2019-2020年高中化学 2.1《化学能与热能》教案 新人教版必修2.doc

2019-2020年高中化学 2.1化学能与热能教案 新人教版必修2一、 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1mol H2 分子中的 HH 键时需要吸收436kJ的热量 断开1molCl2分子中的 ClCl键时需要吸收243kJ的热量 形成2molHCl分子中的HCl 键时要释放2431kJ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 = 2431kJ（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：E = 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：定义：化学反应过程中放出或吸收的热量，通常叫做反应热。 符号：H 单位：kJmol1 计算：H = 生成物的总能量反应物的总能量。（2）放热反应:和吸热反应放热反应：化学反应过程中释放能量的反应叫放热反应.。吸热反应：化学反应过程中吸收能量的反应叫吸热反应.。实验21在一支试管中加入23mL 6molL1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 【实验22】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晶体与NH4Cl晶体反应有刺激性气味气体产生，烧杯壁下部很凉，拿起烧杯时，玻璃片粘在烧杯底部。此反应是吸热反应 反应的化学方程式：Ba(OH)2 8H2O + 2NH4Cl = BaCl2 2NH3 10H2O 实验23在50mL烧杯中加入20mL 2molL1的盐酸，测其温度。再另用一支量筒取20mL 2molL1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溶液温度中和反应后溶液的温度 结 论盐酸与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： 所有的燃烧反应 酸碱中和反应 大多数的化合反应 金属与酸的反应 生石灰和水反应 常见的吸热反应： 晶体Ba(OH)28H2O与NH4Cl 反应 大多数的分解反应 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“+”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 【图22】 太阳能与人类生存 第4页 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/L NaOH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50mL 0.50mol/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/L NaOH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： H其中（m1+m2）表示溶液质量，c为比热容 c=4.18J（g）1（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50mL 0.50mol/L的NaOH溶液-（ ）6.未将NaOH溶液一次倒入烧杯中-（ ）7.用50mL 0.1mol/L的HAc代替盐酸- （ ）8.未盖严纸板- （ ） 第5页【随堂练习】1、 已知化学反应2C（s）O2（g）=2CO（g）、2CO（g）O22 CO2（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44g CO2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N2O4 B. 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, 1mol I 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)28H2O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 BBa(OH)28H2O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：XYMN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M B. 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N D. 因为该反应为放热反应，故不必加热反应就可发第6页 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-（ ） 甲烷属于烃类 在相同条件下甲烷的密度大于空气 甲烷难溶于水 可燃冰是一种极具潜力的能源A B C D2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-（ ） 太阳能 风能 石油 煤 潮汐能 木材A B C D3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 BBa(OH)28H2O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： 2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g) + Q1 kJ； 2 H2 (g) + O2 (g) = 2 H2O (l) + Q2 kJ； H2 (g) + 1/2 O2 (g) = H2O (g) + Q3 kJ；其中Q1、Q2、Q3的大小关系为-（ ） 第7页AQ1 = Q2 = Q3 B2Q3 = Q1 Q2 CQ3 Q2 Q1 DQ1 Q2 4.6104 kJ，故：燃烧等质量的氢气，比汽油放出的热量多。（2） 来源丰富； 单位质量的氢燃烧时发热量大； 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）109 kJ/s / （5xx + 81000 + 40000 + 370 + 40）109 kJ/s 100% =23.3%（2）通过光合作用，每年太阳能转化的化学能为：365 246060 s40109 kJ/s =1.261018 kJ（3）设每生成1 mol C6H12O6（葡萄糖）所吸收的能量为Q kJ，则：6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2 + Q644103 kg Q kJ A 1.261018 kJ所以A = （1.261018644）/1000Q kg（其中Q为每生成1 mol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 直接燃烧煤不如将煤进行深加工后再燃烧的效果好 固体煤变为气体燃料后，燃烧效率更低 A B C D 2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 CBa(OH)28H20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1mol H - H键要吸收436KJ的能量，断裂1mol Cl- 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1mol H2 的能量变化是 。 若 H 0代表放热，H 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： 途径：C(s)+O2(g)CO2(g)( 放热Q1 kJ ) 途径：先制水煤气 C(s)+H2O(g) = CO(g)+H2(g)(吸热Q2 kJ) 再燃烧水煤气(共放热Q3 kJ) 2CO(g)+O2(g)2CO2(g) 2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) 试回答下列问题： （1）判断两种途径放热：途径放出的热量_(填“大于”、“等于”或“小于”)途径放出的热量。 （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）简述煤通过途径作为燃料的意义： 。 第11页第二章第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）1 A；2 BD；3 D；4 BC；5 AC；6 CD 。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）；H = - 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