《化學(xué)能與熱能》教案

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化學(xué)反應(yīng)與體系的能量的變化：化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中伴隨著體系能量的變化，物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)與體系的能量變化是同時(shí)發(fā)生的。2化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)原因：是化學(xué)鍵的斷裂與形成。斷開(kāi)反應(yīng)物中的化學(xué)鍵→吸收能量（1）化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中能量發(fā)生變化形成生成物中的化學(xué)鍵→放出能量例如：H2(g)＋Cl2(g)AUTOTEXT===2HCl(g)斷開(kāi)1molH2分子中的H—H鍵時(shí)需要吸收436kJ的熱量斷開(kāi)1molCl2分子中的Cl—Cl鍵時(shí)需要吸收243kJ的熱量形成2molHCl分子中的H—Cl鍵時(shí)要釋放2×431kJ的熱量此反應(yīng)中：生成物分子形成時(shí)釋放的總能量>反應(yīng)物分子斷裂時(shí)吸收的總能量反應(yīng)中放出能量==2×431kJ－（436kJ+243kJ）==184.6kJ（反應(yīng)中放出能量后，體系的能量降低。）若反應(yīng)中：生成物分子形成時(shí)釋放的總能量<反應(yīng)物分子斷裂時(shí)吸收的總能量,反應(yīng)中就要吸收能量。（反應(yīng)中吸收能量后，體系的能量升高。）（2）化學(xué)反應(yīng)完成后的結(jié)果是吸收能量還是放出能量：決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對(duì)大小。二、化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化1.質(zhì)量守恒和能量守恒定律（兩條基本自然定律）：（1）質(zhì)量守恒定律：參加反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于生成物的各物質(zhì)的質(zhì)量總和。（2）能量守恒定律：能量可以互相轉(zhuǎn)化，但是體系包含的總能量不變。（3）質(zhì)能守恒定律：質(zhì)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(zhuǎn)化：水由高處向低處流原電池勢(shì)能動(dòng)能化學(xué)能電能降雨電解池3.化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化物質(zhì)燃燒化學(xué)能熱能加熱KClO3分解※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（反應(yīng)熱）。（1）反應(yīng)熱：①定義：化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中放出或吸收的熱量，通常叫做反應(yīng)熱。②符號(hào)：△H③單位：kJ·mol－1④計(jì)算：△H==生成物的總能量－反應(yīng)物的總能量。（2）放熱反應(yīng):和吸熱反應(yīng)①放熱反應(yīng)：化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中釋放能量的反應(yīng)叫放熱反應(yīng).。②吸熱反應(yīng)：化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中吸收能量的反應(yīng)叫吸熱反應(yīng).。（3）常見(jiàn)的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)☆常見(jiàn)的放熱反應(yīng)：①所有的燃燒反應(yīng)②酸堿中和反應(yīng)③大多數(shù)的化合反應(yīng)④金屬與酸的反應(yīng)⑤生石灰和水反應(yīng)☆常見(jiàn)的吸熱反應(yīng)：①晶體Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)②大多數(shù)的分解反應(yīng)③以H2、CO、C為還原劑的氧化還原反應(yīng)放出熱量：濃硫酸稀釋、氫氧化鈉固體溶解等（強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的水化熱大）※溶解過(guò)程吸收熱量：銨鹽溶解等。三、化學(xué)反應(yīng)中的能量變化與鍵能變化及反應(yīng)熱的關(guān)系：放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)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(yīng)物的總能量生成物的總能量高于反應(yīng)物的總能量鍵能變化生成物總鍵能高于反應(yīng)物總鍵能生成物總鍵能低于反應(yīng)物總鍵能聯(lián)系鍵能越大，物質(zhì)能量越低，越穩(wěn)定；反之鍵能越小，物質(zhì)能量越高，越不穩(wěn)定。圖示反應(yīng)熱：△H==生成物的總能量－反應(yīng)物的總能量。