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1、第六章第六章 化学反应与能量化学反应与能量第一第一节节 化学反应化学反应与与能量变化能量变化1、能例举常见的吸热反应和放热反应，能认识化学反应体系、能例举常见的吸热反应和放热反应，能认识化学反应体系能量改变与化学键的断裂和形成有关。能量改变与化学键的断裂和形成有关。2、能从物质及能量变化的角度评价燃料的使用价值。、能从物质及能量变化的角度评价燃料的使用价值。3、能认识到化学能可以转化为电能；能辨识简单原电池的构、能认识到化学能可以转化为电能；能辨识简单原电池的构成要素，并能分析简单原电池的工作原理。成要素，并能分析简单原电池的工作原理。4、能举例说明化学电源对提高生活质量的意义。、能举例说明化
2、学电源对提高生活质量的意义。学习目标学习目标摇摇冰摇摇冰硝酸铵硝酸铵和水和水生石灰和水生石灰和水黑色铁粉黑色铁粉+空气空气一拉热一拉热结论结论：化学反应过程中伴随着化学反应过程中伴随着能量能量变化变化生活中的化学反应和能量的变化生活中的化学反应和能量的变化1、化学反应中的两类变化化学反应中的两类变化(1)物质变化：物质变化：(遵循守质量遵循守质量恒恒原理原理)(2)能量变化：能量变化：(遵循遵循守能量恒守能量恒原理原理)有新物质生成有新物质生成吸收吸收/释放能量释放能量一、化学反应与热能一、化学反应与热能2、化学能与热能转化的实验探究化学能与热能转化的实验探究(1)教材教材P32实验实验6 1
3、：镁条与盐酸反应的能量变化：镁条与盐酸反应的能量变化 在一支试管在一支试管中加入中加入2 mL 2 mol/L 盐酸，并用温度计测量盐酸，并用温度计测量其温度。再向试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条，观察现象，其温度。再向试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条，观察现象，并测量溶液温度的变化。并测量溶液温度的变化。实验现象：实验现象：实验结论：实验结论：镁条溶解，表面产生大量镁条溶解，表面产生大量气泡；温度计气泡；温度计示示数变大。数变大。该该反应向外界反应向外界放出热量放出热量，将，将化学能化学能热能热能一、化学反应与热能一、化学反应与热能2、化学能与热能转化的实验探究化学能与热能转化的实验探究(2)教
4、材教材P33实验实验62：Ba(OH)28H2O与与NH4Cl反应反应的能量变化的能量变化 将将20 g Ba(OH)28H2O晶体晶体研细研细后与后与10 g NH4Cl在烧杯中混在烧杯中混合，并将烧杯放在滴有几滴水合，并将烧杯放在滴有几滴水的玻璃片的玻璃片上，用玻璃棒上，用玻璃棒快速搅拌，快速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯，用手触摸烧杯下部，试着闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯，用手触摸烧杯下部，试着用手拿起烧杯。观察现象。用手拿起烧杯。观察现象。一、化学反应与热能一、化学反应与热能2、化学能与热能转化的实验探究化学能与热能转化的实验探究(2)教材教材P33实验实验62：Ba(OH)2
5、8H2O与与NH4Cl反应反应的能量变化的能量变化实验现象：实验现象：实验结论：实验结论：刺激性刺激性气味气味气体：气体：有有NH3生成；该反应向外界生成；该反应向外界吸收吸收热量热量，将，将热能热能化学能；化学能；呈呈糊状：糊状：有有H2O生成。生成。有有刺激性刺激性气味气体产生，烧杯壁变气味气体产生，烧杯壁变凉凉，玻璃片与玻璃片与烧烧杯底部杯底部黏结黏结在在一起一起，烧杯内混合物，烧杯内混合物呈呈糊糊状。状。Ba(OH)28H2O2NH4ClBaCl210H2O2NH3一、化学反应与热能一、化学反应与热能3、放热反应与吸热反应放热反应与吸热反应(1)概念概念放热反应放热反应：吸热反应吸热反
6、应：把把释放释放热量热量的的化学反应化学反应称为放热反应称为放热反应把把吸收吸收热量热量的的化学反应化学反应称为放热反应称为放热反应注：注：吸热反应和放热反应均属于吸热反应和放热反应均属于化学反应，一些物质溶于水，化学反应，一些物质溶于水，也会有吸热和放热也会有吸热和放热现象现象(浓浓H2SO4、NaOH等等溶于水要溶于水要放热；放热；NH4NO3、KNO3、NH4Cl等等溶于水要溶于水要吸热吸热)但但不能说是放热反不能说是放热反应和吸热反应。应和吸热反应。一、化学反应与热能一、化学反应与热能3、放热反应与吸热反应放热反应与吸热反应(2)常见的放热反应和吸热反应常见的放热反应和吸热反应常见的放
