化学反应中的热量变化

化学反应中的热量变化

[引入] 早在远古时代，人类就学会了利用化学反应所释放的能量。

“钻燧取火”，从此，人们就随时可以吃到烧熟的东西，而且食物的品种也增加了。随着历史的变迁、科学技术的不断发展，人类对化学反应中能量变化的认识和利用也日益增多。

[提问] 请同学思考：下列图片中的情景，能量间是如何转化的？

[PPT] 能量转化的图片

[总结] 由此可见，化学反应所释放的能量与人们的生活、社会的发展息息相关。可以说，化学反应释放的能量是当今世界最重要的能源。因此，研究化学反应中的能量变化具有重大的意义。

[过渡] 上述例子中可以知道化学能能转化为光能、动能、热能，当然化学能也能转化成电能。请同学观察下列实验现象，思考：下列化学反应涉及哪些能量的转变？

[实验] Zn-Cu-稀H2SO4放电

[讲述] 这是锌片、铜片、稀硫酸溶液，将锌片、铜片同时插入到稀硫酸溶液中，用导线连接到音乐卡片上）观察现象？——音乐卡片发出了声音。——说明在反应的过程中化学能转化成了电能。

[过渡] 许多化学反应的能量变化主要表现为热量的变化。今天我们主要研究的是化学反应中的热量变化。

[PPT] 化学反应中的热量变化

[板书] 化学反应中的热量变化

[过渡] 根据你已有的知识，化学反应是否都是放热反应？

[回答] 不是，也有吸热反应

[提问] 举出一些放热反应、吸热反应的例子？首先哪些是放热反应？

[副板书] （学生边说边书写，且归纳成几类）是不是放热呢？

[回答]（怎样能将食物煮熟）；点燃（那点燃木炭呢？并不是需要点燃的反应均是吸热反应）[过渡] ……是不是放热反应，我们通过实验来体验。

如何体验反应是否有热量的变化——用手触摸试管壁

[强调] 向试管里装锌粒、镁条等块状固体时，应先将试管倾斜，用镊子夹试剂至试管口，然后慢慢竖直试管

装粉末时，应用纸槽或药匙柄取少量药品，放至试管口，慢慢竖直试管。

取溶液时，注意标签贴手心，倾倒液体，一般加2-3mL即可，再用滴管滴加另一种溶液。

[讲述] 4个同学分工合作，每位同学做一种金属与酸、一种酸和碱反应，最好不重复，然后请同学汇总，由一位同学汇报。

[PPT] 实验体验一：1、金属与酸反应2、酸碱中和反应

[讲述] 我给大家提供的药品有：锌粒、镁条、铁粉、一定浓度的H2SO4、HCl、NaOH、KOH 溶液，请同学们自己动手做实验：金属与酸、酸碱中和反应是否是放热反应

[学生实验]

[提问] 你们组做了哪些实验，说明了什么。（一个实验能否代表了呢？）

[PPT] 常见的放热反应（一般情况下，金属与酸、水反应；酸碱中和反应；大多数化合反应；所有燃烧反应均是放热反应。）

[过渡] 那么能否举出吸热反应的例子？例子不多，我们来做下面这一实验

[PPT] 实验探究二：在完好的塑料袋中加入的是2勺的Ba(OH)2·8H2O晶体，再加入约1勺NH4Cl晶体，排出空气，扎紧口袋，将固体混合、揉搓使之反应充分，用手触摸，有什么感觉？

[提问] 写出这一反应的化学方程式。

[PPT] 常见的吸热反应（一般情况下，……）

[讲述] 化学上把有热量放出的化学反应称为放热反应，把吸收热量的化学反应称为吸热反应。

[板书] 一、放热反应、吸热反应

放热反应：热量放出的化学反应吸热反应：吸收热量的化学反应

[讨论] 为什么化学反应总伴随有热量的变化？根据学案，请同学以4人小组为单位进行讨论

[PPT] 为什么化学反应总伴随有热量的变化

[回答] 一个化学反应是吸收能量还是放出能量，取决于反应物总能量与生成物总能量的相对大小。

当反应物的总能量小于生成物的总能量时，反应物需要吸收能量才能转化为生成物；当反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应物转化为生成物就会放出能量。如果反应中的能量变化主要表现为热的形式，反应就伴随有热量的吸收或释放。

