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第一节化学能与热能

化学变化与生产、生活息息相关，化学变化过程中往往相伴有能量的

变化，这些能量的变化往往以热量的形式表现出来，我们研究化学反应中

的热效应，对化工生产有着重要的意义。化工设备中热交换器、余热锅炉、

热风炉等差不多上为了综合利用热效应、提高产品产率、降低成本、制造

效益，因此，研究化学反应中的反应热，对化工生产适宜条件的选择和设

备设计以及对热能的合理利用都有重要意义。能源作为一种商品与国家战

略、全球政治和实力紧密地交错在一起。能源问题是涉及人类生活和世界

进展的社会热点，随着社会的进展和人们生活水平的提高，对能源的需求

量越来越大，而它对周围的环境也产生越来越大的阻碍。在能源日趋紧张

的今天，研究化学反应的反应热，如燃烧热、中和热等，对充分利用能源，

提高能源利用率将有十分重要的意义。

电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能

源，形形色色的各种电池(如干电池、燃料电池等)在工业生产、国家建设和

日常生活中都有着广泛的应用。这些电池差不多上将化学能转变成电能的

装置。

我们明白，化学反应往往需要在一定的条件下进行。例如，H2和N2

化合生成NH3的反应，就需要在高温、高压和有催化剂存在的条件下进行。

可见，研究化学反应的条件对日常生活、工农业生产和科学研究等具有重

要的意义。什么缘故一个反应的进行需要如此或那样的条件呢？这就要从

以下两个方面来认识：一个是反应进行的快慢，即化学反应速率问题；一

个是反应进行的程度，也确实是化学反应限度而题。这两个问题不仅是今

后学习化学所必需的基础理论知识，也是选择化工生产适宜条件时所必须

遵循的化学变化规律。

在本章里，我们将学习化学反应速率和化学平稳的有关知识，然后将

运用化学反应速率和化学平稳等有关理论，分析一些简单的化工生产的实

际问题。

第一节化学能与热能

700多年前，闻名的意大利旅行家马克·波罗到过中国，看见中国人烧

煤炼铁，这是他生平第一次看到煤做燃料，马克·波罗在他的游记里记载

了这件新奇事。书中写到，中国有一种黑色石头，能燃烧，着起火来像火

柴一样，而且终夜不灭。现代科学能够如此说明，煤中含有大量的碳，燃

烧时放出热能。你一定想明白，这种能量从何而来？它与化学物质和化学

反应有什么关系？请随我一起走进教材第二章第一节：化学能与热能。

一、化学键与化学反应中能量变化的关系

1．化学反应中能量变化的缘故——微观角度：

(1)化学反应的实质：原子的重新组合，即反应物中旧化学键的__断裂_

_和生成物中新化学键的__形成__的过程。

(2)化学反应中能量变化的缘故。

①缘故。

②实例。

断裂1molH—H键(H—H→2H)__吸取__436kJ能量，

形成1molH—H键(2H→H—H)__放出__436kJ能量；

断裂4molC—H键(CH4→C＋4H)__吸取__1660kJ能量，

形成1molC—H键(C—H→C＋H)__放出__415kJ能量。

③结论。

化学反应中能量变化的要紧缘故是__化学键的断裂和形成__。

2．化学反应中能量变化的决定因素——宏观角度：

一个确定的化学反应在发生过程中是吸取能量依旧放出能量，取决于

反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。可表示为：

即：反应物的总能量____生成物的总能量，则化学反应__放出__能量，

反应为放热反应；

反应物的总能量____生成物的总能量，则化学反应__吸取__能量，反

应为吸热反应。

点拨：任何一个化学反应均相伴能量的变化。

二、化学能与热能的相互转化

1．两个差不多的自然规律——“质量守恒”和“能量守恒”。

质量守恒定律：自然界中的物质发生转化时__总质量__不变；

能量守恒定律：不同形式的能量发生转换时，__总能量__不变。

2．具体实例

实验操作现象及结论

现象有__气泡__产生，用温度计测量，水银柱上升

铝与稀盐

离子方程式