7、热反应常见的放热反应、大多数化合反应；、大多数化合反应；、所有的燃烧反应及、所有的燃烧反应及缓慢氧化缓慢氧化(如食物的腐败如食物的腐败)；、酸碱中和反应；、酸碱中和反应；、活泼金属、活泼金属与酸或水的与酸或水的反应；反应；、少数分解反应、少数分解反应(如如H2O2的分解的分解)。一、化学反应与热能一、化学反应与热能3、放热反应与吸热反应放热反应与吸热反应(2)常见的放热反应和吸热反应常见的放热反应和吸热反应常见的吸热反应常见的吸热反应、大多数分解反应、大多数分解反应、少数化合反应少数化合反应(如如：CCO2CO)、Ba(OH)28H2O2NH4ClBaCl210H2O2NH3 NaHCO3HC
8、lNaClH2OCO2、CH2O(g)COH2一、化学反应与热能一、化学反应与热能练、思考以下几个问题：练、思考以下几个问题：(1)需要加热的反应一定就是吸热反应吗需要加热的反应一定就是吸热反应吗？反应条件和？反应条件和反应吸放反应吸放热是否有必然的联系热是否有必然的联系？(2)能自发能自发(自动发生自动发生)进行的化学反应进行的化学反应一定是放热反应吗一定是放热反应吗？(1)需需加加热热的的反反应应不不一一定定就就是是吸吸热热反反应应，需需要要加加热热才才能能进进行行的的反反应应也也可可以以是是放放热热反反应应，如如燃燃烧烧反反应应。只只有有那那些些需需要要持持续续加加热热才才能能维维持持的
9、的反反应应才才是是吸吸热热反反应应。因因此此反反应应条条件件(加加热热)和和反反应应吸吸放放热没有必然的联系。热没有必然的联系。(2)能自发能自发进行进行的的反应不一定是放热反应反应不一定是放热反应，如如：Ba(OH)28H2O与与NH4Cl的的反应反应在在常温常温下可自发下可自发进行进行一、化学反应与热能一、化学反应与热能练、既是练、既是氧化还原氧化还原反应，又是反应，又是吸热反应的是吸热反应的是()A.铝铝片与稀盐酸的反应片与稀盐酸的反应B.Ba(OH)28H2O和和NH4Cl的反应的反应C.灼热灼热的炭与的炭与CO2的反应的反应D.甲烷甲烷在氧气中的燃烧反应在氧气中的燃烧反应C一、化学反
10、应与热能一、化学反应与热能4、微观角度：、微观角度：化学键的断裂与形成化学键的断裂与形成(微观微观探析探析)思考：化学反应过程中为什么会有能量变化？思考：化学反应过程中为什么会有能量变化？(1)化学反应化学反应的本质是什么的本质是什么？(以以H2在在Cl2中中燃烧燃烧为例为例)H2 Cl2 =2HCl点燃点燃H Cl H H Cl Cl H Cl 断断 开开断断 开开H Cl 形形 成成本质本质：旧化学键的断裂旧化学键的断裂，新化学键的形成新化学键的形成一、化学反应与热能一、化学反应与热能(2)化学反应中能量变化的主要原因化学反应中能量变化的主要原因4、微观角度：、微观角度：化学键的断裂与形成
11、化学键的断裂与形成H2 Cl2 =2HCl点燃点燃H Cl H H Cl Cl H Cl 断断 开开断断 开开H Cl 形形 成成吸收能量吸收能量释放能量释放能量能量变化的主要能量变化的主要原因原因：化学键的断裂和形成化学键的断裂和形成一、化学反应与热能一、化学反应与热能(3)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键能：键能：在在25oC、101KPa条件下条件下，形成形成1mol化学键时化学键时释放释放的能的能量或量或断开断开1mol化学键所化学键所吸收吸收的能量叫做的能量叫做键能键能实实验验测测得得：在在25oC、101KPa条条件件下下，将将1molH2变变为为2m
12、olH原原子子需需吸吸收收436kJ能能量量，而而2molH原原子子变变成成1molH2放放出出436kJ能能量，这个能量就是量，这个能量就是HH的的键能键能4、微观角度：、微观角度：化学键的断裂与形成化学键的断裂与形成一、化学反应与热能一、化学反应与热能某些化学键某些化学键的键能的键能(kJ/mol)化学键化学键键能键能化学键化学键键能键能HH436CH415.0ClCl242.7OH462.8BrBr193.7NH390.8II152.7HCl431.8CC347.7HI298.7规律：规律：键能键能越越大大化学键越化学键越牢固牢固物质越物质越稳定稳定对于某个确定的化学反对于某个确定的化学
13、反应，如何判断它是应，如何判断它是放热放热反应还是吸热反应呢反应还是吸热反应呢？取决于：取决于：断键所吸收的总能量与成键所释放的总能量的断键所吸收的总能量与成键所释放的总能量的相对大小相对大小一、化学反应与热能一、化学反应与热能吸收：吸收：436243679kJ 释放：释放：4312862kJ反应放热：反应放热：862kJ 679kJ=183 kJ一、化学反应与热能一、化学反应与热能已知：已知：1molH2与与1molCl2生成生成2molHCl同时放出同时放出183kJ能量能量反应历程反应历程能量能量(kJ/mol)1molH2与与1molCl2的能量的能量 2molH与与2molCl的的能
