第二章化學能與熱能

1、第一節(jié)化學能與熱能第一節(jié)化學能與熱能化學反應與能量情情 境境 導導 入入課課 標標 點點 擊擊典典 例例 精精 析析課課 時時 訓訓 練練知知 識識 導導 學學第一節(jié)化學能與熱能第一節(jié)化學能與熱能返回“十一”長假期間，小明和爸爸媽媽一起到野外旅游。臨到中午時，他們一家圍在一起準備就餐，只見小明爸爸拿出一個包裝盒，輕輕一拉露在外面的繩頭，幾分鐘后打開盒蓋，熱氣騰騰的飯菜便呈現(xiàn)在眼前。周圍的人驚嘆不已：他們沒有生火為什么吃的飯是熱的呢？原來，盒底部有夾層，內部設有水袋和氧化鈣加熱袋，當拉起開關時，水袋中的水和氧化鈣接觸，反應放出的熱量使飯菜變熱。返回 反應過程中反應物結構發(fā)生了怎樣的變化？該反應為

2、什么能夠放熱？所有反應都能夠放熱嗎？返回1知道化學鍵的斷裂與形成是化學反應中能量變化的主要原因。2知道反應物與生成物總能量的相對高低是反應過程中能量變化的決定因素。3了解化學能與熱能的相互轉化。4了解能量轉化在生產、生活中的應用。返回化學鍵與化學反應中能量變化的關系1化學反應的實質化學反應的實質是_，即反應物中_的斷裂和生成物中_的形成。2化學反應中能量變化的直接原因(1)物質中的原子之間是通過_結合的。原子或原子團的重新組合舊化學鍵 新化學鍵化學鍵返回(2)斷開反應物中的化學鍵要_能量；形成生成物中的化學鍵要_能量。(3)化學鍵的_和_是物質在化學反應中發(fā)生能量變化的主要原因。3化學反應中能

3、量變化的根本原因反應物總能量與生成物總能量_。吸收釋放斷裂 形成不同返回 4化學鍵與化學反應中能量變化的關系吸收放出返回5化學反應過程中的能量變化返回應用思考：1.液態(tài)HCl不導電，但HCl溶于水能導電，該過程有化學鍵斷裂嗎？屬于化學變化嗎？2.化學反應中都有能量變化嗎？為什么？提示：都有，因為在化學反應過程中，破壞舊化學鍵，需要吸收一定的能量來克服原子(或離子)間的相互作用；形成新化學鍵時，又要釋放一定的能量。因此，在化學反應中，不僅有新物質生成，而且伴隨著能量變化。提示：當HCl溶于水時，在水分子的作用下，HCl化學鍵被破壞，但無新化學鍵的形成，故不屬于化學變化。返回 化學能與熱能的相互轉

4、化1兩條基本的自然定律(1)質量守恒定律：自然界的物質發(fā)生轉化時，_不變。(2)能量守恒定律：一種形式的能量可以轉化為另一種形式的能量，但是體系包含的_不變。2吸熱反應和放熱反應(1)吸熱反應：_熱量的化學反應。(2)放熱反應：_熱量的化學反應?？傎|量總能量吸收放出返回3化學能與熱能的相互轉化(1)化學能轉化為熱能。氣泡升高2Al6HCl=2AlCl33H2化學能轉化為熱能釋放出來返回(2)熱能轉化為化學能。刺激性氣味氣體降低BaCl22NH310H2O熱能轉化為化學能儲存起來返回4.中和熱在稀溶液中，酸與堿發(fā)生中和反應生成_稱為中和熱，單位為kJmol1。5化學能與熱能相互轉化的應用(1)化

5、學物質中的_通過反應轉化成_，是人類生存和發(fā)展的動力之源。(2)_轉化成_是人們進行化學科學研究，創(chuàng)造新物質不可或缺的條件和途徑。1 mol H2O時所釋放的熱量化學能 熱能熱能 化學能返回6人類利用能源的三個階段(1)柴草時期。該時期從火的發(fā)現(xiàn)至18世紀產業(yè)革命，以樹枝雜草為主要能源。(2)化石能源時期。從18世紀中期到現(xiàn)代，以_為主要能源。煤、石油、天然氣返回(3)多能源結構時期。以_能源和_能源(綠色能源)為主要能源，主要包括_、生物質能、地殼地表能等。太陽能、氫能、核能可再生 清潔返回應用思考：3.水蒸氣液化時向環(huán)境釋放熱量，該變化是放熱反應嗎？提示：吸熱反應和放熱反應是針對化學反應而

