1、第二章 化学反应与能量 第一节 化学能与热能 二、化学能与热能的相互转化 1、两条基本的自然定律、两条基本的自然定律 质量守衡定律：自然界的物质可以发生相互质量守衡定律：自然界的物质可以发生相互 转化，但是其总质量保持不变。转化，但是其总质量保持不变。 能量守衡定律：一种能量可以转变为另一种能量守衡定律：一种能量可以转变为另一种 能量，但是能量的总量保持不变。能量，但是能量的总量保持不变。 质能守恒定律：质量与能量是相互联系的。质能守恒定律：质量与能量是相互联系的。 （E=mc2） 化学上把有热量放出的化学反应叫做化学上把有热量放出的化学反应叫做放热反应放热反应。 吸收热量的化学反应叫做吸收热
2、量的化学反应叫做吸热反应吸热反应。 化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化 吸热或放热。吸热或放热。 2、放热反应和吸热反应、放热反应和吸热反应 实验实验1、铝条和盐酸的反应铝条和盐酸的反应 实验步骤实验步骤 眼睛看到眼睛看到 的现象的现象 用手触摸用手触摸 的感觉的感觉 在一支试管中加在一支试管中加 入入2 23mL6mol/L3mL6mol/L 的盐酸溶液的盐酸溶液 向含有盐酸溶液向含有盐酸溶液 的试管中插入用的试管中插入用 砂纸打磨光的铝砂纸打磨光的铝 条条 结结 论论 实验步骤实验步骤 实验现象实验现象 得出结论得出结论 将将20gBa(O
3、H)28H2O 晶体晶体研细研细后与后与 10gNH4C l在烧杯中在烧杯中 混合，并将烧杯放在混合，并将烧杯放在 滴有几滴水的玻璃片滴有几滴水的玻璃片 上，立即用玻璃棒上，立即用玻璃棒快快 速搅拌速搅拌混合物混合物 用手触摸烧杯下部用手触摸烧杯下部 用手拿起烧杯用手拿起烧杯 实验实验2、氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应、氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应 整个实验中有哪些创新之处？整个实验中有哪些创新之处？ 反应物反应物 及用量及用量 酸酸 HNO3 50 mL 1 mol/L HCl 50 mL 1 mol/L HCl 50 mL 1mol/L 碱碱 NaOH 50 mL 1 mol/L NaO
4、H 50 mL 1 mol/L KOH 50 mL 1mol/L 混合前温度混合前温度 室温室温 室温室温 室温室温 混合后温度混合后温度 t1 t2 t3 结结 论论 HNO3与与 NaOH发生发生 中和反应中和反应 时放热时放热 HCl与与 NaOH发发 生中和反生中和反 应时放热应时放热 HCl与与KOH发发 生中和反应时生中和反应时 放热放热 对实验进行对实验进行 归纳和概括归纳和概括 强酸与强碱发生中和反应时放出热量强酸与强碱发生中和反应时放出热量 实验实验23 为什么强酸与强碱发生反应时都会放出热量？为什么强酸与强碱发生反应时都会放出热量？ 思考与交流1： 三个反应的化学方程式和离
5、子方程式分别为：三个反应的化学方程式和离子方程式分别为： HNO3+NaOH=NaNO3+H2O，H+ + OH- = H2O HCl+NaOH=NaCl+H2O，H+ + OH- = H2O HCl+KOH=KCl+H2O，H+ + OH- = H2O 由此可见，三个反应的化学方程式虽然不同，但由此可见，三个反应的化学方程式虽然不同，但 是它们的反应本质相同，都是是它们的反应本质相同，都是H+与与OH-离子反应生成离子反应生成 水的反应，属于中和反应，其离子方程式都是：水的反应，属于中和反应，其离子方程式都是：H+ + OH- = H2O。所以，可提出推测，即中和反应都放热。所以，可提出推测
6、，即中和反应都放热 。由于三个反应中。由于三个反应中H+和和OH-离子的量都相等，则生成离子的量都相等，则生成 水的量也相等，故放出的热量也相等（在上述三个实水的量也相等，故放出的热量也相等（在上述三个实 验中，温度上升的幅度接近）。酸与碱发生中和反应验中，温度上升的幅度接近）。酸与碱发生中和反应 生成生成1molH2O时所释放的热量称为中和热。时所释放的热量称为中和热。 思考与交流2： 酸与碱发生中和反应生成酸与碱发生中和反应生成1molH1molH2 2O O时所释放的热量称时所释放的热量称 为中和热。如果要通过实验来测定盐酸与氢氧化钠为中和热。如果要通过实验来测定盐酸与氢氧化钠 反应的中
7、和热，你认为在设计实验装置和操作时应反应的中和热，你认为在设计实验装置和操作时应 该注意哪些问题？你准备如何设计并进行实验？该注意哪些问题？你准备如何设计并进行实验？ 原理：原理：酸碱中和反应是放热反应，中和酸碱中和反应是放热反应，中和 后放出的热量等于后放出的热量等于溶液和容器吸收的热溶液和容器吸收的热 量量。可以通过测定一定量酸与碱中和时。可以通过测定一定量酸与碱中和时 溶液温度的变化，求算中和热。溶液温度的变化，求算中和热。 1 1摩摩/ /升盐酸和升盐酸和1.11.1摩摩/ /升氢氧化钠溶液的密升氢氧化钠溶液的密 度可以近似作为度可以近似作为1 1克克/ /毫升。所以毫升。所以5050
