人教版必修2 第2章第1节 化学能与热能（第2课时） 学案.doc

第2课时化学能与热能的相互转化学习目标定位通过生产、生活中的实例熟悉化学能与热能的相互转化，会判断吸热反应和放热反应。一、放热反应和吸热反应1.化学反应中的能量变化有多种形式，但通常主要表现为热量的变化。因此化学反应分为两类：放热反应和吸热反应。请填写下表：类型比较放热反应吸热反应定义放出热量的化学反应吸收热量的化学反应成因反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量图示与化学键强弱的关系生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量2.典型实验：按照下列各实验的操作步骤，完成各实验并将观察到的实验现象及其实验结论填入表中。(1)铝与盐酸反应实验操作实验现象实验结论产生大量气泡、温度计指示温度升高铝与盐酸反应的离子方程式为2al6h=2al33h2，该反应为放热反应(2)ba(oh)28h2o与nh4cl晶体反应实验操作实验现象实验结论有刺激性气味气体产生用手摸烧杯底部有冰凉感觉用手拿起烧杯，玻璃片黏结到烧杯的底部烧杯内反应物成糊状化学方程式为ba(oh)28h2o2nh4cl=bacl22nh310h2o，该反应为吸热反应(3)naoh与盐酸反应实验操作实验现象实验结论混合溶液的温度比反应前盐酸和naoh溶液的温度都高酸碱中和反应是放热反应，反应的离子方程式为hoh=h2o(1)实际上，放热反应和吸热反应通常都要经历一个能量较高的过渡态，都包括吸收热量和放出热量两个过程，所以其能量变化的图示为(2)常见的吸热反应和放热反应1.下列说法正确的是()需要加热才能发生的反应一定是吸热反应放热反应在常温下一定很容易发生反应是放出能量还是吸收能量必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小有的放热反应加热到一定温度引发后，停止加热反应也能继续进行a.只有 b.只有c. d.答案a解析加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如铜在氯气中燃烧；放热反应在常温下不一定容易发生，如n2与h2合成nh3；反应是放热还是吸热取决于反应物、生成物所具有的总能量的相对大小；需要加热才能发生的放热反应，如果反应放出的热量达到反应所需要的热量，停止加热反应也能继续进行，如fesfes。易错警示(1)“三个不一定”。需加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如碳和氧气的反应；放热反应常温下不一定容易发生，如铝热反应；吸热反应也不一定需要加热，如ba(oh)28h2o晶体和nh4cl晶体的反应。(2)吸热反应和放热反应都是化学变化，如naoh固体溶于水是放热过程，但不是放热反应；如升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。2.将盛有nh4hco3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。下列说法正确的是()a.nh4hco3和盐酸的反应是放热反应b.该反应中，热能转化为产物内部的能量c.反应物的总能量高于生成物的总能量d.nh4hco3的能量一定低于nh4cl的能量答案b解析醋酸逐渐凝固，说明nh4hco3与盐酸反应使醋酸的温度降低，因此该反应为吸热反应，a错误；吸热反应中反应物吸收能量，吸收的能量转化为生成物内部的能量储存在生成物中，b正确；由于nh4hco3和盐酸的反应是吸热反应，故反应物的总能量低于生成物的总能量，c错误；nh4hco3粉末与盐酸的反应是吸热反应，是各反应物的总能量低于各生成物的总能量，而nh4hco3仅是两种反应物之一、nh4cl仅是三种生成物之一，故无法得出nh4hco3的能量一定低于nh4cl的能量的结论，d错误。二、化学能与热能相互转化的应用1.化学能与热能的相互转化在生活、生产中的应用化学物质中的化学能通过化学反应转化成热能，提供了人类生存和发展所需要的能量和动力，如化石燃料的燃烧、炸药开山、发射火箭等；而热能转化为化学能是人们进行化工生产、研制新物质不可或缺的条件和途径，如高温冶炼金属、分解化合物等。2.生物体中的能量转化及利用能源物质在人体中氧化分解生成co2和h2o，产生的能量一部分以热量的形式散失；另一部分作为可转移能量在人体内利用(如合成代谢)。