《化學能與熱能》教案

第二章化學反應與能量第一節(jié)化學能與熱能一、化學鍵與化學反應中能量變化的關系1化學反應與體系的能量的變化：化學反應過程中伴隨著體系能量的變化，物質的化學反應與體系的能量變化是同時發(fā)生的。2化學反應中能量變化的本質原因：是化學鍵的斷裂與形成。斷開反應物中的化學鍵→吸收能量（1）化學反應過程中能量發(fā)生變化形成生成物中的化學鍵→放出能量例如：H2(g)＋Cl2(g)AUTOTEXT===2HCl(g)斷開1molH2分子中的H—H鍵時需要吸收436kJ的熱量斷開1molCl2分子中的Cl—Cl鍵時需要吸收243kJ的熱量形成2molHCl分子中的H—Cl鍵時要釋放2×431kJ的熱量此反應中：生成物分子形成時釋放的總能量>反應物分子斷裂時吸收的總能量反應中放出能量==2×431kJ－（436kJ+243kJ）==184.6kJ（反應中放出能量后，體系的能量降低。）若反應中：生成物分子形成時釋放的總能量<反應物分子斷裂時吸收的總能量,反應中就要吸收能量。（反應中吸收能量后，體系的能量升高。）（2）化學反應完成后的結果是吸收能量還是放出能量：決定于反應物的總能量與生成物的總能量的相對大小。二、化學能與熱能的相互轉化1.質量守恒和能量守恒定律（兩條基本自然定律）：（1）質量守恒定律：參加反應的各物質的質量總和等于生成物的各物質的質量總和。（2）能量守恒定律：能量可以互相轉化，但是體系包含的總能量不變。（3）質能守恒定律：質量與能量是相互聯(lián)系的，公式：EAUTOTEXT==mc2(C：光速)2.能量的相互轉化：水由高處向低處流原電池勢能動能化學能電能降雨電解池3.化學能與熱能的相互轉化物質燃燒化學能熱能加熱KClO3分解※化學反應中的能量變化通常表現(xiàn)為熱量的變化——吸熱或放熱（反應熱）。（1）反應熱：①定義：化學反應過程中放出或吸收的熱量，通常叫做反應熱。②符號：△H③單位：kJ·mol－1④計算：△H==生成物的總能量－反應物的總能量。（2）放熱反應:和吸熱反應①放熱反應：化學反應過程中釋放能量的反應叫放熱反應.。②吸熱反應：化學反應過程中吸收能量的反應叫吸熱反應.。（3）常見的放熱反應和吸熱反應☆常見的放熱反應：①所有的燃燒反應②酸堿中和反應③大多數的化合反應④金屬與酸的反應⑤生石灰和水反應☆常見的吸熱反應：①晶體Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應②大多數的分解反應③以H2、CO、C為還原劑的氧化還原反應放出熱量：濃硫酸稀釋、氫氧化鈉固體溶解等（強酸、強堿的水化熱大）※溶解過程吸收熱量：銨鹽溶解等。三、化學反應中的能量變化與鍵能變化及反應熱的關系：放熱反應吸熱反應表現(xiàn)形式△H<0或△H為“－”△H>0或△H為“+”能量變化生成物的總能量低于反應物的總能量生成物的總能量高于反應物的總能量鍵能變化生成物總鍵能高于反應物總鍵能生成物總鍵能低于反應物總鍵能聯(lián)系鍵能越大，物質能量越低，越穩(wěn)定；反之鍵能越小，物質能量越高，越不穩(wěn)定。圖示反應熱：△H==生成物的總能量－反應物的總能量?！鱄==反應物的總鍵能－生成物的總鍵能【隨堂練習】已知化學反應2C（s）＋O2（g）=2CO（g）、2CO（g）＋O2＝2CO2（g）都是放熱反應據此判斷，下列說法不正確的是（其他條件相同）A、12gC所具有的能量一定高于28gCO所具有的能量-----------------------------------------（A）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、將一定量的C燃燒、生成CO2比生成CO時放出的熱量多2、下列說法正確的是--------------------------------------------------------------------------------------（AC）A、物質發(fā)生化學變化都伴隨著能量變化B、伴有能量變化的物質變化都是化學變化C、在一個確定的化學反應關系中，反應物的總能量與生成物的總能量一定不同D、在一個確定的化學反應關系中，反應物的總能量總是高于生成物的總能量3、下列過程中△H小于零的是--------------------------------------------------------------------------（A）A.NO2轉化為N2O4B.醋酸的電離C.硝酸銨的水解D.氯酸鉀分解制氧氣4、下列說法正確的是---------------------------------------------------------------------------------------（C）A.需要加熱才能發(fā)生的反應一定是吸熱反應B.放熱反應在常溫下一定很容易發(fā)生C.