化學：《化學反應(yīng)與能量 歸納與整理》課件2（26張PPT）（人教版選修4）

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歡迎進入化學課堂 十 化學反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 1 化學反應(yīng)中的熱量 1 化學反應(yīng)中的熱量 任何化學反應(yīng)都伴隨有能量的變化 化學反應(yīng)的本質(zhì)是 舊化學鍵的斷裂與新化學鍵的形成 斷開舊的化學鍵要吸收能量 而形成新的化學鍵要放出能量 因此 化學反應(yīng)中能量變化的主要原因 化學鍵的斷裂和形成 化學反應(yīng)中的能量變化 通常主要表現(xiàn)為熱量的變化 吸熱或放熱 也有其它的表現(xiàn)形式 如電能 光能等 化學反應(yīng)吸收能量或放出能量的決定因素 反應(yīng)物和生成物的總能量的相對大小 a 吸熱反應(yīng) 反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量b 放熱反應(yīng) 反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量 斷開化學鍵所吸收的能量大于形成化學鍵所放出的能量 即反應(yīng)物所具有的總能量小于生成物所所具有的總能量 那么反應(yīng)過程中就要吸收能量 斷開化學鍵所吸收的能量小于形成化學鍵所放出的能量 即反應(yīng)物所具有的總能量大于生成物所所具有的總能量 那么反應(yīng)過程中就要吸收能量 常見的放熱反應(yīng) A 所有燃燒反應(yīng) B 中和反應(yīng) C 大多數(shù)化合反應(yīng) D 活潑金屬跟水或酸反應(yīng) E 物質(zhì)的緩慢氧化 常見的吸熱反應(yīng) A 大多數(shù)分解反應(yīng) C 氯化銨與氫氧化鋇的反應(yīng) 熱化學方程式表明反應(yīng)所放出或吸收的熱量的化學方程式 叫做熱化學方程式 熱化學方程式不僅表明了化學反應(yīng)中的物質(zhì)變化 也表明了化學反應(yīng)中的能量變化 在熱化學方程式中 1 物質(zhì)呈現(xiàn)哪一種聚集狀態(tài) 與它們所具有的能量有關(guān) 所以要標明反應(yīng)物和生成物的狀態(tài) 用g l s分別代表氣態(tài) 液態(tài) 固態(tài) 2 在恒壓條件下 方程式右端用 H標明反應(yīng)放出或吸收的熱量 負值表示該條件下反應(yīng)放熱 正值表示該條件下反應(yīng)吸熱 3 熱化學方程式中各物質(zhì)前的化學計量數(shù)不表示分子 原子個數(shù) 只表示物質(zhì)的量 因此 它可以用整數(shù)或簡單分數(shù)表示 4 對于相同物質(zhì)的反應(yīng) 當化學計量數(shù)不同時 其 H也不同 即 H的值與計量數(shù)成正比 一 依據(jù)事實 寫出下列反應(yīng)的熱化學方程式 1 1molN2 氣態(tài) 與適量H2 氣態(tài) 起反應(yīng) 生成NH3 氣態(tài) 放出92 2kJ的熱量 2 1molN2 氣態(tài) 與適量O2 氣態(tài) 起反應(yīng) 生成NO2 氣態(tài) 需吸收68kJ的熱量 3 依據(jù)下列條件 寫出反應(yīng)的熱化學方程式 在一定溫度下 1molCO氣體與1mol水蒸氣在催化劑存在下完全反應(yīng) 生成CO2氣體和氫氣 放出41kJ CO g H2O g CO2 g H2 g H 41kJ mol 1 4 有人說 下列兩個反應(yīng)的 H相同 這種說法是否正確 為什么 2CO g O2 g 2CO2 g 5 試推測下列兩個反應(yīng)放出的熱量 哪個更大些 說明推測的理由 并查閱有關(guān)數(shù)據(jù)證實你的推測是否正確 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O g CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l 2 燃料燃燒釋放的熱量大小燃料燃燒過程中放出熱量的大小 取決于反應(yīng)物的總能量和生成物的總能量的相對大小 燃料燃燒放出熱量的大小等于形成生成物分子中化學鍵放出的總能量與燃燒時斷裂反應(yīng)物分子中化學鍵吸收的總能量之差 燃料燃燒放出熱量 E 生成物 E 反應(yīng)物 1 已知斷開1mol氫氣中的化學鍵需要消耗436kJ能量 斷開1mol氧氣中的化學鍵需要消耗496kJ能量 形成水分子中的1molH O鍵能夠釋放463kJ能量 試說明當1mol反應(yīng)2H2 O22H2O 發(fā)生時的能量變化情況 分析 折開2mol氫氣中的H H鍵需要吸收872kJ能量折開1mol氧氣中的化學鍵需吸收496kJ能量總共吸收能量1368kJ形成水分子中的4molH O鍵能放出1852kJ能量整個反應(yīng)過程放出 1852kJ 872kJ 496kJ 484kJ熱量 2 在反應(yīng)H2 Cl2 2HCl中 已知H H鍵能為436kJ mol Cl Cl鍵能為247kJ mol H Cl鍵能為431kJ mol 判斷該反應(yīng)是放熱反應(yīng) 解 1 化學鍵斷裂時需要吸收能量 吸收總能量為 436kJ 247kJ 