[提问] 请同学根据学案，整理出物质的能量与反应的热量变化之间的关系

[板书] ∑（反应物）＜∑（生成物）吸热

∑（反应物）＞∑（生成物）放热

[过渡] 能否从另外的角度来分析热量的变化

[回答] 物质发生化学反应时，需要断开反应物中的化学键，并形成生成物中的化学键。断开化学键需要吸收能量，形成化学键则会放出能量。一个化学反应是吸收能量还是放出能量，取决于断开化学键所需要吸收的能量与形成化学键所放出能量的相对大小。

若反应过程中断开化学键所吸收的能量小于形成化学键所放出的能量，则反应过程中放出能量；若反应过程中断开化学键所吸收的能量大于形成化学键所放出的能量，则反应过程中吸收能量。

[提问] 请同学根据学案，整理出键能与热量之间的关系

[板书] 2、键能的角度

（断键）吸热＜（成键）放热放热

（断键）吸热＞（成键）放热吸热

[过渡] 通过上面的分析，我们知道了怎样的反应是放热的，怎样的反应又是吸热的。

但在科学研究领域中更需要知道的是一个化学反应究竟能放出多少能量，或吸收多少能量。众所周知，2008年9月25日是振奋人心的日子，我国神舟七号载人飞船顺利升空。而火箭升空需要巨大动力，这就需要我们科学家精确的计算出所需要的能量及所需相应的多少燃料。

[讲述] 比如将1molH2与1molCl2反应生成2molHCl，放出多少热量呢？

这就需要一些数据，也就是各自的键能。请同学描述一下键能的定义。

[讲述] 人们把拆开1mol气态物质中某种共价键需要吸收的能量，称为该共价键的键能。[板书] 三、键能拆开1mol气态物质中某种共价键需要吸收的能量。

表2-3就是某些共价键的键能。

例如H-H共价键的键能是436kJ/mol，意味着拆开1mol氢气中的H-H键需要吸收436kJ的能量。

[提问] 那么形成1molH-H键呢？——放出436kJ的能量。

[提问] 利用P36资料卡，计算1mol H2与1mol Cl2反应生成2molHCl时，放出多少热量？你是如何算得的？

拆开1mol氢气中的H-H键需要吸收436kJ的能量，形成2molH

拆开1mol氯气中的Cl-Cl键需要吸收243kJ的能量，形成2molCl

2molH和2molCl形成2molHCl时，放出2×432kJ的能量

拆键总共需要吸收436＋243＝679kJ的能量，形成新键放出了2×432＝864kJ的能量。

该反应过程中断开化学键所吸收的能量小于形成化学键所放出的能量，则反应过程中放出能量，总共放出864-679=185kJ的能量。若这些能量均以热量的形式释放，则放出了185kJ 的热量。

[过渡] 为了客观的描述该反应热量的变化，我们用热化学方程式来表示，请同学写出该反应的热化学方程式。

[回答] H2 (g)+ Cl2(g) = 2HCl(g) △H=-185kJ/mol

[追问] 为什么要注明状态？

[回答] 各物质状态不同，则能量也不同

[讲述] 一般化学方程式前的系数是指各物质的物质的量之比，或微粒个数比。因此系数往往是整数且是最简比。

而热化学方程式的系数，特指物质的量。

也可写成2H2 (g)+ 2Cl2 (g)= 4HCl(g) △H=-370kJ/mol

△H表示热量的变化，放热为负，吸热为正，其大小与系数有关。

[板书] 注意点：1、系数：特指实际参与反应的物质的物质的量

2、△H表示热量的变化，放热为负值，吸热为正值

3、注明各物质的状态

[板书] 四、热化学方程式

[强调] 书写热化学方程式时，应注意这三点。

[小结] 这节课我们主要讨论的是化学反应过程中伴随着能量的变化，其中常见的是化学能转化成热能，其实其他能量也能转化成化学能。例如我们在初中学过通过电解水得到H2和O2，该反应过程中是将电能转化为化学能；又如化学1中我们还学到空气中的N2和O2在放电的情况下形成氮氧化物等等。这些能量的相互转化我们将在下面几节课进行讨论。