化学能与热能教案及化学能与热能知识总结与习题

化学能与热能必修二第二章第一节化学能与热能一、教学目标⑴、知识与技能①初步理解物质的化学变化、化学键变化和能量变化之间的关系,掌握物质的化学变化和能量变化的本质。②了解吸热反应、放热反应的含义,了解化学反应在提供热能方面的重要作用。③培养学生的实验操作技能。⑵、过程与方法①通过对化学键与化学反应中的能量变化问题的交流讨论,学习获取数字化信息的方法,提高处理信息的能力和分析推理能力。②通过化学反应中的能量变化的活动探究,体验定性实验在化学研究中的应用。⑶、情感态度、价值观学生通过探究化学能转化为热能的奥秘,提高学习化学的兴趣和热情,体验科学探究的艰辛与喜悦,感受化学世界的奇妙与和谐。二、教学重点、难点重点：1.化学键与化学反应中能量变化的关系。2.吸热反应和放热反应两个概念。难点：从微观角度理解化学反应中的能量变化,掌握化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。三、教学辅助手段多媒体课件，实验用品四、教学过程Ⅰ、联系社会，展示素材，创设情境，提出问题，引入本章学习展示图片：燃料电池汽车，炼钢炉，石油钻井平台[板书]第二章化学反应与能量第一节化学能与热能Ⅱ、复习提问化学变化的特征和作用，师生互动（设疑）通过p32页思考与交流提出问题，引入第一个问题的学习思考与交流问题：（1）煤、石油、天然气在燃烧时释放出热能，这种热能从何而来？它与化学物质及其化学反应有什么关系？（2）石灰石要经过高温煅烧才能变成生石灰，高温条件提供的热能在石灰石的分解中有什么作用？（过渡）用化学键的观点来分析化学反应的本质过程是什么？[板书]一、化学键与化学反应中能量变化的关系1、当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要吸收能量；而形成生成物中的化学键要放出能量。举实例2、化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因（过渡）一个化学反应吸收能量还是放出能量是由什么决定的呢？3.一个化学反应吸收能量还是放出能量决定于（1）、反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。（投影）图片分析 （2）、旧键断裂所吸收的总能量与新键形成所释放的总能量的相对大小。（投影）能量图像分析（小结）思考与交流：你对化学反应特征有何新的认识？Ⅲ、（过渡）问题：化学能与热能如何相互转化？引入下一问题的学习[板书]二、化学能与热能的相互转化1、能量守恒定律：一种能量可以转化为另一种能量，总能量保持不变2、化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化：吸热或放热。（学生分组实验）实验2-1、2-2、2-3，交流与总结（投影展示）总结实验结果实验2-1盐酸和铝片的反应过程中能量的变化实验2-2氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应中的能量变化实验2－3酸碱中和（设疑）思考与交流：测定中和热时，在设计实验装置和操作时应该注意哪些问题？师生讨论交流（投影展示设计案例）Ⅳ、探索与总结引导学生归纳常见的吸热反应、放热反应（投影展示）Ⅴ、课堂练习1、下列说法正确的是（）A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应B.任何放热反应在常温条件下一定能发生反应C.反应物和生成物所具有的总能量决定了反应结果是放热还是吸热D.吸热反应在一定条件下也能发生反应2、在反应H2+Cl2＝2HCl中，已知H－H键能为436kJ，Cl－Cl键能为247kJ，H－Cl键能为431kJ，判断该反应是（）A.吸热反应B.放热反应C.吸收179kJ热量D.放出179kJ热量3、甲烷燃烧要放出热量，水的分解要吸收能量，试从化学键变化的角度分析其原因？4、氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰，在反应中，破坏1molH－H键消耗的能量为Q1kJ，破坏1molO=O键消耗的能量为Q2kJ，形成1molH－O键释放的能量为Q3kJ。下列关系式中正确的是（）A.2Q1+Q2>4Q3B.2Q1+Q2<4Q3C.Q1+Q2<Q3D.Q1+Q2=Q3Ⅵ、布置作业：完成课后题Ⅶ、板书设计：第二章化学反应与能量第一节化学能与热能一、化学键与化学反应中能量变化的关系1、当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要吸收能量；而形成生成物中的化学键要放出能量。2、化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因3.一个化学反应吸收能量还是放出能量决定于（1）、反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。（2）、旧键断裂所吸收的总能量与新键形成所释放的总能量的相对大小。二、化学能与热能的相互转化1、能量守恒定律：一种能量可以转化为另一种能量，总能量保持不变2、化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化：吸热或放热。