《化学能与热能》教案

第二章化学反应与能量第一节化学能与热能一、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)AUTOTEXT===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。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。（3）质能守恒定律：质量与能量是相互联系的，公式：EAUTOTEXT==mc2(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：△H③单位：kJ·mol－1④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.。（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。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“+”能量变化生成物的总能量低于反应物的总能量生成物的总能量高于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联系键能越大，物质能量越低，越稳定；反之键能越小，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【随堂练习】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A．Q1=Q2=Q3B．2Q3=Q1<Q2C．Q3<Q2<Q1D．Q1<Q2<3Q311．在25℃，101kPa下，1mol的白磷（化学式为P4）完全燃烧放出的热量比4mol的红磷（化学式为P）完全燃烧放出的热量多。反应方程式分别为：P4(s)+5O2(g)=P4O10(s)；4P(s)+5O2(g)=P4O10(s)由此判断，下列说法正确的是-----------------------------------------------------------------------（）A．由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷能量比白磷高B．由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷能量比白磷低C．由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷能量比白磷高D．由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷能量比白磷低12．航天飞机用铝粉与高氯酸铵（NH4ClO4）的混合物为固体燃料，点燃时铝粉氧化放热引发氯酸铵反应，其化学方程式可表示为：2NH4ClO4=N2↑+4H2O↑+Cl2↑+2O2↑+Q（该反应为放热反应）下列对此反应的叙述中错误的是-------------------------------------------------------------------（）A．上述反应属于分解反应B．上述反应瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行C．反应从能量变化上说，主要是化学能转变为热能和动能D．在反应中高氯酸铵只起氧化剂作用13．已知中和热的数值是57.3kJ·mol–1。下列物质反应时，产生57.3kJ热量的是---------（）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．人类对于能源的利用大致可以分为三个时代：柴草能源、化石能源、多能源时代。以下说法正确的是---------------------------------------------------------------------------------------------（）A．原始社会人类学会利用火，他们以天然气取暖，吃熟食，从事生产活动B．目前我国广大农村生活做饭使用的都是化石原料C．多能源时代指的是新能源时代，包括核能、太阳能、氢能D．化石燃料的燃烧没有污染15．反应是吸热反应，由此可知-----------------------------------------（）A．石墨比金刚石更稳定B．金刚石和石墨可以相互转化C．金刚石比石墨更稳定D．金刚石和石墨不能相互转化16．下列说法正确的是--------------------------------------------------------------------------------------（）A．由H原子形成1molH-H键要吸收热量B．所有燃烧反应都是放热反应C．在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热D．凡经加热而发生的化学反应都是吸热反应第8页选择题答案12345678910111213141516二、填空计算题1．已知反应：2H2+O2=2H2O+能量，请填写下列表格中空白处的总能量值，并注明消耗还是放出。有关键能：H—H：436kJ/molO—O：496kJ/molH—O：463kJ/mol拆开化学键形成化学键能量变化2molH2中的化学键4molH—O键4×463kJ—2×436kJ—496kJ=484kJ1molO2中的化学键2．(8分)1mol氢气燃烧时约放热286kJ，而1kg汽油燃烧时约放热46000kJ。请回答：（1）等质量的氢气和汽油相比，哪种可以放出的热量多？用计算和数据加以说明。（2）氢气被公认是21世纪替代矿物燃料的理想能源，试简述氢气作为能源的三个主要优点：=1\*GB3①；=2\*GB3②；=3\*GB3③。3．美国《科学美国人》杂志在1971年7月刊登的“地球的能量资源”一文中提供了如下数据：到达地球表面的太阳辐射能的几条主要去路：直接反射52,000×109kJ/s以热能方式离开地球81,000×109kJ/s水循环40,000×109kJ/s大气流动370×109kJ/s光合作用40×109kJ/s请选用以上数据计算（写出计算过程）：（1）地球对太阳能的利用率约为。（2）通过光合作用，每年有千焦的太阳能转化为化学能（每年按365天计算）。（3）设每年由绿色植物通过光合作用（6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2）为我们生存的环境除去二氧化碳的质量为A。根据能量关系列出A的计算式，列式中缺少的数据用符号表示。A=（千克）所缺少的数据的化学含义为。第9页化学2第二章第一节化学能与热能练习卷答案一、选择题12345678CDABCCCB910111213141516BBDDCCABBC二、填空计算题1．共消耗1368kJ共释放1852kJ放热484kJ2．（1）解：1molH2为2g，则1kgH2燃烧放热为：286kJ×1000g×1/2g=1.43×105kJ>4.6×104kJ，故：燃烧等质量的氢气，比汽油放出的热量多。（2）=1\*GB3①来源丰富；=2\*GB3②单位质量的氢燃烧时发热量大；=3\*GB3③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）/太阳辐射能]×100%=[（40000+370+40）×109kJ/s]/[（52000+81000+40000+370+40）×109kJ/s]×100%=23.3%（2）通过光合作用，每年太阳能转化的化学能为：365×24×60×60s×40×109kJ/s=1.26×1018kJ（3）设每生成1molC6H12O6（葡萄糖）所吸收的能量为QkJ，则：6CO2+6H2O——→C6H12O6+6O2+Q6×44×10—3kgQkJA1.26×1018kJ所以A=[（1.26×1018×6×44）/1000Q]kg（其中Q为每生成1mol葡萄糖所需吸收的能量）。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()。化石燃料在任何条件下都能充分燃烧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2、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