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第六章 化学反应与能量
化学反应与热能
1.现阶段人类获取热能的主要途径
煤的燃烧
石油的燃烧
其他物质的燃烧
天然气的燃烧
主要形式
储量有限，短期内不可再生
影响环境
煤、石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源。
2.化石燃料利用过程面临的问题
2.化石燃料燃烧过程中能量是怎么来的，与化学反应有什么关系？
1.如果是你，你会提出什么方案解决目前化石燃料利用过程面临的问题？
思考：
1.通过实验和已有的知识、经验感受化学反应中的能量变化，知道常见的吸热反应和放热反应，树立物质变化中伴随能量变化的观念
2.能从反应物与生成物所具有的能量、化学键的断裂与形成两个角度形成化学反应中能量变化的主要原因，提升证据推理能力
学习目标
放热反应
【实验6-1】在一只试管中加入2 mL 2 mol/L 盐酸，并用温度计测量其温度。再向试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条，观察现象，并测量溶液温度的变化。
放热反应
现象：
(1)看到有气泡产生；
(2)用手触摸反应后的试管，________；
(3)温度计指示溶液温度______
结论: 该反应________热量。
化学方程式:
手感到发烫
升高
放出
【实验6-1】在一只试管中加入2 mL 2 mol/L 盐酸，并用温度计测量其温度。再向试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条，观察现象，并测量溶液温度的变化。
Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑
吸热反应
【实验6-2】
将20gBa(OH)2 8H2O晶体研细后与10gNH4Cl在烧杯中混合，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上，用玻璃棒快速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯，用手触摸烧杯下部，试着用手拿起烧杯。
吸热反应
实验探究
吸热反应
现象：
(1)闻到_________气味；
(2)用手触摸杯壁下部，有_______的感觉；
(3)用手拿起烧杯，木片________________；
(4)烧杯内反应物呈_______状
结论：该反应_________热量。
方程式：____________________________ 。
刺激性
冰凉
和烧杯粘到一起
糊
吸收
Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
【实验6-2】
将20gBa(OH)2 8H2O晶体研细后与10gNH4Cl在烧杯中混合，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上，用玻璃棒快速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯，用手触摸烧杯下部，试着用手拿起烧杯。
以上两个实验中，化学反应前后的温度变化说明化学反应过程中伴有热量的释放或吸收
结论：化学反应中总会伴随着能量变化，通常主要表现为热能的变化，有的反应放出热量，有的反应吸收热量。
特别提醒：化学反应的能量变化，除转化为热能外，还转化为机械能、光、声、电等多种能量形式。
吸热反应与放热反应
1.概念
①把 热量的化学反应称为放热反应。
②把 热量的化学反应称为吸热反应。
释放
吸收
化学反应
放热反应：放出热的化学反应
吸热反应：吸收热的化学反应
思考与讨论：
化学反应过程中为什么会有能量变化？为什么有的化学反应释放热量，有的化学反应吸收热量？
回忆：一个化学反应的本质？
旧键的断裂与新键的形成
思考：氢气和氯气的混合气体遇到强光会发生什么现象？
强光
H
H
Cl
Cl
H
H
Cl
Cl
放出
能量
爆
炸
吸收能量
化学反应中能量变化的主要原因
——微观角度
H2 + Cl2 = 2HCl
H—H
Cl —Cl
H—Cl
断开
断开
形成
吸收436KJ/mol
吸收
242.7KJ/mol
放出
431.8KJ/mol
吸收总能678.7KJ
放出总能 863.6KJ
能量差出现
化学反应的实质
旧键断裂
新键形成
吸热
放热
化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的微观原因。
断键吸收能量E1＞成键释放能量E2 该反应为吸热反应
断键吸收能量E1＜成键释放能量E2 该反应为放热反应
化学反应必然伴随能量变化吗
思考
是。化学反应的过程是旧化学键断裂和新化学键形成的过程，这两个过程中均涉及能量问题。
有能量变化的过程为化学变化的过程
思考
不是。例如物质三态之间的转化。
NaOH溶于水放出热量，为放热反应？
不是。物理变化。
键能是指在25 ℃、101 kPa，将1 mol理想气体分子AB拆开为中性气态原子A和B时所需要的能量。显然键能越大，化学键越牢固，含有该键的分子越稳定。如H—H键的键能是436 kJ·mol－1，是指使1 mol H2分子变成2 mol H原子需要吸收436 kJ的能量。
(1)已知H—Cl键的键能为431 kJ·mol－1，下列叙述正确的是 。
