2018-2019學年高中化學 第2章 化學反應與能量 第1節(jié) 化學能與熱能學案 新人教版必修2.doc

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第一節(jié)　化學能與熱能 學習目標：1.知道化學反應中能量變化的主要原因。(重點)2.根據(jù)反應前后物質(zhì)總能量的相對大小判斷化學反應是吸熱反應還是放熱反應。(重難點)3.了解化學能與熱能的相互轉(zhuǎn)化。4.了解化學能轉(zhuǎn)化為熱能在生產(chǎn)、生活中的應用及其對人類文明發(fā)展的貢獻。 [自 主 預 習探 新 知] 1．化學反應中能量變化的原因——微觀角度 (1)化學反應的實質(zhì)：原子的重新組合，即反應物中舊化學鍵的斷裂和生成物中新化學鍵的形成的過程。 (2)化學反應中能量變化的原因 (3)實例 斷裂1 mol H—H鍵(H—H―→2H)吸收436 kJ能量，形成1 mol H—H鍵(2H―→H—H)放出436 kJ能量； 斷裂4 mol C—H鍵(CH4―→C＋4H)吸收1 660 kJ能量，形成1 mol C—H鍵(C＋H―→C—H)放出415 kJ能量。 (4)結(jié)論：化學鍵的斷裂和形成是物質(zhì)在化學反應中發(fā)生能量變化的主要原因。 2．化學反應中能量變化的決定因素——宏觀角度 　　　　　　化學反應放熱 　　　　　　 　↑ 　 　　　　　　　　 ↓ 　　　　　　化學反應吸熱 結(jié)論：化學反應中的能量變化決定于反應物的總能量與生成物的總能量的相對大小。 3．化學能與熱能的相互轉(zhuǎn)化 (1)兩個基本的自然規(guī)律——“質(zhì)量守恒”和“能量守恒” 質(zhì)量守恒定律：自然界中的物質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)化時，總質(zhì)量不變； 能量守恒定律：不同形式的能量發(fā)生轉(zhuǎn)換時，總能量不變。 (2)吸熱反應與放熱反應 ①吸熱反應：吸收熱量的化學反應，實現(xiàn)了熱能轉(zhuǎn)化為化學能。 ②放熱反應：放出熱量的化學反應，實現(xiàn)了化學能轉(zhuǎn)化為熱能。 (3)化學反應中能量變化的應用：利用化學能轉(zhuǎn)化為熱能進行生活、生產(chǎn)和科研，提供人類生存和發(fā)展所需要的能量和動力；利用熱能轉(zhuǎn)化為化學能進行化工生產(chǎn)、研制新物質(zhì)。 【注意】　需要加熱才能進行的反應不一定是吸熱反應，不需要加熱就能進行的反應也不一定是放熱反應。 4．能源利用的三階段 【提醒】　常見新能源有太陽能、氫能、生物質(zhì)能、地熱能、潮汐能、海洋能、風能、水能、核能。其中太陽能、氫能、生物質(zhì)能、風能和水能屬于可再生能源。 [基礎自測] 1．判斷對錯(對的打“√”，錯的打“”)。 (1)化學鍵斷裂需要吸收能量，化學鍵形成會放出能量(　　) (2)化學反應必然伴隨能量變化(　　) (3)相同條件下由原子形成1 mol H—Cl鍵所放出的能量與斷開1 mol H—Cl鍵吸收的能量相等(　　) (4)吸熱反應的進行必須加熱，放熱反應的進行不用加熱(　　) (5)煤、石油和天然氣都是化石能源(　　) (6)柴草燃燒時，化學能全部轉(zhuǎn)化為熱能(　　) 【答案】　(1)√　(2)√　(3)√　(4)　(5)√　(6) 2．下列反應中，屬于放熱反應的是________，屬于吸熱反應的是________(填序號)。 ①煅燒石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰(CaO) ②燃燒蜂窩煤取暖?、壅ㄋ幈ā、芰蛩崤c氫氧化鉀溶液反應?、萆遗c水作用制熟石灰?、奘澄锔瘮　、咛寂c水蒸氣反應制得水煤氣?、郆a(OH)28H2O與NH4Cl混合反應 【答案】　②③④⑤⑥?