第一讲 化学能与热能（学案）

用心 爱心 专心1 第二章第二章 化学反应与能量第一讲化学反应与能量第一讲 化学能与热能化学能与热能 复习重点复习重点 化学能与热能之间的内在联系以及化学能与热能的相互转化 复习难点 复习难点 从本质上 微观结构角度 理解化学反应中能量的变化 从而建立起科学 的能量变化观 知识梳理知识梳理 一 化学键与化学反应中能量变化的关系 键能 拆 所需的能量叫键能 单位 1mol H2中含有 1molH H 在 250C 101kPa 条件下 由 H 原子形成 1molH H 要放出 436kJ 的能量 而断开 1molH H 重新变为 H 原子要 的能量 1 化学键的断裂是化学反应中能量变化的主要原因 一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量 决定于 的相对大小 E 反应物 E 生成物 能量 E 反应物 E 生成物 能量 二 化学能与热能的相互转化 放热反应 吸热反应 2Al 6HCl 2AlCl3 3H2 反应 热 Ba OH 2 8H2O 2NH4Cl BaCl2 2NH3 10H2O 反 应 热 H OH H2O 反应 热 三 中和热 时所释放的热量 疑难点拨疑难点拨 一 化学反应的热效应和键能的关系一 化学反应的热效应和键能的关系 在化学反应中 从反应物分子改变为生成物分子 各原子内部并没有多少变化 但原 子间的结合方式发生了改变 在这个过程中 反应物分子中的化学键部分或全部遭到破坏 生成物分子中的新化学键形成了 在破坏旧化学键时 需要能量来克服原子间的相互作用 在形成新化学键时 由于原子间的相互作用而放出能量 化学反应的热效应来源于反应过 程中 断裂旧化学键并形成新化学键时的能量变化 化学键键能的大小可粗略计算化学反应的热 效应 化学反应的热效应 H 生成物的键能总和 反应物的键能总和 二 二 化学反应中能量变化与反应的放 吸热化学反应中能量变化与反应的放 吸热 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 生成物的总能量 化学反应吸收能量 化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因 化学变化的过程伴随着化学能与其他能量的相互转化 这种变化 通常表现为热量的变化 吸热或放热 例如 中和反应是放热反应 H2与 Cl2的反应也是放热反应 常见的吸 用心 爱心 专心2 热反应 大多数分解反应 氯化铵与八水合氢氧化钡的反应 典例剖析典例剖析 例例 1 近年来 科学家正在探索利用铝粉做燃料的可能性 以期铝能成为一种石油 的取代物 假如铝作为一种普遍使用的新型能源被开发利用 关于其有利因素的下列说法 你认为哪项是错误的 A 铝质轻 便于运输 贮存 且安全 B 铝燃烧时放出的热量大 且燃烧后新产物对环境的污染容易得到有效控制 C 在地球上 铝矿资源丰富 D 现代电冶铝的工业技术已为铝作为新能源奠定了重要基础 解析解析 铝质轻 燃烧时放热多 在地壳中是含量最大的金属元素 铝矿资源丰富 这 些都是用铝作为新型燃料的有利条件 但是电冶铝本身需要消耗大量的能量 从这一点考 虑 如果没有开发出新的冶炼金属铝的技术 则用铝作为新能源的做法是不合算的 所以 D 说法错误 答案 D 例 2 最近 新华社的一条消息中披露 我国南海海底发现巨大的 可燃冰 带 能源总量估计相当于中国石油总量的一半 而我国东海 可燃冰 的蕴藏量也很可 观 可 燃冰 的主要成分是一水合甲烷晶体 CH4 H2O 请结合初中化学知识回答下列问题 1 下列说法中正确的是 填序号 A CH4 H2O 晶体中水是溶剂 B CH4 H2O 的组成元素有 3 种 C CH4 H2O 中 CH4和 H2O 的质量比为 1 1 D 可燃冰能燃烧 说明水具有可燃性 2 可燃冰的发现为我国在新世纪使用高效新能源开辟了广阔的前景 你认为能开发 利用 的新能源还有 至少填写二种 解析解析 1 溶剂是能够溶解其他物质的物质 溶剂与溶质间没有固定的组成 而 CH4 H2O 的组成固定故 A 不正确 CH4中含 C H 二元素 H2O 中含 H O 二元素 故 CH4 H2O 由 C H O 三元素 组成 B 正确 CH4 H2O 分子中 CH4与 H2O 的物质的量之比为 1 1 而其 式量不等则 C 不正确 CH4 H2O 可燃是由于分解产生 CH4的原因 故 