化学能和热能互相转化的操纵

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所属分类:植物能源
第二章 化学反应与能量 第一节 化学能与热能 授课人:董 啸 一、化学键与化学反应中能量变化的关系 ? 1、从化学键的角度分析 〖分析〗在化学反应中,原子间的结合方 式发生了改变
化学能和热能互相转化的操纵

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化学能和热能互相转化的操纵

化学能和热能互相转化的操纵

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  第二章 化学反应与能量 第一节 化学能与热能 授课人:董 啸 一、化学键与化学反应中能量变化的关系 ? 1、从化学键的角度分析 〖分析〗在化学反应中,原子间的结合方 式发生了改变。在这个过程中,反应物分子中 的化学键部分或全部遭到破坏,生成物分子中 的新化学键形成。 化学反应的本质是反应物中化学键的断裂 和生成物中化学键的形成。 化学键是物质内部微粒之间强烈的相互作 用,断开反应物中的化学键需要吸收能量,而 形成生成物中的化学键要放出能量。 【交流· 研讨】 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。氢气和氯气反应 生成1mol氯化氢时的能量变化过程。 氢气和氯气反应的本质是在一 定的条件下,氢气分子和氯气分子 中的H-H键和Cl-Cl键断开,变成氢 原子和氯原子,氢原子和氯原子通 过形成H-Cl键而结合成HCl分子。 在25℃和101kPa的条件下,断开 1molH-H键要吸收436kJ的能量,断开 1mol Cl-Cl键要吸收242 kJ的能量,而形 成1molHCl分子中的H-Cl键会放出431 kJ 的能量。 吸收能量:436kJ+242 kJ=678 kJ; 放出能量:431 kJ +431 kJ =862kJ。 放出的能量大于吸收的能量,所以 该反应放热。 〖归 纳〗 ① 化学反应的过程:首先旧化学键断 裂,然后新化学键形成。 ? ②化学反应中能量变化的原因:化学 反应的过程中,化学键断裂吸收能量,化 学键形成放出能量。所以,化学反应发生 的同时,能量发生变化。 ? ③一个化学反应是放出能量还是吸收 能量取决于:破坏旧键吸收的能量与形成 新键放出的能量的相对大小。 ? 2、从化学反应总能量变化的角度分析 ? (1)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 有部分能量释放出来; ? (2)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。 [归 纳] 一个化学反应是放出能量还是吸收能 量,取决于反应物的总能量与生成物的总 能量的相对大小。 当反应物的总能量大于生成物的总能 量时,放出能量; 当反应物的总能量小于生成物的总能 量时,吸收能量。 化学反应的过程,可以看成是能量的 “贮存”或“释放”的过程。 二、化学能与热能的相互转化 1、能量守恒原理 ①能量守恒定律:一种能量可以转 化为另一种能量,转化的途径和能量的 形式可以不同,但是体系的总能量保持 不变。 ②任何化学反应遵循质量守恒和能 量守恒。物质在发生化学反应的同时还 伴随着能量的变化,这些能量变化通常 又表现为热量的变化。 2、放热反应和吸热反应 (1)定义: 化学反应根据能量变化情况角度可以分为: ①放热反应:化学上把放出 热量的化学反应叫做放热反应。 ? ②吸热反应:化学上把吸收 热量的化学反应叫做吸热反应。 ? 实验探究 ? 实验一:教材第33页实验2-1:铝与盐酸反应 现 象 结 论 1. 有气泡放出; 1. 该反应是放热反应; 2. 温度计的液柱升高。 2. 化学能转化为热能释 放出来。 ? 实验二:教材第34页实验2-2:结冰实验 现 象 结 论 1. 反应产生 氨气,并 有水生成; 2. 该反应是 吸热反应; 热能转化为 化学能储存起 来。 1. 产生 刺激性气味 气体,混合物呈糊 状; 2. 手触摸杯壁下部感 觉 温度降低;玻璃片与 烧杯黏在一起。 【思考与交流】 以上化学反应中的能量从何而来?它与化学物质及 其化学反应有关系吗? ? (2)规律: 如果化学反应的能量变化为热量变化,那 么有如下规律: ①当反应物的总能量大于生成物的总能量 时,为放热反应; ②当反应物的总能量小于生成物的总能量 时,为吸热反应。 (3)常见放热反应和吸热反应: 常见的放热反应:燃烧反应、金 属与酸的反应、冷门邦货护肤品成就惊艳却无人知道,酸碱中和反应、物质 和氧气发生的氧化反应、许多化合反 应是放热反应; 常见的吸热反应:分解反应、 碳和某些化合物(H2O、CO2)的反 应、氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反 应是吸热反应。 【实验探究】 ? 实验2-3,酸与碱的中和反应是放热反应还是 吸热反应? 盐酸的 温度 氢氧化钠溶 液的温度 中和反应后溶 液的温度 【结 论】 中和反应的化学方程式虽然不同, 反应物也不同,但本质是相同的,都是 氢离子与氢氧根离子反应生成水的反应, 中和反应都是放热反应。 如果中和反应中氢离子与氢氧根离 子的量都相等,生成水的量也相等,那 么放出的热量也相等。 ? 中和热:酸与碱发生中和反应生成 1mol水所释放的热量称为中和热。 ? 〖思考与交流〗 如何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注意那些问题? 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:①反应物浓度和体积 取定值;② 测量反应前后的温度值;③做平行实验 取平均值。 二是尽量减小实验误差:①温度计的精确度高, 最好使用精度为0.1 ℃或更高的温度计,温度计要 读准确; ②量液器最好使用移液管;③搅拌使反应 充分进行,及时散热,使混合液温度均衡; ④ 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。 3、化学能和热能相互转化的应用 ? 【阅读理解】请同学们阅读34页有关 内容,谈一谈你对化学能和热能相互转化 的应用的理解。 ? 人类不但利用化学能转化为热能的原 理来获取所需的能量进行生活、生产和科 研,如化石燃料的燃烧、炸药开山、发射 火箭等。化学家们也常常利用热能使很多 化学反应得以发生。从而探索物质的组成、 性质或制备所需的物质,如高温冶炼金属、 分解化合物等。 化学反应伴随着能量变化是化 学反应的一大特征。 化学物质的化学能通过化学反 应转化为热能,是人类社会发展的 动力之源;而热能转化为化学能又 是人们进行化学科研创造新物质不 可缺少的条件和途径。 【归 纳】 化学能和热能相互转化的应用: ? ①化学能转化为热能是人类 社会发展的动力之源。 ? ②热能转化为化学能创造新 物质的条件和途径。 科学视野 [学生阅读] 请同学们阅读科学视野。 ? 1、生物体中的能量转化:能量转化在生 物体内也是普遍存在的。 ? 2、社会发展与能源利用:社会越发展, 人类的能源利用率越高。 ? 3、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。 【知识拓展】 ? ①对于任何一个化学反应,若正反应为 放热反应,则逆反应一定为吸热反应,且热 量数值相等。 ? ②任何一个化学反应放热(或吸热)的 多少与物质的量成正比。 ? ③任何一个化学反应放热(或吸热)的 多少与反应物和生成物的状态密切相关。 放热反应和吸热反应的能量关系图 布置作业 已 知 反 应 : N2+3H2=2NH3 为 放热反应,N-N的键能为aKJ/mol, H-H的键能为bKJ/mol,N-H的键 能为cKJ/mol,请计算1mol N2和 3 mol H2完全反应放出的热量多 少KJ? 化学能和热能相互转化的应用_化学_自然科学_专业资料。化学能和热能相互转化的应用