第六章

化學(xué)反應(yīng)與能量第一節(jié)

化學(xué)反應(yīng)與能量變化

課時(shí)1

化學(xué)反應(yīng)與熱能課堂導(dǎo)入現(xiàn)代社會中，人類的一切活動(從衣食住行到文化娛樂，從社會生產(chǎn)到學(xué)科研究等)都離不開能量，而許多能量的利用與化學(xué)反應(yīng)中能量變化密切相關(guān)。從煤、石油、天然氣等燃料燃燒提供的熱能，到各種化學(xué)電池提供的電能，都是通過化學(xué)反應(yīng)獲得的。化學(xué)反應(yīng)中的能量變化通常表現(xiàn)為熱量的變化，例如化石燃料燃燒會釋放大量的熱，除了燃燒，其他化學(xué)反應(yīng)也伴隨著放熱或吸熱現(xiàn)象。課堂學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)操作：在試管中加入2mL2mol/L鹽酸，用溫度計(jì)測量其溫度。再向試管中放入用砂紙打磨光亮的鎂條，觀察現(xiàn)象，并測量溶液溫度的變化。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：產(chǎn)生大量氣泡，溫度計(jì)示數(shù)上升。課堂學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)操作：將20gBa(OH)2·8H2O晶體研細(xì)后與10gNH4Cl晶體一起放入燒杯中，并將燒杯放在滴有幾滴水的玻璃片上。用玻璃棒快速攪拌，聞到氣味后迅速用玻璃片蓋上燒杯，用手觸摸燒杯壁下部，試著用手拿起燒杯，觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：聞到刺激性氣味，燒杯壁發(fā)涼，玻璃片和燒杯粘接在一起。課堂學(xué)習(xí)吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：化學(xué)反應(yīng)中有新的物質(zhì)生成，同時(shí)伴隨有熱量的釋放或吸收。放熱反應(yīng)：釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)被稱為放熱反應(yīng)。吸熱反應(yīng)：吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)被稱為吸熱反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)原理：Mg+2HCl=MgCl2+H2↑Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2

