2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 第2章 化學(xué)反應(yīng)與能量 第1節(jié) 化學(xué)能與熱能學(xué)案 新人教版必修2.doc

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第一節(jié)　化學(xué)能與熱能 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。(重點(diǎn))2.根據(jù)反應(yīng)前后物質(zhì)總能量的相對(duì)大小判斷化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)。(重難點(diǎn))3.了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化。4.了解化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用及其對(duì)人類(lèi)文明發(fā)展的貢獻(xiàn)。 [自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知] 1．化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因——微觀角度 (1)化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)：原子的重新組合，即反應(yīng)物中舊化學(xué)鍵的斷裂和生成物中新化學(xué)鍵的形成的過(guò)程。 (2)化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因 (3)實(shí)例 斷裂1 mol H—H鍵(H—H―→2H)吸收436 kJ能量，形成1 mol H—H鍵(2H―→H—H)放出436 kJ能量； 斷裂4 mol C—H鍵(CH4―→C＋4H)吸收1 660 kJ能量，形成1 mol C—H鍵(C＋H―→C—H)放出415 kJ能量。 (4)結(jié)論：化學(xué)鍵的斷裂和形成是物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生能量變化的主要原因。 2．化學(xué)反應(yīng)中能量變化的決定因素——宏觀角度 　　　　　　化學(xué)反應(yīng)放熱 　　　　　　 　↑ 　 　　　　　　　　 ↓ 　　　　　　化學(xué)反應(yīng)吸熱 結(jié)論：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對(duì)大小。 3．化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化 (1)兩個(gè)基本的自然規(guī)律——“質(zhì)量守恒”和“能量守恒” 質(zhì)量守恒定律：自然界中的物質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)化時(shí)，總質(zhì)量不變； 能量守恒定律：不同形式的能量發(fā)生轉(zhuǎn)換時(shí)，總能量不變。 (2)吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng) ①吸熱反應(yīng)：吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。 ②放熱反應(yīng)：放出熱量的化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。 (3)化學(xué)反應(yīng)中能量變化的應(yīng)用：利用化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)行生活、生產(chǎn)和科研，提供人類(lèi)生存和發(fā)展所需要的能量和動(dòng)力；利用熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能進(jìn)行化工生產(chǎn)、研制新物質(zhì)。 【注意】　需要加熱才能進(jìn)行的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)，不需要加熱就能進(jìn)行的反應(yīng)也不一定是放熱反應(yīng)。 4．能源利用的三階段 【提醒】　常見(jiàn)新能源有太陽(yáng)能、氫能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、潮汐能、海洋能、風(fēng)能、水能、核能。其中太陽(yáng)能、氫能、生物質(zhì)能、風(fēng)能和水能屬于可再生能源。 [基礎(chǔ)自測(cè)] 1．判斷對(duì)錯(cuò)(對(duì)的打“√”，錯(cuò)的打“”)。 (1)化學(xué)鍵斷裂需要吸收能量，化學(xué)鍵形成會(huì)放出能量(　　) (2)化學(xué)反應(yīng)必然伴隨能量變化(　　) (3)相同條件下由原子形成1 mol H—Cl鍵所放出的能量與斷開(kāi)1 mol H—Cl鍵吸收的能量相等(　　) (4)吸熱反應(yīng)的進(jìn)行必須加熱，放熱反應(yīng)的進(jìn)行不用加熱(　　) (5)煤、石油和天然氣都是化石能源(　　) (6)柴草燃燒時(shí)，化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為熱能(　　) 【答案】　(1)√　(2)√　(3)√　(4)　(5)√　(6) 2．下列反應(yīng)中，屬于放熱反應(yīng)的是________，屬于吸熱反應(yīng)的是________(填序號(hào))。 ①煅燒石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰(CaO) ②燃燒蜂窩煤取暖　③炸藥爆炸?、芰蛩崤c氫氧化鉀溶液反應(yīng)?、萆遗c水作用制熟石灰?、奘澄锔瘮　、咛寂c水蒸氣反應(yīng)制得水煤氣?、郆a(OH)28H2O與NH4Cl混合反應(yīng) 【答案】?、冖邰堍茛蕖、佗撷? [合 作 探 究攻 重 難] 利用化學(xué)鍵進(jìn)行能量的變化計(jì)算 利用化學(xué)鍵的能量變化可粗略計(jì)算化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的能量變化。