、佗撷? [合 作 探 究攻 重 難] 利用化學鍵進行能量的變化計算 利用化學鍵的能量變化可粗略計算化學反應過程中的能量變化。以反應H2＋Cl2===2HCl為例： [問題思考] (1)斷裂1 mol H—H和1 mol Cl—Cl形成H和Cl，能量有什么變化？數(shù)值為多少？ 【提示】　吸收能量。數(shù)值為(436＋243)kJ。 (2)H與Cl形成2 mol H—Cl，能量有什么變化？數(shù)值為多少？ 【提示】　放出能量。數(shù)值為2431 kJ。 (3)1 mol H2與1 mol Cl2生成2 mol HCl氣體，能量有什么變化？數(shù)值為多少？ 【提示】　放出能量。數(shù)值為2431 kJ－436 kJ－243 kJ＝183 kJ。 (4)原子形成1 mol化學鍵所放出的能量與斷開1 mol該化學鍵所吸收的能量有什么關(guān)系？ 【提示】　相等。 (1)化學鍵與能量變化的關(guān)系： (2)計算公式： 用Q(吸)表示反應物分子化學鍵斷裂時吸收的總能量，Q(放)表示生成物分子化學鍵形成時放出的總能量。 公式：ΔQ＝Q(吸)－Q(放) 利用化學鍵形成和斷裂時的能量變化計算化學反應中的能量變化： ΔQ＝Q(吸)－Q(放) [對點訓練] 1．化學反應A2＋B2===2AB的能量變化如圖所示，則下列說法正確的是(　　) 【導學號：43722077】 A．該反應是吸熱反應 B．斷裂1 mol A—A鍵和1 mol B—B鍵能放出x kJ能量 C．斷裂2 mol A—B鍵需要吸收y kJ的能量 D．2 mol AB的總能量高于1 mol A2和1 mol B2的總能量 C　[由圖示知反應物總能量高于生成物總能量，該反應是放熱反應，A、D項錯誤；斷鍵時吸收能量，B項錯誤。] 2．根據(jù)下面的信息，判斷下列敘述正確的是(　　) 【導學號：43722078】 A．氫氣跟氧氣反應生成水的同時釋放能量 B．氫氣跟氧氣反應生成水的同時吸收能量 C．1 mol H2跟 mol O2反應生成1 mol H2O一定釋放能量245 kJ D．2 mol H2(g)跟1 mol O2(g)反應生成2 mol H2O(g)吸收能量490 kJ A　[由題中信息可知，1 mol H2(g)的共價鍵斷裂吸收能量436 kJ， mol O2(g)的共價鍵斷裂吸收能量249 kJ，兩項共吸收能量685 kJ；2 mol H(g)與1 mol O(g)形成1 mol H2O(g)共釋放能量930 kJ。在1 mol H2(g)跟 mol O2(g)反應生成1 mol H2O(g)的過程中，放出的能量比吸收的能量多245 kJ，C項中缺少物質(zhì)的狀態(tài)，所以釋放的能量不一定是245 kJ。] 常見吸熱反應與放熱反應的實驗探究 [問題思考] (1) 【提示】　氣泡　發(fā)熱　上升　放熱 (2) 【提示】　刺激性　發(fā)涼　黏結(jié)在一起　糊狀　吸熱 (3) 【提示】　高　H＋＋OH－===H2O　放熱 (1)放熱反應與吸熱反應的比較 　　類型 比較　　 放熱反應 吸熱反應 形成原因 反應物具有的總能量大于生成物具有的總能量 反應物具有的總能量小于生成物具有的總能量 與化學 鍵強弱 的關(guān)系 生成物分子成鍵時釋放出的總能量大于反應物分子斷裂時吸收的總能量 生成物分子成鍵時釋放的總能量小于反應物分子斷鍵時吸收的總能量 反應過 程示意圖 【注意】　有的放熱反應需要加熱才能發(fā)生，例如煤的燃燒就是放熱反應，但需要加熱或點燃引發(fā)反應；有的放熱反應不需要加熱，如磷的自燃。吸熱反應大都需要加熱，也有不需加熱就能反應的，例如Ba(OH)28H2O晶體與NH4Cl晶體的反應。 (2)常見放熱反應和吸熱反應 ①放熱反應 ②吸熱反應 [對點訓練] 3．下列說法正確的是(　　) A．Fe與S在加熱條件下才能發(fā)生反應，所以該反應屬于吸熱反應 B．HNO3、H2SO4分別與NaOH溶液反應都放出熱量 C．分解反應都是吸熱反應，化合反應都是放熱反應 D．