高中化学 2-1《化学能与热能》课件 新人教版必修2

第二章 化学反应与能量

第一节 化学能与热能

学习要求 1.知道化学反应中能量变化的主要原因。 2.根据反应前后物质总能量的相对大小判断 化学反应是吸热反应还是放热反应。 3.了解化学能与热能的相互转化。 4.了解化学能转化为热能在生产、生活中的 应用及其对人类文明发展的贡献。

学习要点 1. 能 量 变 化 观 点 的 建 立。 2. 化学键、物质的能量 与化学反应中能量变化 的关系。 3. 化学能与热能的相互 转化。

一、化学键与化学反应中能量变化的关系 分子或化合物里的原子是通过化学键相结合的, 而化学键与能量 联系在一起。断开反应物中的化学键需要吸收能量, 形成生成物中的化 学键要放出能量。各种物质都储存有化学能。不同物质组成不同、结 构不同, 所包含的化学能也不同。化学键的断裂和形成是化学反应中能 量变化的主要原因, 如果破坏原来的化学键吸收的能量少于形成新的 化学键放出的能量, 根据“能量守恒定律”, 多余的能量就会以热量的形 式释放出来。一个确定的化学反应完成后的结果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。

化学反应能量变化的决定因素如图所示:

预习交流 1 不同化学反应所伴随发生的能量变化也不同。化学反应是吸热还是放 热由什么决定?是不是放热反应不需加热, 吸热反应都要加热?试举例说 明。 答案: 化学反应是吸热还是放热决定于反应物的总能量与生成物 的总能量的相对大小, 前者大于后者为放热反应, 前者小于后者为吸热 反应。有的放热反应需要加热才能发生, 例如煤的燃烧就是放热反应, 但需要加热或点燃引发反应; 有的放热反应不需要加热, 如磷的自燃。 吸 热反应大都需要加热, 也有不需加热就能反应的, 例如 Ba( OH) 8H2O 固 2· 体与 NH4Cl 固体的反应。

二、化学能与热能的互相转化 1.化学反应遵循两条基本的自然定律: 质量守恒定律和能量守恒定 律, 化学能是能量的一种形式, 它可以与其他能量互相转化。 2.化学反应中的能量变化: 主要表现为热量变化——吸热或者放 热。 3.中和热: 酸与碱发生中和反应生成 1 mol H2O 时放出的热量。中 和反应的实质是 H++OHH2O。 预习交流 2 1 mol 稀硫酸和 1 mol 氢氧化钡反应放出的热量是中和热吗? 答案: 不是。

一、从化学能的角度理解化学反应过程中的能量变化1.煤是一种重要的燃料, 在点燃条件下燃烧, 放出大量的热。其在燃 烧过程中能量的变化与如图所示中的 ( 填字母) 最相符( 图中 E1、E2 分别表示反应物和生成物的总能量) 。

2.将一定量的碳酸钠晶体与硝酸铵晶体密封于一塑料袋中, 用细绳 绑住塑

料袋中间部分, 使两种晶体隔开, 做成“冰袋”。 使用时将细绳解下, 用手使袋内两种固体粉末充分混合, 便立即产生低温, 这种“冰袋”可用 于短时间保鲜食物。则碳酸钠与硝酸铵的总能量 ( 填“高于”或 “低于”) 反应后生成物的总能量。 3.化学反应中的能量变化不仅仅表现为热能的变化, 有时还可以表 现为其他形式的能量变化。比如, 停电时, 人们一般点蜡烛来照明, 这主 要是将化学能转化为 答案: 1.A 2.低于 。 3.光能

化学反应中, 物质发生了变化 , 化学能也随之而改变 , 化 学反应过程中吸收或放出能量可用下图形象地表示: 放出能量 吸收能量

由上图, 化学反应过程中是吸收能量还是放出能量 , 取决于反应物 的总能量与生成物的总能量的相对大小。化学反应过程中吸收或放出 能量的数量关系可以表示为:

化学反应 自身能量 E' 自身能量 E″ 若 E'>E″, 化学反应表现为放热反应; 若 E'<E″, 化学反应表现为吸热反应。 特别提醒: ①各种物质都储存有化学能 , 不同的物质所含的化学能 不同。②物质的化学反应与体系的能量变化是同时发生的, 只要有化学 反应就一定有能量变化。

二、从化学键的角度理解化学反应过程中的能量变化在 25 ℃、101 kPa 的条件下, 断裂 1 mol H—H 键吸收 436 kJ 能量, 断裂 1 mol Cl—Cl 键吸收 243 kJ 能量, 形成 1 mol H—Cl 键放出 431 kJ 能量。 H2+Cl2 2HCl 的化学反应可用下图表示:

现有 1 mol H2 与 1 mol Cl2 反应, 生成 2 mol HCl。请回答下列有关 问题: ( 1) 反应物断键吸收的总能量为 。 ( 2) 生成物成键放出的总能量为 。 ( 3) H2+Cl2 2HCl 是 ( 填“吸热”或“放热”) 反应。 ( 4) 反应物总能量 ( 填“>”或“<”) 生成物总能量。 答案: ( 1) 679 kJ ( 2) 862 kJ ( 3) 放热 ( 4) >

1.化学键与能量 物质中的原子之间是通过化学键相结合的。断开物质中的化学键 要吸收能量, 而形成物质中的化学键要放出能量。 例如: 化学键的变化与能量的关系(25 ℃、101 kPa) 。化学键的变化 断开 1 mol H—H 键 生成 1 mol H—H 键 断开 1 mol C—H 键 生成 1 mol C—H 键 能量的变化 吸收 436 kJ 能量 放出 436 kJ 能量 吸收 415 kJ 能量 放出 415 kJ 能量

要点提示: ①断开和形成 1 mol 相同的化学键吸收和放出的能量数值相 同。②化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。③物 质的键能越大, 则该物质具有的能量越低。

2.化学键断裂与形成和能量变化的关系 化学反应放出能量还是吸收能量取决于反应物中化学键断裂时所 吸收的能量和生成物中化学键形成时所放出的能量的相对大小。其数 量关系可以表示为: 化学反应 (吸收能量) ( 放出能量) E1 E2 若 E1>E2, 化学反应表现为

吸热反应; 若 E1<E2, 化学反应表现为放热反应。