[实验2-1]盐酸和铝片的反应是放热反应[实验2-2]氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应是吸热反应[实验2-3]酸碱中和反应是放热反应小结：常见的吸热反应：常见的放热反应：Ⅷ、课后反思：化学反应的反应热反应热定义：为了定量描述化学反应是释放或吸收的热量，化学上规定，当化学反应在一定温度下进行时，反应所释放或吸收的热量成为该反应在此温度下的热效应，简称为反映热，通常用符号Q来表示。反应吸热时，Q为正值；反应放热时，Q为负值。反应热产生的原因：在化学反应过程中，旧化学键断裂要吸收能量，新化学键形成时释放能量从而引起反应过程中产生能量的变化，这种能量变化以热的形式体现出来就形成了化学反应的反应热。计算公式：反应热(△H)=反应物键能总和—生成物键能总和常见的放热反应和吸热反应常见的放热反应：eq\o\ac(○,1)活波金属与水或酸的反应eq\o\ac(○,2)酸碱中和反应eq\o\ac(○,3)所有燃烧反应eq\o\ac(○,4)大多数化合反应常见的吸热反应：eq\o\ac(○,1)大多数分解反应eq\o\ac(○,2)2NH4Cl(s)+Ba(OH)2=8H2O=BaCl2+2NH3↑+10H2Oeq\o\ac(○,3)eq\o\ac(○,4)CO2+C2CO化学反应的焓变化学反应的反应热是由于反应前后物质所具有能量不同而产生的。物质所具有的能量是物质固有的性质，可以用一个物理量来描述。科学家们定义了一个称为“焓”的物理量，符号为H，用它的变化来描述与反应热有关的能量变化。热化学研究表明，对于在等压条件下进行的化学反应，如果反应中的物质的量变化全部转化为热能(同时可能伴随着反应体系体积的改变)而没有转化为电能、光能等其他形式得能，则该反应的反应热就等于反应前后物质的焓的变化，其数学表达式为：△H=Qp，式中Qp表示在压强不变条件下的反应热。△H=H(反应产物)—H(反应物)；△H>0为吸热反应；△H<0为放热反应。△H的单位为kJ/mol或J/mol。4．燃烧热和中和热(1)燃烧热：在101kPa时，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。注意：eq\o\ac(○,1)燃烧热是指1mol物质完全燃烧所放出的热量，因此在书写燃烧热的热化学方程式时，一般以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。eq\o\ac(○,2)燃烧产物必须是稳定的氧化物，如C→CO2、H2→H2O(l)等，警惕题目中CO或H2O(g)的干扰。(2)中和热：在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1mol水时的反应热。注意：eq\o\ac(○,1)强酸和强碱的稀溶液反应，其中和热相等，约是57.3kJ/mol。H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)△H=-57.3kJ/moleq\o\ac(○,2)对于强酸和弱碱，或弱酸和强碱的稀溶液反应，中和热一般低于57.3kJ/mol，因为弱电解质的电离是吸热的。eq\o\ac(○,3)中和反应的实质是H+和OH-化合生成H2O。若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质或难电离的其他物质等)，这部分反应热不在中和热内。热化学方程式热化学方程式是指能够表示一定条件下化学反应中物质的变化和反应的焓变的化学方程式。书写时要注明各物质的状态和反应的焓变。热化学方程式的书写方法：1.先写出正确的化学方程式，并写明物质的聚集状态。2.△H与测定条件有关，因此在书写时应注明△H的测定条件，若是在25℃、1.01×1053.热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子或原子数。因此化学计量数可以是整数也可以是分数。4.反应物和产物的聚集状态不同，反应热数值以及热数值以及符号都可能不同。因此，必须注明物质的聚集状态(s、l、g、aq)才能完整的体现出热化学方程式的意义。热化学方程式中不用标明“↑”和“↓”，不用“→”而用“=”表示。5.热化学方程式时表示反应已完成的数量。由于△H与反应完成的物质的量有关，所以方程式中化学式前面的化学计量数必须与△H相对应，如果化学计量数加倍，则△H也要加倍。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热值相等，符号相反。6.放热反应和吸热反应的区别类型比较放热反应吸热反应定义有热量放出的化学反应吸收热量的化学反应形成原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与化学键强弱的关系生成物分子成键时释放出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出的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量表示方法△H<0△H>0图示实例2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-571.6kJ/mol2HI(g)=H2(g)+I2(g)△H=+14.9kJ/mol二、盖斯定律及其应用1．