化學(xué)能與熱能教案及化學(xué)能與熱能知識總結(jié)與習(xí)題

化學(xué)能與熱能必修二第二章第一節(jié)化學(xué)能與熱能一、教學(xué)目標(biāo)⑴、知識與技能①初步理解物質(zhì)的化學(xué)變化、化學(xué)鍵變化和能量變化之間的關(guān)系,掌握物質(zhì)的化學(xué)變化和能量變化的本質(zhì)。②了解吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)的含義,了解化學(xué)反應(yīng)在提供熱能方面的重要作用。③培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能。⑵、過程與方法①通過對化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中的能量變化問題的交流討論,學(xué)習(xí)獲取數(shù)字化信息的方法,提高處理信息的能力和分析推理能力。②通過化學(xué)反應(yīng)中的能量變化的活動探究,體驗(yàn)定性實(shí)驗(yàn)在化學(xué)研究中的應(yīng)用。⑶、情感態(tài)度、價(jià)值觀學(xué)生通過探究化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的奧秘,提高學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和熱情,體驗(yàn)科學(xué)探究的艱辛與喜悅,感受化學(xué)世界的奇妙與和諧。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：1.化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系。2.吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)兩個概念。難點(diǎn)：從微觀角度理解化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,掌握化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。三、教學(xué)輔助手段多媒體課件，實(shí)驗(yàn)用品四、教學(xué)過程Ⅰ、聯(lián)系社會，展示素材，創(chuàng)設(shè)情境，提出問題，引入本章學(xué)習(xí)展示圖片：燃料電池汽車，煉鋼爐，石油鉆井平臺[板書]第二章化學(xué)反應(yīng)與能量第一節(jié)化學(xué)能與熱能Ⅱ、復(fù)習(xí)提問化學(xué)變化的特征和作用，師生互動（設(shè)疑）通過p32頁思考與交流提出問題，引入第一個問題的學(xué)習(xí)思考與交流問題：（1）煤、石油、天然氣在燃燒時(shí)釋放出熱能，這種熱能從何而來？它與化學(xué)物質(zhì)及其化學(xué)反應(yīng)有什么關(guān)系？（2）石灰石要經(jīng)過高溫煅燒才能變成生石灰，高溫條件提供的熱能在石灰石的分解中有什么作用？（過渡）用化學(xué)鍵的觀點(diǎn)來分析化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)過程是什么？[板書]一、化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系1、當(dāng)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，斷開反應(yīng)物中的化學(xué)鍵要吸收能量；而形成生成物中的化學(xué)鍵要放出能量。舉實(shí)例2、化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因（過渡）一個化學(xué)反應(yīng)吸收能量還是放出能量是由什么決定的呢？3.一個化學(xué)反應(yīng)吸收能量還是放出能量決定于（1）、反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對大小。（投影）圖片分析 （2）、舊鍵斷裂所吸收的總能量與新鍵形成所釋放的總能量的相對大小。（投影）能量圖像分析（小結(jié)）思考與交流：你對化學(xué)反應(yīng)特征有何新的認(rèn)識？Ⅲ、（過渡）問題：化學(xué)能與熱能如何相互轉(zhuǎn)化？引入下一問題的學(xué)習(xí)[板書]二、化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化1、能量守恒定律：一種能量可以轉(zhuǎn)化為另一種能量，總能量保持不變2、化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，通常表現(xiàn)為熱量的變化：吸熱或放熱。（學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)）實(shí)驗(yàn)2-1、2-2、2-3，交流與總結(jié)（投影展示）總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)2-1鹽酸和鋁片的反應(yīng)過程中能量的變化實(shí)驗(yàn)2-2氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體反應(yīng)中的能量變化實(shí)驗(yàn)2－3酸堿中和（設(shè)疑）思考與交流：測定中和熱時(shí)，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置和操作時(shí)應(yīng)該注意哪些問題？師生討論交流（投影展示設(shè)計(jì)案例）Ⅳ、探索與總結(jié)引導(dǎo)學(xué)生歸納常見的吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)（投影展示）Ⅴ、課堂練習(xí)1、下列說法正確的是（）A.需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)B.