化学反应中能量变化的原因.PPT

第二章 化学反应与能量 授课人：董 啸 一、化学键与化学反应中能量变化的关系 1、从化学键的角度分析 〖分析〗在化学反应中，原子间的结合方式发生了改变。在这个过程中，反应物分子中的化学键部分或全部遭到破坏，生成物分子中的新化学键形成。 化学反应的本质是反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。 化学键是物质内部微粒之间强烈的相互作用，断开反应物中的化学键需要吸收能量，而形成生成物中的化学键要放出能量。 【交流·研讨】 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。氢气和氯气反应生成1mol氯化氢时的能量变化过程。 氢气和氯气反应的本质是在一定的条件下，氢气分子和氯气分子中的H-H键和Cl-Cl键断开，变成氢原子和氯原子，氢原子和氯原子通过形成H-Cl键而结合成HCl分子。 在25℃和101kPa的条件下，断开1molH-H键要吸收436kJ的能量，断开1mol Cl-Cl键要吸收242 kJ的能量，而形成1molHCl分子中的H-Cl键会放出431 kJ的能量。 吸收能量：436kJ+242 kJ=678 kJ； 放出能量：431 kJ +431 kJ =862kJ。 放出的能量大于吸收的能量，所以该反应放热。 〖归 纳〗 ① 化学反应的过程：首先旧化学键断裂，然后新化学键形成。 ②化学反应中能量变化的原因：化学反应的过程中，化学键断裂吸收能量，化学键形成放出能量。所以，化学反应发生的同时，能量发生变化。 ③一个化学反应是放出能量还是吸收能量取决于：破坏旧键吸收的能量与形成新键放出的能量的相对大小。 2、从化学反应总能量变化的角度分析 （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。 [归 纳] 一个化学反应是放出能量还是吸收能量，取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。 当反应物的总能量大于生成物的总能量时，放出能量； 当反应物的总能量小于生成物的总能量时，吸收能量。 化学反应的过程,可以看成是能量的“贮存”或“释放”的过程。 二、化学能与热能的相互转化 1、能量守恒原理 ①能量守恒定律：一种能量可以转化为另一种能量，转化的途径和能量的形式可以不同，但是体系的总能量保持不变。 ②任何化学反应遵循质量守恒和能量守恒。物质在发生化学反应的同时还伴随着能量的变化，这些能量变化通常又表现为热量的变化。 2、放热反应和吸热反应 （1）定义： 化学反应根据能量变化情况角度可以分为： ①放热反应：化学上把放出热量的化学反应叫做放热反应。 ②吸热反应：化学上把吸收热量的化学反应叫做吸热反应。 实验探究 实验一：教材第33页实验2-1：铝与盐酸反应 实验二：教材第34页实验2-2：结冰实验 （2）规律： 如果化学反应的能量变化为热量变化，那么有如下规律： ①当反应物的总能量大于生成物的总能量时，为放热反应； ②当反应物的总能量小于生成物的总能量时，为吸热反应。 （3）常见放热反应和吸热反应： 常见的放热反应：燃烧反应、金属与酸的反应、酸碱中和反应、物质和氧气发生的氧化反应、许多化合反应是放热反应； 常见的吸热反应：分解反应、碳和某些化合物（H2O、CO2）的反应、氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应是吸热反应。 【实验探究】 实验2-3，酸与碱的中和反应是放热反应还是吸热反应？ 【结 论】 中和反应的化学方程式虽然不同，反应物也不同，但本质是相同的，都是氢离子与氢氧根离子反应生成水的反应，中和反应都是放热反应。 如果中和反应中氢离子与氢氧根离子的量都相等，生成水的量也相等，那么放出的热量也相等。 中和热：酸与碱发生中和反应生成1mol水所释放的热量称为中和热。 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：①反应物浓度和体积取定值；② 测量反应前后的温度值；③做平行实验取平均值。