1、了解化學(xué)反應(yīng)熱的本質(zhì)。2、知道斷裂化學(xué)鍵和形成化學(xué)鍵中的能量變化3、知道化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化關(guān)系赤
本課主要是介紹化學(xué)反應(yīng)與能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系。從能源與人類的使用現(xiàn)狀著手,并提出設(shè)問化石燃料通過燃燒釋放出的能量的來源引入。再具體的從化學(xué)鍵的角度認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)——斷裂舊的化學(xué)鍵,形成新的化學(xué)鍵。斷鍵成鍵的過程中伴隨著能量的變化,這就導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)中存在能量變化的原因。 該課時(shí)中學(xué)生要清楚化學(xué)反應(yīng)中的能量與化學(xué)鍵的關(guān)系,通過具體的反應(yīng)(氫氣和氯氣反應(yīng))詳細(xì)學(xué)習(xí)斷鍵和成鍵中的能量變化情況,同時(shí)明確化學(xué)反應(yīng)是釋放能量還是吸收能量取決于反應(yīng)物的總能量和生成物的總能量的相對(duì)大小。
能源是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),我們每時(shí)每刻、分分秒秒都離不開它。迄今為止,人類所能利用的能源主要是化學(xué)能、電能、以及核能等等。但是,由于人類大量開發(fā)和浪費(fèi)資源,造成了資源的不合理利用從而引發(fā)了不可回避的能源危機(jī)。
我國化石燃料和水電能源消耗構(gòu)成圖
煤、石油、天然氣的主要化學(xué)成分是烴類等有機(jī)物(煤中含有大量的碳),它們?nèi)紵龝r(shí)放出熱能。你一定想知道,這種能量從何而來?它與化學(xué)物質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)有什么關(guān)系?石灰石(主要成分是碳酸鈣)要經(jīng)過高溫煅燒才能變成生石灰,高溫提供的熱能在石灰石的分解反應(yīng)中起到什么作用?
不同的燃料其組成不同,燃燒后放出的熱量也不相等。為什么不同的燃料燃燒時(shí)放出的熱量會(huì)不同?燃料在燃燒反應(yīng)中產(chǎn)生的熱能來自哪里?
⑴化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是什么?
以氫氣在氯氣中燃燒為例,用化學(xué)鍵的觀點(diǎn)分析反應(yīng)的本質(zhì)過程。
1、化學(xué)反應(yīng)中能量的變化
一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的的過程,本質(zhì)上就是舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)鍵形成的過程。
⑵化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因
化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。
⑶從化學(xué)鍵的觀點(diǎn)來分析能量的變化
那么:一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否為放熱還是吸熱怎么判斷呢?
可由所有斷鍵吸收的總能量與所有形成新鍵放出的總能量的相對(duì)大小判斷
實(shí)驗(yàn)測(cè)得,在25℃、101 KPa條件下,將1 ml H2 (H-H)變?yōu)? ml H原子需吸收436 kJ能量,而2 ml H原子變成1 ml H2 (H-H)放出436 KJ能量,這個(gè)能量就是H-H的鍵能。
某些化學(xué)鍵的鍵能(KJ/ml)
對(duì)于某個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng),如何判斷它是放出能量還是吸收能量呢?
在反應(yīng)H2 + Cl2 = 2HCl中,已知H-H 鍵能為436 kJ,Cl-Cl鍵能為247 kJ,H-Cl鍵能為431 kJ,判斷該反應(yīng)是 反應(yīng)(放熱或吸熱)
(1)化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收能量。吸收總能量為:E(吸)=436 kJ+247 kJ=683 kJ,(2)化學(xué)鍵形成時(shí)需要釋放能量。釋放總能量為:E(放)=431 kJ+431 kJ=862 kJ> E(吸) ,(3)反應(yīng)中放出的熱量的計(jì)算: 862 kJ - 683 kJ=179 kJ
一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過程中是吸收能量還是放出能量,決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對(duì)大小。
水由高處向低處流要釋放能量(勢(shì)能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能)
反應(yīng)物的總能量 > 生成物的總能量
將水由低處抽向高處需提供能量(電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,再轉(zhuǎn)換為勢(shì)能)
反應(yīng)物的總能量 < 生成物的總能量
反應(yīng)物的總能量=生成物的總能量+放出的熱量
生成物的總能量=反應(yīng)物的總能量+吸收的熱量
化學(xué)反應(yīng)的過程,可以看成是能量的“貯存”或“釋放”的過程
(1)如果反應(yīng)物所具有的總能量高于生成物所具有的總能量,那么在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí),就有部分能量以熱的形式釋放出來;(2)如果反應(yīng)物所具有的總能量低于生成物所具有的總能量,那么在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí),反應(yīng)物就需要吸收能量,才能轉(zhuǎn)化為生成物。
E(反應(yīng)物)=E(生成物)+Q
E(反應(yīng)物)-E(生成物)=Q

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第一節(jié) 化學(xué)能與熱能

版本: 人教版 (新課標(biāo))

年級(jí): 必修2

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