【教案】高中化学必修22.1《化学能与热能》教案 13页

第二章化学反应与能量第一节化学能与热能（第1课时）一、化学键与化学反应中能量变化的关系1化学反应与体系的能量的变化：化学反应过程中伴随着体系能量的变化，物质的化学反应与体系的能量变化是同时发生的。2化学反应中能量变化的本质原因：是化学键的断裂与形成。断开反应物中的化学键→吸收能量（1）化学反应过程中能量发生变化形成生成物中的化学键→放出能量例如：H2(g)＋Cl2(g)====2HCl(g)断开1molH2分子中的H—H键时需要吸收436kJ的热量断开1molCl2分子中的Cl—Cl键时需要吸收243kJ的热量形成2molHCl分子中的H—Cl键时要释放2×431kJ的热量此反应中：生成物分子形成时释放的总能量>反应物分子断裂时吸收的总能量反应中放出能量==2×431kJ－（436kJ+243kJ）==184.6kJ（反应中放出能量后，体系的能量降低。）若反应中：生成物分子形成时释放的总能量<反应物分子断裂时吸收的总能量,反应中就要吸收能量。（反应中吸收能量后，体系的能量升高。）（2）化学反应完成后的结果是吸收能量还是放出能量：决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。图示如下：第1页精品学习资料可选择pdf第1页，共13页-----------------------\n二、化学能与热能的相互转化1.质量守恒和能量守恒定律（两条基本自然定律）：（1）质量守恒定律：参加反应的各物质的质量总和等于生成物的各物质的质量总和。（2）能量守恒定律：能量可以互相转化，但是体系包含的总能量不变。2（3）质能守恒定律：质量与能量是相互联系的，公式：E===mc(C：光速)2.能量的相互转化：水由高处向低处流原电池势能动能化学能电能降雨电解池3.化学能与热能的相互转化物质燃烧化学能热能加热KClO3分解※化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化——吸热或放热（反应热）。（1）反应热：①定义：化学反应过程中放出或吸收的热量，通常叫做反应热。②符号：△H－1③单位：kJ·mol④计算：△H==生成物的总能量－反应物的总能量。（2）放热反应:和吸热反应①放热反应：化学反应过程中释放能量的反应叫放热反应.。②吸热反应：化学反应过程中吸收能量的反应叫吸热反应.。－1[实验2—1]在一支试管中加入2～3mL6mol·L的盐酸，再插入用砂纸打磨光的铝条，观察现象并用温度计测量温度变化，填表：反应现象测量温度变化结论铝与盐酸铝条溶解，有气泡产生温度升高铝与盐酸反应是放热反应第2页精品学习资料可选择pdf第2页，共13页-----------------------\n【实验2—2】将约20gBa(OH)2·8H2O晶体研细后与10gNH4Cl晶体，一起放入烧杯中，并将烧杯放在敌有几滴水的玻璃片（或小木板上），用玻璃棒搅拌，闻气味，用手触摸杯壁下部，试着用手拿起烧杯，观察现象，填表：反应现象结论Ba(OH)2·8H2O晶体有刺激性气味气体产生，烧杯壁下与NH4Cl晶体反应部很凉，拿起烧杯时，玻璃片粘在此反应是吸热反应烧杯底部。反应的化学方程式：Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2＋2NH3↑＋10H2O－1[实验2—3]在50mL烧杯中加入20mL2mol·L的盐酸，测其温度。再另用一支量筒取20mL－12mol·L的NaOH溶液，测其温度，并缓缓地倾入烧杯中，边加边用玻璃棒搅拌，观察反应中溶液温度变化，并作好记录。反应盐酸温度NaOH溶液中和反应后溶液结论温度的温度盐酸与NaOH溶液16℃16℃最高温度：28℃中和反应是放热反应（3）常见的放热反应和吸热反应☆常见的放热反应：①所有的燃烧反应②酸碱中和反应③大多数的化合反应④金属与酸的反应⑤生石灰和水反应☆常见的吸热反应：①晶体Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应②大多数的分解反应③以H2、CO、C为还原剂的氧化还原反应放出热量：浓硫酸稀释、氢氧化钠固体溶解等（强酸、强碱的水化热大）※溶解过程吸收热量：铵盐溶解等。第3页精品学习资料可选择pdf第3页，共13页-----------------------\n三、化学反应中的能量变化与键能变化及反应热的关系：放热反应吸热反应表现形式△H<0或△H为“－”△H>0或△H为“+”生成物的总能量低于生成物的总能量高于能量变化反应物的总能量反应物的总能量键能变化生成物总键能高于反应物总键能生成物总键能低于反应物总键能键能越大，物质能量越低，越稳定；反之联系键能越小，物质能量越高，越不稳定。图示反应热：△H==生成物的总能量－反应物的总能量。△H==反应物的总键能－生成物的总键能【图2—2】太阳能与人类生存第4页精品学习资料可选择pdf第4页，共13页-----------------------\n第一节化学能与热能（第2课时）【知识拓展】中和热及测定中和热：在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1mol水时所释放的热量称为中和热。中和热的测定：（一）实验用品：大烧杯（500mL）、小烧杯（100mL）、温度计、量筒（50mL）两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）、环形玻璃搅拌棒。