14、量能量2molHCl的能量的能量断开断开1molH H键键和和Cl Cl键键吸收的吸收的能量能量形成形成2molH Cl 键放出键放出的能量的能量能量差能量差183kJ/mol一、化学反应与热能一、化学反应与热能4、宏观角度：、宏观角度：反应物和生成物的总能反应物和生成物的总能量量(宏观辩析宏观辩析)类比法类比法水由高处向低处流要水由高处向低处流要释放释放能量能量(势能势能动能动能)水的流向水的流向反应反应物总物总能量能量放出放出能量能量生应生应物总物总能量能量 结论结论1：放热反应放热反应反应反应物的总能物的总能量量生成物生成物的总能的总能量量反应物的总能量高反应物的总能量高生成物的总能量低
15、生成物的总能量低化学反应化学反应释放能量释放能量一、化学反应与热能一、化学反应与热能4、宏观角度：、宏观角度：反应物和生成物的总能量反应物和生成物的总能量类比法类比法将水将水由低处抽向高处由低处抽向高处需提供需提供能量能量(电能电能机械能机械能势能势能)反应反应物总物总能量能量吸收吸收能量能量生应生应物总物总能量能量 结论结论2：吸热反应吸热反应反应反应物的总能物的总能量量生成物生成物的总能的总能量量生成物生成物的总能量高的总能量高反应物反应物的总能量低的总能量低化学反应化学反应吸收能量吸收能量一、化学反应与热能一、化学反应与热能4、宏观角度：、宏观角度：反应物和生成物的总能量反应物和生成物的
16、总能量反应物总能量反应物总能量生成物总能量生成物总能量反应过程反应过程放出放出能量能量能能量量放热反应的能势图放热反应的能势图反应物总能量反应物总能量生成物总能量生成物总能量反应过程反应过程吸收吸收能量能量能能量量吸热反应的能势图吸热反应的能势图一、化学反应与热能一、化学反应与热能小结小结：一个一个反应是反应是放热反应还是放热反应还是吸热反应吸热反应取决于取决于1、微观角度：微观角度：化学键的断裂与形成化学键的断裂与形成(1)断键吸收总能量断键吸收总能量成键释放总能量，成键释放总能量，吸热反应吸热反应(2)断键吸收总能量断键吸收总能量 E生生，放出能量放出能量，放热反应放热反应(2)若若E反反
17、Q2，则则稳定性金刚石稳定性金刚石_石墨石墨。提示：试画出两个反应的能势图提示：试画出两个反应的能势图小结：小结：键能越大，越稳定；能量越低越稳定键能越大，越稳定；能量越低越稳定一、化学反应与热能一、化学反应与热能5、人类对能源的利用及能源现状、人类对能源的利用及能源现状(1)人类对化学反应中热能的利用人类对化学反应中热能的利用燃烧燃烧发现发现早期早期现代现代始始于火的发现于火的发现以树枝杂草为主要能源以树枝杂草为主要能源以煤、石油和天然气为主要能源以煤、石油和天然气为主要能源一、化学反应与热能一、化学反应与热能5、人类对能源的利用及能源现状、人类对能源的利用及能源现状人类利用能源的三个阶段人
18、类利用能源的三个阶段：柴草柴草时期时期、化石化石能源能源时期和时期和多多能源能源结构结构时期时期(2)利用最多的化石燃料面临的两利用最多的化石燃料面临的两个亟待解决的问题个亟待解决的问题2015年我国年我国能源能源消费构成消费构成图图64%18%6%12%其其短期内不可再生，储量短期内不可再生，储量有有限限，随着能源消费需求的，随着能源消费需求的不断增加不断增加，能源消费量与储量之间的，能源消费量与储量之间的矛盾日益突显；矛盾日益突显；煤煤和石油产品燃烧排放的粉尘、和石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污等是大气污染物的主要来源。染物的主要来源。一、化学反应与热能一、化学反应与
19、热能5、人类对能源的利用及能源现状、人类对能源的利用及能源现状(3)节能减排、寻找清洁的新能源节能减排、寻找清洁的新能源节能：节能：主要是充分有效地利用资源主要是充分有效地利用资源如：如：在燃料利用过程中主要两个环节：一是燃料燃烧阶段，提在燃料利用过程中主要两个环节：一是燃料燃烧阶段，提高燃料的燃烧效率；二是能量利用阶段，提高能源利用率。高燃料的燃烧效率；二是能量利用阶段，提高能源利用率。理想的新能源应具有资源丰富、可以再生、对环境无污染理想的新能源应具有资源丰富、可以再生、对环境无污染的特点。的特点。如：如：太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等一、化学反应与热能一、化学反应与热能