3.人类利用能源的三个阶段：柴草时期、化石能源时期和多能源结构时期。可再生能源和清洁能源是两类重要的新能源，主要有太阳能、氢能、核能、生物质能等。3.有专家指出，如果利用太阳能使燃烧产物如co2、h2o、n2等重新组合，那么，不仅可以消除对大气的污染，还可以节约燃料，缓解能源危机。观察下面图示，判断在此构想的物质循环中，太阳能最终转化为()a.化学能 b.热能 c.生物质能 d.电能答案b解析理解图示的转化关系便可顺利解题。关键信息是利用太阳能使co2、h2o、n2等重新组合，根据图示可知燃料燃烧后转化为燃烧产物并放出热量，燃烧产物又结合太阳能转化为燃料，如此循环可知太阳能最终转化为热能。故选b。4.能源是现代文明的原动力，通过化学方法可以使能量按人们所期望的形式转化，从而开辟新能源和提高能源的利用率。(1)氢气在燃烧时，放出大量热量，说明该反应是 热反应，这是由于反应物的总能量 (填“大于”“小于”或“等于”，下同)生成物的总能量；从化学反应的本质角度来看，是由于断裂反应物中的化学键吸收的总能量 形成生成物中的化学键放出的总能量。(2)氢气被公认为是21世纪代替矿物燃料的理想能源，2 g 氢气燃烧时放出286 kj热量，而每千克汽油燃烧放出的热量为46 000 kj。试据此分析氢气作为能源代替汽油的优势： 。答案(1)放大于小于(2)清洁能源，燃烧后无污染环境的物质生成；单位质量放出的热量多解析(1)燃烧反应都是放热反应，所以氢气的燃烧反应是放热反应，根据能量守恒定律，放热反应是反应物的总能量大于生成物的总能量；化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，放热反应的本质是断裂反应物中的化学键吸收的总能量小于形成生成物中的化学键放出的总能量。(2)2 g氢气燃烧时放出286 kj热量，所以1 000 g氢气燃烧放出143 000 kj的热量，约是每千克汽油燃烧放出热量的3倍，且氢气燃烧的产物是水，对环境无污染。1.下列说法不正确的是()a.当今社会人们所需的能量绝大部分是由化学反应产生的b.目前，全球仍处于化石能源时代c.人体生命活动所需要的能量，是由氧化还原反应提供的d.凡是放出热量的化学反应均可用来造福人类答案d2.“能源分类相关图”如下图所示，四组能源选项中全部符合图中阴影部分的能源是()a.煤炭、石油、潮汐能 b.水能、生物能、天然气c.太阳能、风能、沼气 d.地热能、海洋能、核能答案c解析a项，煤炭、石油不是新能源，也不是可再生能源；b项，天然气不是新能源，也不是可再生能源；d项，地热能是来自地球内部的能源，核能不是可再生能源，也不是来自太阳的能源。3.下图中，能表示灼热的炭与二氧化碳反应的能量变化的是()答案c解析c和co2反应生成co是吸热反应，生成物总能量应大于反应物总能量。4.下列反应中，属于放热反应的是 ，属于吸热反应的是 (填序号)。煅烧石灰石(主要成分是caco3)制生石灰(cao)燃烧蜂窝煤取暖炸药爆炸硫酸与氢氧化钾溶液反应生石灰与水作用制熟石灰食物腐败碳与水蒸气反应制得水煤气答案解析燃烧反应都是放热反应，部分以c、h2、co为还原剂的氧化还原反应为吸热反应。5.“神舟”系列火箭用偏二甲肼(c2h8n2)作燃料，四氧化二氮作氧化剂，生成氮气和二氧化碳气体。(1)写出反应的化学方程式： 。(2)该反应是 (填“放热”或“吸热”)反应，反应物的总能量 (填“大于”“小于”或“等于”)生成物的总能量，断开化学键 的总能量 (填“大于”“小于”或“等于”)形成化学键 的总能量。答案(1)c2h8n22n2o42co23n24h2o(2)放热大于吸收小于放出基础过关题组一放热反应和吸热反应的判断1.下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是()a.锌粒与稀硫酸的反应b.灼热的木炭与co2反应c.甲烷在氧气中的燃烧反应d.ba(oh)28h2o晶体与nh4cl晶体的反应答案b解析锌粒与稀硫酸的反应、甲烷的燃烧反应均是放热反应，不合题意；ba(oh)28h2o晶体与nh4cl晶体的反应是吸热反应，但元素的化合价无变化，是非氧化还原反应，d项不合题意。2.下列有关化学反应能量变化的叙述中正确的是()如果反应物的总能量低于生成物的总能量，该反应一定是吸热反应只要是在点燃条件下进行的反应就一定是吸热反应只要是在常温常压下进行的反应就一定是放热反应燃烧反应一定是放热反应化合反应都是放热反应，分解反应都是吸热反应a. b. c. d.