6、言的，水蒸氣液化是放熱過程，但無化學變化，故不是放熱反應。返回一、化學鍵與能量變化的關系1判斷化學反應吸收或放出能量的依據(jù)化學反應放出能量還是吸收能量取決于反應物中化學鍵斷裂時所吸收的能量和生成物中化學鍵形成時所放出的能量的相對大小。(1)若反應物中的化學鍵全部或部分斷開時所吸收的能量高于生成物成鍵時所釋放的能量，即E總吸E總放，則該反應吸收能量，吸收的能量為EE總吸E總放。返回(2)若反應物中的化學鍵全部或部分斷開時所吸收的能量低于生成物成鍵時所釋放的能量，即E總吸生成物的總能量時，化學反應放出能量，反之，化學反應吸收能量。返回三、物質具有的能量與其穩(wěn)定性之間的關系1物質具有的能量越低越穩(wěn)定

7、，參加反應時，化學鍵斷裂吸收的能量就越多，而如果是通過新鍵形成而生成該物質，則放出的能量就越多。2物質具有的能量高，則其不穩(wěn)定，參加反應時斷鍵所需能量低，該物質性質活潑，而形成該物質時，放出的能量較少。返回四、放熱反應和吸熱反應1放熱反應和吸熱反應的比較返回（續(xù)上表）返回2.常見的吸熱反應和放熱反應返回特別關注：吸熱反應和放熱反應均是化學反應。NaOH固體溶于水、濃H2SO4溶于水，屬于放熱過程，不屬于放熱反應；NH4NO3固體溶于水、升華、蒸發(fā)、分子形成原子等屬于吸熱過程，不屬于吸熱反應。返回五、設計實驗測定中和熱【實驗用品】大燒杯(500 mL)、小燒杯(100 mL)、溫度計、量筒(50

8、 mL)兩個、碎泡沫塑料或紙條、泡沫塑料板或硬紙板(中心有兩個小孔)、環(huán)形玻璃攪拌棒；0.50 mol/L鹽酸、0.55 mol/L NaOH溶液?！緦嶒炑b置】返回【實驗步驟】在大燒杯底部墊上碎泡沫塑料(或紙條)，使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平。然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料(或紙條)，大燒杯上用泡沫塑料板(或硬紙板)作蓋板，在板中間開兩個小孔，正好使溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒通過，以達到保溫、隔熱、減少實驗過程中熱量損失的目的。用一個量筒量取50 mL 0.50 mol/L的鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計測量鹽酸的溫度，記入實驗記錄表。然后把溫度計上的酸用水沖洗干凈。用另一個量筒量取5

9、0 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液，并用溫度計測量NaOH溶液的溫度，記入實驗記錄表。返回把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯中(注意不要灑到外面)，并把套有蓋板的溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒放入盛有鹽酸的小燒杯中，用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動溶液，并準確讀取混合溶液的最高溫度，作為終止溫度，記入實驗記錄表。重復實驗兩次，取測量所得溫度數(shù)據(jù)的平均值作為計算依據(jù)。返回實驗記錄表返回【數(shù)據(jù)處理】根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算中和熱。為了使計算更簡便一些，我們近似地認為0.50 mol/L的鹽酸和0.55 mol/L的NaOH溶液的密度都是1 g/cm3，所以50 mL 0.50 mol/L的鹽酸的質量m150

10、g,50 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液的質量m250 g。近似認為中和后生成的溶液的比熱容c4.18 J/(g)，由此可以計算出50 mL 0.50 mol/L的鹽酸與50 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液發(fā)生中和反應時放出的熱量為(m1m2)c(t2t1)返回特別關注：“中和熱”測定實驗的注意事項：1注意“量”的問題(1)反應物的濃度和體積取定值。(2)測量反應前后的溫度值。(3)做平行實驗取平均值。0.418(t2t1)kJ。又因 50 mL 0.50 mol/L的鹽酸中含有0.025 mol的HCl,0.025 mol HCl與足量NaOH發(fā)生中和反應，生成0.025