合成氨的反應是放熱反應，所以N2與其他物質(zhì)的反應也是放熱反應 B　[Fe與S雖然需加熱才能發(fā)生反應，但反應開始后，停止加熱，反應能繼續(xù)進行，加熱只是為了引發(fā)反應，所以該反應是放熱反應，A錯誤；中和反應都是放熱反應，B正確；分解反應不一定是吸熱反應，如H2O2的分解反應就是放熱反應，化合反應也不一定是放熱反應，如CO2與C的反應就是吸熱反應，C錯誤；與N2反應的物質(zhì)不同，能量變化也不同，不能根據(jù)合成氨反應的能量變化來類推N2與其他物質(zhì)反應的能量變化，如N2和O2在放電條件下生成NO就是吸熱反應，D錯誤。] 4．如圖表示吸收能量反應的圖像是(　　) 【導學號：43722079】 C　[反應物的能量低于生成物的能量，反應表現(xiàn)為吸熱。] [當 堂 達 標固 雙 基] 1．下列說法正確的是(　　) A．化學反應未必伴隨能量變化 B．放熱反應全部不需要加熱即可發(fā)生 C．需要加熱條件的化學反應都是吸熱反應 D．化學變化中的能量變化主要是由化學鍵變化引起的 D　[化學反應過程中必然伴隨有能量變化，A錯誤；放熱反應與吸熱反應與反應條件無關(guān)，B、C錯誤；化學反應可以分為舊鍵斷裂和新鍵形成兩個過程，前者吸熱，后者放熱，化學反應的吸放熱取決于兩個過程的熱量多少，D正確。] 2．下列有關(guān)能量轉(zhuǎn)換的說法不正確的是(　　) 【導學號：43722080】 A．煤燃燒是化學能轉(zhuǎn)化為熱能的過程 B．化石燃料和植物燃料燃燒時放出的能量均來源于太陽能 C．動物體內(nèi)葡萄糖被氧化成CO2是熱能轉(zhuǎn)變成化學能的過程 D．植物通過光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為葡萄糖是太陽能轉(zhuǎn)變成化學能的過程 C　[煤燃燒是將化學能轉(zhuǎn)化為熱能的過程，A項正確；化石燃料和植物燃料中的能量均來自太陽能，B項正確；動物體內(nèi)葡萄糖被氧化生成CO2，是化學能轉(zhuǎn)化為熱能的過程，C項錯誤；植物通過光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為葡萄糖，是太陽能轉(zhuǎn)化為化學能的過程，D項正確。] 3．已知反應X＋Y===M＋N為吸熱反應，下列說法正確的是(　　) A．X的能量一定低于M的，Y的能量一定低于N的 B．該反應一定需要加熱，反應才能進行 C．破壞反應物中的化學鍵所吸收的能量小于形成生成物中的化學鍵所放出的能量 D．X和Y的總能量低于M和N的總能量 D　[由該反應為吸熱反應可知，反應物的總能量小于生成物的總能量，即X和Y的總能量低于M和N的總能量。吸熱反應不一定需要加熱反應才能進行，如Ba(OH)28H2O晶體與NH4Cl晶體的反應，常溫下就可以發(fā)生。破壞化學鍵所吸收的能量小于形成化學鍵所放出的能量時，為放熱反應。故A、B、C錯誤，D正確。] 4．新能源的開發(fā)利用是人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要課題。下列屬于新能源的是(　　) A．氫氣　　　　　　 B．煤炭 C．天然氣 D．石油 A　[煤炭、天然氣、石油為化石能源，不屬于新能源。] 5．已知斷裂1 mol共價鍵所需要吸收的能量分別為H—H：436 kJ，I—I：151 kJ，H—I：299 kJ，下列對H2(g)＋I2(g)2HI(g)的反應類型判斷錯誤的是(　　) 【導學號：43722081】 A．放出能量的反應 B．吸收能量的反應 C．氧化還原反應 D．化合反應 B　[依題意，斷裂1 mol H—H鍵和1 mol I—I鍵吸收的能量為436 kJ＋151 kJ＝587 kJ，生成2 mol H—I鍵放出的能量為299 kJ2＝598 kJ，因為598 kJ＞587 kJ，所以，該反應的正反應是放出能量的反應；根據(jù)反應式可知該反應是化合反應，也是氧化還原反應。]