高一化学人教版必修二第二章 第一节 化学能与热能 学案.doc

1知道化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因。2通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化。3了解能量转化在生产、生活中的应用。1化学反应的实质：化学反应的过程，就是旧化学键断裂，新化学键形成的过程。2化学反应中能量变化的原因：断开反应物中的化学键要吸收能量，形成生成物中的化学键要放出能量，二者的差值构成化学反应中的能量变化。3决定化学反应中能量变化的因素：化学反应在发生过程中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。4化学反应中的能量变化：通常表现为热量的变化，酸与碱的中和反应是放热反应，反应后总能量降低。5吸热反应和放热反应：放出能量的化学反应为放热反应，吸收能量的化学反应为吸热反应。6中和热：在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1_mol水时所释放出的热量。新知探究1化学反应中的能量变化的原因(微观角度)q(吸)q(放)：反应吸收能量。q(吸)q(放)：反应释放能量。2化学反应中能量变化的决定因素(宏观角度)物质内部含有化学键，因而物质内部储存有化学能。不同物质由于组成、结构不同，因而所包含的化学能不同。化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，取决于反应物和生成物总能量的相对大小。如图所示：反应物总能量生成物总能量，反应吸收能量；反应物总能量生成物总能量，反应放出能量。问题讨论1断裂1 mol ch键要吸收415 kj能量，形成1 mol ch键要释放415 kj能量，1 mol ch4中含有4 mol ch键，断开 1 mol ch4中含有的ch键，要吸收 1 660 kj 能量。化学键的断裂与形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因。2根据如图所示的数据，你能否计算出氢气和氯气反应的能量变化？提示：1 mol h2中含有1 mol hh键，断开1 mol hh键吸收436 kj能量。1 mol cl2中含有1 mol clcl键，断开1 mol clcl键吸收243 kj能量。形成1 mol hcl分子中的hcl键会放出431 kj能量，则断裂化学键吸收的总能量为：436 kj243 kj679 kj，形成化学键放出的总能量为：431 kj2862 kj，因此，反应中放出的能量为：862 kj679 kj183 kj。名师点拨1当破坏反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量时，该反应吸收能量；当破坏反应物中化学键吸收的能量小于形成生成物中化学键放出的能量时，该反应放出能量。2物质的稳定性与能量的关系物质本身所具有的能量越高，该物质越不稳定，物质本身具有的能量越低，该物质越稳定，即能量越低越稳定。对点演练1已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量121 kj，且氧气中1 mol o=o键完全断裂时需要吸收能量496 kj，水蒸气中1 mol ho键形成时放出能量463 kj，则氢气中1 mol hh键断裂时吸收能量为()a920 kjb557 kjc436 kj d188 kj解析：选c由1 g h2完全燃烧生成水蒸气时放出能量121 kj可知：2 g h2(即含1 mol hh键)完全燃烧生成水蒸气时放出能量为121 kj2242 kj。由化学方程式h2(g)o2(g)h2o(g)，可设1 mol hh键断裂吸收的能量为q，则：q496 kj2463 kj242 kj，得q436 kj。2如图表示吸收能量反应的图像是()解析：选c当反应物的总能量小于生成物的总能量时，该反应为吸收能量的反应。新知探究实验探究：化学能与热能的相互转化1铝与盐酸的反应实验操作实验现象反应方程式实验结论铝条逐渐溶解，表面有气泡冒出，温度计指示温度升高2al6hcl=2alcl33h2反应过程中放出能量，化学能转化成热能2.氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应实验操作实验现象反应方程式实验结论产生刺激性气味的气体，反应物温度降低，烧杯与玻璃片粘在一起ba(oh)28h2o2nh4cl=bacl22nh310h2o反应中吸收能量，热能转化成化学能3.氢氧化钠与盐酸的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溶液的温度高反中放出能量，化学能转化成热能问题讨论1什么是放热反应？