11、 mol H2O，放出的熱量是0.418(t2t1)kJ，所以，生成1 mol H2O時放出的熱量，即中和熱為H kJ/mol。返回2盡量減小實驗誤差(1)用經過標定的鹽酸和氫氧化鈉溶液。(2)量液器最好用移液管或滴定管(量筒誤差大)。(3)攪拌使反應充分進行。(4)及時散熱，使混合液溫度均衡。(5)溫度計的精確度高，最好使用精度優(yōu)于0.1 的溫度計。(6)鹽酸和氫氧化鈉混合液上方的空間盡可能小。(7)使用絕緣裝置，避免熱量散發(fā)到反應體系之外。(8)溫度計要讀準確。返回1下列變化過程中吸熱的是()AHH H2BHCl HClCI2 II DSO2 SO2解析：分子斷開化學鍵變成原子，需要吸收能

12、量；原子結合成分子，需要放出能量。A、B放熱，C吸熱，D是S燃燒生成SO2，放出熱量。答案：C返回2下列說法不正確的是()A物質發(fā)生化學反應時，斷開反應物中的化學鍵要吸收能量，而形成生成物中的化學鍵要放出能量B化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因C分子的穩(wěn)定性與化學鍵強弱有關D任何分子或化合物都是通過原子間形成化學鍵相結合的返回解析：稀有氣體是單原子分子，無化學鍵。答案：D返回3下列說法中正確的是()A凡是物質的化學變化都伴隨著能量的變化B凡是物質的化學變化就一定伴隨著化學能與熱能的轉化C凡是放熱反應都不需要人為加熱D凡是吸熱反應都需要人為加熱A返回一、有關反應能量的計算 已知1

13、g氫氣完全燃燒生成水蒸氣時放出121 kJ 的能量，且氧氣中1 mol O=O鍵完全斷裂時需要吸收496 kJ 的能量，水蒸氣中1 mol HO鍵形成時放出463 kJ的能量，則氫氣中l(wèi) mol HH鍵斷裂時吸收的能量為()A920 kJ B557 kJC436 kJ D181 kJ返回解析：由“1 g氫氣完全燃燒生成水蒸氣時放出121 kJ的能量”可知，2 g H2(含1 mol HH鍵)完全燃燒生成水蒸氣時放出的能量為121 kJ2242 kJ。由化學方程式H2(g) O2(g) H2O(g)，可設1 mol HH鍵斷裂吸收的能量為Q，則Q 496 kJ2463 kJ242 kJ，解得Q4

14、36 kJ。 答案：C=點燃 名師點睛：化學反應中能量的變化值反應物的總鍵能生成物的總鍵能。利用這一公式進行計算時，要特別注意：返回(1)既可以利用所有化學鍵的鍵能計算具體反應中的能量變化，又可以根據(jù)化學反應中的能量變化計算某一個具體的化學鍵的鍵能。(2)計算得到的數(shù)值如果為正值，則該反應為吸熱反應；如果是負值，則該反應為放熱反應。返回1斷開1 mol HH鍵、1 mol NH鍵、1 mol NN鍵分別需要吸收的能量為436 kJ、391 kJ、946 kJ，求：(1)1 mol N2生成NH3需_(填“吸收”或“放出”)能量_kJ。 (2)1 mol H2生成NH3需_(填“吸收”或“放出”

15、)能量_kJ。(不考慮可逆反應)返回解析：(1)N23H2 2NH3，生成2 mol NH3形成6 mol NH鍵時要放出6 mol391 kJ/mol2 346 kJ 的能量，拆開1 mol N N鍵和3 mol HH鍵時吸收的總能量為946 kJ3 mol436 kJ/mol2 254 kJ，整個過程中的能量變化為放出能量，為2 346 kJ2 254 kJ92 kJ。返回答案： (1)放出92(2)放出30.67返回 二、吸熱反應和放熱反應的判斷 下列變化中屬于吸熱反應的是()液態(tài)水汽化將膽礬加熱變成白色粉末濃硫酸稀釋氯酸鉀分解制氧氣生石灰跟水反應生成熟石灰ABCD解析：放熱反應和吸熱反

16、應都是化學反應。放熱反應為，吸熱反應為；而液態(tài)水汽化是吸熱過程、濃硫酸稀釋是放熱過程，二者均為物理變化。答案：D返回名師點睛：判斷反應是吸熱反應還是放熱反應的方法：(1)根據(jù)反應類型判斷：化合反應一般為放熱反應；需要加熱的分解反應一般為吸熱反應；中和反應為放熱反應。(2)記住一些特殊反應：Ba(OH)28H2O晶體和NH4Cl晶體在一起反應吸熱；所有的燃燒反應都是放熱反應；活潑金屬與水或酸的反應為放熱反應。(3)必須是化學反應才稱得上是吸熱反應或放熱反應。下列變化雖然有吸熱或放熱過程，但都不是吸熱反應或放熱反應：返回物質溶解產生的熱量變化。例如，NaOH溶解放熱、NH4NO3溶解吸熱等。稀釋溶

