高中化学 第2章 第1节 化学能与热能学案 新人教版必修21

化学能与热能【学习目标】1知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。2通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化。3举例说明化学能与电能的转化关系及其应用。4认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。5通过实验认识化学反应的速率和化学反应的限度，了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。【学习过程】1.化学键与化学反应中能量变化的关系(1)化学反应中能量变化的原因：在化学反应中，从反应物分子转变为生成物分子，各原子内部并没有多少变化，但原子间的结合方式发生了改变。在这个过程中，反应物分子中的化学键部分或全部遭到破坏，生成物分子中的新化学键形成。物质在化学反应中发生能量变化的主要原因是化学键的断裂和形成。利用化学键的能量变化计算化学反应中的能量变化如下：(2)化学反应中能量变化的决定因素：任何化学反应都伴随有能量的变化。一个确定的化学反应在发生过程中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。可表示如下：反应物的总能量生成物的总能量，化学反应放出能量；反应物的总能量E(生成物)，该反应属于放热反应。反应图示如下左；若E(生成物)E(反应物)，该反应属于吸热反应。反应图示如下右。根据化学键破坏或形成时的能量变化判断：破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量，该反应属于放热反应；破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量，该反应属于吸热反应。温馨提示：化学反应是吸热反应还是放热反应与反应条件无必然的关系。【归纳总结】1化学反应必然伴随能量的变化。2化学反应是吸热反应还是放热反应，与反应条件无关，需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应不一定是放热反应。3物质本身具有的能量越高，物质的稳定性并不是越强而是越差，而物质所具有的能量越低越稳定。例如：C(金刚石，s)=C(石墨，s)放出1.9 kJ的能量，则物质的稳定性是石墨大于金刚石，而不是金刚石比石墨稳定。4化学反应中的能量变化不一定全部以热量的形式变化，还可能是电能、光能等。【当堂检测】1. 下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是()A铝片与稀盐酸的反应 BBa(OH)28H2O与NH4Cl的反应C灼热的炭与水蒸气的反应 D甲烷在氧气中的燃烧2.下列图示变化为吸热反应的是()3.在研究物质变化时，人们可以从不同的角度，不同的层面来认识物质变化时所引起的化学键及其能量变化，据此判断以下叙述中错误的是()A化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键生成B所有化学变化一定遵循质量守恒和能量守恒C在化学反应中，破坏旧化学键吸收的能量大于形成新化学键释放的能量时，该反应是吸热反应D化学键的变化必然会引起能量变化，所以，能量变化也一定会引起化学变化4. 下列说法正确的是()A由H原子形成1 mol HH键要吸收热量BN2性质非常稳定，是因为N2分子中含有氮氮三键，要破坏氮氮三键需吸收更多的能量C在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成H2O时所释放的热量称为中和热D伴有能量变化的物质变化都是化学变化5. 为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如下三套实验装置：(1)上述3个装置中，不能证明“铜与浓硝酸反应是吸热反应还是放热反应”的是_。(2)某同学选用装置进行实验(实验前U形管里液面左右相平)，在甲试管里加入适量氢氧化钡溶液与稀硫酸，U形管中可观察到的现象是_，说明该反应属于_(填“吸热”或“放热”)反应。(3)为探究固体M溶于水的热效应，选择装置进行实验(反应在甲中进行)。若M为钠，则实验过程中烧杯中可观察到的现象是_。若观察到烧杯里产生气泡，则说明M溶于水_(填“一定是放热反应”“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”)，理由是_。若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，则M可能是_。(4)至少有两种实验方法能证明超氧化钾与水的反应(4KO22H2O=4KOH3O2)是放热反应还是吸热反应。方法：选择上述装置_(填“”“”或“”)进行实验。方法：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察到棉花燃烧，则说明该反应是_反应。答案与解析题号答案解析1C2Al6HCl=2AlCl33H2既属于氧化还原反应，又属于放热反应，A项错误；Ba(OH)28H2O2NH4Cl=BaCl22NH310H2O是吸热反应，但属于非氧化还原反应，B项错误；灼热的炭与水蒸气的反应既是氧化还原反应，又是吸热反应，C项正确；甲烷在氧气中燃烧是氧化还原反应，也是放热反应，D项错误2AA项中生成物的总能量高于反应物的总能量，只能通过吸收能量才能实现；B项则恰好相反；C项是放热过程；D项是典型的放热反应3D 化学反应的实质是反应物中旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成，A正确；物质发生化学反应时遵循质量守恒定律和能量守恒定律，B正确；化学反应时，反应物中旧化学键断裂时吸收的能量大于生成物中新化学键形成时放出的能量，该反应属于吸热反应，C正确；化学键的变化必然有能量的变化，但是能量变化时不一定有化学变化，如物质三态变化时有能量变化，但未发生化学反应，D错误4B形成新化学键需要放出热量，故A不正确；物质本身的能量越低，键能越大，越稳定，破坏化学键需要的能量也就越多，故B正确；在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时所释放的热量称为中和热，C不正确；水变为冰，放出热量，但属物理变化，D不正确5(1)(2)左端液柱降低，右端液柱升高(3)产生气泡，反应完毕后，冷却至室温，烧杯里的导管内形成一段液柱可能是放热反应某些物质(如浓硫酸)溶于水放热，但不是放热反应硝酸铵(或其他合理答案)(4)(或)放热(1)装置可通过U形管中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热还是吸热；装置可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的反应放热还是吸热；装置只是一个铜与浓硝酸反应并将生成的气体用水吸收的装置，不能证明该反应是放热反应还是吸热反应。(2)氢氧化钡与稀硫酸反应属于中和反应，中和反应都是放热反应。(3)浓硫酸、硝酸铵溶于水有热效应，但不属于化学反应，故不是放热或吸热反应