趙紀辰

摘要：能量的變化是我們研究化學(xué)反應(yīng)的一個重要視角，化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)發(fā)生變化的同時一定伴隨著能量的變化，化學(xué)能在人們實際生產(chǎn)生活中的運用也日益廣泛。探索化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)，可以更好地幫助人類利用化學(xué)知識創(chuàng)造出無限可能。

關(guān)鍵詞：化學(xué)反應(yīng) 能量變化 反應(yīng)熱 生活應(yīng)用

一、化學(xué)反應(yīng)與化學(xué)能

隨著科技的進步及各種精密實驗儀器的出現(xiàn)，人們對化學(xué)反應(yīng)的研究也漸漸深入，對其從宏觀到微觀，層層遞進，進行了較為透徹的了解?；瘜W(xué)反應(yīng)其實就是分子分裂成原子，原子再重新排布組合生成新分子的一個過程，常伴隨著物質(zhì)及能量的變化。化學(xué)能是指隱藏在物質(zhì)當(dāng)中的能量，平時覺察不到它的存在，一旦物質(zhì)發(fā)生了化學(xué)變化它就會被釋放出來，并且是以熱能或者其他肉眼可見的形式?；衔镌诨瘜W(xué)反應(yīng)中，其各原子會重新進行分布，變成新的化合物，這期間會導(dǎo)致化學(xué)能發(fā)生變化。

二、化學(xué)反應(yīng)中的能量變化的本質(zhì)及遵循的規(guī)律

能量以各種不同的形式呈現(xiàn)在世人面前，而最常見的是熱能、電能、光能， 我們往往能夠通過化學(xué)反應(yīng)來實現(xiàn)化學(xué)能到這些常見形式能量的轉(zhuǎn)化。

（一）反應(yīng)熱及焓變

化學(xué)反應(yīng)中能量的變化大多數(shù)以熱量的形式對外呈現(xiàn)，在化學(xué)反應(yīng)體中，使反應(yīng)產(chǎn)物的溫度回到反應(yīng)前始態(tài)的溫度吸收或放出的熱量稱為反應(yīng)熱。如果系統(tǒng)處于同溫同壓的狀態(tài)下，此時系統(tǒng)產(chǎn)生的反應(yīng)熱又叫做“焓變”，符號用ΔH表示。是研究計算反應(yīng)熱的重要參數(shù)。ΔH=∑E（反應(yīng)物）-∑E（生成物）。ΔH>0為吸熱反應(yīng)，ΔH<0為放熱反應(yīng)。

（二）能量轉(zhuǎn)化

深入到微觀世界中，我們探索到化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)在于微觀作用力的破壞和形成，微觀作用力包括分子間作用力和化學(xué)鍵，由于與化學(xué)鍵相比較，分子間作用力弱到可以忽略，以是我們認為化學(xué)反應(yīng)中能量的變化其實是化學(xué)鍵變化了，當(dāng)反應(yīng)物中的化學(xué)鍵斷裂時，吸收外界一些能量，生成產(chǎn)物時要重新形成化學(xué)鍵，則會散發(fā)出能量。

原電池是典型的將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，利用氧化還原反應(yīng)，在兩種活潑性相差較大的物質(zhì)間產(chǎn)生電流。煤在燃燒過程中，可燃成分（碳、氫、硫等）與空氣中的氧進行劇烈的化學(xué)反應(yīng)（C+O2→CO2S+O2→SOx（SO2）N+O2→NOx），煤在燃燒時，煤炭中的化學(xué)能便轉(zhuǎn)變成了人們所需要的內(nèi)能。綠色植物在進行光合作用時，利用葉綠素的催化作用，吸收太陽光，把CO2和H2O 轉(zhuǎn)化為糖類和O2，這便是將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榱松矬w內(nèi)的化學(xué)能。

（三）能量變化遵循的規(guī)律

萬物變化需受規(guī)則約束，物質(zhì)在變化時被質(zhì)量守恒定律制約著，同樣地，化學(xué)反應(yīng)進行過程中，能量的變化也需遵循能量守恒定律，若反應(yīng)中生成新化學(xué)鍵所釋放的能量大于舊化學(xué)鍵斷裂的能量，多余的能量就會被以其它形式被釋放出來。