0.50mol/L盐酸、0.55mol/LNaOH溶液（二）实验步骤：1.在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃棒通过，以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的，如图所示。2用一个量筒量取50mL0.50mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。3.用另一个量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。4.把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒到外面）。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合液的最高温度，记为终止温度，记入下表。5.重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。（三）实验数据处理：根据实验数据计算中和热，中和热计算公式：3(m1m2)c(t2t1)101△HkJmoln(H2O)—1其中（m1+m2）表示溶液质量，c为比热容c=4.18J·（g℃）（四）误差分析：下列操作会使所测得中和热有何影响？（偏高、偏低、无影响）1.俯视法量取50mL盐酸和50mL氢氧化钠溶液--------------------------（↓）2.量取盐酸溶液未用水洗涤，马上量取氢氧化钠溶液----------------------（↓）3.未使用环形玻璃棒搅拌不均匀，未完全中和----------------------------（↓）4.实验时天气冷室温低，中和时放出的热量被烧杯吸收或散失到空气中------（↓）5.用50mL0.50mol/L的NaOH溶液--------------------------------------------------------（↓）6.未将NaOH溶液一次倒入烧杯中---------------------------------------------------------（↓）7.用50mL0.1mol/L的HAc代替盐酸----------------------------------------------------（↓）8.未盖严纸板-----------------------------------------------------------------------------------（↓）第5页精品学习资料可选择pdf第5页，共13页-----------------------\n【随堂练习】1、已知化学反应2C（s）＋O2（g）=2CO（g）、2CO（g）＋O2＝2CO2（g）都是放热反应据此判断，下列说法不正确的是（其他条件相同）A、12gC所具有的能量一定高于28gCO所具有的能量-----------------------------------------（A）B、56gCO和32gO2所具有的总能量大于88gCO2所具有的总能量C、12gC和32gO2所具有的总能量大于44gCO2所具有的总能量D、将一定量的C燃烧、生成CO2比生成CO时放出的热量多2、下列说法正确的是--------------------------------------------------------------------------------------（AC）A、物质发生化学变化都伴随着能量变化B、伴有能量变化的物质变化都是化学变化C、在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不同D、在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量3、下列过程中△H小于零的是--------------------------------------------------------------------------（A）A.NO2转化为N2O4B.醋酸的电离C.硝酸铵的水解D.氯酸钾分解制氧气4、下列说法正确的是---------------------------------------------------------------------------------------（C）A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应B.放热反应在常温下一定很容易发生C.化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化D.1mol硫酸与足量氢氧化钠发生中和反应生成水所释放的热量称为中和热。5.1molH-H键的键能是436KJ,1molI–I键的键能是151KJ，1molH-I键的健能是299KJ。则H2（g）+I2（g）=2HI（g）的反应是------------------------------------------------------（B）A.吸热反应B.放热反应C.分解反应D.可逆反应6.指出下列说法的正确的是-------------------------------------------------------------------------------（AB）A.生物体内进行的缓慢氧化反应是放热反应。B.化学键断裂吸收的能量越多，化学键越牢固。C.