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第二章 化学反应与能量

[日期:2016-06-28 17:30] 来源:未知 作者:化学组

三维目标
知识与技能
1.获得化学能与热能化学实验的基础知识和基本技能,学习实验研究的方法,能设计并完成吸热反应和放热反应的化学实验。
2.形成吸热反应和放热反应的概念。
过程与方法
1.具有较强的问题意识,能够发现和提出化学能与热能的探究性的问题,敢于质疑,勤于思索,逐步形成独立思考的能力。
2.在教师的指导下与同学合作完成科学探究实验1、2、3。
情感、态度与价值观。
1.通过实验激发学生学习化学的兴趣和情感。
2.培养学生严谨求实、勇于探索的科学态度。
3. 有参与化学科技活动的热情,有将化学能与热能的化学知识应用于生产、生活实践的意识,能够对与化学能有关的社会和生活问题做出合理的判断。
教学重点
实验探究和通过实验探究化学反应与能量的关系,掌握吸热反应和放热反应的概念。
教学难点
设计探究实验引出吸热反应和放热反应的概念。[新课导入]
一、 化学键与化学反应中能量变化的关系
1化学反应与体系的能量的变化:化学反应过程中伴随着体系 能量 的变化,物质的化学反应与体系的能量变化是 同时 发生的。
2 化学反应中能量变化的本质原因:是化学键的断裂与形成。
                       断开反应物中的化学键→ 吸收能量  
(1)化学反应过程中                                           能量发生变化
                       形成生成物中的化学键→ 放出能量  
例如:        H2(g) + Cl2(g) ==== 2HCl(g)
     断开1mol H2 分子中的  H—H 键时需要吸收436kJ的热量
     断开1molCl2分子中的 Cl—Cl键时需要吸收243kJ的热量
     形成2molHCl分子中的H—Cl 键时要释放2×431kJ的热量
 此反应中:生成物分子形成时释放的总能量 > 反应物分子断裂时吸收的总能量
          反应中放出能量 == 2×431kJ-(436kJ + 243kJ)== 184.6kJ
         (反应中放出能量后,体系的能量 降低  。)
若反应中:生成物分子形成时释放的总能量 < 反应物分子断裂时吸收的总能量,反应中就要吸收能量。(反应中吸收能量后,体系的能量 升高   。)
(2)化学反应完成后的结果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 。图示如下:
                                           
二、化学能与热能的相互转化
 1.质量守恒和能量守恒定律(两条基本自然定律):
 (1)质量守恒定律:参加反应的各物质的质量总和等于生成物的各物质的质量总和。
 (2)能量守恒定律:能量可以互相转化,但是体系包含的总能量不变。
 (3)质能守恒定律:质量与能量是相互联系的,公式:E === mc2 (C :光速)
 2. 能量的相互转化:       水由高处向低处流                      原电池
势能 动能    化学能 电能
                                  降雨                             电解池
                          
3.化学能与热能的相互转化             物质燃烧
 化学能  热能      
                                     加热KClO3分解
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(反应热)。
(1)反应热:
①定义:化学反应过程中放出或吸收的热量,通常叫做反应热。
     ②符号:△H  
     ③单位:kJ·mol-1
     ④计算:△H == 生成物的总能量-反应物的总能量。
(2)放热反应:和吸热反应
①放热反应:化学反应过程中释放能量的反应叫放热反应.。
②吸热反应:化学反应过程中吸收能量的反应叫吸热反应.。
[实验2—1]在一支试管中加入2~3mL 6mol·L-1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温度变化,填表:
 反   应 现      象  测量温度变化     结         论
铝与盐酸 铝条溶解,有气泡产生 温度升高 铝与盐酸反应是放热反应
                                  
【实验2—2】将约20gBa(OH)2 ·8H2O晶体研细后与10gNH4Cl晶体,一起放入烧杯中,并将烧杯放在敌有几滴水的玻璃片(或小木板上),用玻璃棒搅拌,闻气味,用手触摸杯壁下部,试着用手拿起烧杯,观察现象,填表:
    反      应         现         象       结         论
Ba(OH)2 ·8H2O晶体
与NH4Cl晶体反应
有刺激性气味气体产生,烧杯壁下部很凉,拿起烧杯时,玻璃片粘在
烧杯底部。
 
此反应是吸热反应
      反应的化学方程式:Ba(OH)2 ·8H2O + 2NH4Cl == BaCl2 + 2NH3 ↑+ 10H2O
                           
[实验2—3]在50mL烧杯中加入20mL 2mol·L-1的盐酸,测其温度。再另用一支量筒取20mL 2mol·L-1的NaOH溶液,测其温度,并缓缓地倾入烧杯中,边加边用玻璃棒搅拌,
           观察反应中溶液温度变化,并作好记录。
   反      应  盐酸温度 NaOH溶液
温度
中和反应后溶液的温度    结        论
盐酸与NaOH溶液   16℃    16℃ 最高温度:28℃ 中和反应是放热反应
 (3)常见的放热反应和吸热反应
常见的放热反应:① 所有的燃烧反应       
 ② 酸碱中和反应
③ 大多数的化合反应      
④ 金属与酸的反应
⑤ 生石灰和水反应       
常见的吸热反应:① 晶体Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl 反应          
② 大多数的分解反应
③ 以H2、CO、C为还原剂的氧化还原反应
 放出热量:浓硫酸稀释、氢氧化钠固体溶解等(强酸、强碱的水化热大)
溶解过程
                  吸收热量:铵盐溶解等。
                         
三、化学反应中的能量变化与键能变化及反应热的关系
  放热反应 吸热反应
表现形式 △H < 0或△H为“-” △H > 0或△H为“+”
能量变化 生成物的总能量 低于 
反应物的总能量
生成物的总能量 高于
反应物的总能量
键能变化 生成物总键能 高于 反应物总键能 生成物总键能 低于 反应物总键能
联    系 键能越  大  ,物质能量越  低 ,越  稳定  ;反之
键能越  小  ,物质能量越 高  ,越 不稳定
 
图   示
反应热: △H ==生成物的总能量-反应物的总能量。
△H == 反应物的总键能-生成物的总键能
                 
 
 

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