《化学能与热能》学案.doc

第一节 化学能与热能第1课时1.知道化学反应中能量变化的主要原因。2.知道一个化学反应是吸收能量还是放出能量的决定因素。一、化学键与化学反应中能量变化的关系1.化学反应的实质化学反应的实质是原子(或原子团)的重新组合，即反应物中 的断裂和生成物中 的形成。2.化学反应中能量变化的原因(微观角度)(1)物质中的原子之间是通过 结合的。(2)断开反应物中的化学键要 能量，形成生成物中的化学键要 能量。(3)实例(25 和101 kPa的条件下)(4)物质在化学反应中发生能量变化的主要原因是 的断裂和形成。3.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是吸收能量还是放出能量，取决于 与 的相对大小。当反应物的总能量 生成物的总能量时，化学反应放出能量。当反应物的总能量 生成物的总能量时，化学反应吸收能量。1.下列对化学反应的认识错误的是( )A.会引起化学键的变化B.会产生新的物质C.必然引起物质状态的变化D.必然伴随着能量的变化2.下列图像分别表示反应过程中的能量变化，其中表示化学反应吸收能量的是( )A B C D图2-1-53.下列变化过程中需要吸收能量的是( )A.HHH2B.HClHCl C.I2IID.SO2SO24.下列关于放出能量的反应：ABCD的说法中正确的是(EA、EB、EC、ED分别表示A、B、C、D所具有的能量)( )A.EAECB.EAECEDC.EAEBECEDD.EAEBECED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原因思考：在化学反应中，反应物中化学键的断裂吸收能量，生成物中化学键的形成放出能量，那么，某个化学反应究竟是吸收能量还是放出能量与化学键有何关系？图2-1-6在反应H2Cl22HCl中，反应物中化学键断裂吸收的总能量为 kJ，生成物中化学键形成放出的总能量为 kJ，反应 （填“放出”或“吸收”）的能量为 kJ。2.化学键与能量变化的关系（1）反应物断键吸收的总能量 (填“”或“”)生成物成键放出的总能量化学反应吸收能量。化学反应吸收的能量 。（2）反应物断键吸收的总能量 (填“”或“”)生成物成键放出的总能量化学反应放出能量。化学反应放出的能量 。思考：任何化学反应都伴随着能量的变化，伴有能量变化的一定是化学变化吗？思考：我们已经知道，化学反应的基本特征是有新物质生成，即在化学反应中物质发生了变化。通过上面的学习，你对化学反应的特征有什么进一步的认识？例1 已知拆开1 mol H2中的化学键要吸收436 kJ的能量，拆开1 mol O2中的化学键要吸收498 kJ的能量，形成气态水中1 mol HO键要放出465 kJ的能量。若反应2H2O22H2O(g)中生成2 mol H2O(g) 需 (填“放出”或“吸收”)能量 kJ。3.化学反应中能量变化的决定因素思考：一个化学反应是吸收能量还是放出能量是由什么决定的呢？结合课本第33页图2-1 水能、化学能变化对比示意图进行讨论。一个反应在完成后是吸收能量还是放出能量，取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。其关系如图2-1-7所示： 图2-1-7图中反应物的总能量大于生成物的总能量，反应过程中反应物将比生成物多的那部分能量释放出来，这样的反应为 (填“放出”或“吸收”)能量的反应；图中反应物的总能量比生成物的总能量低，反应过程中需要从外界吸收能量，这部分能量便储存在生成物中，这样的反应为 (填“放出”或“吸收”)能量的反应。（1）反应物的总能量生成物的总能量化学反应放出能量。反应物的总能量 。（2）反应物的总能量生成物的总能量化学反应吸收能量。反应物的总能量 生成物的总能量。注意：物质所具有的能量高低与稳定性的关系物质具有的能量越低越 ，参加反应时，化学键断裂吸收的能量越 ，而如果是通过新键形成而生成该物质，则放出的能量就越 。例2 已知反应A2B22AB，破坏1 mol A2中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，破坏1 mol B2中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol AB中的化学键释放的能量为Q3 kJ，则下列说法正确的是( )A.