《化学能与热能》学案

第一节化学能与热能第1学时1.懂得化学反映中能量变化的重要因素。2.懂得一种化学反映是吸取能量还是放出能量的决定因素。一、化学键与化学反映中能量变化的关系1.化学反映的实质化学反映的实质是原子(或原子团)的重新组合，即反映物中的断裂和生成物中的形成。2.化学反映中能量变化的因素(微观角度)(1)物质中的原子之间是通过结合的。(2)断开反映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101kPa的条件下)(4)物质在化学反映中发生能量变化的重要因素是的断裂和形成。3.化学反映中能量变化的决定因素(宏观角度)一种拟定的化学反映是吸取能量还是放出能量，取决于与的相对大小。当反映物的总能量生成物的总能量时，化学反映放出能量。当反映物的总能量生成物的总能量时，化学反映吸取能量。1.下列对化学反映的认识错误的是()A.会引发化学键的变化 B.会产生新的物质C.必然引发物质状态的变化 D.必然随着着能量的变化2.下图像分别表达反映过程中的能量变化，其中表达化学反映吸取能量的是() ABCD图2-1-53.下列变化过程中需要吸取能量的是()A.H＋H→H2 B.H＋Cl→HClC.I2→I＋I D.S＋4.下列有关放出能量的反映：A＋B═C＋D的说法中对的的是(EA、EB、EC、ED分别表达A、B、C、A.EA＞EC B.EC.EA＋EB＞EC＋ED D.E一、化学键与化学反映中能量变化的关系1.化学反映中能量变化的因素思考：在化学反映中，反映物中化学键的断裂吸取能量，生成物中化学键的形成放出能量，那么，某个化学反映终究是吸取能量还是放出能量与化学键有何关系？图2-1-6在反映H2＋Cl22HCl中，反映物中化学键断裂吸取的总能量为kJ，生成物中化学键形成放出的总能量为kJ，反映（填“放出”或“吸取”）的能量为kJ2.化学键与能量变化的关系（1）反映物断键吸取的总能量(填“＞”或“＜”)生成物成键放出的总能量化学反映吸取能量。化学反映吸取的能量＝－。（2）反映物断键吸取的总能量(填“＞”或“＜”)生成物成键放出的总能量化学反映放出能量。化学反映放出的能量＝－。思考：任何化学反映都随着着能量的变化，伴有能量变化的一定是化学变化吗？思考：我们已经懂得，化学反映的基本特性是有新物质生成，即在化学反映中物质发生了变化。通过上面的学习，你对化学反映的特性有什么进一步的认识？例1已知拆开1molH2中的化学键要吸取436kJ的能量，拆开1molO2中的化学键要吸取498kJ的能量，形成气态水中1molH—O键要放出465kJ的能量。若反映2H2＋O2═2H(填“放出”或“吸取”)能量kJ。3.化学反映中能量变化的决定因素思考：一种化学反映是吸取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。一种反映在完毕后是吸取能量还是放出能量，取决于反映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：ⅠⅡ图2-1-7图Ⅰ中反映物的总能量不不大于生成物的总能量，反映过程中反映物将比生成物多的那部分能量释放出来，这样的反映为(填“放出”或“吸取”)能量的反映；图Ⅱ中反映物的总能量比生成物的总能量低，反映过程中需要从外界吸取能量，这部分能量便储存在生成物中，这样的反映为(填“放出”或“吸取”)能量的反映。（1）反映物的总能量＞生成物的总能量化学反映放出能量。反映物的总能量＝＋。（2）反映物的总能量＜生成物的总能量化学反映吸取能量。反映物的总能量＋＝生成物的总能量。注意：物质所含有的能量高低与稳定性的关系物质含有的能量越低越，参加反映时，化学键断裂吸取的能量越，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已知反映A2＋B2═2AB，破坏1molA2中的化学键消耗的能量为Q1kJ，破坏1molB2中的化学键消耗的能量为Q2kJ，形成1molAB中的化学键释放的能量为A.若A2和B2的总能量之和不不大于生成的B.若A2和B2的总能量之和不大于生成的C.若该反映为放热反映，则Q1＋Q2D.若该反映为吸热反映，则Q1＋Q2思考：甲烷燃烧要放出能量，水电解产生氢气和氧气要吸取能量，试从化学键和物质所含能量的角度分析其因素，并阐明反映过程中能量的转变形式。1.下列说法不对的的是()A.每一种化学反映都会随着着能量变化B.化学反映中的能量变化都体现为热量的变化C.反映物的总能量高于生成物的总能量时，反映放出能量D.反映物的总能量低于生成物的总能量时，反映吸取能量2.吸取能量的反映一定是()A.释放能量 B.贮存能量C.反映物的总能量高于生成物的总能量 D.反映物的总能量等于生成物的总能量3.金刚石在一定条件下能够转变为石墨，并放出能量，下列说法中对的的是()A.金刚石更稳定B.金刚石所含有的能量更高C.反映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，在反映过程中，破坏1molH2中的化学键消耗的能量为akJ，破坏1molCl2中的化学键消耗的能量为bkJ，形成1molHCl中的化学键释放的能量为ckJA.b＞c B.a＋b＞2c C.a＋b＜c D.a＋b＜2c5.