三、化學(xué)反應(yīng)能量變化在生活中的應(yīng)用

了解到化學(xué)反應(yīng)變化的本質(zhì)，運用其反應(yīng)中的能量變化，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，我們便能利用已存在的舊事物創(chuàng)造出許多新事物，同時應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)催化，不斷地在提高生產(chǎn)的效率，讓化學(xué)為人們提供便利的生活。

（一）新能源開發(fā)

煤、石油、天然氣等自然能源的發(fā)掘，人們的生活邁入了一個新的階段，提高生產(chǎn)力的同時也促進了人類社會的發(fā)展。但地球上的這些常規(guī)能源儲量終究是有限的，它們?nèi)紵a(chǎn)生的廢棄物也對環(huán)境造成了難以恢復(fù)的傷害。因此人們不得不想辦法減少對常規(guī)能源的消耗，轉(zhuǎn)向?qū)哂锌稍偕?、持久性等特點的新型能源的開發(fā)。氫氣作為一種被挖掘的新型能源，燃燒高效且無污染，深受好評。

隨處可見的水就是我們制取氫氣的原料，水由氫元素和氧元素組成，水分解后生成了氫氣 2H2O=2H2+O2（ΔH>0），點燃它就可放出熱量。明白水的分解是吸熱反應(yīng)，可以設(shè)法聚集太陽能產(chǎn)生高溫，來促使水分解產(chǎn)生氫氣，或者使用特殊的化學(xué)物質(zhì)，也能分解水產(chǎn)生氫氣。

（二）制冷

我們知道許多無機鹽在溶解時均有吸熱效應(yīng)，利用溶解度大，溶解吸熱值高的無機鹽（稱為溶質(zhì)鹽）溶于另一帶有結(jié)晶水且也有較高溶解吸熱值的無機鹽 （稱為溶劑鹽）的結(jié)晶水中時，需吸收熱量，周圍環(huán)境溫度就會降低，有了致冷效果。如 我 們 最 常 見 的 帶 八 個 結(jié) 晶 水 的 氫 氧 化 鋇 與 氯 化 銨 反 應(yīng) Ba（OH）2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O，有非常明顯的冷卻效果。氨和氟利昂（包括CFC、HCFC、HFC等）是最常用的兩種工業(yè)制冷劑，廣泛地用于冷藏、冷庫等制冷設(shè)備中，家用電器冰箱和空調(diào)便運用到了此制冷原理。

（三）自熱米飯

這些年市面上出現(xiàn)了自熱米飯和自熱火鍋這樣的速食食品與工具，對于工作忙碌的上班族或不想擠食堂的學(xué)生來說是相當(dāng)方便的，將包裝盒中的發(fā)熱包放入水中，等待一會兒，盒子里迅速升溫，當(dāng)蒸汽溫度達到了200℃左右，生米差不多就煮成熟飯了，且其溫度持續(xù)時間也較長，不用擔(dān)心食物變涼的問題。自熱米飯問世以來，也受到了無數(shù)人的青睞。 自熱米飯的發(fā)熱包就是其神奇之處所在，袋中主要有焙燒硅藻土、鐵粉、鋁粉、焦炭粉、活性炭、鹽等成分，再加入生石灰、炭酸鈉，遇水之后，發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng)就能放出大量的熱量，這樣就能把食物蒸熟了。

（四）金屬冶煉

金屬自遠古時期起，對人類來說都有非常重要的用途，制造生活器具和兵器等等，所以冶煉金屬是人類社會一項必不可少的工作。金屬冶煉的方式很多，如熱分解法： ；

熱還原法： 電解法： 。前面的反應(yīng)中Hg和Fe都是在高溫的環(huán)境下通過熱能實現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化冶煉出的，Mg則是借助于電能實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化得來。

四、結(jié)語

對化學(xué)反應(yīng)的分析和研究是一件極其有意義的工作，反應(yīng)中發(fā)生的能量變化，一經(jīng)人們利用應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，便為社會帶來了福音。相信對化學(xué)反應(yīng)能量的研究絕對不僅于此，未來的科學(xué)鉆研中人類一定會有更多不一樣的收獲，也會出現(xiàn)更多新的應(yīng)用。

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（作者單位：鄭州外國語新楓楊學(xué)校）