化學反應除了生成新物質外，還伴隨著能量的變化D.1mol硫酸與足量氫氧化鈉發(fā)生中和反應生成水所釋放的熱量稱為中和熱。5.1molH-H鍵的鍵能是436KJ,1molI–I鍵的鍵能是151KJ，1molH-I鍵的健能是299KJ。則H2（g）+I2（g）=2HI（g）的反應是------------------------------------------------------（B）A.吸熱反應B.放熱反應C.分解反應D.可逆反應6.指出下列說法的正確的是-------------------------------------------------------------------------------（AB）A.生物體內進行的緩慢氧化反應是放熱反應。B.化學鍵斷裂吸收的能量越多，化學鍵越牢固。C.植物光合作用吸收太陽能，與化學能無關。D.柴草的燃燒與化學能無關。7．下列反應中屬吸熱反應的是--------------------------------------------------------------------------（D）A.鎂與鹽酸反應放出氫氣B.氫氧化鈉與鹽酸的反應C.硫在空氣或氧氣中燃燒D.Ba(OH)2?8H2O與NH4Cl反應8.下列反應既是氧化還原反應,又是放熱反應的是----------------------------------------------------（A）A．鋁與稀鹽酸的反應B．Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應C．灼熱的碳與二氧化碳的反應D．生石灰溶于水11．面粉廠必須嚴禁煙火的主要原因是-----------------------------------------(D)A．防止火災發(fā)生B．防止污染面粉C．吸煙有害健康D．面粉顆粒極小，當其擴散在空氣中與空氣充分接觸，一旦引發(fā)反應，極易發(fā)生爆炸12.已知反應：X＋Y＝＝M＋N為放熱反應，對該反應的下列說法中正確的是------------（B）A.X的能量一定高于MB.X和Y的總能量一定高于M和N的總能量C.Y的能量一定高于ND.因為該反應為放熱反應，故不必加熱反應就可發(fā)第二章第一節(jié)化學能與熱能練習卷班級姓名坐號一、選擇題1．近年來，科學家在海洋中發(fā)現(xiàn)了一種冰狀物質——可燃冰，其有效成分為甲烷。下列說法正確的是-----------------------------------------------------------------------------------------------------（）①甲烷屬于烴類②在相同條件下甲烷的密度大于空氣③甲烷難溶于水④可燃冰是一種極具潛力的能源A．①②③B．②③④C．①③④D．①②④2．綠色能源是指使用過程中不排放或排放極少污染物的能源，如一級能源中的水能、地熱、天然氣等；二級能源中電能、氫能等。下列能源屬于綠色能源的是--------------------------（）①太陽能②風能③石油④煤⑤潮汐能⑥木材A．①②③B．③④⑤C．④⑤⑥D．①②⑤3．已知反應物的總能量高于產物的總能量，則反應是--------------------------------------------（）A．放熱反應B.吸熱反應C.有催化劑作用D.無法判斷4．下列反應中，屬于吸熱反應的是--------------------------------------------------------------------（）A．活潑金屬跟酸反應B．制造水煤氣C．酸堿中和反應D．鎂條燃燒5．為了更好的解決能源問題，人們一方面研究如何提高燃料的燃燒效率，另一方面尋找新能源。以下做法不能提高燃料效率的是----------------------------------------------------------------------（）A煤的汽化與液化B液體燃料呈霧狀噴出C通入大大過量的空氣D將煤粉粉碎6．石墨炸彈爆炸時能在方圓幾百米范圍內撒下大量石墨纖維，造成輸電線、電廠設備損壞。這是由于石墨----------------------------------------------------------------------------------------------（）A．有放射性B．易燃易爆C．能導電D．有劇毒7．下列反應既屬于氧化還原反應，又是吸熱反應的是-------------------------------------------（）A．鋁片與稀鹽酸的反應B．Ba(OH)2?8H2O與NH4Cl的反應C．灼熱的炭與CO2的反應D．甲烷在氧氣中的燃燒反應8．對于放熱反應，下列說法中正確的是----------------------------------------（）A．產物H2O所具有的總能量高于反應物H2和O2所具有的總能量B．反應物H2和O2所具有的總能量高于產物H2O所具有的總能量C．