D 不正确 2 新能源是指以新技术为基础 系统开发利用的能源包括太阳能 生物能 风能 地热能 氢能源等 答案 1 B 2 太阳能 潮汐能 水能 风能 核能 地热 氢能源等 练习 为减少汽车对城市大气的污染 近年来中国成功地开发出了以新燃料作能源 的 绿色汽车 这种汽车可避免有毒的有机铅 苯和苯的同系物以及多环芳烃的排放 保 护环境 这种 绿色汽车 的燃料是 A 甲醇B 汽油C 柴油D 重油 答案 A 用心 爱心 专心3 例 3 50 mL 0 50 mol L 盐酸与 50 mL 0 55 mol L NaOH 溶液在如图所示的装置中 进行中和反应 通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热 回答下列问题 1 从实验装置上看 图中尚缺少的一种玻璃用品是 2 烧杯间填满碎纸条的作用是 3 大烧杯上如不盖硬纸板 求得的中和热数值 填 偏大 偏 小 无影响 4 实验中改用 60 mL 0 50 mol L 盐酸跟 50 mL 0 55 mol L NaOH 溶液进行反应 与 上 述实验相比 所放出的热量 填 相等 不相等 所求中和热 填 相等 不相等 简述理由 5 用相同浓度和体积的氨水代替 NaOH 溶液进行上述实验 测得的中和热的数值会 用 50 mL 0 50 mol L NaOH 溶液进行上述实验 测得的中和热的数值会 均填 偏大 偏小 无影响 解析解析 本实验成败的关键是准确测量反应后的温度 因此所用装置必须保温 绝热且 可使体系温度尽快达到一致 故缺少的仪器应为环形玻璃搅拌棒 2 碎纸条的作用为减 少实验过程中的能量损失 3 不盖硬纸板会损失部分热量故所测结果偏低 4 由中和 热概念可知 中和热只与生成水的量有关而与过量的酸碱无关 但液体体积增大温差减小 不便测量 5 由于弱酸弱碱的中和热等于 H 与 OH 生成 H2O 时的反应热加上其电离时吸 热 答案 1 环形玻璃搅拌棒 2 减少实验过程中的热量损失 3 偏小 4 不等 相等 因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成 1 mol H2O 所放出的能量 与 酸碱的 用量无关 5 偏小 偏小 思考 要想提高中和热测定的准确性 实验应注意什么 答案 1 搅拌或倾倒时不要有溶液损失 2 准确读取混合液的最高温度值 3 溶液浓度不能太浓或太稀 知能训练知能训练 用心 爱心 专心4 一 选择题一 选择题 1 天然气 石油 煤等在地球上的蕴藏量是有限的 因此 可利用电解水的方法得 到氢气作能源 可用酒精作能源 砍伐树木作能源 应开发太阳能 核能等新的能 源 上述说法正确的是 A 只有 B 和 C 和 D 只有 2 下列说法正确的是 A 物质发生化学反应都伴随着能量变化 B 伴有能量变化的物质变化都是化学变化 C 在一个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同 D 在一个确定的化学反应关系中 反应物的总能量总是高于生成物的总能量 3 能源可分为一级能源和二级能源 自然界中以现成形式提供的能源称一级能源 需 依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源 据此判断 下列叙述正确的是 A 天然气是二级能源 B 石油是二级能源 C 电能是一级能源 D 水力是一级能源 4 下列反应属于放热反应的是 A 氢气还原氧化铜 B 氢气在氧气中燃烧 C 氢氧化钾和硫酸中和 D 碳酸钙高温分解成氧化钙和二氧化碳 5 下列反应属于吸热反应的是 A 二氧化碳与赤热的碳反应生成一氧化碳 B 葡萄糖在人体内氧化分解 C Ba OH 2 8H20 与 NH4Cl 反应 D 锌粒与稀 H2S04反应制取 H2 6 下列说法不正确的是 A 焦炭在高温下与水蒸气的反应是吸热反应 B 氢氧化钾与硝酸的反应是放热反应 C 燃料有足够的空气就能充分燃烧 D 化学反应的过程 都可以看成是 贮存 在物质内部的能量转化为热能等而被释放 出来的过程 7 2002 年上海综合 18 下列选项中说明乙醇作为燃料的优点的是 燃烧时发生氧化反应 充分燃烧的产物不污染环境 乙醇是一种再生能源 燃烧时放出大量热量 A B C D 8 2002 年上海综合 16 船天飞机用铝粉与高氯酸铵 NH4ClO4 的混合物为固体燃 料 点燃时铝粉氧化放热引发高氯酸铵反应 