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1、第一節(jié)化學能與熱能第一節(jié)化學能與熱能 情情 景景 導導 入入第一節(jié)化學能與熱能第一節(jié)化學能與熱能課課 標標 點點 擊擊預預 習習 導導 學學典典 例例 精精 析析課 堂 導 練“十一”長假期間，小明和爸爸媽媽一起到野外旅游。臨到中午時，他們一家圍在一起準備就餐，只見小明爸爸拿出一個包裝盒，輕輕一拉露在外面的繩頭，幾分鐘后打開盒蓋，熱氣騰騰的飯菜便呈現(xiàn)在眼前。周圍的人驚嘆不已：他們沒有生火為什么吃的飯是熱的呢？原來，盒底部有夾層，內(nèi)旋轉有水袋和氧化鈣加熱袋，當拉起開關時，水袋中的水和氧化鈣接觸，反應放出的熱量使飯菜變熱。反應過程中反應物結構發(fā)生了怎樣的變化？該反應為什么能夠放熱？所有反應都能夠放
2、熱嗎？1知道化學鍵的斷裂與形成是化學反應中能量變化的主要原因。2知道反應物與生成物總能量的相對高低是反應過程中能量變化的決定因素。3了解化學能與熱能的相互轉化。4了解能量轉化在生產(chǎn)、生活中的應用?；瘜W鍵與化學反應中能量變化的關系化學鍵與化學反應中能量變化的關系 1化學反應的實質(zhì)化學反應的實質(zhì)是_，即反應物中_的斷裂和生成物中_的形成。2化學反應中能量變化的直接原因(1)物質(zhì)中的原子之間是通過_結合的。(2)斷開反應物中的化學鍵要_能量；形成生成物中的化學鍵要_能量。(3)化學鍵的_ 和_是物質(zhì)在化學反應中發(fā)生能量變化的主要原因。1原子或原子團的重新組合舊化學鍵新化學鍵2(1)化學鍵(2)吸收釋
3、放(3)斷裂形成3化學反應中能量變化的根本原因：反應物總能量與生成物總能量_。4化學鍵與化學反應中能量變化的關系3不同4吸收放出5化學反應過程中的能量變化 5E總放，則該反應吸收能量，吸收的能量為EE總吸E總放。(2)若反應物中的化學鍵全部或部分斷開時所吸收的能量低于生成物成鍵時所釋放的能量，即E總吸生成物的總能量反應物的總能量生成物的總能量時，化學反應放出能量，反之，化學反應吸收能量。三、物質(zhì)具有的能量與其穩(wěn)定性之間的關系1物質(zhì)具有的能量越低越穩(wěn)定，參加反應時，化學鍵斷裂吸收的能量就越多，而如果是通過新鍵形成而生成該物質(zhì)，則放出的能量就越多。2物質(zhì)具有的能量高，則其不穩(wěn)定，參加反應時斷鍵所需
4、能量低，該物質(zhì)性質(zhì)活潑，而形成該物質(zhì)時，放出的能量較少。嘗試應用嘗試應用1下列變化過程中吸熱的是()AHH H2 BHCl HClCI2 II DSO2 SO2解析：分子斷開化學鍵變成原子，需要吸收能量；原子結合成分子，需要放出能量。A、B放熱，C吸熱，D是S燃燒生成SO2，放出熱量。答案：C2下列說法不正確的是()A物質(zhì)發(fā)生化學反應時，斷開反應物中的化學鍵要吸收能量，而形成生成物中的化學鍵要放出能量B化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因C分子的穩(wěn)定性與化學鍵強弱有關D任何分子或化合物都是通過原子間形成化學鍵相結合的解析：稀有氣體是單原子分子，無化學鍵。答案：D化學能與熱能的相互轉
5、化化學能與熱能的相互轉化 1兩條基本的自然定律(1)質(zhì)量守恒定律：自然界的物質(zhì)發(fā)生轉化時，_不變。(2)能量守恒定律：一種形式的能量可以轉化為另一種形式的能量，但是體系包含的_不變。2吸熱反應和放熱反應1(1)總質(zhì)量(2)總能量2吸收放出3化學能與熱能的相互轉化(1)化學能轉化為熱能實驗現(xiàn)象反應方程式結論Al HCl(aq)產(chǎn)生_ 溶液溫度_(2)熱能轉化為化學能實驗現(xiàn)象反應方程式結論Ba(OH)28H2O(s)NH4Cl(s)產(chǎn)生_固體溫度_Ba(OH)28H2O2NH4Cl=_3(1)氣泡升高2Al6HCl=2AlCl33H2化學能轉化為熱能釋放出來(2)刺激性氣味氣體降低BaCl22NH