反應物H2和O2所具有的總能量等于產物H2O所具有的總能量D．反應物H2和O2具有的能量相等9．“搖搖冰”是一種即冷即用的飲料。吸食時將飲料罐隔離層中的物質和水混合后搖動即會制冷，該化學物質是------------------------------------------------------------------------------------（）A．氯化鈉B．固體硝酸銨C．生石灰D．固體氫氧化鈉10．有三個熱化學方程式：①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)+Q1kJ；②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)+Q2kJ；③H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)+Q3kJ；其中Q1、Q2、Q3的大小關系為-------（）第7頁A．Q1=Q2=Q3B．2Q3=Q1<Q2C．Q3<Q2<Q1D．Q1<Q2<3Q311．在25℃，101kPa下，1mol的白磷（化學式為P4）完全燃燒放出的熱量比4mol的紅磷（化學式為P）完全燃燒放出的熱量多。反應方程式分別為：P4(s)+5O2(g)=P4O10(s)；4P(s)+5O2(g)=P4O10(s)由此判斷，下列說法正確的是-----------------------------------------------------------------------（）A．由紅磷轉化為白磷是吸熱反應，等質量時紅磷能量比白磷高B．由紅磷轉化為白磷是放熱反應，等質量時紅磷能量比白磷低C．由紅磷轉化為白磷是放熱反應，等質量時紅磷能量比白磷高D．由紅磷轉化為白磷是吸熱反應，等質量時紅磷能量比白磷低12．航天飛機用鋁粉與高氯酸銨（NH4ClO4）的混合物為固體燃料，點燃時鋁粉氧化放熱引發(fā)氯酸銨反應，其化學方程式可表示為：2NH4ClO4=N2↑+4H2O↑+Cl2↑+2O2↑+Q（該反應為放熱反應）下列對此反應的敘述中錯誤的是-------------------------------------------------------------------（）A．上述反應屬于分解反應B．上述反應瞬間產生大量高溫氣體推動航天飛機飛行C．反應從能量變化上說，主要是化學能轉變?yōu)闊崮芎蛣幽蹹．在反應中高氯酸銨只起氧化劑作用13．已知中和熱的數值是57.3kJ·mol–1。下列物質反應時，產生57.3kJ熱量的是---------（）A．稀HCl和稀NaOHB．1.0mol·L-1HCl和1.0mol·L–1NaOHC．500mL2.0mol·L-1HCl和500mL2.0mol·L–1NaOHD．500mL2.0mol·L-1H2SO4和500mL2.0mol·L-1Ba(OH)214．人類對于能源的利用大致可以分為三個時代：柴草能源、化石能源、多能源時代。以下說法正確的是---------------------------------------------------------------------------------------------（）A．原始社會人類學會利用火，他們以天然氣取暖，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原料C．多能源時代指的是新能源時代，包括核能、太陽能、氫能D．化石燃料的燃燒沒有污染15．反應是吸熱反應，由此可知-----------------------------------------（）A．石墨比金剛石更穩(wěn)定B．金剛石和石墨可以相互轉化C．金剛石比石墨更穩(wěn)定D．金剛石和石墨不能相互轉化16．下列說法正確的是--------------------------------------------------------------------------------------（）A．由H原子形成1molH-H鍵要吸收熱量B．所有燃燒反應都是放熱反應C．在稀溶液中，酸與堿發(fā)生中和反應生成1molH2O時所釋放的熱量稱為中和熱D．凡經加熱而發(fā)生的化學反應都是吸熱反應第8頁選擇題答案12345678910111213141516二、填空計算題1．已知反應：2H2+O2=2H2O+能量，請?zhí)顚懴铝斜砀裰锌瞻滋幍目偰芰恐担⒆⒚飨倪€是放出。有關鍵能：H—H：436kJ/molO—O：496kJ/molH—O：463kJ/mol拆開化學鍵形成化學鍵能量變化2molH2中的化學鍵4molH—O鍵4×463kJ—2×436kJ—496kJ=484kJ1molO2中的化學鍵2．(8分)1mol氫氣燃燒時約放熱286kJ，而1kg汽油燃燒時約放熱46000kJ。請回答：（1）等質量的氫氣和汽油相比，哪種可以放出的熱量多？