若A2和B2的总能量之和大于生成的AB的总能量，则反应放热B.若A2和B2的总能量之和小于生成的AB的总能量，则反应放热C.若该反应为放热反应，则Q1Q2Q3D.若该反应为吸热反应，则Q1Q2Q3思考：甲烷燃烧要放出能量，水电解产生氢气和氧气要吸收能量，试从化学键和物质所含能量的角度分析其原因，并说明反应过程中能量的转变形式。1.下列说法不正确的是( )A.每一个化学反应都会伴随着能量变化B.化学反应中的能量变化都表现为热量的变化C.反应物的总能量高于生成物的总能量时，反应放出能量D.反应物的总能量低于生成物的总能量时，反应吸收能量2.吸收能量的反应一定是( )A.释放能量B.贮存能量C.反应物的总能量高于生成物的总能量D.反应物的总能量等于生成物的总能量3.金刚石在一定条件下可以转变为石墨，并放出能量，下列说法中正确的是( )A.金刚石更稳定B.金刚石所具有的能量更高C.反应中断开金刚石中的化学键所消耗的能量比形成石墨中的化学键所放出的能量多D.该变化为物理变化4.氢气在氯气中燃烧时发出苍白色火焰，在反应过程中，破坏1 mol H2中的化学键消耗的能量为a kJ，破坏1 mol Cl2中的化学键消耗的能量为b kJ，形成1 mol HCl中的化学键释放的能量为c kJ，下列关系中正确的是( )A.bcB.ab2cC.abcD.ab2c5.下列关于化学反应的说法中不正确的是( )A.化学反应过程中一定有能量释放出来B.化学反应的特征是有新物质生成C.化学反应的过程实际上是一个旧键断裂、新键生成的过程D.在一确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不相等第一节 化学能与热能第2课时1.了解化学能转化为热能的重大意义，能根据事实判断吸热反应、放热反应。2.通过实验探究化学能与热能的相互转化关系。二、化学能与热能的相互转化1.两条基本的自然定律定律和 定律是两条基本的自然定律。化学能是能量的一种形式，它同样可以转化为其他形式的能量，如 、 等，在转化时，遵守 守恒定律。2.吸热反应、放热反应化学反应中的能量变化，通常表现为 的变化吸热和放热。思考题：写出下列反应的化学方程式，并指出是放热反应还是吸热反应。天然气CH4燃烧： 。高温煅烧石灰石(主要成分CaCO3)： 。铁丝在氧气中燃烧： 。钠与水的反应： 。3.化学能与热能相互转化的应用化学反应伴随着 的变化是化学反应的基本特征之一。化学物质中的化学能通过反应转化成 ，提供了人类生存和发展所需要的能量和动力；而热能转化为 又是人们进行化工生产、研制新物质不可或缺的条件和途径。4.人类利用能源的三个阶段(1)柴草时期该时期从火的发现至18世纪产业革命，以 为主要能源。(2)化石能源时期从18世纪中期到现代，以 、 、 为主要能源。(3)多能源结构时期以可再生能源和清洁能源( 能源)为主要能源，主要包括 、 、 、 、 等。1.下列过程一定释放出能量的是（ ）A.化合反应B.分解反应C.分子拆成原子D.原子组成分子2.下列不是化石能源的是( )A.氢气B.煤C.石油D.天然气3.下列反应中不一定属于放热反应的是( )A.Mg与盐酸的反应B.燃烧反应C.中和反应D.复分解反应4.“可燃冰”又称“天然气水合物”，它是在海底的高压、低温条件下形成的，外观像冰。1体积“可燃冰”可贮载100200体积的天然气。下面关于“可燃冰”的叙述不正确的是( )A.“可燃冰”有可能成为人类未来的重要能源B.“可燃冰”是一种比较洁净的能源C.“可燃冰”提供了水可能变成油的例证D.“可燃冰”的主要可燃成分是甲烷5.下列有关能量转化的说法不正确的是( )A.煤燃烧是化学能转化为热能的过程B.化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能C.动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转化成化学能的过程D.植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转化成化学能的过程二、化学能与热能的相互转化1.