△H==反應(yīng)物的總鍵能－生成物的總鍵能【隨堂練習(xí)】已知化學(xué)反應(yīng)2C（s）＋O2（g）=2CO（g）、2CO（g）＋O2＝2CO2（g）都是放熱反應(yīng)據(jù)此判斷，下列說(shuō)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(shí)放出的熱量多2、下列說(shuō)法正確的是--------------------------------------------------------------------------------------（AC）A、物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化都伴隨著能量變化B、伴有能量變化的物質(zhì)變化都是化學(xué)變化C、在一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)關(guān)系中，反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量一定不同D、在一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)關(guān)系中，反應(yīng)物的總能量總是高于生成物的總能量3、下列過(guò)程中△H小于零的是--------------------------------------------------------------------------（A）A.NO2轉(zhuǎn)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(shuō)法正確的是---------------------------------------------------------------------------------------（C）A.需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)B.放熱反應(yīng)在常溫下一定很容易發(fā)生C.化學(xué)反應(yīng)除了生成新物質(zhì)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(yīng)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(yīng)是------------------------------------------------------（B）A.吸熱反應(yīng)B.放熱反應(yīng)C.分解反應(yīng)D.可逆反應(yīng)6.指出下列說(shuō)法的正確的是-------------------------------------------------------------------------------（AB）A.生物體內(nèi)進(jìn)行的緩慢氧化反應(yīng)是放熱反應(yīng)。B.化學(xué)鍵斷裂吸收的能量越多，化學(xué)鍵越牢固。C.植物光合作用吸收太陽(yáng)能，與化學(xué)能無(wú)關(guān)。D.柴草的燃燒與化學(xué)能無(wú)關(guān)。7．下列反應(yīng)中屬吸熱反應(yīng)的是--------------------------------------------------------------------------（D）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)8.下列反應(yīng)既是氧化還原反應(yīng),又是放熱反應(yīng)的是----------------------------------------------------（A）A．鋁與稀鹽酸的反應(yīng)B．Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)C．灼熱的碳與二氧化碳的反應(yīng)D．生石灰溶于水11．面粉廠必須嚴(yán)禁煙火的主要原因是-----------------------------------------(D)A．防止火災(zāi)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(dāng)其擴(kuò)散在空氣中與空氣充分接觸，一旦引發(fā)反應(yīng)，極易發(fā)生爆炸12.已知反應(yīng)：X＋Y＝＝M＋N為放熱反應(yīng)，對(duì)該反應(yīng)的下列說(shuō)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?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng)，故不必加熱反應(yīng)就可發(fā)第二章第一節(jié)化學(xué)能與熱能練習(xí)卷班級(jí)姓名坐號(hào)一、選擇題1．近年來(lái)，科學(xué)家在海洋中發(fā)現(xiàn)了一種冰狀物質(zhì)——可燃冰，其有效成分為甲烷。下列說(shuō)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(guò)程中不排放或排放極少污染物的能源，如一級(jí)能源中的水能、地?zé)?、天然氣等；二?jí)能源中電能、氫能等。下列能源屬于綠色能源的是--------------------------（）①太陽(yáng)能②風(fēng)能③石油④煤⑤潮汐能⑥木材A．①②③B．③④⑤C．④⑤⑥D(zhuǎn)．①②⑤3．已知反應(yīng)物的總能量高于產(chǎn)物的總能量，則反應(yīng)是--------------------------------------------（）A．放熱反應(yīng)B.吸熱反應(yīng)C.有催化劑作用D.無(wú)法判斷4．下列反應(yīng)中，屬于吸熱反應(yīng)的是--------------------------------------------------------------------（）A．活潑金屬跟酸反應(yīng)B．制造水煤氣C．酸堿中和反應(yīng)D．鎂條燃燒5．為了更好的解決能源問(wèn)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(guò)量的空氣D將煤粉粉碎6．石墨炸彈爆炸時(shí)能在方圓幾百米范圍內(nèi)撒下大量石墨纖維，造成輸電線、電廠設(shè)備損壞。這是由于石墨----------------------------------------------------------------------------------------------（）A．有放射性B．易燃易爆C．能導(dǎo)電D．有劇毒7．下列反應(yīng)既屬于氧化還原反應(yīng)，又是吸熱反應(yīng)的是-------------------------------------------（）A．鋁片與稀鹽酸的反應(yīng)B．Ba(OH)2?8H2O與NH4Cl的反應(yīng)C．