8、毫升毫升1 1 摩摩/ /升盐酸的质量升盐酸的质量m m1 1=50=50克，克，5050毫升毫升1.11.1摩摩/ / 升氢氧化钠溶液的质量升氢氧化钠溶液的质量m m2 2=50=50克，中和后克，中和后 生成的溶液质量为生成的溶液质量为m1+m2=100m1+m2=100克，它的比克，它的比 热为热为c c，量热器（测定热量的仪器，有保，量热器（测定热量的仪器，有保 温隔热的作用）的热容为温隔热的作用）的热容为C C0 0（焦（焦/ /开）。开）。 若溶液温度的变化是若溶液温度的变化是t t2 2- -t t1 1，在中和时放，在中和时放 出的热量为：出的热量为： Q=Q=（m m1 1+
9、m+m2 2）c+mCc+mC0 0 （t t2 2- -t t1 1） （1）用隔热装置，尽量减少热量散失；）用隔热装置，尽量减少热量散失； （2）酸碱的量要准确：）酸碱的量要准确： a、浓度要越精确越好、浓度要越精确越好 b、量体积的容器越精确越好，最好用、量体积的容器越精确越好，最好用 移液管移液管 （3）温度计越精确越好）温度计越精确越好 （4）注意控制反应时间）注意控制反应时间 （5）多做几次，取平均值）多做几次，取平均值 常见的放热反应和吸热反应常见的放热反应和吸热反应 放热反应放热反应 物质与氧气的反应物质与氧气的反应 燃料的燃烧燃料的燃烧 中和反应中和反应 金属与酸金属与酸 活
10、泼金属与水的反应活泼金属与水的反应 生石灰和水反应生石灰和水反应 大部分化合反应大部分化合反应 吸热反应吸热反应 C+CO2 C+H2O H2+CuO Ba(OH)2 8H2O+NH4Cl Fe+H2O（g） Na2CO3 10H2O+NH4NO3 大部分分解反应大部分分解反应 科学视野：生物体中的能量转化科学视野：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。不同，且前者更加合理有效。 人体内发生的氧化还原反应与体外的燃烧有人体内发生的氧化还原反
11、应与体外的燃烧有 何相同点和不同点？何相同点和不同点？ 阅读教材：阅读教材： 1 1、社会发展与能源利用、社会发展与能源利用 2 2、人类利用能源的三个阶段、人类利用能源的三个阶段 柴草时期柴草时期 化石能源时期化石能源时期 多能源结构时期多能源结构时期 煤、石油和天然气等是世界上最重要的三种化煤、石油和天然气等是世界上最重要的三种化 石燃料。石燃料。 煤煤，也叫煤炭，是世界上最古老的化石燃料之，也叫煤炭，是世界上最古老的化石燃料之 一，被称为一，被称为“工业的粮食工业的粮食”。 石油石油被人们誉为被人们誉为“工业的血液工业的血液”。石油不仅是。石油不仅是 重要的化石燃料，还是宝贵的工业原料。
12、重要的化石燃料，还是宝贵的工业原料。 天然气天然气一般是指在底下形成的可燃性气体。天一般是指在底下形成的可燃性气体。天 然气主要成分是甲烷。然气主要成分是甲烷。 核能 英国的原子能发电站英国的原子能发电站 太阳能电池实质上是一种半导体器件，它的典太阳能电池实质上是一种半导体器件，它的典 型特征是可以把光能直接转换成电能。其工作原理是型特征是可以把光能直接转换成电能。其工作原理是 ，当太阳光照射到，当太阳光照射到硅电池板硅电池板后，产生光生电子后，产生光生电子-空穴空穴 对，在电池内建静电场的作用下，由于电子、空穴分对，在电池内建静电场的作用下，由于电子、空穴分 带不同的电荷而被分离在两边形成“
13、光生电压”，即带不同的电荷而被分离在两边形成“光生电压”，即 “光电效应”。“光电效应”。 太阳能 太阳能发电装置太阳能发电装置 太阳能 太阳能汽车太阳能汽车 太阳能 太阳能发电站太阳能发电站 风能 其他新能源 其他新能源 阿里地区地热田阿里地区地热田 其他新能源 羊八井地热电站羊八井地热电站 其他新能源 江厦潮汐试验电站江厦潮汐试验电站 1 1、当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学、当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学 键要键要 ；而形成生成物中的化学键；而形成生成物中的化学键 要要 。一个化学反应是释放能量。一个化学反应是释放能量 还是吸收能量取决于还是吸收能量取决于 。 吸收能量吸收能量 放出能量放出能量 反应物总能量与生成物总能量的相对大小反应物总能量与生成物总能量的相对大小 练习：练习： 2 2、若反应物的总能量、若反应物的总能量 生成物的总能量，化学生成物的总能量，化学 反应反应 能量。能量。 若反应物的总能量若反应物的总能量 4Q3 B. 2Q1 +Q2 4Q3 C. Q1 + Q2 Q3 D. Q1 + Q2 = Q3