常见的放热反应有哪些？提示：(1)反应过程中放出热量的反应，叫放热反应。(2)常见的放热反应：金属与酸的反应，酸碱中和反应，大部分化合反应，燃料的燃烧。2什么是吸热反应？常见的吸热反应有哪些？提示：(1)反应过程中吸收热量的反应，叫吸热反应。(2)常见的吸热反应：大多数分解反应，ba(oh)28h2o与nh4cl的反应，c与co2、c与h2o(g)的反应等。3根据你的生活经验和已学知识，判断下列反应是放热反应还是吸热反应。(1)镁条的燃烧放热反应(2)高温煅烧石灰石吸热反应(3)氧化钙与水的反应放热反应(4)盐酸和氢氧化钙溶液反应放热反应4什么是中和热？提示：酸和碱发生中和反应生成1 mol h2o时所释放的热量称为中和热。5某些常见的热效应：浓硫酸溶于水，naoh溶于水，cao溶于水，铵盐溶于水。其中属于放热反应的是_。提示：名师点拨放热反应和吸热反应的判断方法(1)根据反应物和生成物的总能量大小判断反应物的总能量大于生成物的总能量的反应为放热反应，反之为吸热反应。(2)根据化学键断裂和形成时能量变化大小关系判断破坏反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量的反应为吸热反应，反之为放热反应。(3)根据经验规律判断用常见吸热和放热的反应类型来判断。(4)根据生成物和反应物的相对稳定性判断由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应，反之为放热反应。(5)根据反应条件判断凡是需要持续加热才能进行的反应就是吸热反应。反之，一般为放热反应。特别提醒(1)有热量放出未必是放热反应，放热反应和吸热反应必须是化学变化。(2)反应条件与热量变化没有必然的关系，即需要点燃或加热的反应不一定是吸热反应。对点演练3已知反应xy=mn为吸热反应，对这个反应的下列说法中正确的是()ax的能量一定低于m的，y的能量一定低于n的b因为该反应为吸热反应，故一定要加热，反应才能进行c破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量dx和y的总能量一定低于m和n的总能量解析：选d吸热反应中反应物的总能量q3 bq1q22q3cq1q2q3 dq1q22q3解析：选dh2在cl2中燃烧为放热反应，故断裂化学键消耗的能量总和(q1q2)小于形成化学键释放的能量总和(2q3)。即 q1q22q3。5双选根据下面的信息，判断下列叙述正确的是()a氢气跟氧气反应生成水的同时释放能量b氢气跟氧气反应生成水的同时吸收能量c1 mol h2跟 mol o2反应生成 1 mol h2o 一定释放能量245 kjd2 mol h2(g)跟1 mol o2(g)反应生成2 mol h2o(g)释放能量490 kj解析：选a、dqq(吸)q(放)436 kj249 kj930 kj245 kj，因为qac，故两步反应分别为吸热反应、放热反应，其中a、c的能量差为h，c的能量最低，c最稳定，a、c错误，b正确；吸热反应不一定需要加热，d错误。11制造太阳能电池需要高纯度的硅，工业上制高纯度的硅常用以下化学反应实现：si(s)3hcl(g)sihcl3(g)h2(g)(放热反应)；sihcl3(g)h2(g)si(s)3hcl(g)。以下对上述两个化学反应的叙述，其中错误的是()a两个反应都是置换反应b反应是放热反应c两个反应都有化学能与热能之间的转化d两个反应都是氧化还原反应解析：选b反应是放热反应，则“si(s)3hcl(g)”的总能量高于“sihcl3(g)h2(g)”的总能量，因此反应是吸热反应，b项错误，c项正确；和都是单质和化合物反应生成新的单质和新的化合物的反应，属于置换反应，置换反应一定是氧化还原反应，a、d两项正确。12(重庆高考改编)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)：键为942 kj、o=o键为500 kj、nn键为154 kj，则断裂1 mol nh键所需的能量是()a194 kj b391 kj c516 kj d658 kj解析：选b利用图示可知肼和氧气变成原子时断键需要的能量为2 752 kj543 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，1个 o=o键，所以11544(nh键键能)15002 218，解得断裂1 mol nh键所需能量为391 kj。二、非选择题13已知化学反应n23h22nh3的能量变化如图所示，(1)1 mol n和3 mol h生成 1 mol nh3(g)是_能量的过程(填“吸收”或“释放”)。(2)由 mol n2(g)和 mol h2(g)生成1 mol nh3(g)过程_(填“吸收”或“释放”)_kj能量。