灼熱的炭與CO2的反應(yīng)D．甲烷在氧氣中的燃燒反應(yīng)8．對(duì)于放熱反應(yīng)，下列說(shuō)法中正確的是----------------------------------------（）A．產(chǎn)物H2O所具有的總能量高于反應(yīng)物H2和O2所具有的總能量B．反應(yīng)物H2和O2所具有的總能量高于產(chǎn)物H2O所具有的總能量C．反應(yīng)物H2和O2所具有的總能量等于產(chǎn)物H2O所具有的總能量D．反應(yīng)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(shí)將飲料罐隔離層中的物質(zhì)和水混合后搖動(dòng)即會(huì)制冷，該化學(xué)物質(zhì)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(gè)熱化學(xué)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(guān)系為-------（）第7頁(yè)A．Q1=Q2=Q3B．2Q3=Q1<Q2C．Q3<Q2<Q1D．Q1<Q2<3Q311．在25℃，101kPa下，1mol的白磷（化學(xué)式為P4）完全燃燒放出的熱量比4mol的紅磷（化學(xué)式為P）完全燃燒放出的熱量多。反應(yīng)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(shuō)法正確的是-----------------------------------------------------------------------（）A．由紅磷轉(zhuǎn)化為白磷是吸熱反應(yīng)，等質(zhì)量時(shí)紅磷能量比白磷高B．由紅磷轉(zhuǎn)化為白磷是放熱反應(yīng)，等質(zhì)量時(shí)紅磷能量比白磷低C．由紅磷轉(zhuǎn)化為白磷是放熱反應(yīng)，等質(zhì)量時(shí)紅磷能量比白磷高D．由紅磷轉(zhuǎn)化為白磷是吸熱反應(yīng)，等質(zhì)量時(shí)紅磷能量比白磷低12．航天飛機(jī)用鋁粉與高氯酸銨（NH4ClO4）的混合物為固體燃料，點(diǎn)燃時(shí)鋁粉氧化放熱引發(fā)氯酸銨反應(yīng)，其化學(xué)方程式可表示為：2NH4ClO4=N2↑+4H2O↑+Cl2↑+2O2↑+Q（該反應(yīng)為放熱反應(yīng)）下列對(duì)此反應(yīng)的敘述中錯(cuò)誤的是-------------------------------------------------------------------（）A．上述反應(yīng)屬于分解反應(yīng)B．上述反應(yīng)瞬間產(chǎn)生大量高溫氣體推動(dòng)航天飛機(jī)飛行C．反應(yīng)從能量變化上說(shuō)，主要是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎蛣?dòng)能D．在反應(yīng)中高氯酸銨只起氧化劑作用13．已知中和熱的數(shù)值是57.3kJ·mol–1。下列物質(zhì)反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)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(duì)于能源的利用大致可以分為三個(gè)時(shí)代：柴草能源、化石能源、多能源時(shí)代。以下說(shuō)法正確的是---------------------------------------------------------------------------------------------（）A．原始社會(huì)人類學(xué)會(huì)利用火，他們以天然氣取暖，吃熟食，從事生產(chǎn)活動(dòng)B．目前我國(guó)廣大農(nóng)村生活做飯使用的都是化石原料C．多能源時(shí)代指的是新能源時(shí)代，包括核能、太陽(yáng)能、氫能D．化石燃料的燃燒沒(méi)有污染15．反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，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(zhuǎn)化C．金剛石比石墨更穩(wěn)定D．金剛石和石墨不能相互轉(zhuǎn)化16．下列說(shuō)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(yīng)都是放熱反應(yīng)C．在稀溶液中，酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時(shí)所釋放的熱量稱為中和熱D．凡經(jīng)加熱而發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)第8頁(yè)選擇題答案12345678910111213141516二、填空計(jì)算題1．已知反應(yīng)：2H2+O2=2H2O+能量，請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下列表格中空白處的總能量值，并注明消耗還是放出。有關(guān)鍵能：H—H：436kJ/molO—O：496kJ/molH—O：463kJ/mol拆開(kāi)化學(xué)鍵形成化學(xué)鍵能量變化2molH2中的化學(xué)鍵4molH—O鍵4×463kJ—2×436kJ—496kJ=484kJ1molO2中的化學(xué)鍵2．(8分)1mol氫氣燃燒時(shí)約放熱286kJ，而1kg汽油燃燒時(shí)約放熱46000kJ。請(qǐng)回答：（1）等質(zhì)量的氫氣和汽油相比，哪種可以放出的熱量多？用計(jì)算和數(shù)據(jù)加以說(shuō)明。（2）氫氣被公認(rèn)是21世紀(jì)替代礦物燃料的理想能源，試簡(jiǎn)述氫氣作為能源的三個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：=1\*GB3①；=2\*GB3②；=3\*GB3③。3．