化学能与热能
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。
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我国化石燃料和水电能源消耗构成图
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？
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
⑴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。
H2 + Cl2 = 2HCl
H—H
Cl —Cl
H—Cl
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
⑵化学反应中能量变化的主要原因
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
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。
⑶ 从化学键的观点来分析能量的变化
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
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？
实验测得，在25℃,101KPa条件下，将1molH2(H-H)变为2molH原子需吸收436kJ能量，而2molH原子变成1molH2(H-H)放出436kJ能量，这个能量就是H-H的键能。
某些化学键的键能
某些键的键能(kJ/mol)
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？
键能越大
含该键的分子越稳定
化学键越牢固
在反应H2 + Cl2 ＝2HCl中，已知
H－H 键能为436kJ/mol，Cl－Cl键能为247
kJ/mol，H－Cl键能为431kJ/mol，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：436kJ＋247kJ＝683 kJ，
(2)化学键形成时需要释放能量。释放总能量为：431kJ＋431kJ＝862 kJ，
(3)反应中放出的热量的计算：
862kJ—683kJ=179kJ
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：
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
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）
分析化学反应：
反应物的总能量 < 生成物的总能量
化学反应吸收能量
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
放热反应
吸热反应
反应物的总能量=生成物的总能量+放出的热量
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
小结：
规律：
（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，就有部分能量以热的形式释放出来；

（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。
小结：
能量公式化
E（反应物）＝E（生成物）－△H
(能量守恒定律）
E（生成物）－E（反应物）＝△H
△H>0为吸热反应
△H<0为放热反应
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
（1）放热反应
（2）吸热反应
小结：
规律：
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？
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：
小结：
实验２－１
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。
反应物的总能量=生成物的总能量+放出的热量
生成物的总能量=反应物的总能量+吸收的热量
【课堂小结】
问题探究
整个反应过程（放出/吸收） kJ热量
1368
1852
放出484
2. 氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰，在反应中，
破坏1molH－H键消耗的能量为Q1kJ，
破坏1molO = O键消耗的能量为Q2kJ，
形成1molH－O键释放的能量为Q3kJ。
下列关系式中正确的是（ ）
A. 2Q1 + Q2 > 4Q3 B. 2Q1 + Q2 < 4Q3

C. Q1 + Q2 < Q3 D. Q1 + Q2 = Q3
B
化学反应
热能
煤、石油、天然气的燃烧（产生）
CaCO3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
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O2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+CO2
H2+CuO
C+H2O
Ba(OH)2.8H2O+NH4Cl
CaCO3高温分解
大部分分解反应
多数铵盐溶于水
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
燃料充分燃烧
化石 燃料 合理 利用
新技术的开发
化学反应中的能量变化
能源的利用反映着人类进步
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。
1. 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
2. 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。
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
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。
实验２－2
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)2·8H2O与NH4Cl反应的过程吸收热量。
化学反应方程式：
Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑
+10H2O
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
思考：
酸与碱的中和反应是吸热反应还是放热反应？
实验２－3
酸碱反应的本质就是H+ + OH- = H2O 。
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：
中和热的概念:
酸与碱发生中和反应生成1molH2O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：57.3KJ/mol
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：n＝C×V
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
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① 反应物的浓度和体积取定值；② 测量反应前后的温度值；③ 做平行实验取平均值。二是尽量减小实验误差，如① 用经过标定的盐酸和氢氧化钠溶液；② 量液器最好使用移液管；③ 搅拌使反应充分进行；④ 及时散热，使混合液温度均衡；⑤ 温度计的精确度高，最好使用精度为0.1 ℃或更高的温度计；⑥ 盐酸跟氢氧化钠溶液混合后液面上方的空间尽可能小；⑦ 使用绝缘装置，避免热量散发到反应体系之外；⑧ 温度计要读准确。
1L1mol/L的硫酸溶液与2L2mol/L的NaOH溶液完全反应，放出114.6KJ的热量，有人由此得出强酸与强碱反应的中和热为114.6KJ/mol。这种结论是否正确，为什么？