6、310H2O熱能轉化為化學能儲存起來4.中和熱在稀溶液中，酸與堿發(fā)生中和反應生成_稱為中和熱，單位為kJmol1。5化學能與熱能相互轉化的應用(1)化學物質(zhì)中的_通過反應轉化成_，是人類生存和發(fā)展的動力之源。(2)_轉化成_是人們進行化學科學研究，創(chuàng)造新物質(zhì)不可或缺的條件和途徑 。41 mol H2O時所釋放的熱量5(1)化學能熱能(2)熱能化學能6人類利用能源的三個階段(1)柴草時期該時期從火的發(fā)現(xiàn)至18世紀產(chǎn)業(yè)革命，以樹枝雜草為主要能源。(2)化石能源時期從18世紀中期到現(xiàn)代，以_為主要能源。(3)多能源結構時期以_能源和_能源(綠色能源)為主要能源，主要包括_、生物質(zhì)能、地殼地表能等。
7、6(2)煤、石油、天然氣(3)可再生清潔太陽能、氫能、核能 綜合拓展綜合拓展一、放熱反應和吸熱反應1放熱反應和吸熱反應的比較。類型比較放熱反應吸熱反應定義有熱量放出的化學反應吸收熱量的化學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出的總能量小于反應物分子斷裂時吸收的總能量表示方法H0圖示2.常見的吸熱反應和放熱反應特別關注：吸熱反應和放熱反應均是化學反應。NaOH固體溶于水、濃H2SO4溶于水，屬于放熱過程，不屬于放熱反應；NH4NO3固體溶于水
8、，升華、蒸發(fā)、分子形成原子等屬于吸熱過程，不屬于吸熱反應。二、設計實驗測定中和熱【實驗用品】大燒杯(500 mL)、小燒杯(100 mL)、溫度計、量筒(50 mL)兩個、碎泡沫塑料或紙條、泡沫塑料板或硬紙板(中心有兩個小孔)、環(huán)形玻璃攪拌棒；0.50 mol/L鹽酸、0.55 mol/L NaOH溶液?！緦嶒炑b置】【實驗步驟】在大燒杯底部墊上碎泡沫塑料(或紙條)，使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平。然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料(或紙條)，大燒杯上用泡沫塑料板(或硬紙板)作蓋板，在板中間開兩個小孔，正好使溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒通過，以達到保溫、隔熱、減少實驗過程中熱量損失的目的。用一個
9、量筒量取50 mL 0.50 mol/L的鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計測量鹽酸的溫度，記入實驗記錄表。然后把溫度計上的酸用水沖洗干凈。用另一個量筒量取50 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液，并用溫度計測量NaOH溶液的溫度，記入實驗記錄表。把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯中(注意不要灑到外面)，并把套有蓋板的溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒放入盛有鹽酸的小燒杯中，用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動溶液，并準確讀取混合溶液的最高溫度，作為終止溫度，記入實驗記錄表。重復實驗兩次，取測量所得溫度數(shù)據(jù)的平均值作為計算依據(jù)。實驗記錄表溫度實驗次數(shù)起始溫度t1/終止溫度t2/溫度差(t2t1)/HCl NaOH
