第二章 化学反应与能量
第一节 化学能与热能
（第1课时)
知识目标
1、知道化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因。
2、知道反应物和生成物总能量的相对大小是能量变化的决定因素。
3、能够用化学键计算化学反应中的能量变化。
4、了解吸热反应和放热反应的定义。
思考
1、社会发展主要靠什么呢？
能源、材料、信息是现代发展的三大支柱
2、当今社会的主要能源有哪些？
化石燃料： 煤、天然气、石油
2.8%
7.3%
67.2%
我国化石燃料和水电能源消耗构成图
22.7%
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避免的能源危机。
科学视野
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），化石燃料（ 煤、石油、天然气）不可再生人类面临能源枯竭的危机，在这方面化学能做出什么贡献？
1、什么是化学键，化学反应的本质是什么？
化学键：使离子相结合或原子相结合的相互作用。
一、化学键与化学反应中能量变化的关系
*键能 ：拆开1mol某键所需的能量或形成1mol该化学键所释放的能量叫键能。单位：kJ/mol。
实验测得，在25℃、101 KPa条件下，将1 mol H2 (H-H)变为2 mol H原子需吸收436 kJ能量，而2 mol H原子变成1 mol H2 (H-H)放出436 KJ能量，这个能量就是H-H键的键能。
某些化学键的键能(KJ/mol)
键能越大
含该键的分子越稳定
化学键越牢固
2、物质的能量与稳定性的关系
物质本身
的能量
高
低
→
←
不稳定
←
→
稳定
课堂练习
1、金刚石和石墨是碳的两种结构不同的单质（同素异形体）。在100kPa时，1mol石墨转化为金刚石，要吸收1.895KJ的热能。据此，试判断在100kPa压强下，下列结论正确的是（ ）
A 石墨比金刚石稳定 B 金刚石比石墨稳定
C 1mol石墨比1mol金刚石的总能量高
D 1mol金刚石比1mol石墨的总能量低
H2 + Cl2 = 2HCl
H—H
Cl —Cl
H—Cl
吸收能量
断开
断开
吸收能量
形成
放出能量
光照
化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。
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。
3、化学反应的特征
（1）、有新物质产生
（2）、伴随着能量的变化
问题：一个化学反应是吸收能量还是放出能量取决于什么呢？
取决于所有反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小
水由高处向低处流要释放能量（势能转换为动能）
提示：可从能量守恒角度 分析
反应物的总能量 > 生成物的总能量
反应物的总能量 < 生成物的总能量
将水由低处抽向高处需吸收能量（电能转换为机械能，再转换为势能）
反应物的总能量高
生成物的总能量低
生成物的总能量高
反应物的总能量低
放出能量
吸收能量
反应物的总能量 = 生成物的总能量+放出的能量
生成物的总能量 = 反应物的总能量+吸收的热量
化学反应的过程，可以看成是能量的“贮存”或“释放”的过程
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。
（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，就有部分能量就要释放出来；
∑E（反应物）＞∑E（生成物）——放出能量
（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。
∑E（反应物）＜∑E（生成物）——吸收能量
小结
4、化学反应中能量变化的决定因素
5、利用化学键计算化学反应中能量变化
△Q = Q（吸）-Q（放）
△Q
△Q>0 为吸热反应
△Q<0 为放热反应
注：吸热反应和放热反应都必须是化学反应
1、在反应H2 + Cl2 ＝ 2HCl中，已知H－H 键的键能为436 kJ，Cl－Cl键的键能为247 kJ，H－Cl键的键能为431 kJ，判断该反应是 反应
放热
课堂练习
(1)化学键断裂时需要吸收能量。吸收的总能量为436 kJ＋247 kJ＝683 kJ；
(2)化学键形成时需要释放能量。释放的总能量为431 kJ＋431 kJ＝862 kJ；
(3)反应中放出的热量的计算：
683 kJ - 862kJ=-179 kJ
加热
课堂练习
2、已知O=O键的键能是498KJ/mol，H-H的键能是436KJ/mol,O-H 的键能是462KJ/mol，试判断1molH2完全燃烧生成水是吸热反应还是放热反应？吸收或放出多少热量？
第一节 化学能与热能

（第2课时)
知识目标
1、了解质量守恒和能量守恒定律的内容。
2、掌握常见的放热反应和吸热反应。
3、知道化学能与热能相互转化的意义。
4、掌握中和热的概念。
知识回顾
1．化学反应中能量变化的主要原因
2．化学反应中能量变化的决定因素