任何放熱反應(yīng)在常溫條件下一定能發(fā)生反應(yīng)C.反應(yīng)物和生成物所具有的總能量決定了反應(yīng)結(jié)果是放熱還是吸熱D.吸熱反應(yīng)在一定條件下也能發(fā)生反應(yīng)2、在反應(yīng)H2+Cl2＝2HCl中，已知H－H鍵能為436kJ，Cl－Cl鍵能為247kJ，H－Cl鍵能為431kJ，判斷該反應(yīng)是（）A.吸熱反應(yīng)B.放熱反應(yīng)C.吸收179kJ熱量D.放出179kJ熱量3、甲烷燃燒要放出熱量，水的分解要吸收能量，試從化學(xué)鍵變化的角度分析其原因？4、氫氣在氧氣中燃燒產(chǎn)生藍(lán)色火焰，在反應(yīng)中，破壞1molH－H鍵消耗的能量為Q1kJ，破壞1molO=O鍵消耗的能量為Q2kJ，形成1molH－O鍵釋放的能量為Q3kJ。下列關(guān)系式中正確的是（）A.2Q1+Q2>4Q3B.2Q1+Q2<4Q3C.Q1+Q2<Q3D.Q1+Q2=Q3Ⅵ、布置作業(yè)：完成課后題Ⅶ、板書設(shè)計(jì)：第二章化學(xué)反應(yīng)與能量第一節(jié)化學(xué)能與熱能一、化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系1、當(dāng)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，斷開反應(yīng)物中的化學(xué)鍵要吸收能量；而形成生成物中的化學(xué)鍵要放出能量。2、化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因3.一個化學(xué)反應(yīng)吸收能量還是放出能量決定于（1）、反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對大小。（2）、舊鍵斷裂所吸收的總能量與新鍵形成所釋放的總能量的相對大小。二、化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化1、能量守恒定律：一種能量可以轉(zhuǎn)化為另一種能量，總能量保持不變2、化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，通常表現(xiàn)為熱量的變化：吸熱或放熱。[實(shí)驗(yàn)2-1]鹽酸和鋁片的反應(yīng)是放熱反應(yīng)[實(shí)驗(yàn)2-2]氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體反應(yīng)是吸熱反應(yīng)[實(shí)驗(yàn)2-3]酸堿中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)小結(jié)：常見的吸熱反應(yīng)：常見的放熱反應(yīng)：Ⅷ、課后反思：化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱反應(yīng)熱定義：為了定量描述化學(xué)反應(yīng)是釋放或吸收的熱量，化學(xué)上規(guī)定，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在一定溫度下進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)所釋放或吸收的熱量成為該反應(yīng)在此溫度下的熱效應(yīng)，簡稱為反映熱，通常用符號Q來表示。反應(yīng)吸熱時(shí)，Q為正值；反應(yīng)放熱時(shí)，Q為負(fù)值。反應(yīng)熱產(chǎn)生的原因：在化學(xué)反應(yīng)過程中，舊化學(xué)鍵斷裂要吸收能量，新化學(xué)鍵形成時(shí)釋放能量從而引起反應(yīng)過程中產(chǎn)生能量的變化，這種能量變化以熱的形式體現(xiàn)出來就形成了化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱。計(jì)算公式：反應(yīng)熱(△H)=反應(yīng)物鍵能總和—生成物鍵能總和常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)常見的放熱反應(yīng)：eq\o\ac(○,1)活波金屬與水或酸的反應(yīng)eq\o\ac(○,2)酸堿中和反應(yīng)eq\o\ac(○,3)所有燃燒反應(yīng)eq\o\ac(○,4)大多數(shù)化合反應(yīng)常見的吸熱反應(yīng)：eq\o\ac(○,1)大多數(shù)分解反應(yīng)eq\o\ac(○,2)2NH4Cl(s)+Ba(OH)2=8H2O=BaCl2+2NH3↑+10H2Oeq\o\ac(○,3)eq\o\ac(○,4)CO2+C2CO化學(xué)反應(yīng)的焓變化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱是由于反應(yīng)前后物質(zhì)所具有能量不同而產(chǎn)生的。物質(zhì)所具有的能量是物質(zhì)固有的性質(zhì)，可以用一個物理量來描述?？茖W(xué)家們定義了一個稱為“焓”的物理量，符號為H，用它的變化來描述與反應(yīng)熱有關(guān)的能量變化。熱化學(xué)研究表明，對于在等壓條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，如果反應(yīng)中的物質(zhì)的量變化全部轉(zhuǎn)化為熱能(同時(shí)可能伴隨著反應(yīng)體系體積的改變)而沒有轉(zhuǎn)化為電能、光能等其他形式得能，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱就等于反應(yīng)前后物質(zhì)的焓的變化，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：△H=Qp，式中Qp表示在壓強(qiáng)不變條件下的反應(yīng)熱。△H=H(反應(yīng)產(chǎn)物)—H(反應(yīng)物)；△H>0為吸熱反應(yīng)；△H<0為放熱反應(yīng)。