化學(xué)能與熱能

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1、一飛沖天：“神舟”五號(hào)發(fā)射實(shí)況回放 第 一 節(jié) 化 學(xué) 能 與 熱 能 生 活 中 哪 些 事 實(shí) 說(shuō) 明 了 在 化 學(xué) 反 應(yīng) 中伴 隨 著 能 量 的 變 化 ？【 思 考 與 交 流 】 物 質(zhì) 發(fā) 生 化 學(xué) 反 應(yīng) 的 同 時(shí) 還 伴 隨 著 能 量 的 變 化 ,而 這 種 能 量 變 化 又 通 常 表 現(xiàn) 為 熱 能 變 化 。 第 一 節(jié) 化 學(xué) 能 與 熱 能一 、 化 學(xué) 鍵 與 化 學(xué) 反 應(yīng) 中 能 量 變 化 的 關(guān) 系1、 化 學(xué) 反 應(yīng) 的 本 質(zhì) 是 ？ 以 氫 氣 在 氯 氣 中 燃 燒 為 例 ， 用 化 學(xué)鍵 的 觀 點(diǎn) 分 析 反 應(yīng) 的 本 質(zhì) 過(guò)

2、 程 。 H Cl ： Cl H H2 + Cl2 = 2HClH H Cl Cl H Cl斷開(kāi) 斷開(kāi) 點(diǎn) 燃 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 斷 裂 和 新 化 學(xué) 鍵 形 成 的 過(guò)程 。 形成 H Cl ： Cl H H2 + Cl2 = 2HClH H Cl Cl H Cl吸收能量斷開(kāi) 斷開(kāi) 吸收能量 形 成放 出 能 量點(diǎn) 燃化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。 【 思 考 與 交 流 】在 化 學(xué) 反 應(yīng) 中 ， 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

3、學(xué)鍵 的 形 成 ， 化 學(xué) 能 也 隨 之 而 改 變 。 那 么 ，一 個(gè) 化 學(xué) 反 應(yīng) 吸 收 能 量 還 是 放 出 能 量 是 由什 么 決 定 的 呢 ？2、 一 個(gè) 化 學(xué) 反 應(yīng) 吸 收 能 量 還 是放 出 能 量 的 決 定 因 素 看 圖 討 論 分 析 化 學(xué) 反 應(yīng)放 出 能 量 看 圖 討 論 分 析 化 學(xué) 反 應(yīng) 吸 收 能 量 規(guī) 律v如 果 反 應(yīng) 物 所 具 有 的 總 能 量 高 于 生 成 物 所 具有 的 總 能 量 ,那 么 在 發(fā) 生 化 學(xué) 反 應(yīng) 時(shí) ,就 有 部 分能 量 以 熱 的 形 式 釋 放 出 來(lái) ;v如 果 反 應(yīng) 物 所 具

4、 有 的 總 能 量 低 于 生 成 物 所 具有 的 總 能 量 ,那 么 在 發(fā) 生 化 學(xué) 反 應(yīng) 時(shí) ,反 應(yīng) 物 就需 要 吸 收 能 量 ,才 能 轉(zhuǎn) 化 為 生 成 物 。 能量反 應(yīng) 過(guò) 程 反 應(yīng) 過(guò) 程反 應(yīng) 物 生 成 物能量 放 熱反 應(yīng) 吸 熱反 應(yīng)反 應(yīng) 物 生 成 物規(guī) 律 【 歸 納 小 結(jié) 】一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否為放熱還是吸熱取決于或 取 決 于 反 應(yīng) 物 的 總 能 量 與 生 成 物 的總 能 量 的 相 對(duì) 大 小 。 反 應(yīng) 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

5、總 能 量 ， 化 學(xué) 反 應(yīng) 能 量 。 若 反 應(yīng) 物 的 總 能 量 4Q 3 B. 2Q 1 + Q 2 4Q 3 C. Q 1 + Q 2 E生 若 E反 E生化 學(xué) 鍵 的 斷 裂 和 形 成 E（ kJ/mol） 反 應(yīng) 歷 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 應(yīng) 為 例 ： 二、化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化v質(zhì) 量 守 恒 定 律v能 量 守 恒 定 律v化 學(xué) 反 應(yīng) 中 的 能 量