植物光合作用吸收太阳能，与化学能无关。D.柴草的燃烧与化学能无关。7．下列反应中属吸热反应的是--------------------------------------------------------------------------（D）A.镁与盐酸反应放出氢气B.氢氧化钠与盐酸的反应C.硫在空气或氧气中燃烧D.Ba(OH)2?8H2O与NH4Cl反应8.下列反应既是氧化还原反应,又是放热反应的是----------------------------------------------------（A）A．铝与稀盐酸的反应B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应C．灼热的碳与二氧化碳的反应D．生石灰溶于水11．面粉厂必须严禁烟火的主要原因是-----------------------------------------(D)A．防止火灾发生B．防止污染面粉C．吸烟有害健康D．面粉颗粒极小，当其扩散在空气中与空气充分接触，一旦引发反应，极易发生爆炸12.已知反应：X＋Y＝＝M＋N为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是------------（B）A.X的能量一定高于MB.X和Y的总能量一定高于M和N的总能量C.Y的能量一定高于ND.因为该反应为放热反应，故不必加热反应就可发第6页精品学习资料可选择pdf第6页，共13页-----------------------\n第二章第一节化学能与热能练习卷班级姓名坐号一、选择题1．近年来，科学家在海洋中发现了一种冰状物质——可燃冰，其有效成分为甲烷。下列说法正确的是-----------------------------------------------------------------------------------------------------（）①甲烷属于烃类②在相同条件下甲烷的密度大于空气③甲烷难溶于水④可燃冰是一种极具潜力的能源A．①②③B．②③④C．①③④D．①②④2．绿色能源是指使用过程中不排放或排放极少污染物的能源，如一级能源中的水能、地热、天然气等；二级能源中电能、氢能等。下列能源属于绿色能源的是--------------------------（）①太阳能②风能③石油④煤⑤潮汐能⑥木材A．①②③B．③④⑤C．④⑤⑥D．①②⑤3．已知反应物的总能量高于产物的总能量，则反应是--------------------------------------------（）A．放热反应B.吸热反应C.有催化剂作用D.无法判断4．下列反应中，属于吸热反应的是--------------------------------------------------------------------（）A．活泼金属跟酸反应B．制造水煤气C．酸碱中和反应D．镁条燃烧5．为了更好的解决能源问题，人们一方面研究如何提高燃料的燃烧效率，另一方面寻找新能源。以下做法不能提高燃料效率的是----------------------------------------------------------------------（）A煤的汽化与液化B液体燃料呈雾状喷出C通入大大过量的空气D将煤粉粉碎6．石墨炸弹爆炸时能在方圆几百米范围内撒下大量石墨纤维，造成输电线、电厂设备损坏。这是由于石墨----------------------------------------------------------------------------------------------（）A．有放射性B．易燃易爆C．能导电D．有剧毒7．下列反应既属于氧化还原反应，又是吸热反应的是-------------------------------------------（）A．铝片与稀盐酸的反应B．Ba(OH)2?8H2O与NH4Cl的反应C．灼热的炭与CO2的反应D．甲烷在氧气中的燃烧反应8．对于放热反应，下列说法中正确的是----------------------------------------（）A．产物H2O所具有的总能量高于反应物H2和O2所具有的总能量B．反应物H2和O2所具有的总能量高于产物H2O所具有的总能量C．反应物H2和O2所具有的总能量等于产物H2O所具有的总能量D．反应物H2和O2具有的能量相等9．“摇摇冰”是一种即冷即用的饮料。吸食时将饮料罐隔离层中的物质和水混合后摇动即会制冷，该化学物质是------------------------------------------------------------------------------------（）A．氯化钠B．固体硝酸铵C．生石灰D．固体氢氧化钠10．有三个热化学方程式：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的大小关系为-------（）第7页精品学习资料可选择pdf第7页，共13页-----------------------\nA．Q1=Q2=Q3B．2Q3=Q14.6×10kJ，故：燃烧等质量的氢气，比汽油放出的热量多。（2）①来源丰富；②单位质量的氢燃烧时发热量大；③燃烧后不产生污染(合理回答均给分)。3．