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，取决反应物的总能和生成物的总能量的相对大小。
化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因
1．两条基本自然定律
二、化学能与热能的相互转化
能量守恒：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，但是体系的总能量保持不变。
质量守恒：自然界中的物质可以相互转化，但是总质量保持不变。
2．吸热反应和放热反应
(1)定义
吸收热量
放出热量
吸热反应：___________的化学反应。
放热反应：___________的化学反应。
（2）探究实验
实验·探究
实验2-1：在一支试管中加入 2～3 mL6 mol/L 的盐酸，再插入用砂纸打磨光的铝条。观察现象，并用温度计测量溶液温度变化
Al片上产生大量气泡，温度计水银柱上升
Al和HCl反应为放热反应
实验2-2
将约 20 g Ba(OH)2·8H2O 晶体研细后与约 10 g NH4Cl 晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的玻璃片或小木板上，用玻璃棒快速搅拌，闻气味，用手触摸杯壁下部，试着用手拿起烧杯，观察现象。
有刺激性气味产生，烧杯与玻璃片粘在一起
Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl 是吸热反应
实验2-3
在 50 mL 烧杯中加入 20mL2 mol/L 的盐酸，测其温度。另用量筒量取 20 mL 2 mol/L NaOH 溶液，测其温度，并缓缓地倒入烧杯中，边加边用玻璃棒搅拌。观察反应中溶液温度的变化过程
24.5℃
24.5℃
27.8℃
结论：
HCl和NaOH反应为放热反应
中和热测定的实验装置
图 2－1－2
3、中和热
1 mol H2O
在稀溶液为中，强酸和强碱发生中和反应生成 时所释放的热量。
4、常见的吸热反应和放热反应
吸热反应
Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应
①大部分分解反应
C+CO2===2CO和
C+H2O===CO+H2
高温
高温
②典型的反应：
放热反应
①大部分化合反应
②金属与水或酸的反应
③所有的燃烧反应及缓慢氧化
④酸碱中和反应
课堂练习
[例1](2011 年广东广州检测)下列说法不正确的是( ）
A．化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化
B．1 mol 硫酸与足量氢氧化钠发生中和反应生成水所释放的热量称为中和热
C．氢气燃烧放出大量的热，说明参加反应的氢气和氧气总能量比生成物水的总能量高
D．放热反应有时也需要加热才可发生
A．化学反应中既有物质变化又有能量变化
B．化学键的断裂和形成与反应放热和吸热无关
C．反应物的总能量与生成物的总能量一定相等
D．H2SO4 与 NaOH 的反应是放热反应
吸热反应不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O 晶体与NH4Cl
晶体反应；放热反应有时也需要加热或点燃，如大多数燃烧反
应需要在点燃或者加热的条件下才能发生。
交流·总结3
化学能
化学能
热能
热能
5、化学能与热能相互转化的意义
能量变化

(1)化学反应伴随着 是化学反应的基本特征之一。
(2)化学物质中的______通过化学反应转化成_____，提供了人类生存和发展所需要的能量和动力；而_____转化成______又是人们进行化工生产、研制新物质不可或缺的条件和途径。
6、人类利用能源的三个阶段
(1)柴草时期
该时期从火的发现到18世纪产业革命，以树枝杂草为主要能源。
(2)化石能源时期
从18世纪中期到现在，以煤、天然气、石油为主要能源。
(3)多能源结构时期
以可再生能源和清洁能源为主要能源，包括太阳能、氢能、核能、生物质能。
3 ．下列反应属于吸热反应的是
(
)。
C
A．Ba(OH)2 与 HCl 的中和反应
B．葡萄糖在人体内氧化分解
C．Ba(OH)2·8H2O 与 NH4Cl 反应
D．锌粒与稀 H2SO4 反应制取 H2
优化·训练2
4．下列反应中，既属于氧化还原反
应同时又是吸热反应的是(
)。
C
A．Ba(OH)2·8H2O 与 NH4Cl 反应
B．铝与稀盐酸反应
C．灼热的炭与 CO2 反应
D．甲烷与 O2 的燃烧反应
解析：A 项虽然也是吸热反应，但不是氧化还原反应。
5．下列说法正确的是(
)。
A．若氢气和氧气化合是放热反应，则水电解生成氢气和
氧气是吸热反应
AD
B．需要加热才能进行的反应是吸热反应
C．反应放出热量的多少与反应物的质量和状态无关
D．对放热反应 A＋B→C＋D ，A、B 的能量总和大于 C、
D 的能量总和
解析：大多数燃烧反应都需要加热或点燃才能进行，但都
是放热反应，B 错；反应物的状态不同，其自身具有的能量也
不同，且相同状态，质量不同，总能量也不相同。