答案a解析燃烧反应和铝热反应虽需点燃，但属于放热反应。nh4cl和ba(oh)28h2o的反应是吸热反应。c和co2生成co的反应属于吸热反应，而分解反应通常是吸热反应。3.在25 ，101 kpa下，1 mol的白磷(化学式为p4)完全燃烧放出的热量比4 mol的红磷(化学式为p)完全燃烧放出的热量多。化学方程式分别为p4(s)5o2(g)=p4o10(s)；4p(s)5o2(g)=p4o10(s)。由此判断，下列说法正确的是()a.由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷能量比白磷高b.由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷能量比白磷低c.由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷能量比白磷高d.由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷能量比白磷低答案d解析白磷和红磷燃烧的生成物相同，但白磷释放的热量较多，说明等质量的白磷具有较高的能量，白磷转化为红磷要放热，反之要吸热。题组二能源及其开发利用4.下列关于能源和作为能源使用的物质的叙述中错误的是()a.化石能源物质内部蕴含着大量的能量b.绿色植物进行光合作用时，将太阳能转化为化学能“贮存”起来c.物质的化学能可以在一定条件下转化为热能、电能，为人类所利用d.吸热反应没有利用价值答案d解析任何反应都有有利和不利的一面，如cco2高温,2co是吸热反应，在钢铁冶炼中可以利用该反应获得更多的还原剂co，故d项错误。5.冰岛火山爆发再一次向人类敲响了警钟，必须发展“低碳经济”。氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好，用氢作能源的燃料电池汽车备受青睐。下列不是氢能优点的是()a.原料来源广 b.易燃烧，放出热量多c.生成物无污染 d.制取h2简单易行答案d解析工业上制取h2的原料是h2o，来源广，a正确；h2易燃烧且等质量物质中放出的热量较多，产物为h2o，无污染，b、c正确；工业上利用水制取h2需消耗大量能量且效率低，d错。6.北京奥运会开幕式在李宁点燃鸟巢主火炬时达到高潮。奥运火炬采用的是环保型燃料丙烷，其燃烧时发生反应的化学方程式为c3h85o23co24h2o。下列说法中不正确的是()a.火炬燃烧时化学能只转化为热能b.所有的燃烧反应都会释放热量c.1 mol c3h8和5 mol o2所具有的总能量大于3 mol co2和4 mol h2o所具有的总能量d.丙烷完全燃烧的产物对环境无污染，故丙烷为环保型燃料答案a解析火炬燃烧时还有化学能与光能的转化，a错；燃烧都是放热反应，b对；因为丙烷燃烧为放热反应，所以据反应的化学方程式可知，c对；丙烷完全燃烧时产物为co2与h2o，对环境无污染，d对。7.为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是()a.h2o的分解反应是放热反应b.氢能源已被普遍使用c.氢气不易贮存和运输，无开发利用价值d.2 mol h2o具有的总能量低于2 mol h2和1 mol o2具有的总能量答案d解析水的分解是吸热反应，a错误；氢能源由于受贮存和运输等因素的限制，还未普遍使用，但有巨大的开发利用价值，b、c错误；2 mol h2在1 mol o2中完全燃烧生成2 mol h2o，并放出大量的热，d正确。题组三化学反应中能量的变化8.已知2so2o2?2so3为放热反应，下列关于该反应的说法正确的是()a.o2的能量一定高于so2的能量b.2 mol so2和1 mol o2的总能量一定高于2 mol so3的总能量c.so2的能量一定高于so3的能量d.因该反应放热，故不加热反应就可发生答案b解析放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应，故2 mol so2和1 mol o2的总能量一定高于2 mol so3的总能量，该反应需加热且有催化剂存在才能进行。9.化学反应a2b2=2ab的能量变化如图所示，则下列说法正确的是()a.该反应是吸热反应b.断裂1 mol aa键和1 mol bb键放出x kj的能量c.