下列有关化学反映的说法中不对的的是()A.化学反映过程中一定有能量释放出来B.化学反映的特性是有新物质生成C.化学反映的过程事实上是一种旧键断裂、新键生成的过程D.在一拟定的化学反映关系中，反映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学时1.理解化学能转化为热能的重大意义，能根据事实判断吸热反映、放热反映。2.通过实验探究化学能与热能的互相转化关系。二、化学能与热能的互相转化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，它同样能够转化为其它形式的能量，如、等，在转化时，恪守守恒定律。2.吸热反映、放热反映化学反映中的能量变化，普通体现为的变化——吸热和放热。思考题：写出下列反映的化学方程式，并指出是放热反映还是吸热反映。①天然气CH4燃烧：②高温煅烧石灰石(重要成分CaCO3)：③铁丝在氧气中燃烧：。④钠与水的反映：。3.化学能与热能互相转化的应用化学反映随着着的变化是化学反映的基本特性之一。化学物质中的化学能通过反映转化成，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.人类运用能源的三个阶段(1)柴草时期该时期从火的发现至18世纪产业革命，以为重要能源。(2)化石能源时期从18世纪中期到当代，以、、为重要能源。(3)多能源构造时期以可再生能源和清洁能源(能源)为重要能源，重要涉及、、、、等。1.下列过程一定释放出能量的是（）A.化合反映 B.分解反映C.分子拆成原子 D.原子构成分子2.下列不是化石能源的是()A.氢气 B.煤 C.石油 D.天然气3.下列反映中不一定属于放热反映的是()A.Mg与盐酸的反映 B.燃烧反映C.中和反映 D.复分解反映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100～200体积的天然气。下面有关“可燃冰”的叙述不对的的是()A.“可燃冰”有可能成为人类将来的重要能源 B.“可燃冰”是一种比较干净的能源C.“可燃冰”提供了水可能变成油的例证 D.“可燃冰”的重要可燃成分是甲烷5.下列有关能量转化的说法不对的的是()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CO2D.植物通过光合作用将CO2二、化学能与热能的互相转化1.实验探究化学能与热能的互相转化（1）探究实验一：铝片与盐酸反映过程中的能量变化向一支试管中加入2~3mL6mol/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：①铝与盐酸反映的化学方程式：。②在反映过程中你将能看到什么现象？③用眼睛不能直接观察到反映中的热量变化，你将采用哪些简朴易行的方法来理解反映中的热量变化？统计实验现象，完毕下面表格：实验环节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2～3mL6mol/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映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20gBaOH2·8H2O晶体研细后与问题：①为什么要将氢氧化钡晶体磨成粉末？②为什么混合后要立刻用玻璃棒搅拌？③反映后有什么气体产生，应如何解决？在讨论的基础上，结合已学知识设计实验方案和实验环节。根据实验现象完毕下面表格：实验环节实验现象得出结论将晶体混合后立刻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映完后移走烧杯上的多孔塑料片，观察反映物用化学方程式表达上述反映：。（3）探究实验三：酸碱中和反映过程中的能量变化在200mL烧杯中加入：①50mL1mol/L的硝酸，②50mL1mol/L的盐酸，③50mL1mol/L的盐酸，测其温度。另用量筒量取①50mL1mol/L的NaOH溶液，②50mL1mol/L的NaOH溶液，③50mL1mol/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。观察反映中溶液温度的变化过程，并做好统计。规定：九个同窗分成一组进行实验，其中每三个同窗做一种实验并统计现象和数据。在实验中要注意：（1）三组实验所处条件要相似，如使用的仪器、外界环境中温度和压强要相似；（2）三组实验酸和碱的用量要相似，以确保生成水的量相似；（3）控制相似的反映时间。汇总实验现象和数据并列表比较。反映物及用量酸HNO3HCl50mL1mol/LHCl50mL1mol/L碱NaOH50mL1mol/LNaOH50mL1mol/LKOH50mL1mol/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映时都会放出热量？