683kJ 2 化學鍵形成時需要釋放能量 釋放總能量為 431kJ 431kJ 862kJ 3 反應(yīng)中放出的熱量的計算 862kJ 683kJ 179kJ 2 在101kPa時 1molCH4完全燃燒生成CO2和液態(tài)H2O 放出890kJ的熱量 寫出在101kPa時 1molCH4完全燃燒的熱化學方程式 1000LCH4 標準狀況 燃燒后所產(chǎn)生的熱量為多少 解 根據(jù)題意 在101kPa時 1molCH4完全燃燒的熱化學方程式為 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890kJ 1000LCH4 標準狀況 的物質(zhì)的量為 44 6mol1molCH4完全燃燒放出890kJ的熱量 44 6molCH4完全燃燒放出的熱量為 44 6mol 890kJ mol 3 97 104kJ 2 太陽能 生物質(zhì)能和氫能的利用 2 太陽能 生物質(zhì)能和氫能的利用1 太陽能是地球上最基本的能源 2 大自然利用太陽能最成功的是植物的光合作用 1 光能轉(zhuǎn)化為化學能 在太陽光作用下 植物體內(nèi)的葉綠素把水 二氧化碳轉(zhuǎn)化為葡萄糖 進而生成淀粉 纖維素 化學能轉(zhuǎn)化為熱能 動物體內(nèi)的淀粉 纖維素在酶的作用下 水解生成葡萄糖 葡萄糖氧化生成二氧化碳和水 又釋放出熱量 科學家估計 地球上每年通過光合作用儲藏的太陽能相當于全球能源年耗量的10倍左右 3 太陽能利用的一般方式 1 光 熱轉(zhuǎn)換 利用太陽輻射能加熱物體而獲得熱能 應(yīng)用 地膜 大棚 溫室 太陽能熱水器 反射式太陽灶 高溫太陽爐 2 光 電轉(zhuǎn)換 光 熱 電轉(zhuǎn)換 原理 利用太陽輻射能發(fā)電 一般是由太陽能集熱器發(fā)電 太陽能集熱器吸收的熱能使水轉(zhuǎn)化為水蒸氣 再驅(qū)動汽輪機發(fā)電 光 電直接轉(zhuǎn)換 原理 根據(jù)光電效應(yīng) 將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能 基本裝置 太陽能電池 應(yīng)用 電子儀表 光電信號器件 無電人中繼站 高山氣象站 太陽能日用電子產(chǎn)品等 3 光 化學能轉(zhuǎn)換 運用 1 把芒硝晶體 Na2SO4 10H2O晶體 和其他物質(zhì)裝在密閉包裝袋內(nèi) 白天在陽光下暴曬 當溫度達到25C0時 Na2SO4 10H2O晶體失水 溶解吸熱 晚上氣溫下降 袋內(nèi)Na2SO4溶液結(jié)晶 重新析出水合晶體 釋放熱量 用于取暖 這是利用太陽能的一種簡易方法 2 氫氣是二級能源 利用太陽輻射能和催化劑可以使水分解 光解水 制得氫氣 用途很廣 既可以作為燃料 又是化工原科 這是一種很有前途的光 化學能轉(zhuǎn)換方式 4 光 生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換 主要是通過地球上眾多植物的光合作用 將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能 光 生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換的本質(zhì)也是光 化學能轉(zhuǎn)換 化學方程式 4 生物質(zhì)能的利用途徑1 直接燃燒 2 生物化學轉(zhuǎn)換 1 沼氣 2 乙醇 3 熱化學轉(zhuǎn)換 5 氫能的開發(fā) 1 氫能的三大優(yōu)點 氫氣完全燃燒放出的熱量是等質(zhì)量汽油完全燃燒放出熱量的3倍多 制取它的原料是水 資源不受限制 它燃燒產(chǎn)物是水 不會污染環(huán)境 是理想的清潔燃料 2 氫能的利用途徑 燃燒放熱 如以液態(tài)氫作為火箭的燃料 用高壓氫氣 氧氣制作氫氧燃料電池 利用氫的熱核反應(yīng)釋放的核能 如氫彈 3 氫能的產(chǎn)生方式 大規(guī)模生產(chǎn)氫氣的工藝 要求氫氣的生產(chǎn)成本低 環(huán)境污染少 工藝簡單 生產(chǎn)安全等 在生活和生產(chǎn)中大量應(yīng)用氫能源 首先要解決由水制備氫氣的能耗 氫氣的貯存和運輸?shù)葐栴} 目前人類制取氫氣的方法有 1 以天然氣 石油 和煤為原料 在高溫下與水蒸氣反應(yīng)或用部分氧化法制氫氣2 電解水制氫氣3 在光分解催化劑存在下 在特定的裝置中 利用太陽能分解水制氫氣4 利用藍藻等低等植物和微生物在陽光作用下釋放出氫氣 4 氫氣的儲存氫氣密度小 1 5 107Pa下 40L鋼瓶只能裝約0 5kgH2 且H2熔點低 難液化 液氫儲存困難 也不安全 貯氫合金的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用 開辟了解決氫氣貯存 運輸難題的新途徑 貯氫金屬材料是指那些具備良好的吸收和釋放氫氣能力的金屬或合金 在一定的溫度和壓力條件下 貯氫金屬吸氫 形成氫化物 改變條件發(fā)生逆向反應(yīng) 再釋放出氣態(tài)氫 這個過程可以循環(huán)進行 直至貯氫金屬失效 如 鑭鎳合金 LaNi5 在室溫或適當壓力下可吸收氫氣 形成LaNi5H 在一定條件下 所吸收的氫氣能釋放出來 再見 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全