10、 平均值123【數(shù)據(jù)處理】根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算中和熱。為了使計算更簡便一些，我們近似地認為0.50 mol/L的鹽酸和0.55 mol/L的NaOH溶液的密度都是1 g/cm3，所以50 mL 0.50 mol/L的鹽酸的質(zhì)量m150 g,50 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液的質(zhì)量m250 g。 近似認為中和后生成的溶液的比熱容c4.18 J/(g)，由此可以計算出50 mL 0.50 mol/L的鹽酸與50 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液發(fā)生中和反應時放出的熱量為(m1m2)c(t2t1)0.418(t2t1)kJ。又因50 mL 0.50 mol/L的鹽酸中含有0.025
11、mol的HCl,0.025 mol HCl與足量NaOH發(fā)生中和反應，生成0.025 mol H2O，放出的熱量是0.418(t2t1)kJ，所以，生成1 mol H2O時放出的熱量，即中和熱為H kJ/mol。 特別關注： “中和熱”測定實驗的注意事項 1注意“量”的問題 反應物的濃度和體積取定值； 測量反應前后的溫度值；做平行實驗取平均值。2盡量減小實驗誤差用經(jīng)過標定的鹽酸和氫氧化鈉溶液；量液器最好用移液管或滴定管(量筒誤差大)；攪拌使反應充分進行；及時散熱，使混合液溫度均衡；溫度計的精確度高，最好使用精度優(yōu)于0.1 的溫度計；鹽酸和氫氧化鈉混合液上方的空間盡可能小；使用絕緣裝置，避免熱量
12、散發(fā)到反應體系之外；溫度計要讀準確。嘗試應用嘗試應用3下列說法正確的是()A化學反應中的能量變化都表現(xiàn)為熱量的變化B需要加熱才能發(fā)生的反應一定是吸熱反應C放熱反應在常溫下一定很容易發(fā)生D反應是吸熱還是放熱必須看反應物和生成物所具有的總能量的相對大小解析：化學反應中的能量變化除了以熱能的形式表現(xiàn)外，還有電能等，故A選項錯誤。判斷某化學反應為吸熱反應還是放熱反應不應根據(jù)是否加熱，如Fe與硫粉在常溫下不能反應，必須加熱后方可反應，但該反應是放熱的，B、C選項錯誤。答案：D4鋁片與鹽酸的反應屬于()A吸熱反應B放熱反應C既是吸熱反應，又是放熱反應D都不是解析：金屬與酸生成氫氣的反應都是放熱反應。答案：
13、B5下列不屬于化石燃料的是()A煤B石油C氫能D天然氣解析：人類對能源的利用分三個時代，柴草能源時代，化石能源時代，多能源時代。核能、太陽能、氫能屬于多能源時代的主要能源。故選C。答案：C一、化學鍵與化學反應中能量變化的關系 斷開1 mol HH鍵、1 mol NH鍵、1 mol NN鍵分別需要吸收的能量為436 kJ、391 kJ、946 kJ，求：(1)1 mol N2生成NH3需_(填“吸收”或“放出”)能量_kJ。 (2)1 mol H2生成NH3需_(填“吸收”或“放出”)能量_kJ。(不考慮可逆反應)解析：(1)N23H2 2NH3，生成2 mol NH3形成6 mol NH鍵時要
14、放出6 mol391 kJ/mol2 346 kJ的能量，拆開1 mol NN鍵和3 mol HH鍵時吸收的總能量為946 kJ3mol436 kJ/mol2 254 kJ，整個過程中的能量變化為放出能量，為2 346 kJ2 254 kJ92 kJ。高溫高壓催化劑(2)方法一： N2H2 NH3，生成 mol NH3形成3 mol2 mol NH鍵時，需放出2 mol391 kJ/mol782 kJ的能量，拆開 mol NN鍵和1 mol HH鍵時吸收的總能量為 mol946 kJ/mol436 kJ751.33 kJ，整個過程中的能量變化為放出能量，為782 kJ751.33 kJ30.6