美國(guó)《科學(xué)美國(guó)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(shù)據(jù)：到達(dá)地球表面的太陽(yáng)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(kāi)地球81,000×109kJ/s水循環(huán)40,000×109kJ/s大氣流動(dòng)370×109kJ/s光合作用40×109kJ/s請(qǐng)選用以上數(shù)據(jù)計(jì)算（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）：（1）地球?qū)μ?yáng)能的利用率約為。（2）通過(guò)光合作用，每年有千焦的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能（每年按365天計(jì)算）。（3）設(shè)每年由綠色植物通過(guò)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(zhì)量為A。根據(jù)能量關(guān)系列出A的計(jì)算式，列式中缺少的數(shù)據(jù)用符號(hào)表示。A=（千克）所缺少的數(shù)據(jù)的化學(xué)含義為。第9頁(yè)化學(xué)2第二章第一節(jié)化學(xué)能與熱能練習(xí)卷答案一、選擇題12345678CDABCCCB910111213141516BBDDCCABBC二、填空計(jì)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(zhì)量的氫氣，比汽油放出的熱量多。（2）=1\*GB3①來(lái)源豐富；=2\*GB3②單位質(zhì)量的氫燃燒時(shí)發(fā)熱量大；=3\*GB3③燃燒后不產(chǎn)生污染(合理回答均給分)。3．（1）地球?qū)μ?yáng)能的利用率=[（水循環(huán)吸熱+大氣流動(dòng)吸熱+光合作用吸熱）/太陽(yáng)輻射能]×100%=[（40000+370+40）×109kJ/s]/[（52000+81000+40000+370+40）×109kJ/s]×100%=23.3%（2）通過(guò)光合作用，每年太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化的化學(xué)能為：365×24×60×60s×40×109kJ/s=1.26×1018kJ（3）設(shè)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(xué)能與熱能》單元練習(xí)（分值：100分；時(shí)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(shuō)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(guò)程中能產(chǎn)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(jìn)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(yīng)一定是()。A．釋放能量B．貯存能量C．反應(yīng)物總能量高于生成物總能量D．反應(yīng)物總能量低于生成物總能量3．能源可分為一級(jí)能源和二級(jí)能源，自然界中以現(xiàn)成形式提供的能源稱一級(jí)能源，需依靠其他能源的能量間接制取的能源稱為二級(jí)能源。據(jù)此判斷，下列敘述正確的是（）A．天然氣是二級(jí)能源B．石油是二級(jí)能源C．電能是一級(jí)能源D．水力是一級(jí)能源4．下列反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)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(yīng)屬于吸熱反應(yīng)的是()。A．二氧化碳與赤熱的碳反應(yīng)生成一氧化碳B．葡萄糖在人體內(nèi)氧化分解C．Ba(OH)2·8H20與NH4Cl反應(yīng)D．鋅粒與稀H2S04反應(yīng)制取H26．下列說(shuō)法不正確的是()。A．焦炭在高溫下與水蒸氣的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)B．氫氧化鉀與硝酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)C．燃料有足夠的空氣就能充分燃燒D．化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，都可以看成是“貯存”在物質(zhì)內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)化為熱能等而被釋放出來(lái)的過(guò)程二、填空題（本題共6小題，每空3分，共64分）1、一切化學(xué)反應(yīng)除了有質(zhì)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(yè)2、既是化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的本質(zhì)，又是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。從能量的角度看，斷開(kāi)化學(xué)鍵要，形成化學(xué)鍵要。一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是吸收能量（熱量）還是放出能量（熱量），取決于。3．不同的物質(zhì)不僅組成不同、結(jié)構(gòu)不同，所包含的也不同。放熱反應(yīng)的宏觀表現(xiàn)是，其微觀表現(xiàn)是。4．在氫氣與氯氣反應(yīng)生成氯化氫氣體的反應(yīng)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(xué)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是。5．有專家指出，如果將燃燒產(chǎn)物如CO2、H2O、N2等利用太