△H的單位為kJ/mol或J/mol。4．燃燒熱和中和熱(1)燃燒熱：在101kPa時(shí)，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量。注意：eq\o\ac(○,1)燃燒熱是指1mol物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量，因此在書寫燃燒熱的熱化學(xué)方程式時(shí)，一般以燃燒1mol物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)來配平其余物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。eq\o\ac(○,2)燃燒產(chǎn)物必須是穩(wěn)定的氧化物，如C→CO2、H2→H2O(l)等，警惕題目中CO或H2O(g)的干擾。(2)中和熱：在稀溶液中，強(qiáng)酸和強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水時(shí)的反應(yīng)熱。注意：eq\o\ac(○,1)強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的稀溶液反應(yīng)，其中和熱相等，約是57.3kJ/mol。H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)△H=-57.3kJ/moleq\o\ac(○,2)對于強(qiáng)酸和弱堿，或弱酸和強(qiáng)堿的稀溶液反應(yīng)，中和熱一般低于57.3kJ/mol，因?yàn)槿蹼娊赓|(zhì)的電離是吸熱的。eq\o\ac(○,3)中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是H+和OH-化合生成H2O。若反應(yīng)過程中有其他物質(zhì)生成(如生成不溶性物質(zhì)或難電離的其他物質(zhì)等)，這部分反應(yīng)熱不在中和熱內(nèi)。熱化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式是指能夠表示一定條件下化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的變化和反應(yīng)的焓變的化學(xué)方程式。書寫時(shí)要注明各物質(zhì)的狀態(tài)和反應(yīng)的焓變。熱化學(xué)方程式的書寫方法：1.先寫出正確的化學(xué)方程式，并寫明物質(zhì)的聚集狀態(tài)。2.△H與測定條件有關(guān)，因此在書寫時(shí)應(yīng)注明△H的測定條件，若是在25℃、1.01×1053.熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，并不表示物質(zhì)的分子或原子數(shù)。因此化學(xué)計(jì)量數(shù)可以是整數(shù)也可以是分?jǐn)?shù)。4.反應(yīng)物和產(chǎn)物的聚集狀態(tài)不同，反應(yīng)熱數(shù)值以及熱數(shù)值以及符號都可能不同。因此，必須注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)(s、l、g、aq)才能完整的體現(xiàn)出熱化學(xué)方程式的意義。熱化學(xué)方程式中不用標(biāo)明“↑”和“↓”，不用“→”而用“=”表示。5.熱化學(xué)方程式時(shí)表示反應(yīng)已完成的數(shù)量。由于△H與反應(yīng)完成的物質(zhì)的量有關(guān)，所以方程式中化學(xué)式前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)必須與△H相對應(yīng)，如果化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍，則△H也要加倍。當(dāng)反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí)，其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱值相等，符號相反。6.放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的區(qū)別類型比較放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)定義有熱量放出的化學(xué)反應(yīng)吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)形成原因反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量反應(yīng)物具有的總能量小于生成物具有的總能量與化學(xué)鍵強(qiáng)弱的關(guān)系生成物分子成鍵時(shí)釋放出的總能量大于反應(yīng)物分子斷鍵時(shí)吸收的總能量生成物分子成鍵時(shí)釋放出的總能量小于反應(yīng)物分子斷鍵時(shí)吸收的總能量表示方法△H<0△H>0圖示實(shí)例2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-571.6kJ/mol2HI(g)=H2(g)+I2(g)△H=+14.9kJ/mol二、蓋斯定律及其應(yīng)用1．蓋斯定律化學(xué)反應(yīng)無論是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)焓變是一樣的。也就是說，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)(各反應(yīng)物)和終態(tài)(各生成物)有關(guān)，而與具體反應(yīng)進(jìn)行的途徑無關(guān)。如果一個反應(yīng)可以分幾步進(jìn)行，則各分步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和與該反應(yīng)一步完成時(shí)的反應(yīng)熱相同，這就是蓋斯定律。