以反應(yīng)H2＋Cl2===2HCl為例： [問(wèn)題思考] (1)斷裂1 mol H—H和1 mol Cl—Cl形成H和Cl，能量有什么變化？數(shù)值為多少？ 【提示】　吸收能量。數(shù)值為(436＋243)kJ。 (2)H與Cl形成2 mol H—Cl，能量有什么變化？數(shù)值為多少？ 【提示】　放出能量。數(shù)值為2431 kJ。 (3)1 mol H2與1 mol Cl2生成2 mol HCl氣體，能量有什么變化？數(shù)值為多少？ 【提示】　放出能量。數(shù)值為2431 kJ－436 kJ－243 kJ＝183 kJ。 (4)原子形成1 mol化學(xué)鍵所放出的能量與斷開(kāi)1 mol該化學(xué)鍵所吸收的能量有什么關(guān)系？ 【提示】　相等。 (1)化學(xué)鍵與能量變化的關(guān)系： (2)計(jì)算公式： 用Q(吸)表示反應(yīng)物分子化學(xué)鍵斷裂時(shí)吸收的總能量，Q(放)表示生成物分子化學(xué)鍵形成時(shí)放出的總能量。 公式：ΔQ＝Q(吸)－Q(放) 利用化學(xué)鍵形成和斷裂時(shí)的能量變化計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中的能量變化： ΔQ＝Q(吸)－Q(放) [對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 1．化學(xué)反應(yīng)A2＋B2===2AB的能量變化如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：43722077】 A．該反應(yīng)是吸熱反應(yīng) B．?dāng)嗔? mol A—A鍵和1 mol B—B鍵能放出x kJ能量 C．?dāng)嗔? mol A—B鍵需要吸收y kJ的能量 D．2 mol AB的總能量高于1 mol A2和1 mol B2的總能量 C　[由圖示知反應(yīng)物總能量高于生成物總能量，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，A、D項(xiàng)錯(cuò)誤；斷鍵時(shí)吸收能量，B項(xiàng)錯(cuò)誤。] 2．根據(jù)下面的信息，判斷下列敘述正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：43722078】 A．氫氣跟氧氣反應(yīng)生成水的同時(shí)釋放能量 B．氫氣跟氧氣反應(yīng)生成水的同時(shí)吸收能量 C．1 mol H2跟 mol O2反應(yīng)生成1 mol H2O一定釋放能量245 kJ D．2 mol H2(g)跟1 mol O2(g)反應(yīng)生成2 mol H2O(g)吸收能量490 kJ A　[由題中信息可知，1 mol H2(g)的共價(jià)鍵斷裂吸收能量436 kJ， mol O2(g)的共價(jià)鍵斷裂吸收能量249 kJ，兩項(xiàng)共吸收能量685 kJ；2 mol H(g)與1 mol O(g)形成1 mol H2O(g)共釋放能量930 kJ。在1 mol H2(g)跟 mol O2(g)反應(yīng)生成1 mol H2O(g)的過(guò)程中，放出的能量比吸收的能量多245 kJ，C項(xiàng)中缺少物質(zhì)的狀態(tài)，所以釋放的能量不一定是245 kJ。] 常見(jiàn)吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究 [問(wèn)題思考] (1) 【提示】　氣泡　發(fā)熱　上升　放熱 (2) 【提示】　刺激性　發(fā)涼　黏結(jié)在一起　糊狀　吸熱 (3) 【提示】　高　H＋＋OH－===H2O　放熱 (1)放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)的比較 　　類(lèi)型 比較　　 放熱反應(yīng) 吸熱反應(yīng) 形成原因 反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量 反應(yīng)物具有的總能量小于生成物具有的總能量 與化學(xué) 鍵強(qiáng)弱 的關(guān)系 生成物分子成鍵時(shí)釋放出的總能量大于反應(yīng)物分子斷裂時(shí)吸收的總能量 生成物分子成鍵時(shí)釋放的總能量小于反應(yīng)物分子斷鍵時(shí)吸收的總能量 反應(yīng)過(guò) 程示意圖 【注意】　有的放熱反應(yīng)需要加熱才能發(fā)生，例如煤的燃燒就是放熱反應(yīng)，但需要加熱或點(diǎn)燃引發(fā)反應(yīng)；有的放熱反應(yīng)不需要加熱，如磷的自燃。吸熱反應(yīng)大都需要加熱，也有不需加熱就能反應(yīng)的，例如Ba(OH)28H2O晶體與NH4Cl晶體的反應(yīng)。 (2)常見(jiàn)放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng) ①放熱反應(yīng) ②吸熱反應(yīng) [對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 3．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．Fe與S在加熱條件下才能發(fā)生反應(yīng)，所以該反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng) B．HNO3、H2SO4分別與NaOH溶液反應(yīng)都放出熱量 C．分解反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)，化合反應(yīng)都是放熱反應(yīng) D．