盖斯定律化学反应无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变是一样的。也就是说，化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与具体反应进行的途径无关。如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热相同，这就是盖斯定律。2．若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为这几个化学反应焓变的代数和；若化学方程式中各物质的化学计量数加倍，则焓变也加倍；若反应逆向进行，则△H改变符号，但绝对值相等。3．能源的开发利用(1)能源发展的三个阶段柴草时期→化学能源时期(煤、石油、天然气为主要能源→多能源结构时期)(2)能源的分类知识点：1.判断一个反应是吸热还是放热判断方法：1、根据反应物断键和生成物成键吸收和放出能量的多少来判断【例1]H—H键的键能是436kJ·mol－1，I—I键的键能是151kJ·mol－1，H—I键的键能是299kJ·mol－1。则H2（g）+I2（g）2HI（g）的反应不是（）A.吸热反应B.放热反应C.化合反应D.可逆反应2、根据反应物和生成物具有的总能量来判断【例2】已知化学反应2C（s）+O2（g）2CO（g）、2CO（g）+O2（g）2CO2（g）都是放热反应。下列说法中不正确的是（）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C燃烧，生成CO2比生成CO时放出的热量多【例3】右图是两个反应反应前后反应物总能量和生成物总能量的比较图，对于A、B两个反应的说法正确的是()A.A反应是放热反应，B反应也是放热反应B.A反应是放热反应，B反应是吸热反应C.A反应是吸热反应，B反应也是吸热反应D.A反应不需要加热，B反应必须加热3、利用常见反应放热反应：中和反应、大多数化合反应、所有燃烧反应、金属与水或酸反应吸热反应：水解反应、电离反应、大多数的分解、以C、H２、CO为还原剂的氧化还原【例4】下列变化中属于吸热反应的是（）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生石灰跟水反应生成熟石灰A.①④B.②③C.①④⑤D.②④【例5】下列反应中属于吸热反应的是()A.镁与盐酸反应放出氢气B.氢氧化钠与盐酸的反应C.硫在空气或氧气中燃烧D.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应【易错点】1、物质具有的能量与断键或成键吸收或放出能量的关系【例6】已知在高温、高压、催化剂作用下，石墨可转化为金刚石，并吸收1.9KJ/mol的热量。（1）石墨和金刚石哪种单质更稳定____；（2）试推测石墨与金刚石各1mol在相同条件下燃烧，____放出的热量多2、吸热和放热反应与反应条件的关系【例7】下列说法正确的是（）A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应B.化学反应中的能量变化都表现为热量变化C.任何放热反应在常温下一定能发生反应D.反应物和生成物所具有的总能量的相对大小决定了反应是放热还是吸热【例8】从化学键的角度看，化学反应的实质是“旧化学键的断裂和新化学键的形成”，下列变化中既有旧化学键断裂，又有新化学键形成的是（）A.酒精溶于水B.二氧化碳变成干冰C.氯化钠受热熔化D.CaO作为干燥剂吸水3、中和热的概念【例9】1.00L1.00mol/L的H2SO4溶液与2.00L1.00mol/L的NaOH溶液完全反应，放出114.6KJ的热量，有人由此得出强酸与强碱反应的中和热为114.6KJ，这种结论是否正确，为什么？【综合】【例10】如图，把试管小心的放入盛有（20℃）碳酸饮料的烧杯中，试管中开始放入几小块镁片，再用滴管滴加5mL浓醋酸于试管中。回答：（1）实验中观察到的现象_________；（2）产生上述现象的原因_________。【例11】下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量物质Cl2Br2I2HClHBrHIH2能量（KJ）243193151432366298436（1）下列物质本身具有的能量最低的是（）A.H2B.Cl2C.Br2D.I（2）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______。（3）若无上表的数据，你能正确回答出问题（2）吗？【其他】一级能源与二级能源【例12】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为一级能源，需要依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源。据此判断下列说法中正确的是（）A.天然气是二级能源 B.石