用計算和數據加以說明。（2）氫氣被公認是21世紀替代礦物燃料的理想能源，試簡述氫氣作為能源的三個主要優(yōu)點：=1\*GB3①；=2\*GB3②；=3\*GB3③。3．美國《科學美國人》雜志在1971年7月刊登的“地球的能量資源”一文中提供了如下數據：到達地球表面的太陽輻射能的幾條主要去路：直接反射52,000×109kJ/s以熱能方式離開地球81,000×109kJ/s水循環(huán)40,000×109kJ/s大氣流動370×109kJ/s光合作用40×109kJ/s請選用以上數據計算（寫出計算過程）：（1）地球對太陽能的利用率約為。（2）通過光合作用，每年有千焦的太陽能轉化為化學能（每年按365天計算）。（3）設每年由綠色植物通過光合作用（6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2）為我們生存的環(huán)境除去二氧化碳的質量為A。根據能量關系列出A的計算式，列式中缺少的數據用符號表示。A=（千克）所缺少的數據的化學含義為。第9頁化學2第二章第一節(jié)化學能與熱能練習卷答案一、選擇題12345678CDABCCCB910111213141516BBDDCCABBC二、填空計算題1．共消耗1368kJ共釋放1852kJ放熱484kJ2．（1）解：1molH2為2g，則1kgH2燃燒放熱為：286kJ×1000g×1/2g=1.43×105kJ>4.6×104kJ，故：燃燒等質量的氫氣，比汽油放出的熱量多。（2）=1\*GB3①來源豐富；=2\*GB3②單位質量的氫燃燒時發(fā)熱量大；=3\*GB3③燃燒后不產生污染(合理回答均給分)。3．（1）地球對太陽能的利用率=[（水循環(huán)吸熱+大氣流動吸熱+光合作用吸熱）/太陽輻射能]×100%=[（40000+370+40）×109kJ/s]/[（52000+81000+40000+370+40）×109kJ/s]×100%=23.3%（2）通過光合作用，每年太陽能轉化的化學能為：365×24×60×60s×40×109kJ/s=1.26×1018kJ（3）設每生成1molC6H12O6（葡萄糖）所吸收的能量為QkJ，則：6CO2+6H2O——→C6H12O6+6O2+Q6×44×10—3kgQkJA1.26×1018kJ所以A=[（1.26×1018×6×44）/1000Q]kg（其中Q為每生成1mol葡萄糖所需吸收的能量）。第二章第1節(jié)《化學能與熱能》單元練習（分值：100分；時間：30分鐘。）一、選擇題（本題共6小題，每題6分，共36分）1.下列說法不正確的是()?；剂显谌魏螚l件下都能充分燃燒化石燃料在燃燒過程中能產生污染環(huán)境的CO、S02等有害氣體③直接燃燒煤不如將煤進行深加工后再燃燒的效果好④固體煤變?yōu)闅怏w燃料后，燃燒效率更低A．①④B．②③④C．②③D．①③④2．吸熱反應一定是()。A．釋放能量B．貯存能量C．反應物總能量高于生成物總能量D．反應物總能量低于生成物總能量3．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一級能源，需依靠其他能源的能量間接制取的能源稱為二級能源。據此判斷，下列敘述正確的是（）A．天然氣是二級能源B．石油是二級能源C．電能是一級能源D．水力是一級能源4．下列反應屬于放熱反應的是()。A．氫氣還原氧化銅B．氫氣在氧氣中燃燒C．氫氧化鉀和硫酸中和D．碳酸鈣高溫分解成氧化鈣和二氧化碳5．下列反應屬于吸熱反應的是()。A．二氧化碳與赤熱的碳反應生成一氧化碳B．葡萄糖在人體內氧化分解C．Ba(OH)2·8H20與NH4Cl反應D．鋅粒與稀H2S04反應制取H26．下列說法不正確的是()。A．焦炭在高溫下與水蒸氣的反應是吸熱反應B．氫氧化鉀與硝酸的反應是放熱反應C．燃料有足夠的空氣就能充分燃燒D．化學反應的過程，都可以看成是“貯存”在物質內部的能量轉化為熱能等而被釋放出來的過程二、填空題（本題共6小題，每空3分，共64分）1、一切化學反應除了有質量的變化外，還伴隨著的變化，它們分別遵循定律和定律。能量變化通常主要表現(xiàn)為的變化，即或者。第10頁2、既是化學反應過程的本質，又是化學反應中能量變化的主要原因。從能量的角度看，斷開化學鍵要，形成化學鍵要。一個化學反應是吸收能量（熱量）還是放出能量（熱量），取決于。3．不同的物質不僅組成不同、結構不同，所包含的也不同。放熱反應的宏觀表現(xiàn)是，其微觀表現(xiàn)是。4．在氫氣與氯氣反應生成氯化氫氣體的反應中，若斷裂1molH-H鍵要吸收436KJ的能量，斷裂1molCl-Cl鍵要吸收243KJ的能量，斷裂1molH-Cl鍵要吸收432KJ的能量，則充分燃燒1molH2的能量變化是。若ΔH〈0代表放熱，ΔH〉0代表吸熱，該化學反應的熱化學方程式是。5．有專家指出，如果將燃燒產物如CO2、H2O、N2等利用太