+2NH3↑

+10H2O結(jié)合所學(xué)習(xí)的知識，你還能舉出哪些放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的例子？課堂學(xué)習(xí)常見的吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)所有的燃燒反應(yīng)及物質(zhì)的緩慢氧化酸堿中和反應(yīng)大多數(shù)化合反應(yīng)金屬與酸或水的反應(yīng)鋁熱反應(yīng)少數(shù)分解反應(yīng)，如H2O2的分解常見的放熱反應(yīng)大多數(shù)分解反應(yīng)以C、CO、H2為還原劑的氧化還原反應(yīng)銨鹽與堿的反應(yīng)碳酸氫鈉與鹽酸的反應(yīng)課堂學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因從宏觀角度來看，生成物和反應(yīng)物的組成、結(jié)構(gòu)和狀態(tài)不同，所具有的能量也不同，可以通過生成物和反應(yīng)物總能量的相對大小判斷反化學(xué)反應(yīng)的吸放熱?；瘜W(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是原子(或原子團(tuán))的重新組合，即反應(yīng)物中化學(xué)鍵的斷裂和生成物中化學(xué)鍵的形成。因此在化學(xué)反應(yīng)中，一定會產(chǎn)生新的物質(zhì)。判斷依據(jù)：若反應(yīng)物總能量高于生成物總能量，則發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)會向環(huán)境釋放熱量；若生成物總能量高于反應(yīng)物總能量，則發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)會從環(huán)境吸收熱量。課堂學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因放熱反應(yīng)：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能吸熱反應(yīng)：熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能課堂學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因反應(yīng)物從微觀角度來看，物質(zhì)中的原子或原子團(tuán)是通過化學(xué)鍵相結(jié)合的，化學(xué)反應(yīng)中需要吸收能量從而斷裂舊化學(xué)鍵，而形成新化學(xué)鍵則會釋放能量，因此化學(xué)鍵的斷裂與形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。吸收能量原子斷鍵生成物成鍵釋放能量吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng)吸收能量<放出能量吸收能量>放出能量1molH2在25℃和101kPa的條件下2molH1molH2吸收436kJ的能量斷裂1molH-H鍵釋放436kJ的能量形成1molH-H鍵課堂學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因1molH2以氫氣和氯氣反應(yīng)生成氯化氫為例(在25℃和101kPa的條件下)：H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)HHClClHClHCl1molCl22molHClHHClCl2molH2molCl吸收436kJ熱量吸收243kJ熱量釋放431kJ熱量釋放431kJ熱量斷開1molH-H鍵要吸收436kJ的能量；斷開1molCl-Cl鍵要吸收243kJ的能量；生成1molH-Cl鍵要釋放431kJ的能量。你能計(jì)算出來該反應(yīng)吸收或釋放多少能量嗎？反應(yīng)需要釋放183kJ的能量。課堂學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)中熱量的利用1、柴草時(shí)期(火的發(fā)現(xiàn)至18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命)(1)標(biāo)志：以樹枝雜草為主要能源。(2)主要貢獻(xiàn)：①推動了人類文明的進(jìn)步；②鉆木取火使人類告別了“茹毛飲血”的生活，熟食促進(jìn)了人類的進(jìn)化；③陶瓷、煉銅、冶鐵等化學(xué)工藝在烈火中誕生，合成了新材料。人類利用能源的三個階段課堂學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)中熱量的利用人類利用能源的三個階段2、化石能源時(shí)期(18世紀(jì)中期至現(xiàn)代)(1)標(biāo)志：以煤、石油、天然氣為主要能源。(2)主要貢獻(xiàn)：①促進(jìn)了冶金工業(yè)的發(fā)展和蒸汽機(jī)的推廣，推動了近代產(chǎn)業(yè)革命；②推動了汽車、飛機(jī)等工業(yè)的發(fā)展，加速了現(xiàn)代工業(yè)化的進(jìn)程。課堂學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)中熱量的利用人類利用能源的三個階段3、多能源結(jié)構(gòu)時(shí)期(1)標(biāo)志：可再生能源和清潔能源(綠色能源)成為新能源的主力軍。太陽能、氫能、核能、生物質(zhì)能、地殼地表能將成為能源家族的主要成員。(2)主要貢獻(xiàn)：①滿足人們生產(chǎn)、生活所需的能源；②提高了能源的利用率；③最大限度地減少對環(huán)境的污染。課堂學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)中熱量的利用現(xiàn)階段人類獲取熱能的主要途徑是物質(zhì)的燃燒，使用最多的常規(guī)能源仍然是化石燃料(煤、石油、天然氣)。利用化石燃料亟待解決的問題：一是其短期內(nèi)不可再生，儲量有限，隨著能源消費(fèi)需求的不斷增加，能源消費(fèi)量與儲量之間的矛盾日益突顯；二是煤和石油產(chǎn)品燃燒排放的粉塵、SO2、NOx、CO等是大氣污染物的主要來源。課堂學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)中熱量的利用針對化石能源問題的解決方案：1.燃料燃燒階段可通過改進(jìn)鍋爐的爐型和燃料空氣比、清理積灰等方法提高燃料的燃燒效率。2.能量利用階段可通過使用節(jié)能燈，改進(jìn)電動機(jī)的材料和結(jié)構(gòu)，以及發(fā)電廠、鋼鐵廠余熱與城市供熱聯(lián)產(chǎn)等措施促進(jìn)能源循環(huán)利用，有效提高能源利用率。3.其它能源代替開發(fā)使用新能源，目前理想的新能源有太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能和氫能等。課堂鞏固正誤判斷1.放熱反應(yīng)中化學(xué)能會全部轉(zhuǎn)化為熱能。4.存在著吸收熱量或釋放熱量的變化一定會屬于化學(xué)變化。2.鐵和稀鹽酸的反應(yīng)放熱，所以鐵的能量高于氫氣。3.形成1molH-H鍵釋放能量與斷裂1molH-H吸收能量相同。××××課堂鞏固汽車受到猛烈碰撞時(shí)，安全氣囊內(nèi)的NaN3固體迅速分解，產(chǎn)生氮?dú)夂徒饘兮c，該過程中的能量變化如下圖所示，下列說法錯誤的是()A．NaN3屬于離子化合物B．NaN3的分解反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)C．E1表示2molNaN3固體的能量D．NaN3作為安全氣囊的氣體發(fā)生劑，具有產(chǎn)氣快、產(chǎn)氣量大等優(yōu)點(diǎn)。C課堂鞏固下列反應(yīng)放出熱量的是()A.氫氧化鋇與氯化銨的反應(yīng)

B.鹽酸與碳酸氫鈉的反應(yīng)C.灼熱的炭與二氧化碳的反應(yīng)

D.鎂條與稀鹽酸的反應(yīng)D液態(tài)儲氫技術(shù)就是在常溫常壓下將氫氣融入一種化合物“儲油”中，形成“氫油”，便于儲存和運(yùn)輸，下列有關(guān)說法錯誤的是()A.氫油不穩(wěn)定B.氫能源屬于可再生能源C.該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了常溫常壓下儲氫技術(shù)的新突破D.液態(tài)儲氫項(xiàng)目有利于發(fā)展氫能源電動機(jī)，從而帶來新能源汽車的升