17、液引起的熱量變化。例如，濃硫酸用水稀釋時放熱。物質的三態(tài)(氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài))變化引起的熱量變化。返回2(雙選題)下列反應中屬于吸熱反應的是()ABa(OH)28H2O晶體和NH4Cl晶體混合攪拌B鹽酸和氫氧化鈉溶液混合C鋅放入稀硫酸中D木炭和水蒸氣高溫下反應解析：酸堿中和反應、金屬與酸的反應都是放熱反應，Ba(OH)28H2O晶體與NH4Cl晶體的反應、木炭與水蒸氣的反應都是吸熱反應。答案：AD返回 三、有關反應熱的實驗探究題在一個小燒杯里，加入約20 g已研磨成粉末的氫氧化鋇晶體Ba(OH)28H2O，將小燒杯放在事先已滴有34滴水的玻璃片上，然后向燒杯內加入約10 g NH4Cl晶體，并立

18、即用玻璃棒迅速攪拌，如下圖所示。返回試回答下列問題：(1)實驗中要立即用玻璃棒迅速攪拌的原因是_。(2)如果實驗中沒有看到“結冰”現(xiàn)象，可能的原因是_(答出3個或3個以上原因)。返回(3)如果沒有看到“結冰”現(xiàn)象，為說明該反應吸熱，我們還可以采取的方式是_(答出兩種方案)。(4)實驗中即使不“結冰”，提起燒杯的時候，發(fā)現(xiàn)燒杯與玻璃片也“黏在一起了”，原因是_。 (5)試用簡單的方法說明燒杯與玻璃片之間是因為“結冰”而黏在一起的。返回解析：明確反應原理，針對提出的具體問題，結合生活常識及相關知識來加以解決。本題是教材實驗的拓展探究，對實驗成敗的關鍵以及實驗過程中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象進行了綜合分析，對跨

19、學科知識也進行了綜合考查。要想證明該反應吸熱，不一定要通過“結冰”現(xiàn)象，還可以是“人的感覺”、“溫度計”等，但是無論通過什么方式，實驗成功的關鍵是讓反應快速進行，從而在較短的時間內使體系溫度得到明顯的下降。返回答案： (1)使反應物迅速混合而充分反應，使溫度迅速下降(2)藥品用量太少；Ba(OH)28H2O晶體未研成粉末，反應太慢；沒有迅速攪拌；環(huán)境溫度太高；玻璃片上加水太多；氫氧化鋇晶體失水等(3)用皮膚感受，感覺很涼；用溫度計來檢驗，發(fā)現(xiàn)溫度降低(4)水排開了燒杯底部與玻璃片之間的空氣，在大氣壓的作用下，燒杯與玻璃片黏在一起了。返回(5)看玻璃片能否從側面相對滑動，若不能，則是由于“結冰”

20、而黏在一起的。名師點睛：Ba(OH)28H2O與NH4Cl反應實驗應注意的問題：(1)注意藥品的用量。因為反應物越多，吸收的熱量越多，溫度降低得越快，所以該反應所用藥品的量不能少于教材中提供的藥品用量：Ba(OH)28H2O 20 g、NH4Cl 10 g。返回(2)注意器材的選擇。燒杯以選擇100 mL規(guī)格的為宜；對于玻璃片應該選擇質量輕、面積和燒杯底部吻合(比燒杯底面積稍大)的，最好選用薄的毛玻璃。(3)注意正確的操作。玻璃片上鋪水要均勻；攪拌要快、要穩(wěn)。返回350 mL 0.50 molL1鹽酸與50 mL 0.55 molL1NaOH溶液在如右圖所示的裝置中進行中和反應。通過測定反應過

21、程中所放出的熱量可計算中和熱。回答下列問題：(1)從實驗裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃儀器是_。(2)燒杯間填滿碎泡沫塑料的作用是_。返回(3)大燒杯上如不蓋硬紙板，求得的中和熱數(shù)值_(填“偏大”、“偏小”或“無影響”)。(4)實驗中改用60 mL 0.50 molL1鹽酸跟50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液進行反應，與上述實驗相比，所放出的熱量_(填“相等”或“不相等”)，所求中和熱_ (填“相等”或“不相等”)，簡述理由：_。返回 (5)用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進行上述實驗，測得的中和熱的數(shù)值會_(填“偏大”、“偏小”或“無影響”，下同)，用50 mL 0.50