实验探究化学能与热能的相互转化（1）探究实验一：铝片与盐酸反应过程中的能量变化向一支试管中加入 23 mL 6 mol/L 的盐酸，插入用砂纸打磨光亮的铝条，观察现象，并用温度计测量溶液温度的变化。思考：铝与盐酸反应的化学方程式： 。 在反应过程中你将能看到什么现象？用眼睛不能直接观察到反应中的热量变化，你将采取哪些简单易行的办法来了解反应中的热量变化？记录实验现象，完成下面表格：实验步骤眼睛看到的现象用手触摸的感觉用温度计测量的数据在一支试管中加入23 mL 6 mol/L的盐酸向含有盐酸的试管中插入用砂纸打磨光亮的铝条结论（2）探究实验二：常温下氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应过程中的能量变化阅读实验内容，然后思考、讨论有关问题。将约 20 g BaOH28H2O 晶体研细后与10 g NH4Cl 晶体在烧杯中混合，并将烧杯放在滴有几滴水的塑料片上，立即用玻璃棒快速搅拌混合物，闻气味，用手触摸杯壁下部，试着用手拿起烧杯，观察现象。问题：为什么要将氢氧化钡晶体磨成粉末？为什么混合后要立即用玻璃棒搅拌？反应后有什么气体产生，应如何处理？在讨论的基础上，结合已学知识设计实验方案和实验步骤。根据实验现象完成下面表格：实验步骤实验现象得出结论将晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物用手触摸烧杯下部用手拿起烧杯将粘有玻璃片的烧杯放在盛有热水的烧杯上一会儿再拿起反应完后移走烧杯上的多孔塑料片，观察反应物用化学方程式表示上述反应： 。（3）探究实验三：酸碱中和反应过程中的能量变化在200 mL烧杯中加入：50 mL 1 mol/L的硝酸，50 mL 1 mol/L的盐酸，50 mL 1 mol/L的盐酸，测其温度。另用量筒量取50 mL 1 mol/L的NaOH溶液，50 mL 1 mol/L的NaOH溶液，50 mL 1 mol/L的KOH溶液，测其温度，并缓缓地倾入烧杯中，边加边用玻璃棒搅拌。观察反应中溶液温度的变化过程，并做好记录。要求：九个同学分成一组进行实验，其中每三个同学做一个实验并记录现象和数据。在实验中要注意：（1）三组实验所处条件要相同，如使用的仪器、外界环境中温度和压强要相同；（2）三组实验酸和碱的用量要相同，以保证生成水的量相同；（3）控制相同的反应时间。汇总实验现象和数据并列表比较。反应物及用量酸HNO3 50 mL 1 mol/LHCl 50 mL 1mol/LHCl 50 mL 1 mol/L碱NaOH 50 mL 1 mol/LNaOH 50 mL 1mol/LKOH 50 mL 1 mol/L混合前温度室温室温室温混合后温度结论对实验进行归纳和概括思考：为什么强酸与强碱发生反应时都会放出热量？中和热：酸与碱发生中和反应生成 mol H2O时所释放的热量称为中和热。例1 将V1 mL 1.0 mol/L HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液的温度，实验结果如图2-1-17所示(实验中始终保持V1V250 mL)。下列叙述中不正确的是( )图2-1-17A.当V130 mL时，盐酸和NaOH溶液恰好完全反应B.NaOH溶液的浓度约为1.5 mol/LC.做该实验时环境温度为22 D.该实验表明化学能可以转化为热能2.常见的吸、放热反应讨论：常见的放热反应、吸热反应有哪些？放热反应： ；吸热反应： 。例2 下列变化中属于吸热反应的是( )液态水汽化 将胆矾加热变为白色粉末 浓硫酸稀释 氯酸钾分解制氧气 生石灰跟水反应生成熟石灰A.B.C.D.例3 对下列化学反应的热现象的说法不正确的是( )放热反应发生时不必加热 化学反应过程中一定有能量变化 吸热反应需要加热后才能发生，放热反应不加热就会发生 化学反应吸收或放出热量的多少与参加反应的物质的多少有关A.B.C.D.3.化学能与热能相互转化的应用（1）利用热能进行生活、生产和科研。（2）利用热能使很多化学反应得以发生。如：4.人类利用能源的三个阶段柴草时期、化石能源时期、多能源结构时期。