解析：(1)由图像可知1 mol n和3 mol h具有的总能量比1 mol nh3(g)高b kj，所以1 mol n和3 mol h生成1 mol nh3(g)是释放能量的过程。(2)由图像可知 mol n2(g)和 mol h2生成1 mol n和3 mol h需吸收a kj的热量，1 mol n和3 mol h生成1 mol nh3(g)需释放b kj的热量，因而 mol n2(g)和 mol h2(g)生成1 mol nh3(g)的过程中释放(ba)kj能量。答案：(1)释放(2)释放ba14(2016广州高一检测)在一个小烧杯里加入约20 g已研磨成粉末的氢氧化钡晶体ba(oh)28h2o，将小烧杯放在事先已滴有34滴水的玻璃片上，然后向烧杯内加入约10 g氯化铵晶体，并立即用玻璃棒迅速搅拌。试回答下列问题：(1)写出反应的化学方程式：_。(2)实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是_。(3)如果实验中没有看到“结冰”现象，可能的原因是(答出三个或三个以上原因)_。(4)如果没有看到“结冰”现象，我们还可以采取哪些方式来说明该反应吸热？_(答出两种方案)。(5)“结冰”现象说明该反应是一个_(填“放出”或“吸收”)能量的反应。即断开旧化学键_(填“吸收”或“放出”)的能量_(填“”或“放出(6)有的吸热反应不需要加热就可发生15表中的数据是破坏1 mol物质中的化学键所消耗的能量：物质cl2br2i2hclhbrhih2能量(kj)243193151432366298436根据上述数据回答下列问题：(1)下列物质本身具有的能量最低的是_。ah2bcl2cbr2di2(2)下列氢化物中最稳定的是_。ahcl bhbr chi(3)x2h2=2hx(x代表cl、br、i)的反应是吸热反应还是放热反应？_。(4)相同条件下，x2(x代表cl、br、i)分别与氢气反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收的热量最多的是_。解析：(1)、(2)破坏1 mol物质中的化学键所消耗的能量越大，则物质越稳定，所具有的能量越低。(3)、(4)以氯元素为例计算断开1 mol clcl键和hh键需吸收能量：243 kj436 kj679 kj，而形成2 mol hcl放出的能量为(2432) kj864 kj，所以在cl2h2=2hcl反应中放出 864 kj679 kj185 kj的热量，同理可计算在br2h2=2hbr、i2h22hi反应中分别放出103 kj、9 kj的热量。答案：(1)a(2)a(3)放热反应(4)cl216(北京高考节选)用cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物hcl。利用反应a，可实现氯的循环利用。反应a：4hclo22cl22h2o已知：反应a中，4 mol hcl被氧化，放出115.6 kj的热量。回答下列问题：(1)h2o的电子式是_。(2)断开1 mol ho键与断开1 mol hcl键所需能量相差约为_kj，h2o中ho键比hcl中hcl键_(填“强”或“弱”)。解析：(1)水是共价化合物，其电子式为。(2)设断开1 mol hcl键需要的能量为a kj，断开1 mol ho 键需要的能量为b kj。则生成物的总键能反应物的总键能115.6 kj，即(22434b)(4a498)115.6，解得ba32 kj。断开 1 mol ho 键比断开1 mol hcl键所需要的能量大，则ho键比hcl键强。答案：(1)(2)32强17为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如图所示的三套实验装置：(1)上述3个装置中，不能证明“铜与浓硝酸反应是吸热反应还是放热反应”的是_。(2)某同学选用装置进行实验(实验前u形管里液面左右相平)，在甲试管里加入适量氢氧化钡溶液与稀硫酸，u形管中可观察到的现象是_，说明该反应属于_(填“吸热”或“放热”)反应。(3)为探究固体m溶于水的热效应，选择装置进行实验(反应在甲中进行)。若m为钠，则实验过程中烧杯中可观察到的现象是_。若观察到烧杯里产生气泡，则说明m溶于水_(填“一定是放热反应”、“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”)，理由是_。若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，则m可能是_。(4)至少有两种实验方法能证明超氧化钾与水的反应(4ko22h2o=4koh3o2)是放热反应还是吸热反应。方法：选择上述装置_(填“”、“”或“”)进行实验；方法：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察到棉花燃烧，则说明该反应是_反应。解