6、 變 化 ， 通 常 主 要 表 現(xiàn) 為 熱量 的 變 化 。v熱 量 的 變 化 ： 吸 熱 和 放 熱 怎 樣 設(shè) 計(jì) 實(shí) 驗(yàn) 來(lái) 了 解 反 應(yīng) 中 的熱 量 變 化 情 況 ？ 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 的 相 互 轉(zhuǎn)化 ！ 實(shí) 驗(yàn) 探 究 21 鋁 片 與 鹽 酸 的 反 應(yīng) 在 一 支 試 管 中 加 入 2-3mL mol/L的鹽 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 度的 變 化 實(shí) 驗(yàn) v 1.鋁 與 鹽 酸 反 應(yīng) 的 化 學(xué)

7、方 程 式 ： 。v 2.在 反 應(yīng) 過(guò) 程 中 你 將 能 看 到 什 么 現(xiàn) 象 ？v 3.用 眼 睛 不 能 直 接 觀 察 到 反 應(yīng) 中 的 熱 量 變 化 ， 你 將采 取 哪 些 簡(jiǎn) 單 易 行 的 辦 法 來(lái) 了 解 反 應(yīng) 中 的 熱 量 變 化 ？v 4.要 明 顯 的 感 知 或 測(cè) 量 反 應(yīng) 中 的 熱 量 變 化 ， 你 在 實(shí)驗(yàn) 中 應(yīng) 注 意 哪 些 問(wèn) 題 ？思 考 與 討 論 ： 實(shí) 驗(yàn) 2 1 現(xiàn) 象 結(jié) 論鋁 與 鹽 酸 反 應(yīng) ， 放 出 大 量 氣 泡 ，溫 度 升 高 該 反 應(yīng) 是 放 熱反 應(yīng) 實(shí) 驗(yàn) 22探 究 ： Ba(OH)28H2O與

8、NH4Cl的 反 應(yīng) .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 ？ 實(shí) 驗(yàn) 2 2現(xiàn) 象 ： 1、 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 3、 有 水 生 成Ba(OH )2 8H 2O + 2NH 4Cl BaCl2 +2NH 3 +10H 2O結(jié) 論 ： 該 反 應(yīng) 是 吸 熱 反 應(yīng) 實(shí) 驗(yàn) 探 究 鹽 酸 溫 度 NaOH溶 液 溫 度 中 和 反 應(yīng) 后 溫 度鹽 酸 與 氫 氧 化 鈉 溶 液 反 應(yīng) ， 觀

9、察 反 應(yīng) 中 溶液 溫 度 的 變 化 。 實(shí) 驗(yàn) 2 3鹽 酸 溫 度/ NaOH溶 液 溫 度 / 中 和 反 應(yīng) 后 溫 度 / 結(jié) 論 ： 中 和 反 應(yīng) 是 放 熱 反 應(yīng) 。實(shí) 質(zhì) ： H + + OH H 2O 反 應(yīng) 后 溫 度 升 高室 溫 室 溫中 和 熱 ： 酸 與 堿 發(fā) 生 中 和 反 應(yīng) 生 成 1molH 2O時(shí) 所 釋 放 的 熱 量 稱(chēng) 為 中 和 熱 【 思 考 與 交 流 】v酸 與 堿 發(fā) 生 中 和 反 應(yīng) 生 成 1molH2O時(shí) 所 釋 放的 熱 量 稱(chēng) 為 中 和 熱 。 如 果 要 通 過(guò) 實(shí) 驗(yàn) 來(lái) 測(cè) 定鹽 酸 與 氫 氧 化 鈉 反 應(yīng)

10、 的 中 和 熱 ， 你 認(rèn) 為 在 設(shè)計(jì) 實(shí) 驗(yàn) 裝 置 和 操 作 時(shí) 應(yīng) 該 注 意 哪 些 問(wèn) 題 ？ 你準(zhǔn) 備 如 何 設(shè) 計(jì) 并 進(jìn) 行 實(shí) 驗(yàn) ？ 請(qǐng) 與 同 學(xué) 討 論 、交 流 。 中和熱的測(cè)定 裝置在 大 燒 杯 底 部 墊 泡 沫 塑 料 （ 或 紙 條 ） ， 使 放 入 的 小 燒 杯 杯 口 與 大燒 杯 杯 口 相 平 。 然 后 再 在 大 、 小 燒 杯 之 間 填 滿 碎 泡 沫 塑 料 （ 或 紙條 ） ， 大 燒 杯 上 用 泡 沫 塑 料 板 （ 或 硬 紙 板 ） 作 蓋 板 ， 在 板 中 間 開(kāi)兩 個(gè) 小 孔 ， 正 好 使 溫 度 計(jì) 和 環(huán)