断裂2 mol ab键需要吸收y kj的能量d.2 mol ab的总能量高于1 mol a2和1 mol b2的总能量答案c解析从题图可以看出，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应是放热反应，a、d项错误；断键时需要吸收能量，b项错误，c项正确。10.肼(h2nnh2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示，已知断裂1 mol化学键所需的能量(kj)：nn键为942、o=o键为500、nn键为154，则断裂1 mol nh键所需的能量(kj)是()a.194 b.391 c.516 d.658答案b解析利用图示可知1 mol肼和氧气变成原子时断键需要的能量为2 752 kj534 kj2 218 kj。肼和氧气断键变为原子时要断裂1个nn键、4个nh键和1个o=o键，所以1154 kj4e(nh)1500 kj2 218 kj，解得断裂1 mol nh键所需的能量为391 kj。能力提升11.阅读下面的叙述，回答有关问题。“生物质”是指由植物或动物生命体衍生得到的物质的总称。作为人类解决能源危机重要途径之一的“生物质能”，主要指用树木、庄稼、草类等植物直接或间接提供的能量。古老的刀耕火种、烧柴做饭、烧炭取暖等粗放用能方式正在被现代科学技术所改变。(1)矿物能源是现代人类社会赖以生存的重要物质基础，目前，全球仍主要处于化石能源时期。下列不属于化石能源的是 (填字母，下同)。a.石油 b.煤 c.天然气 d.生物质能(2)下面有关“生物质能”的说法，不正确的是 。a.利用生物质能就是间接利用太阳能b.生物质能是可再生的能源c.生物质能是解决农村能源的主要途径d.生物质能的缺点是严重污染环境(3)沼气是有机废弃物(树叶、秸秆、草类及垃圾、粪便等)在隔绝空气的条件下发酵分解而成的气体，主要成分是甲烷。农村沼气池中发酵后的池底剩余物是很好的沤肥。下列有关叙述中错误的是 。a.沼气是一种清洁的能源b.使用沼气作能源可以保护森林c.使用沼气给农民的生活带来了不便d.使用沼气是对化学能的充分利用答案(1)d(2)d(3)c12.请根据化学反应与热能的有关知识，填写下列空白：(1)在一个小烧杯里，加入20 g ba(oh)28h2o粉末，将小烧杯放在事先已滴有45滴水的玻璃片上。然后加入10 g nh4cl晶体，并用玻璃棒迅速搅拌。实验中玻璃棒的作用是 。写出有关反应的化学方程式： 。实验中观察到的现象有 和反应混合物呈糊状。(2)下列过程中不一定释放能量的是 (填编号)。形成化学键燃料燃烧化合反应葡萄糖在体内的氧化反应酸碱中和炸药爆炸(3)等质量的下列物质分别完全燃烧，放出热量较多的是 (填编号)。固体硫 硫蒸气(4)已知h2和o2反应放热，且断开1 mol hh键、1 mol o=o键、1 mol oh键需吸收的能量分别为q1 kj、q2 kj、q3 kj，由此可以推知下列关系正确的是 (填编号)。q1q2q3 q1q22q3 2q1q24q3 2q1q22q3答案(1)搅拌使混合物充分接触并反应ba(oh)28h2o2nh4cl=bacl22nh310h2o玻璃片与烧杯之间结冰黏在一起，有少许刺激性气味的气体逸出(2)(3)(4)解析(1)用玻璃棒迅速搅拌，可以知道玻璃棒的作用是搅拌使混合物充分接触并反应；氯化铵属于铵盐，能和强碱氢氧化钡反应生成氨气、水以及氯化钡，化学方程式为ba(oh)28h2o2nh4cl=bacl22nh310h2o。氯化铵和ba(oh)28h2o的反应是吸热反应，温度降低能让水结冰，导致烧杯和玻璃片黏在一起，同时生成的氨气具有刺激性气味。(2)一般的化合反应放热，但有的化合反应吸热，如二氧化碳和碳反应生成一氧化碳。(3)固态变为气态需要吸收能量，所以硫蒸气的能量大于固体硫，等质量的固体硫、硫蒸气分别完全燃烧，放出热量较多的是硫蒸气。(4)已知2 mol h2和1 mol o2反应生成2 mol h2o，反应断开2 mol hh键吸收能量2q1 kj、1 mol o=o键吸收能量q2 kj，形成4 mol oh键放出能量4q3 kj，总反应放热，则2q1q24q3。13.某化学反应中，设反应物的总能量为e1，生成物的总能量为e2(如图所示)。(1)若e1e2，则该反应为 (填“放热”或“吸热”)反应。该反应可用图 (填“a”或“b”)表示。(2)若e1e2，则该反应为 (填“放热”或“吸热”)反应。该