化学能与热能-从化学键角度计算化学反应热-PPT.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,大家好,*,第二章 化学反应与能量,第一节 化学能与热能,1,大家好,学习目标,知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。,通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化。,探究化学能转化为热能在生产、生活中的应用。,2,大家好,能源与人类,能源是人类赖以生存和发展的物质基础，我们每时每刻、分分秒秒都离不开它。迄今为止，人类所能利用的能源主要是化学能、电能、以及核能等等。但是，由于人类大量开发和浪费资源，造成了资源的不合理利用从而引发了不可回避的能源危机。,3,大家好,16.6%,2.1%,5.1%,76.2%,我国化石燃料和水电能源消耗构成图,4,大家好,你知道吗,?,煤、石油、天然气的主要化学成分是烃类等有机物（煤中含有大量的碳），它们燃烧时放出热能。你一定想知道，这种能量从何而来,?,它与化学物质和化学反应有什么关系？石灰石（主要成分是碳酸钙）要经过高温煅烧才能变成生石灰，高温提供的热能在石灰石的分解反应中起到什么作用？,5,大家好,一、化学键与化学反应中能量变化的关系,思考：,不同的燃料其组成不同，燃烧后放出的热量也不相等。为什么不同的燃料燃烧时放出的热量会不同？燃料在燃烧反应中产生的热能来自哪里？,1、,化学反应中能量的变化,6,大家好,、化学反应的本质是什么？,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。,7,大家好,H,Cl,：,Cl,H,H,2,+Cl,2,=2HCl,HH,Cl Cl,HCl,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,8,大家好,、化学反应中能量变化的主要原因,H,Cl,：,Cl,H,H,2,+Cl,2,=2HCl,HH,Cl Cl,HCl,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。,9,大家好,.从化学键的观点来分析能量的变化,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。,吸收能量,放出能量,所以：一个化学反应,是否,为,放热,还是,吸热,取决于什么呢？,取决于所有,断键吸收的总能量,与所有,形成新键放出的总能量,的相对大小,10,大家好,想一想：,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？,11,大家好,实验测得，在25,101,KPa,条件下，将1,molH,2,(H-H),变为2,molH,原子需吸收436,kJ,能量，而2,molH,原子变成1,molH,2,(H-H),放出436,kJ,能量，这个能量就是,H-H,的,键能,。,某些化学键的键能,12,大家好,某些键的键能(,kJ/mol),键能越大,含该键的分子越稳定,化学键越牢固,对于某个确定的化学反应，如何判断它是放出能量还是吸收能量呢？,13,大家好,在反应,H,2,+Cl,2,2HCl,中，已知,HH,键能为436,kJ，ClCl,键能为247,kJ，,HCl,键能为431,kJ，,判断该反应是 反应,放热,课堂练习一,则(1)化学键断裂时需要吸收能量。吸收总能量为：436,kJ247kJ683 kJ，,(2),化学键形成时需要释放能量。释放总能量为：431,kJ431kJ862 kJ，,(3),反应中放出的热量的计算：,862,kJ,683kJ=179kJ,14,大家好,小结：,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，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。,看图讨论：,水由高处向低处流要释放能量（势能转换为动能）,15,大家好,分析化学反应：,反应物的总能量 生成物的总能量,化学反应放出能量,16,大家好,看图讨论：,将水由低处抽向高处需提供能量,（电能转换为机械能，再转换为势能）,17,大家好,分析化学反应：,反应物的总能量 0,为放热反应,Q 4Q,3,B.2Q,1,+Q,2,4Q,3,C.Q,1,+Q,2,Q,3,D.Q,1,+Q,2,=Q,3,B,24,大家好,25,大家好,二、化学能与热能的相互转化,1、两条基本的自然定律,（1）,质量守恒定律：,（2）,能量守恒定律：,一种能量可以转化为另一种能量，,总能量保持不变。,2、吸热反应和放热反应,根据能量变化情况角度分：,（,1,）,化学上把有热量放出的化学反应叫做,放热反应,（,2,）,化学上把吸收热量的化学反应叫做,吸热反应,小结：,（,1,）放热反应,（,2,）吸热反应,26,大家好,思考：,酸与碱的中和反应是吸热反应还是放热反应？,实验3,酸碱反应的本质就是,H,+,+OH,-,=H,2,O,。,可得出推论：酸碱中和反应都是放热反应。,反应中,H,+,和,OH,-,离子的量相等，生成水的量相等，放出的热量也相等,中和反应后溶液的温度比反应前盐酸和氢氧化钠溶液的温度高。