其方程式可表示为 NH4ClO4 N2 4H2O Cl2 2O2 下列对此反应的叙述中错误的是 A 上述反应属于分解反应 用心 爱心 专心5 B 上述反应瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行 C 反应从能量变化上说 主要是化学能转变为热能和动能 D 在反应中高氯酸铵只起氧化剂作用 9 已知某反应是放热反应 下列说法正确的是 A 该反应发生时 一定不需要加热 B 该反应中反应物的总能量小于生成物的总能量 C 该反应中反应物的总能量大于生成物的总能量 D 如果该反应开始后停止加热 反应一定能继续进行 10 1 molH I 键的键能是 299KJ 1mol I I 键的键能是 151KJ 1mol H H 键 的键能是 436KJ 则 H2 g I2 g 2HI g 的反应是 A 吸热反应 B 放热反应 C 分解反应 D 可逆反应 11 已知反应 A B C D 为放热反应 对该反应的下列说法中正确的为 A A 的能量一定高于 C B B 的能量一定高于 D C A 和 B 的总能量一定高于 C 和 D 的总能量 D 该反应为放热反应 故不必加热就一定能发生 12 2C O2 2CO 2CO O2 2CO2 都是放热反应 据此推断 下列说法不正确的 是 其他条件相同 A 12gC 所具有的能量一定高于 28gCO 所具有的能量 B 56gCO 和 32gO2所具有的总能量大于 88gCO2所具有的总能量 C 12gC 和 32gO2所具有的总能量大于 44gCO2所具有的总能量 D 将一定质量的碳燃烧 生成 CO2比生成 CO 时放出的热量多 二 填空题二 填空题 13 一切化学反应除了有质量的变化外 还伴随着 的变化 它们分别遵循 定律和 定律 能量变化通常主要表现为 的变化 即 或者 14 既是化学反应过程的本质 又是化学反 应中能量变化的主要原因 从能量的角度看 断开化学键要 形成化学键要 一个化学反应是吸收能量 热量 还是放出能量 热量 取决于 15 不同的物质不仅组成不同 结构不同 所包含的 也不同 放热反应的 宏观表现是 其微观表现是 16 在氢气与氯气反应生成氯化氢气体的反应中 若断裂 1mol H H 键要吸收 436KJ 的能量 断裂 1mol Cl Cl 键要吸收 243KJ 的能量 断裂 1molH Cl 键要吸收 用心 爱心 专心6 432KJ 的能量 则充分燃烧 1mol H2 的能量变化是 若 H 0 代表放热 H 0 代表吸热 该化学反应的热化学方程式是 17 把煤作为燃料可通过下列两种途径 途径 C s O2 g 点燃 CO2 g 放热Q1 kJ 途径 先制水煤气 C s H2O g CO g H2 g 吸热Q2 kJ 再燃烧水煤气 2CO g O2 g 点燃 2CO2 g 2H2 g O2 g 点燃 2H2O g 试回答下列问题 1 判断两种途径放热 途径 放出的热量 填 大于 等于 或 小于 途径 放出的热量 2 Q1 Q2 Q3的数学关系式是 3 由于制取水煤气反应里 反应物所具有的总能量 生成物所具有的总能量 那么在化学反应时 反应物就需要 能量才能转化为生成物 因此其反应条 为 4 简述煤通过途径 作为燃料的意义 三 计算题三 计算题 18 火箭推进器中盛有强还原剂液态肼 N2H4 和强氧化剂液态双氧水 当它们混合 反应时 即产生大量氮气和水蒸气 并放出大量热 已知 0 4 mol 液态肼与足量液态双氧 水反应 生成氮气和水蒸气 放出 256 652 kJ 的热量 1 反应的热化学方程式为 2 又已知 H2O l H2O g H 44 kJ mol 1 由 16 g 液态肼与液态 双 氧水反应生成液态水时放出的热量是 kJ 3 此反应用于火箭推进 除释放大量热和快速产生大量气体外 还有一个很大的优 点是 4 火箭的密封仪器舱内有一水银气压计 起飞前仪器舱内气温为 17 气压计中 水银柱高度为 76 cmHg 当火箭以大小为g的加速度竖直向上发射时 气压计水银柱高度 为 45 6 cm Hg 问此时仪器舱内温度为多少 共放热 Q3 kJ 用心 爱心 专心7 参考答案参考答案 一 选择题 1 D2 AC3 D4 BC5 AC6 CD 7 D8 D9 CD10 BD11 C12 A 二 填空题 13 能量 质量守恒定律 能量守恒定律 热量 放热 吸热 14 化学键的断裂与形成 吸收能量 放出能量 断开化学