（1）地球对太阳能的利用率=[（水循环吸热+大气流动吸热+光合作用吸热）/太阳辐99射能]×100%=[（40000+370+40）×10kJ/s]/[（52000+81000+40000+370+40）×10kJ/s]×100%=23.3%（2）通过光合作用，每年太阳能转化的化学能为：918365×24×60×60s×40×10kJ/s=1.26×10kJ（3）设每生成1molC6H12O6（葡萄糖）所吸收的能量为QkJ，则：6CO2+6H2O——→C6H12O6+6O2+Q—36×44×10kgQkJ18A1.26×10kJ18所以A=[（1.26×10×6×44）/1000Q]kg（其中Q为每生成1mol葡萄糖所需吸收的能量）。精品学习资料可选择pdf第10页，共13页-----------------------\n第二章第1节《化学能与热能》单元练习（分值：100分；时间：30分钟。）一、选择题（本题共6小题，每题6分，共36分）1.下列说法不正确的是()。①化石燃料在任何条件下都能充分燃烧②化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、S02等有害气体③直接燃烧煤不如将煤进行深加工后再燃烧的效果好④固体煤变为气体燃料后，燃烧效率更低A．①④B．②③④C．②③D．①③④2．吸热反应一定是()。A．释放能量B．贮存能量C．反应物总能量高于生成物总能量D．反应物总能量低于生成物总能量3．能源可分为一级能源和二级能源，自然界中以现成形式提供的能源称一级能源，需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源。据此判断，下列叙述正确的是（）A．天然气是二级能源B．石油是二级能源C．电能是一级能源D．水力是一级能源4．下列反应属于放热反应的是()。A．氢气还原氧化铜B．氢气在氧气中燃烧C．氢氧化钾和硫酸中和D．碳酸钙高温分解成氧化钙和二氧化碳5．下列反应属于吸热反应的是()。A．二氧化碳与赤热的碳反应生成一氧化碳B．葡萄糖在人体内氧化分解C．Ba(OH)2·8H20与NH4Cl反应D．锌粒与稀H2S04反应制取H26．下列说法不正确的是()。A．焦炭在高温下与水蒸气的反应是吸热反应B．氢氧化钾与硝酸的反应是放热反应C．燃料有足够的空气就能充分燃烧D．化学反应的过程，都可以看成是“贮存”在物质内部的能量转化为热能等而被释放出来的过程二、填空题（本题共6小题，每空3分，共64分）1、一切化学反应除了有质量的变化外，还伴随着的变化，它们分别遵循定律和定律。能量变化通常主要表现为的变化，即或者。第10页精品学习资料可选择pdf第11页，共13页-----------------------\n2、既是化学反应过程的本质，又是化学反应中能量变化的主要原因。从能量的角度看，断开化学键要，形成化学键要。一个化学反应是吸收能量（热量）还是放出能量（热量），取决于。3．不同的物质不仅组成不同、结构不同，所包含的也不同。放热反应的宏观表现是，其微观表现是。4．在氢气与氯气反应生成氯化氢气体的反应中，若断裂1molH-H键要吸收436KJ的能量，断裂1molCl-Cl键要吸收243KJ的能量，断裂1molH-Cl键要吸收432KJ的能量，则充分燃烧1molH2的能量变化是。若ΔH〈0代表放热，ΔH〉0代表吸热，该化学反应的热化学方程式是。5．有专家指出，如果将燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能使它们重新组合变成CH4、CH3OH、NH3等的构想能够成为现实，则下列说法中，错误的是A．可消除对大气的污染B可节约燃料C．可缓解能源危机D此题中的CH4、CH3OH、NH3等为一级能源6．※把煤作为燃料可通过下列两种途径：点燃途径Ⅰ：C(s)+O2(g)CO2(g)(放热Q1kJ)途径Ⅱ：先制水煤气C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g)(吸热Q2kJ)再燃烧水煤气点燃2CO(g)+O2(g)2CO2(g)(共放热Q3kJ)点燃2H2(g)+O2(g)2H2O(g)试回答下列问题：（1）判断两种途径放热：途径Ⅰ放出的热量_________(填“大于”、“等于”或“小于”)途径Ⅱ放出的热量。（2）Q1、Q2、Q3的数学关系式是__________________。（3）由于制取水煤气反应里，反应物所具有的总能量________生成物所具有的总能量，那么在化学反应时，反应物就需要_______能量才能转化为生成物，因此其反应条件为______。第2页（4）简述煤通过途径Ⅱ作为燃料的意义：。第11页精品学习资料可选择pdf第12页，共13页-----------------------\n第二章第1节《化学能与热能》单元练习答案一、选择题（本题共6小题，每题6分，共36分）1A；2BD；3D；4BC；5AC；6CD。二、填空题（本题共6小题，每空3分，共64分）1.能量；质量守恒定律；能量守恒定律；热量；放热；吸热。2.化学键的断裂与形成；吸收能量；放出能量；断开化学键吸收的能量多，还是形成化学键释放的能量多。3.化学能；反应物总能量高于生成物总能量；断开化学键吸收的能量少于形成化学键放出的能量。4.放出185KJ的能量；H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）；ΔH=-185KJ/mol。5．D6．（1）等于（2）Q1=Q3－Q2（3）低于吸收高温（4）固体煤经处理变为气体燃料后，不仅在燃烧时可以大大减少SO2和烟尘对大气造成的污染，而且燃烧效率高，也便于输送。第3页精品学习资料可选择pdf第13页，共13页-----------------------