,盐酸和氢氧化钠溶液的反应过程中放出热量，使溶液混合物的温度升高。,分析：,27,大家好,中和热的概念:,酸与碱发生中和反应生成,1molH,2,O,时所释放的热量称为,中和热,。,思考与交流：,注：,（1）中和反应都放出热量,（2）稀溶液中，强酸与强碱的中和,热为定值：57.3,KJ/mol,28,大家好,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。,29,大家好,思考与交流：,在设计实验装置和操作时应该注意哪些问题？,（1）用隔热装置，尽量减少热量散失；,（2）酸碱的量要准确：,nCV,a、,浓度要越精确越好,b、,量体积的容器越精确越好，最好用移液管,（3）温度计越精确越好,（4）注意控制反应时间,（5）多做几次，取平均值,30,大家好,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。,31,大家好,1,L1mol/L,的硫酸溶液与2,L2mol/L,的,NaOH,溶液完全反应，放出114.6,KJ,的热量，有人由此得出强酸与强碱反应的中和热为114.6,KJ/mol.,这种结论是否正确，为什么？,32,大家好,探索与总结,常见的放热反应和吸热反应,放热反应,燃料的燃烧(与,O,2,的反应）,中 和 反 应,活泼金属与水或酸的反应,大部分化合反应（生石灰和水）,物质的缓慢氧化,吸热反应,C+CO,2,H,2,+CuO,C+H,2,O,Ba(OH),2,.8H,2,O+NH,4,Cl,CaCO,3,高温分解,大部分分解反应,多数铵盐溶于水,33,大家好,练习：,1,、在化学反应中，断裂化学键需要,_,，形成化学键要,_,。化学反应是吸热反应还是放热反应决定于,_,吸收能量,放出能量,反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小,2,、两位同学讨论放热和吸热反应。甲说加热后才能发生的化学反应是吸热反应，乙说反应中要持续加热才能进行的反应是吸热反应。你认为他们的说法正确吗？为什么？,34,大家好,3,、下列说法正确的是（）,A.,需要加热才能发生的反应一定是吸热反应,B.,任何放热反应在常温条件下一定能发生反应,C.,反应物和生成物所具有的总能量决定了反应,结果是放热还是吸热,D.,吸热反应在一定条件下才能发生反应,CD,35,大家好,4、,判断：,（1）加热的反应一定是吸热反应,（2）一个反应是吸热或放热与反应条件,没有直接联系，与反应物与生成物,的总能量的相对大小有关。,（3）化学反应中的能量变化都表现为热,能变化.,36,大家好,三、化学能的应用,1、利用热量进行生活、生产和科研。,2、利用热能使很多化学反应得以发生。,如：,37,大家好,38,大家好,39,大家好,能量变化,化学能转化为热能,放热 反应,吸热 反应,类型,反应物的总能量大于生成物的总能量,反应物的总能量小于生成物的总能量,遵循能量守恒原 理,能量 利用,燃料充分燃烧,新能源 的开发,减少 污染,小结：,40,大家好,问题交流【学与问】,这里所列举的两类反应说明了化学反应与热能,之间的辩证关系以及它们之间的相互转化：,化学反应,热能,煤、石油、天然气的燃烧（产生）,CaCO,3,经过高温煅烧分解成,CaO（,动力）,热能对化学反应的支持作用，利用热能来完成常温下很难发生的化学反应。,获取能量,41,大家好,反应过程中的能量变化,1、人类文明与能源开发、利用的关系,人类文明史,引出,燃烧充分燃烧,化石 燃料 合理 利用,能源,开发,新技术的开发,能源,能量,利用,化学反应中的能量变化,能源的利用反映着人类进步,放热反应,吸热反应,足够的空气,燃料与空气充分接触,充分燃烧,科学利用减少污染,42,大家好,2.常见的能源主要有以下十种:,太阳能、化石能源、水能、风能、潮汐能、地热能、生物质能、核能以 及氢能。,43,大家好,科学视野,1、社会发展与能源利用,2、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,44,大家好,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，都是,放热反应,。只是二者条件,不同，且前者更加,合理有效,。,45,大家好,实验,1.,铝与盐酸反应的化学方程式,：,。,2.,在反应过程中你将能看到什么现象？,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？,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：,实验记录：,有气泡冒出，溶液的温度明显升高。,铝与盐酸反应的过程放出热量。,返回,46,大家好,实验2,有刺激性气味气体产生；玻璃片上的水结成冰，玻璃片与烧杯底被冰粘在了一起；用手触摸杯壁下部，有凉的感觉。,Ba(OH),2,8H,2,O,与,NH,4,Cl,反应的过程吸收热量。,47,大家好,化学反应方程式：,Ba(OH),2,8H,2,O+2NH,4,Cl=BaCl,2,+2NH,3,+10H,2,O,玻璃棒的作用：,搅拌，使混合物充分接触,反应物成糊状的原因,：,结冰粘结,结论：该反应是,吸热反应,返回,48,大家好,谢谢,49,大家好,