mol反应2H2 O22H2O 发生时的能量变化情况 分析 折开2mol氢气中的H H键需要吸收872kJ能量折开1mol氧气中的化学键需吸收496kJ能量总共吸收能量1368kJ形成水分子中的4molH O键能放出1852kJ能量整个反应过程放出 1852kJ 872kJ 496kJ 484kJ热量 2 在反应H2 Cl2 2HCl中 已知H H键能为436kJ mol Cl Cl键能为247kJ mol H Cl键能为431kJ mol 判断该反应是放热反应 解 1 化学键断裂时需要吸收能量 吸收总能量为 436kJ 247kJ 683kJ 2 化学键形成时需要释放能量 释放总能量为 431kJ 431kJ 862kJ 3 反应中放出的热量的计算 862kJ 683kJ 179kJ 2 在101kPa时 1molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O 放出890kJ的热量 写出在101kPa时 1molCH4完全燃烧的热化学方程式 1000LCH4 标准状况 燃烧后所产生的热量为多少 解 根据题意 在101kPa时 1molCH4完全燃烧的热化学方程式为 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890kJ 1000LCH4 标准状况 的物质的量为 44 6mol1molCH4完全燃烧放出890kJ的热量 44 6molCH4完全燃烧放出的热量为 44 6mol 890kJ mol 3 97 104kJ 2 太阳能 生物质能和氢能的利用 2 太阳能 生物质能和氢能的利用1 太阳能是地球上最基本的能源 2 大自然利用太阳能最成功的是植物的光合作用 1 光能转化为化学能 在太阳光作用下 植物体内的叶绿素把水 二氧化碳转化为葡萄糖 进而生成淀粉 纤维素 化学能转化为热能 动物体内的淀粉 纤维素在酶的作用下 水解生成葡萄糖 葡萄糖氧化生成二氧化碳和水 又释放出热量 科学家估计 地球上每年通过光合作用储藏的太阳能相当于全球能源年耗量的10倍左右 3 太阳能利用的一般方式 1 光 热转换 利用太阳辐射能加热物体而获得热能 应用 地膜 大棚 温室 太阳能热水器 反射式太阳灶 高温太阳炉 2 光 电转换 光 热 电转换 原理 利用太阳辐射能发电 一般是由太阳能集热器发电 太阳能集热器吸收的热能使水转化为水蒸气 再驱动汽轮机发电 光 电直接转换 原理 根据光电效应 将太阳辐射能直接转换为电能 基本装置 太阳能电池 应用 电子仪表 光电信号器件 无电人中继站 高山气象站 太阳能日用电子产品等 3 光 化学能转换 运用 1 把芒硝晶体 Na2SO4 10H2O晶体 和其他物质装在密闭包装袋内 白天在阳光下暴晒 当温度达到25C0时 Na2SO4 10H2O晶体失水 溶解吸热 晚上气温下降 袋内Na2SO4溶液结晶 重新析出水合晶体 释放热量 用于取暖 这是利用太阳能的一种简易方法 2 氢气是二级能源 利用太阳辐射能和催化剂可以使水分解 光解水 制得氢气 用途很广 既可以作为燃料 又是化工原科 这是一种很有前途的光 化学能转换方式 4 光 生物质能转换 主要是通过地球上众多植物的光合作用 将太阳辐射能转化为生物质能 光 生物质能转换的本质也是光 化学能转换 化学方程式 4 生物质能的利用途径1 直接燃烧 2 生物化学转换 1 沼气 2 乙醇 3 热化学转换 5 氢能的开发 1 氢能的三大优点 氢气完全燃烧放出的热量是等质量汽油完全燃烧放出热量的3倍多 制取它的原料是水 资源不受限制 它燃烧产物是水 不会污染环境 是理想的清洁燃料 2 氢能的利用途径 燃烧放热 如以液态氢作为火箭的燃料 用高压氢气 氧气制作氢氧燃料电池 利用氢的热核反应释放的核能 如氢弹 3 氢能的产生方式 大规模生产氢气的工艺 要求氢气的生产成本低 环境污染少 工艺简单 生产安全等 在生活和生产中大量应用氢能源 首先要解决由水制备氢气的能耗 氢气的贮存和运输等问题 目前人类制取氢气的方法有 1 以天然气 石油 和煤为原料 在高温下与水蒸气反应或用部分氧化法制氢气2 电解水制氢气3 在光分解催化剂存在下 在特定的装置中 利用太阳能分解水制氢气4 利用蓝藻等低等植物和微生物在阳光作用下释放出氢气 4 氢气的储存氢气密度小 1 5 107Pa下 40L钢瓶只能装约0 5kgH2 且H2熔点低 难液化 液氢储存困难 也不安全 贮氢合金的发现和应用 开辟了解决氢气贮存 运输难题的新途径 贮氢金属材料是指那些具备良好的吸收和释放氢气能力的金属或合金 在一定的温度和压力条件下 贮氢金属吸氢 形成氢化物 改变条件发生逆向反应 再释放出气态氢 这个过程可以循环进行 直至贮氢金属失效 如 镧镍合金 LaNi5 在室温或适当压力下可吸收氢气 形成LaNi5H 在一定条件下 所吸收的氢气能释放出来 再见 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全