15、7 kJ。方法二：由(1)知3 mol H2生成NH3需放出能量92 kJ，則1 mol H2生成NH3需放出能量92 kJ 30.67 kJ。答案： (1)放出92(2)放出30.67名師點睛：從斷鍵吸收的能量數(shù)值與成鍵放出的能量數(shù)值的相對大小來判斷，若E(斷鍵)E(生成)，則為吸熱反應；E(斷鍵)E(生成)則為放熱反應。變式應用變式應用1已知1 g氫氣完全燃燒生成水蒸氣時放出熱量121 kJ，且氧氣中1 mol O=O鍵完全斷裂時吸收熱量496 kJ，水蒸氣中1 mol HO鍵形成時放出熱量463 kJ，則氫氣中l(wèi) mol HH鍵斷裂時吸收熱量為()A920 kJ B557 kJC436
16、kJ D188 kJ解析：因1 g H2完全燃燒放出的熱量為121 kJ，則1 mol H2完全燃燒放出的熱量為242 kJ，則由熱化學方程式2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H，則H2(242 kJmol1) 484 kJmol1，且HE反應物E生成物2EHHEO=O4EHO484 kJmol1，解得EHH436 kJmol1答案：C二、放熱反應和吸熱反應 下列變化屬于吸熱反應的是_。液態(tài)水汽化將膽礬加熱變?yōu)榘咨勰┛列遭c固體溶于水氯酸鉀分解制氧氣生石灰跟水反應生成熟石灰干冰升華解析：注意吸熱過程或放熱過程與吸熱反應或放熱反應的區(qū)別。水汽化是物理變化，不屬于吸熱反應。CuSO45H2O受
17、熱分解生成CuSO4和H2O，屬于吸熱反應。是放熱反應，均為物理變化。答案：名師點睛：這類試題的考查點是學生對吸熱反應或放熱反應的認識。這類試題要求學生要有一定的認知積累。解決這類問題可從以下幾方面突破：(1)首先判斷某過程是吸熱過程還是放熱過程。(2)必須是化學反應才稱得上吸熱反應或放熱反應。下列變化雖然有吸、放熱過程，但都不是吸熱反應或放熱反應：物質(zhì)溶解產(chǎn)生的熱量變化。如NaOH溶解放熱、NH4NO3溶解吸熱等。稀釋濃溶液引起的熱量變化。如濃硫酸用水稀釋時放熱。物質(zhì)的三態(tài)(氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài))變化引起的熱量變化。變式應用變式應用2下列過程一定釋放能量的是 ()A化合反應 B分解反應C分子拆成
18、原子 D原子組成分子D 三、有關反應熱的實驗探究題 在一個小燒杯里，加入約20 g已研磨成粉末的氫氧化鋇晶體Ba(OH)28H2O，將小燒杯放在事先已滴有34滴水的玻璃片上，然后向燒杯內(nèi)加入約10 g NH4Cl晶體，并立即用玻璃棒迅速攪拌，如圖所示。試回答下列問題：(1)實驗中要立即用玻璃棒迅速攪拌的原因是_。(2)如果實驗中沒有看到“結冰”現(xiàn)象，可能的原因是_(答出3個或3個以上原因)。(3)如果沒有看到“結冰”現(xiàn)象，為說明該反應吸熱，我們還可以采取的方式是_ (答出兩種方案)。(4)實驗中即使不“結冰”，提起燒杯的時候，發(fā)現(xiàn)燒杯與玻璃片也“黏在一起了”，原因是_。(5)試用簡單的方法說明
19、燒杯與玻璃片之間是因為“結冰”而黏在一起的： _。解析：明確反應原理，針對提出的具體問題，結合生活常識及相關知識來加以解決。本題是教材實驗的拓展探究，對實驗成敗的關鍵以及實驗過程中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象進行了綜合分析，對跨學科知識也進行了綜合考查。要想證明該反應吸熱，不一定要通過“結冰”現(xiàn)象，還可以是“人的感覺”、“溫度計”等，但是無論通過什么方式，實驗成功的關鍵是讓反應快速進行，從而在較短的時間內(nèi)使體系溫度得到明顯的下降。答案： (1)使反應物迅速混合而充分反應，使溫度迅速下降(2)藥品用量太少；Ba(OH)28H2O晶體未研成粉末，反應太慢；沒有迅速攪拌；環(huán)境溫度太高；玻璃片上加水太多；氫氧化鋇晶