中和热：酸与碱发生中和反映生成molH2O例1将V1mL1.0mol/LHCl溶液和V2mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并统计溶液的温度，实验成果如图2-1-17所示(实验中始终保持V1＋V2图2-1-17A.当V1＝30mL时，盐酸和NaOHB.NaOH溶液的浓度约为1.5mol/LC.做该实验时环境温度为22℃D.该实验表明化学能能够转化为热能2.常见的吸、放热反映讨论：常见的放热反映、吸热反映有哪些？放热反映：；吸热反映：。例2下列变化中属于吸热反映的是()①液态水汽化②将胆矾加热变为白色粉末③浓硫酸稀释④氯酸钾分解制氧气⑤生石灰跟水反映生成熟石灰A.①④ B.②③ C.①④⑤ D.②④例3对下列化学反映的热现象的说法不对的的是()①放热反映发生时不必加热②化学反映过程中一定有能量变化③吸热反映需要加热后才干发生，放热反映不加热就会发生④化学反映吸取或放出热量的多少与参加反映的物质的多少有关A.①② B.②③ C.①③ D.②④3.化学能与热能互相转化的应用（1）运用热能进行生活、生产和科研。（2）运用热能使诸多化学反映得以发生。如：4.人类运用能源的三个阶段柴草时期、化石能源时期、多能源构造时期。常见的能源重要有下列九种：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。现在，最有但愿的新能源是、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。若该制冷物质能够在下列物质中选择，它应当是()A.氯化钠 B.固体硝酸铵C.生石灰 D.固体氢氧化钠2.已知反映X＋Y═M＋N为放热反映，对该反映的说法对的的是()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.由于该反映为放热反映，故不必加热就可发生3.下列说法不对的的是()A.有能量变化的过程不一定是化学变化B.化学反映的特性是有新物质生成C.通过加热而发生的化学反映不一定都是吸热反映D.只要有化学键的断裂，一定发生化学反映4.下列有关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.下列说法不对的的是()A.在化学反映中，随着物质的变化，现有化学键的断裂，又有化学键的形成，尚有化学能的变化B.化学反映过程中是放出热量还是吸取热量，取决于反映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不不大于破坏反映物化学键所吸取的能量时，反映为吸热反映D.物质含有的能量越低，其稳定性越大，反映越难以发生；物质含有的能量越高，其稳定性越小，反映越容易发生

参考答案第一学时［自主学习］答案一、1.化学键化学键2.（1）化学键（2）吸取放出（3）①吸取放出②1660（4）化学键3.反映物的总能量生成物的总能量不不大于不大于［自我检测］答案与解析1.C解析：化学反映的本质是旧键断裂、新键形成，A项对的；化学反映过程中旧物质消失，同时有新物质生成，B项对的；化学反映不一定有物质状态的变化，C项错误；从能量角度看，化学反映要么吸取能量，要么放出能量，一定随着能量变化，D项对的。2.A解析：反映物的总能量不大于生成物的总能量，化学反映吸取能量。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，吸取能量；D项，4.C解析：反映物的总能量高于生成物的总能量，反映放出能量，故C项对的。［课内巩固练习］答案与解析1.B解析：任何一种化学反映，反映物和生成物的能量不可能相等，因此每一种化学反映都会随着着能量的变化，A项对的；化学反映的能量变化可能以光能、电能、热能等形式体现出来，B项错误；反映物的总能量高于生成物的总能量，反映放出能量，反之则吸取能量，C、D两项对的。2.B解析：吸取能量的反映，一定是反映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：当反映物含有的总能量高于生成物所含有的总能量时，反映放出能量，由题意可知金刚石所含有的能量更高，B项对的；而物质所含有的能量越低越稳定，A项不对的；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取的能量多，C项不对的；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项不对的。4.D解析：H2在Cl2燃烧是放出能量的反映，阐明反映物断键吸取的总能量不大于生成物成键释放的总能量。根据化学方程式H2＋Cl2═2HCl可知，断键时吸取的总能量为(a＋b)kJ，生成HCl时释放的总能量为2ckJ，故a＋b5.A解析：化学反映的本质是旧键断裂、新键的形成，特性是有新物质生成。化学反映过程是吸取能量还是放出能量，取决于反映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)。第二学时［自主学习］答案二、1.质量守恒能量守恒