22、molL1 NaOH溶液進行上述實驗，測得的中和熱的數(shù)值會_。返回解析：(1)本實驗成功的關鍵是準確測量反應后的溫度，因此所用裝置必須保溫、絕熱且可使體系溫度盡快達到一致，故缺少的儀器為環(huán)形玻璃攪拌棒。(2)碎泡沫塑料的作用是減少實驗過程中的熱量損失。(3)不蓋硬紙板會損失熱量，故所測結果偏小。(4)中和反應放出的熱量跟生成H2O的物質的量有關。而中和熱是指酸跟堿的稀溶液生成1 mol H2O時放出的熱量，與酸堿的用量無關，必須換算成生成1 mol H2O時所放出的熱量。(5)弱堿與酸反應時，弱堿電離需吸熱；用50 mL 0.50 molL1NaOH溶液進行上述實驗，堿不能使鹽酸反應充分，因此

23、這兩種情況下放出的熱量均減小，故測得的中和熱的數(shù)值均偏小。返回 答案：(1)環(huán)形玻璃攪拌棒(2)減少實驗過程中的熱量損失(3)偏小(4)不相等相等中和熱是指酸堿發(fā)生中和反應生成1 mol H2O所放出的熱量，與酸堿的用量無關(5)偏小偏小返回1下列說法正確的是()A化學反應中的能量變化都表現(xiàn)為熱量的變化B需要加熱才能發(fā)生的反應一定是吸熱反應C放熱反應在常溫下一定很容易發(fā)生D反應是吸熱還是放熱必須看反應物和生成物所具有的總能量的相對大小返回解析：化學反應中的能量變化除了以熱能的形式表現(xiàn)外，還有電能等，故A選項錯誤。判斷某化學反應為吸熱反應還是放熱反應不應根據(jù)是否加熱，如Fe與硫粉在常溫下不能反應

24、，必須加熱后方可反應，但該反應是放熱的，B、C選項錯誤。答案：D返回2.鋁片與鹽酸的反應屬于（ ）A.吸熱反應B.放熱反應C.既是吸熱反應，又是放熱反應D.都不是B返回3人類對于能源的利用大致可以分為三個階段：柴草時期、化石能源時期、多能源結構時期。以下說法正確的是()A原始社會人類學會利用火，他們用天然氣取暖，吃熟食，從事生產活動B目前我國廣大農村生活做飯使用的都是化石燃料C多能源結構時期指的是新能源時代，廣泛使用的能源包括核能、太陽能、氫能D化石燃料的燃燒沒有污染返回解析：原始人是鉆木取火，主要燃料是木柴等，直到現(xiàn)在，我國廣大農村依然主要靠植物的秸稈、木柴等做飯，A、B兩項錯誤；化石燃料燃

25、燒會產生SO2及大量的CO2，使目前的酸雨、溫室效應等環(huán)境問題越來越嚴重。答案：C返回4已知斷開1 mol HH鍵吸收的能量為436 kJ，形成1 mol HN鍵放出的能量為 391 kJ，根據(jù)化學方程式N23H2 2NH3，反應完 1 mol N2放出的能量為 92.4 kJ，則斷開1 mol NN鍵需吸收的能量是()A431 kJ B945.6 kJC649 kJ D869 kJ返回解析：設斷開1 mol NN鍵需吸收的能量為x，根據(jù)反應放出的能量形成新鍵放出的能量斷開舊鍵吸收的能量，代入數(shù)據(jù)：92.4 kJ6391 kJ3436 kJx，x945.6 kJ。答案：B返回5下列能源是通過化學反應產生的是()A太陽能 B潮汐能C風能 D氫氣燃燒產生的熱能D返回 6在一定條件下A與B反應可生成C和D，其能量變化如下圖：(1)若E1E2，反應體系的總能量_(填“升高”或“降低”)，為_(填“吸熱”或“放熱”)反應。(2)若E1E2，反應體系的總能量_(填“升高”或“降低”)，為_(填“吸熱”或“放熱”)反應，其原因是_。降低放熱升高吸熱反應物從環(huán)境中吸收能量返回7(雙選題)石墨和金剛石都是碳的單質，石墨在一定條件下可轉化為金剛石。已知12 g石墨完全轉化成金剛石時，要吸收E kJ 能量，下列說法正確的是()