20、體失水等(3)用皮膚感受，感覺很涼；用溫度計來檢驗，發(fā)現(xiàn)溫度降低(4)水排開了燒杯底部與玻璃片之間的空氣，在大氣壓的作用下，燒杯與玻璃片黏在一起了(5)看玻璃片能否從側面相對滑動，若不能，則是由于“結冰”而黏在一起的 名師點睛：Ba(OH)28H2O與NH4Cl反應實驗應注意的問題(1)注意藥品的用量因為反應物越多，吸收的熱量越多，溫度降低得越快，所以該反應所用藥品的量不能少于教材中提供的藥品用量：Ba(OH)28H2O 20 g、NH4Cl 10 g。 (2)注意器材的選擇燒杯以選擇100 mL規(guī)格的為宜；對于玻璃片應該選擇質(zhì)量輕、面積和燒杯底部吻合(比燒杯底面積稍大)的，最好選用薄的毛玻璃
21、。(3)注意正確的操作玻璃片上鋪水要均勻；攪拌要快、要穩(wěn)。變式應用變式應用350 mL 0.50 molL1鹽酸與50 mL 0.55 molL1NaOH溶液在如圖所示的裝置中進行中和反應。通過測定反應過程中所放出的熱量可計算中和熱。回答下列問題：(1)從實驗裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃儀器是_。(2)燒杯間填滿碎泡沫塑料的作用是_。(3)大燒杯上如不蓋硬紙板，求得的中和熱數(shù)值_(填“偏大”、“偏小”或“無影響”)。(4)實驗中改用60 mL 0.50 molL1鹽酸跟50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液進行反應，與上述實驗相比，所放出的熱量_(填“相等”或“不相等”)，所求中和熱
22、_(填“相等”或“不相等”)，簡述理由：_。(5)用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進行上述實驗，測得的中和熱的數(shù)值會_(填“偏大”、“偏小”或“無影響”，下同)，用50 mL 0.50 molL1 NaOH溶液進行上述實驗，測得的中和熱的數(shù)值會_。解析：(1)本實驗成功的關鍵是準確測量反應后的溫度，因此所用裝置必須保溫、絕熱且可使體系溫度盡快達到一致，故缺少的儀器為環(huán)形玻璃攪拌棒。(2)碎泡沫塑料的作用是減少實驗過程中的熱量損失。(3)不蓋硬紙板會損失熱量，故所測結果偏小。(4)中和反應放出的熱量跟生成H2O的物質(zhì)的量有關。而中和熱是指酸跟堿的稀溶液生成1 mol H2O時放出的熱量，與
23、酸堿的用量無關，必須換算成生成1 mol H2O時所放出的熱量。(5)弱堿與酸反應時，弱堿電離需吸熱；用50 mL 0.50 molL1NaOH溶液進行上述實驗，堿不能使鹽酸反應充分，因此這兩種情況下放出的熱量均減小，故測得的中和熱的數(shù)值均偏小。答案：(1)環(huán)形玻璃攪拌棒(2)減少實驗過程中的熱量損失(3)偏小(4)不相等相等中和熱是指酸堿發(fā)生中和反應生成1 mol H2O所放出的熱量，與酸堿的用量無關(5)偏小偏小1下列對化學反應的認識錯誤的是 ()A會引起化學鍵的變化 B會產(chǎn)生新的物質(zhì)C必然引起物質(zhì)狀態(tài)的變化D必然伴隨著能量的變化解析：化學反應的本質(zhì)是化學鍵的斷裂和形成，表現(xiàn)為有新物質(zhì)生成，并伴隨著能量的變化，而化學變化中的反應物和生成物的狀態(tài)在反應前后可能相同，也可能不相同。故正確答案為C。答案：C7(2011年廣州高一檢測)北京奧運會開幕式在李寧點燃鳥巢火炬時達到高潮。奧運火炬采用的是環(huán)保型燃料丙烷，其燃燒時發(fā)生反應的化學方程式為C3H85O2 3CO24H2O。下列說法中不正確的是()A火炬燃燒時化學能只轉化為熱能B所有的燃燒反應都會釋放熱量C1 mol C3H8和5 mol O2所具有的總能量大于3 mol CO2和4 mol H2O所具有的總能量D丙烷完全燃燒的產(chǎn)物對環(huán)境無污染，故丙烷為環(huán)保型燃料 點燃 A
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