2．若一個化學(xué)方程式可由另外幾個化學(xué)方程式相加減而得到，則該化學(xué)反應(yīng)的焓變即為這幾個化學(xué)反應(yīng)焓變的代數(shù)和；若化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍，則焓變也加倍；若反應(yīng)逆向進(jìn)行，則△H改變符號，但絕對值相等。3．能源的開發(fā)利用(1)能源發(fā)展的三個階段柴草時(shí)期→化學(xué)能源時(shí)期(煤、石油、天然氣為主要能源→多能源結(jié)構(gòu)時(shí)期)(2)能源的分類知識點(diǎn)：1.判斷一個反應(yīng)是吸熱還是放熱判斷方法：1、根據(jù)反應(yīng)物斷鍵和生成物成鍵吸收和放出能量的多少來判斷【例1]H—H鍵的鍵能是436kJ·mol－1，I—I鍵的鍵能是151kJ·mol－1，H—I鍵的鍵能是299kJ·mol－1。則H2（g）+I2（g）2HI（g）的反應(yīng)不是（）A.吸熱反應(yīng)B.放熱反應(yīng)C.化合反應(yīng)D.可逆反應(yīng)2、根據(jù)反應(yīng)物和生成物具有的總能量來判斷【例2】已知化學(xué)反應(yīng)2C（s）+O2（g）2CO（g）、2CO（g）+O2（g）2CO2（g）都是放熱反應(yīng)。下列說法中不正確的是（）A.12gC所具有的能量一定高于28gCO所具有的能量B.56gCO和32gO2所具有的總能量大于88gCO2所具有的總能量C.12gC和32gO2所具有的總能量大于44gCO2所具有的總能量D.將一定質(zhì)量的C燃燒，生成CO2比生成CO時(shí)放出的熱量多【例3】右圖是兩個反應(yīng)反應(yīng)前后反應(yīng)物總能量和生成物總能量的比較圖，對于A、B兩個反應(yīng)的說法正確的是()A.A反應(yīng)是放熱反應(yīng)，B反應(yīng)也是放熱反應(yīng)B.A反應(yīng)是放熱反應(yīng)，B反應(yīng)是吸熱反應(yīng)C.A反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，B反應(yīng)也是吸熱反應(yīng)D.A反應(yīng)不需要加熱，B反應(yīng)必須加熱3、利用常見反應(yīng)放熱反應(yīng)：中和反應(yīng)、大多數(shù)化合反應(yīng)、所有燃燒反應(yīng)、金屬與水或酸反應(yīng)吸熱反應(yīng)：水解反應(yīng)、電離反應(yīng)、大多數(shù)的分解、以C、H２、CO為還原劑的氧化還原【例4】下列變化中屬于吸熱反應(yīng)的是（）①液態(tài)水汽化；②將膽礬加熱變?yōu)榘咨勰?；③濃硫酸稀釋；④氯酸鉀分解制氧氣；⑤生石灰跟水反?yīng)生成熟石灰A.①④B.②③C.①④⑤D.②④【例5】下列反應(yīng)中屬于吸熱反應(yīng)的是()A.鎂與鹽酸反應(yīng)放出氫氣B.氫氧化鈉與鹽酸的反應(yīng)C.硫在空氣或氧氣中燃燒D.Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)【易錯點(diǎn)】1、物質(zhì)具有的能量與斷鍵或成鍵吸收或放出能量的關(guān)系【例6】已知在高溫、高壓、催化劑作用下，石墨可轉(zhuǎn)化為金剛石，并吸收1.9KJ/mol的熱量。（1）石墨和金剛石哪種單質(zhì)更穩(wěn)定____；（2）試推測石墨與金剛石各1mol在相同條件下燃燒，____放出的熱量多2、吸熱和放熱反應(yīng)與反應(yīng)條件的關(guān)系【例7】下列說法正確的是（）A.需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)B.化學(xué)反應(yīng)中的能量變化都表現(xiàn)為熱量變化C.任何放熱反應(yīng)在常溫下一定能發(fā)生反應(yīng)D.反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對大小決定了反應(yīng)是放熱還是吸熱【例8】從化學(xué)鍵的角度看，化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是“舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成”，下列變化中既有舊化學(xué)鍵斷裂，又有新化學(xué)鍵形成的是（）A.酒精溶于水B.二氧化碳變成干冰C.氯化鈉受熱熔化D.CaO作為干燥劑吸水3、中和熱的概念【例9】1.00L1.00mol/L的H2SO4溶液與2.00L1.00mol/L的NaOH溶液完全反應(yīng)，放出114.6KJ的熱量，有人由此得出強(qiáng)酸與強(qiáng)堿反應(yīng)的中和熱為114.6KJ，這種結(jié)論是否正確，為什么？【綜合】【例10】如圖，把試管小心的放入盛有（20℃）碳酸飲料的燒杯中，試管中開始放入幾小塊鎂片，再用滴管滴加5mL濃醋酸于試管中。回答：（1）實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象_________；（2）產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因_________。【例11】下表中的數(shù)據(jù)是破壞1mol物質(zhì)中的化學(xué)鍵所消耗的能量物質(zhì)Cl2Br2I2HClHBrHIH2能量（KJ）243193151432366298436（1）下列物質(zhì)本身具有的能量最低的是（）A.H2B.Cl2C.Br2D.I（2）相同條件下，X2（X代表Cl、Br、I）分別與氫氣反應(yīng)，當(dāng)消耗等物質(zhì)的量的氫氣時(shí)，放出或吸收的熱量最多的是______。（3）若無上表的數(shù)據(jù)，你能正確回答出問題（2）嗎？【其他】一級能源與二級能源【例12】能源可分為一級能源和二級能源，自然界中以現(xiàn)成形式提供的能源稱為一級能源，需要依靠其他能源的能量間接制取的能源稱為二級能源。據(jù)此判斷下列說法中正確的是（）A.天然氣是二級能源 B.石