合成氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以N2與其他物質(zhì)的反應(yīng)也是放熱反應(yīng) B　[Fe與S雖然需加熱才能發(fā)生反應(yīng)，但反應(yīng)開(kāi)始后，停止加熱，反應(yīng)能繼續(xù)進(jìn)行，加熱只是為了引發(fā)反應(yīng)，所以該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，A錯(cuò)誤；中和反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，B正確；分解反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)，如H2O2的分解反應(yīng)就是放熱反應(yīng)，化合反應(yīng)也不一定是放熱反應(yīng)，如CO2與C的反應(yīng)就是吸熱反應(yīng)，C錯(cuò)誤；與N2反應(yīng)的物質(zhì)不同，能量變化也不同，不能根據(jù)合成氨反應(yīng)的能量變化來(lái)類(lèi)推N2與其他物質(zhì)反應(yīng)的能量變化，如N2和O2在放電條件下生成NO就是吸熱反應(yīng)，D錯(cuò)誤。] 4．如圖表示吸收能量反應(yīng)的圖像是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：43722079】 C　[反應(yīng)物的能量低于生成物的能量，反應(yīng)表現(xiàn)為吸熱。] [當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)固 雙 基] 1．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．化學(xué)反應(yīng)未必伴隨能量變化 B．放熱反應(yīng)全部不需要加熱即可發(fā)生 C．需要加熱條件的化學(xué)反應(yīng)都是吸熱反應(yīng) D．化學(xué)變化中的能量變化主要是由化學(xué)鍵變化引起的 D　[化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中必然伴隨有能量變化，A錯(cuò)誤；放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)與反應(yīng)條件無(wú)關(guān)，B、C錯(cuò)誤；化學(xué)反應(yīng)可以分為舊鍵斷裂和新鍵形成兩個(gè)過(guò)程，前者吸熱，后者放熱，化學(xué)反應(yīng)的吸放熱取決于兩個(gè)過(guò)程的熱量多少，D正確。] 2．下列有關(guān)能量轉(zhuǎn)換的說(shuō)法不正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：43722080】 A．煤燃燒是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的過(guò)程 B．化石燃料和植物燃料燃燒時(shí)放出的能量均來(lái)源于太陽(yáng)能 C．動(dòng)物體內(nèi)葡萄糖被氧化成CO2是熱能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的過(guò)程 D．植物通過(guò)光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為葡萄糖是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的過(guò)程 C　[煤燃燒是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的過(guò)程，A項(xiàng)正確；化石燃料和植物燃料中的能量均來(lái)自太陽(yáng)能，B項(xiàng)正確；動(dòng)物體內(nèi)葡萄糖被氧化生成CO2，是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的過(guò)程，C項(xiàng)錯(cuò)誤；植物通過(guò)光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為葡萄糖，是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程，D項(xiàng)正確。] 3．已知反應(yīng)X＋Y===M＋N為吸熱反應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．X的能量一定低于M的，Y的能量一定低于N的 B．該反應(yīng)一定需要加熱，反應(yīng)才能進(jìn)行 C．破壞反應(yīng)物中的化學(xué)鍵所吸收的能量小于形成生成物中的化學(xué)鍵所放出的能量 D．X和Y的總能量低于M和N的總能量 D　[由該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)可知，反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量，即X和Y的總能量低于M和N的總能量。吸熱反應(yīng)不一定需要加熱反應(yīng)才能進(jìn)行，如Ba(OH)28H2O晶體與NH4Cl晶體的反應(yīng)，常溫下就可以發(fā)生。破壞化學(xué)鍵所吸收的能量小于形成化學(xué)鍵所放出的能量時(shí)，為放熱反應(yīng)。故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。] 4．新能源的開(kāi)發(fā)利用是人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要課題。下列屬于新能源的是(　　) A．氫氣　　　　　　 B．煤炭 C．天然氣 D．石油 A　[煤炭、天然氣、石油為化石能源，不屬于新能源。] 5．已知斷裂1 mol共價(jià)鍵所需要吸收的能量分別為H—H：436 kJ，I—I：151 kJ，H—I：299 kJ，下列對(duì)H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)的反應(yīng)類(lèi)型判斷錯(cuò)誤的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：43722081】 A．放出能量的反應(yīng) B．吸收能量的反應(yīng) C．氧化還原反應(yīng) D．化合反應(yīng) B　[依題意，斷裂1 mol H—H鍵和1 mol I—I鍵吸收的能量為436 kJ＋151 kJ＝587 kJ，生成2 mol H—I鍵放出的能量為299 kJ2＝598 kJ，因?yàn)?98 kJ＞587 kJ，所以，該反應(yīng)的正反應(yīng)是放出能量的反應(yīng)；根據(jù)反應(yīng)式可知該反應(yīng)是化合反應(yīng)，也是氧化還原反應(yīng)。]