11、形 玻 璃 攪 拌 棒 通 過(guò) ， 以 達(dá) 到 保 溫 、隔 熱 、 減 少 實(shí) 驗(yàn) 過(guò) 程 中 熱 量 損 失 的 目 的 ， 如 上 圖 所 示 。 該 實(shí) 驗(yàn) 也可 在 保 溫 杯 中 進(jìn) 行 。 v 在 設(shè) 計(jì) 實(shí) 驗(yàn) 裝 置 和 操 作 時(shí) 應(yīng) 從 兩 個(gè) 方 面 考 慮 ， 一是 注 重 “ 量 ” 的 問(wèn) 題 ， 如 反 應(yīng) 物 的 濃 度 和 體 積取 定 值 ； 測(cè) 量 反 應(yīng) 前 后 的 溫 度 值 ； 做 平 行實(shí) 驗(yàn) 取 平 均 值 。 二 是 盡 量 減 小 實(shí) 驗(yàn) 誤 差 ， 如 用經(jīng) 過(guò) 標(biāo) 定 的 鹽 酸 和 氫 氧 化 鈉 溶 液 ； 量 液 器 最 好使 用

12、 移 液 管 ； 攪 拌 使 反 應(yīng) 充 分 進(jìn) 行 ； 及 時(shí)散 熱 ， 使 混 合 液 溫 度 均 衡 ； 溫 度 計(jì) 的 精 確 度 高 ，最 好 使 用 精 度 為 0.1 或 更 高 的 溫 度 計(jì) ； 鹽 酸跟 氫 氧 化 鈉 溶 液 混 合 后 液 面 上 方 的 空 間 盡 可 能 小 ； 使 用 絕 緣 裝 置 ， 避 免 熱 量 散 發(fā) 到 反 應(yīng) 體 系 之 外 ； 溫 度 計(jì) 要 讀 準(zhǔn) 確 。思 考 與 交 流 隨 堂 練 習(xí) 1. 下 列 說(shuō) 法 正 確 的 是 ( )v A. 大 多 數(shù) 的 化 合 反 應(yīng) 是 釋 放 能 量 的 反 應(yīng)v B. 大 多 數(shù) 分

13、解 反 應(yīng) 是 吸 收 能 量 的 反 應(yīng)v C. 釋 放 能 量 的 反 應(yīng) 都 不 需 要 加 熱v D. 吸 收 能 量 的 反 應(yīng) 都 需 要 加 熱 AB 2. 下 列 反 應(yīng) 既 屬 于 氧 化 還 原 反 應(yīng) ,又屬 于 吸 熱 反 應(yīng) 的 是 ( )vA.鋁 片 與 稀 鹽 酸 的 反 應(yīng)vB.Ba(OH)28H2O和 NH4Cl的 反 應(yīng)vC.灼 熱 的 炭 與 CO2的 反 應(yīng)vD.甲 烷 在 氧 氣 中 的 燃 燒 反 應(yīng) C 3、 如 右 圖 所 示 ， 把 試 管 放 入 盛 有 25 時(shí) 飽 和 石 灰 水 的 燒 杯 中 ， 試 管 中 開(kāi) 始 放 入 幾 小 塊

14、鎂 片 ， 再 用 滴 管 滴 入 5mL鹽 酸 于 試 管 中 .試 回答 下 列 問(wèn) 題 ：(1)實(shí) 驗(yàn) 中 觀 察 到 的 現(xiàn) 象 是 (2)產(chǎn) 生 上 述 現(xiàn) 象 的 原 因 是 (3)寫(xiě) 出 有 關(guān) 反 應(yīng) 的 離 子 方 程 式 (4)由 實(shí) 驗(yàn) 推 知 ， MgCl2溶 液 和 H2的 總 能 量 (填 “ 大 于 ” 、 “ 小 于 ” 、 “ 等 于 ” )鎂 片 和鹽 酸 的 總 能 量 .(1) 鎂 片 上 有 大 量 氣 泡 產(chǎn) 生 ； 鎂 片 逐 漸 溶 解 ； 燒 杯 中 析 出 晶 體 . (2)鎂 與 鹽 酸 反 應(yīng) 產(chǎn) 生 氫 氣 ， 該 反 應(yīng) 為 放 熱