A.每生成1 mol H—Cl键放出431 kJ能量 B.每生成1 mol H—Cl键吸收431 kJ能量
C.每拆开1 mol H—Cl键放出431 kJ能量 D.每拆开1 mol H—Cl键吸收431 kJ能量
AD
练习
(2)已知键能：H—H为436 kJ·mol－1；H-F为565 kJ·mol－1；H-Cl为431 kJ·mol－1；
H-Br为366 kJ·mol－1。则下列分子受热时最稳定的是 。
A.HF B.HCl C.HBr D.H2
A
键能越大物质越稳定
练习
化学反应中能量变化的决定因素
——宏观角度
放热反应 吸热反应
化学能转化为热能 热能转化为化学能被生成物“储存”
各种物质都具有能量，物质的组成、结构与状态不同，所具有的能量也不同。放热反应可以看成是反应物所具有的化学能转化为热能释放出来，吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存”。
反应物的总能量高
生成物的总能量低
化学反应
向环境释放能量
生成物的总能量高
反应物的总能量低
化学反应
从环境吸收
能量
反应过程
能
量
化学反应与能量变化关系示意图
E反＞E生
放热反应
图像
反应物总能量
生成物总能量
反应物的总能量 > 生成物的总能量
E反 > E生， 放热反应
化学能转化为热能
反应物的总能量高
生成物的总能量低
化学反应
释放能量
E反=E生+Q(能量守恒)
放出能量
Q
反应过程
能
量
反应物总能量
生成物总能量
吸收能量
E反＜E生
吸热反应
图像
反应物的总能量 < 生成物的总能量
E反 < E生，吸热反应
热能转化为化学能被生成物“储存”
结论：化学反应中的能量变化决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。
生成物的总能量高
反应物的总能量低
化学反应
吸收能量
E生=E反+Q(能量守恒)
磷元素有多种性质不同的单质，红磷(结构复杂用“P”表示)和白磷(P4)是磷的两种同素异形体，充分燃烧之后的产物都是五氧化二磷。25 ℃，101 kPa下，31 g白磷完全转化为红磷，放出11 kJ的热量，根据以上事实回答下列问题：
(1)红磷转化为白磷属于______反应(填“放热”或“吸热”)。
(2)等质量的红磷和白磷分别完全燃烧，放出热量较多的是_____(填“白磷”或“红磷”，下同)。
(3)31 g白磷与31 g红磷的能量较高的是_____，二者更稳定的是_____。
吸热
白磷
白磷
红磷
物质所具有的化学能越低越稳定
练习
小结：一个反应是放热反应还是吸热反应取决于
1、微观角度：化学键的断裂与形成
(1)断键吸收总能量>成键释放总能量，吸热反应
(2)断键吸收总能量<成键释放总能量，放热反应
2、宏观角度：反应物和生成物的总能量
(1)若E反> E生，放出能量，放热反应
(2)若E反< E生，吸收能量，吸热反应
思考：1放热反应、吸热反应与反应条件有没有关系？
2Na＋O2 Na2O2
Ba(OH)2 8H2O＋2NH4Cl= BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
放热反应
吸热反应
反应条件不是判断放热反应和吸热反应的依据。
2.放热反应一定好发生，吸热反应一定难发生吗？
不一定。反应放热和吸热与反应的条件无关，
有些放热反应必须加热才能发生，
如木炭的燃烧；而有些吸热反应在常温下就能发生，
如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应。
3.根据以上学习及已有的知识经验，我们所学过的化学反应哪些可以归为放热反应，哪些属于放热反应？可以结合书本P33第一段。
常见的放热反应和吸热反应
放热反应 吸热反应
①所有燃烧反应 ②酸碱中和反应 ③大多数化合反应 ④活泼金属跟水或酸的反应 ⑤物质的缓慢氧化 ⑥铝热反应(见第八章) ①大多数分解反应
② C、H2、CO等高温下作还原剂 例：C+CO2、H2+CuO、C+H2O(g)
③Ba(OH)2·8H2O＋NH4Cl(固态铵盐与碱的反应)
④NaHCO3与盐酸的反应
冬季生活中常常采用下列方法获得热量：①烧炭取暖；②电暖器取暖；③天然气壁挂炉取暖；④空调取暖；⑤地下水循环取暖。
以上都属于放热反应吗？
练习
① ③
AD
2.金刚石和石墨是碳元素的两种结构不同的单质(同素异形体)。在100 kPa时，1 mol石墨转化为金刚石，要吸收1.895 kJ的热能。据此，试判断在100 kPa压强下，下列结论正确的是（双选）( )
A.石墨比金刚石稳定
B.金刚石比石墨稳定
C. l mol石墨比1 mol金刚石的总能量高
D. l mol石墨比1 mol金刚石的总能量低
练习
思考：
1.化石燃料燃烧过程中能量是怎么来的，与化学反应有什么关系？
2.如果是你，你会提出什么方案解决目前化石燃料利用过程面临的问题？
化学反应中热能的利用
3.能源可持续发展的措施
提高燃料的燃烧效率
提高能源的利用率
开发使用新能源
开源节流
化学反应与能量变化
第1课时
人类对能源的利用
存在的问题
化学反应与热能
放热反应与吸热反应的概念
常见的放热反应与吸热反应
化学反应中能量变化的原因
解决方法
课堂小结
作业：
3 月 17 日
完成课后对应课时评价练习
再 见

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