常见的能源主要有以下九种：太阳能、化石能源、水能、风能、潮汐能、地热能、生物质能、核能以及氢能。目前，最有希望的新能源是 、 与氢能等，这些新能源的特点是 。1.炎热的夏季里，能喝上一口冰镇饮料是非常惬意的事情。有一种人称“摇摇冰”的即冷即用饮料，不需要事先冷藏。所谓“摇摇冰”，是指吸食前将饮料隔离层中的制冷物质和水混合摇动能使罐中饮料冷却。若该制冷物质可以在下列物质中选择，它应该是( )A.氯化钠B.固体硝酸铵C.生石灰D.固体氢氧化钠2.已知反应XYMN为放热反应，对该反应的说法正确的是( )A.X的能量一定高于MB.Y的能量一定高于NC.X和Y的总能量一定高于M和N的总能量D.因为该反应为放热反应，故不必加热就可发生3.下列说法不正确的是( ) A.有能量变化的过程不一定是化学变化B.化学反应的特征是有新物质生成C.经过加热而发生的化学反应不一定都是吸热反应D.只要有化学键的断裂，一定发生化学反应4.下列关于能量转化方式的叙述错误的是( )A.太阳能可转化为化学能B.化学能可转化为热能C.化学能可转化为电能D.化学能可直接转化为机械能5.下列说法不正确的是( )A.在化学反应中，随着物质的变化，既有化学键的断裂，又有化学键的形成，还有化学能的改变B.化学反应过程中是放出热量还是吸收热量，取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小C.形成生成物化学键释放的能量大于破坏反应物化学键所吸收的能量时，反应为吸热反应D.物质具有的能量越低，其稳定性越大，反应越难以发生；物质具有的能量越高，其稳定性越小，反应越容易发生参考答案第一课时自主学习答案一、1.化学键 化学键 2.（1）化学键 （2）吸收 放出 （3）吸收 放出 1 660 （4）化学键 3.反应物的总能量 生成物的总能量 大于 小于自我检测答案与解析1.C 解析：化学反应的本质是旧键断裂、新键形成，A项正确；化学反应过程中旧物质消失，同时有新物质生成，B项正确；化学反应不一定有物质状态的变化，C项错误；从能量角度看，化学反应要么吸收能量，要么放出能量，一定伴随能量变化，D项正确。2.A 解析：反应物的总能量小于生成物的总能量，化学反应吸收能量。3.C 解析：A、B两项，形成H2、HCl中的化学键，放出能量；C项，I2中化学键断裂，吸收能量；D项，S的燃烧反应放出能量。4.C 解析：反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放出能量，故C项正确。课内巩固练习答案与解析1.B 解析：任何一个化学反应，反应物和生成物的能量不可能相等，所以每一个化学反应都会伴随着能量的变化， A项正确；化学反应的能量变化可能以光能、电能、热能等形式表现出来，B项错误；反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放出能量，反之则吸收能量，C、D两项正确。2.B 解析：吸收能量的反应，一定是反应物的总能量低于生成物的总能量，外界的热能、电能或光能等转化为化学能被“贮存”起来。3.B 解析：当反应物具有的总能量高于生成物所具有的总能量时，反应放出能量，由题意可知金刚石所具有的能量更高，B项正确；而物质所具有的能量越低越稳定，A项不正确；形成石墨中的化学键所放出的能量比断开金刚石中的化学键所吸收的能量多，C项不正确；石墨和金刚石是两种性质不同的物质，该变化为化学变化，D项不正确。4.D 解析：H2在Cl2燃烧是放出能量的反应，说明反应物断键吸收的总能量小于生成物成键释放的总能量。根据化学方程式H2Cl22HCl可知，断键时吸收的总能量为(ab) kJ，生成HCl时释放的总能量为2c kJ，故ab2c。5.A 解析：化学反应的本质是旧键断裂、新键的形成，特征是有新物质生成。化学反应过程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(或从微观上分析旧键断裂吸热与新键生成放热的多少)。第二课时自主学习答案二、1.质量守恒 能量守恒 热能 电能 能量2.热量思考题：CH42O2CO22H2O，放热反应CaCO3CaOCO2，吸热反应3Fe2O2Fe3O4，放热反应2Na2H2O2NaOHH2，放热反应3.能量 热能 化学能4.（1