15、反 應(yīng) ， Ca(OH)2在 水 中 的 溶 解 度 隨溫 度 升 高 而 減 小 ， 故 析 出 Ca(OH)2晶 體 .(3)Mg+2H+=Mg2+H2 (4)小 于 常見(jiàn)的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)放 熱 反 應(yīng)物 質(zhì) 與 氧 氣 的 反 應(yīng) 燃 料 的 燃 燒中 和 反 應(yīng)金 屬 與 酸活 潑 金 屬 與 水 的 反 應(yīng) 生 石 灰 和 水 反 應(yīng)大 部 分 化 合 反 應(yīng) 吸 熱 反 應(yīng)C+CO2C+H 2OH 2+CuOBa(OH )28H 2O+NH 4ClFe+H 2O（ g）Na2CO310H 2O+NH 4NO3 大 部 分 分 解 反 應(yīng) 三、化學(xué)能的應(yīng)用v利 用 熱 量 進(jìn) 行

16、 生 活 、 生 產(chǎn) 和 科 研 。v利 用 熱 能 使 很 多 化 學(xué) 反 應(yīng) 得 以 發(fā) 生 。如 ： 科 學(xué) 視 野 生 物 體 中 的 能 量 轉(zhuǎn) 化人 體 內(nèi) 發(fā) 生 的 氧 化 還 原 反 應(yīng) 與 體 外 的 燃 燒 本 質(zhì)相 同 ， 最 終 產(chǎn) 物 一 樣 （ 都 是 二 氧 化 碳 和 水 ） ，都 是 放 熱 反 應(yīng) ， 所 放 出 的 能 量 也 相 等 。 只 是 二者 反 應(yīng) 條 件 不 同 ?！咀灾鲗W(xué)習(xí)】啟示：生物化學(xué)過(guò)程在利用“能源”上更為合理、有效。 科 學(xué) 視 野人類(lèi)利用能源的三個(gè)階段柴 草 時(shí) 期化 石 能 源 時(shí) 期多 能 源 結(jié) 構(gòu) 時(shí) 期 練 習(xí) ： 指

17、 出 下 列 說(shuō) 法 的 正 誤v 、 生 物 體 內(nèi) 進(jìn) 行 的 緩 慢 氧 化 反 應(yīng) 是 放 熱 反應(yīng) 。v 、 化 學(xué) 鍵 斷 裂 吸 收 的 能 量 越 多 ， 化 學(xué) 鍵 越牢 固 。v 、 植 物 光 合 作 用 吸 收 太 陽(yáng) 能 ， 與 化 學(xué) 能 無(wú)關(guān) 。v 、 柴 草 的 燃 燒 與 化 學(xué) 能 無(wú) 關(guān) 。v 、 人 類(lèi) 的 文 明 程 度 與 人 均 耗 能 無(wú) 關(guān) 。對(duì)對(duì)不 對(duì) 不 對(duì) 不 對(duì) 課 后 練 習(xí) ：v 1.吸 收 能 量 ， 放 出 能 量 ， 反 應(yīng) 物 總 能 量 與 生 成 物 總能 量 的 相 對(duì) 大 小 。v 2.熱 量 ， 放 出 。v 3.

18、 C、 H元 素 ， CO2、 H2O。v 4. ， 。v 5.反 應(yīng) 物 中 化 學(xué) 鍵 斷 裂 需 要 吸 收 能 量 ， 生 成 物 中 化學(xué) 鍵 形 成 則 要 放 出 能 量 ， 當(dāng) 成 鍵 放 出 的 能 量 大 于 斷鍵 吸 收 的 能 量 時(shí) ， 反 應(yīng) 最 終 放 出 能 量 ， 這 部 分 能 量以 熱 的 形 式 放 出 就 是 熱 能 。 吸 熱 反 應(yīng) 所 吸 收 的 熱 量被 用 于 破 壞 反 應(yīng) 物 中 的 化 學(xué) 鍵 。v 6.同 意 乙 同 學(xué) 的 說(shuō) 法 。 因 為 放 熱 反 應(yīng) 是 成 鍵 放 出 的能 量 大 于 斷 鍵 吸 收 的 能 量 ， 但

19、化 學(xué) 反 應(yīng) 首 先 需 要 能量 來(lái) 斷 鍵 。 1、 物 質(zhì) 發(fā) 生 化 學(xué) 反 應(yīng) 的 同 時(shí) 還 伴 隨 著 能 量 的 變 化 ,而這 種 能 量 變 化 又 通 常 表 現(xiàn) 為 熱 能 變 化 。2、 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 。3、 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 ， 取 決 于 反 應(yīng) 物 的 總 能 量 與 生 成 物 的 總 能 量的 相 對(duì) 大 小 。4、 化 學(xué) 反 應(yīng) 中 能 量 轉(zhuǎn) 化 遵 循 能 量 守 衡 原 則 。【 課 堂 小 結(jié) 】 祝 同 學(xué) 們 學(xué) 習(xí) 進(jìn) 步 再 見(jiàn)