2022秋高中化學 第二章 化學反應與能量 2.1.2 化學能與熱能學案 新人教版必修2

2022秋高中化學 第二章 化學反應與能量 2.1.2 化學能與熱能學案 新人教版必修2 學習目標 1.通過分組實驗,學會觀察、記錄實驗現(xiàn)象,以及從分析現(xiàn)象中得出結論。 2.掌握化學能與熱能的相互轉化的實驗依據(jù)。 3.鞏固吸熱反應、放熱反應的概念,了解中和熱的測定方法。 自主學習 1.請說出決定一個化學反應是放熱還是吸熱的因素是什么(要求從兩個方面進行說明)。 2.2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑反應　　　熱;  Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3↑+10H2O反應　　　　熱;  H++OH-H2O反應　　　　熱。  3.寫出實驗21所涉及的離子反應方程式:　　　　　　　　　　　　　　　。  寫出實驗22所涉及的化學反應方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　。  寫出實驗23所涉及的離子反應方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。  4.閱讀課本P32,完成[思考與交流]。 5.常見的放熱反應有:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  吸熱反應:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  課內(nèi)探究 一、化學反應中能量的轉化 1.【課本實驗21】鋁與鹽酸的反應 實驗步驟 眼睛看到的現(xiàn)象 用手觸摸的感覺 用溫度計測量的數(shù)據(jù) 在一支試管中加入2~3 mL 6 mol/L的鹽酸溶液 — — — 向含有鹽酸溶液的試管中插入用砂紙打磨光的鋁條 結論 (1)鋁與鹽酸反應的化學方程式:　　　　　　　　　　　　　。  (2)在反應過程中你將能看到什么現(xiàn)象? (3)用眼睛不能直接觀察到反應中的熱量變化,你將采取哪些簡單易行的辦法來了解反應中的熱量變化? (4)要明顯地感知或測量反應中的熱量變化,你在實驗中應注意哪些問題? 2.【課本實驗22】Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl晶體的反應 【注意】由于這個實驗成功的關鍵是在短時間內(nèi)反應充分進行,使體系溫度快速降低,將玻璃片上的水凝固。實驗中要注意三點:(1)將Ba(OH)2·8H2O晶體研磨成粉末,以便與NH4Cl晶體充分接觸;(2)由于該反應屬于固相反應,一定要在晶體混合后立即用玻璃棒快速攪拌混合物,以使它們很快起反應;(3)反應放出有刺激性氣味的氨氣,會造成學習環(huán)境的污染,所以要注意對氨氣的吸收。 【分組實驗】閱讀教材并根據(jù)已有知識設計實驗步驟如下: 【填寫實驗記錄】 實驗步驟 實驗現(xiàn)象 得出結論 將晶體混合后立即用玻璃棒快速攪拌 有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生,該氣體能使?jié)駶櫟淖仙镌嚰堊兯{ 有NH3生成 用手觸摸燒杯下部 感覺燒杯變涼 反應吸熱 用手拿起燒杯 燒杯下面的帶有幾滴水的玻璃片(或小木板)粘到了燒杯底部 反應吸收熱量使體系溫度降低,使水結成冰 將粘有玻璃片的燒杯放在盛有熱水的燒杯上一會兒再拿起 玻璃片脫離上面燒杯底部 冰融化 反應完后移走燒杯上的多孔塑料片,觀察反應物 混合物成糊狀 有水生成 用化學方程式表示上述反應:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  二、中和熱的測定 1.中和熱的概念 在稀溶液中,酸與堿反應生成　　　　　所釋放的熱量。  2.中和熱的測定 50 mL 0.50 mol/L鹽酸與50 mL 0.55 mol/L NaOH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?；卮鹣铝袉栴}: (1)從實驗裝置上看,圖中尚缺少的一種玻璃用品是　　　　　　　　　　。  (2)燒杯間填滿碎紙條的作用是　　　　　　　　　　　　　　　。  (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 mol/L鹽酸跟50 mL 0.55 mol/L 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　　　(填“相等”或“不相等”),簡述理由　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  3.思考與總結 要想提高中和熱測定的準確性,實驗應注意什么? 4.【學生分組實驗23】三個學生分成一組進行實驗,其中每個學生做一個實驗并記錄現(xiàn)象和數(shù)據(jù),供組內(nèi)交流、比較使用,然后討論得出結論。最后向全班匯報,進行組間交流。 【填寫實驗記錄】 反應物 及用量 酸 HNO3 50 mL 0.5 mol/L HCl 50 mL 0.5 mol/L HCl 50 mL 0.5 mol/L 堿 NaOH 50 mL 0.55 mol/L NaOH 50 mL 0.55 mol/L KOH 50 mL 0.55 mol/L 混合前溫度 室溫t0 室溫t0 室溫t0 混合后溫度 t1 t2 t3 結論 HNO3與NaOH發(fā)生中和反應時放熱 HCl與NaOH發(fā)生中和反應時放熱 HCl與KOH發(fā)生中和反應時放熱 對實驗進行 歸納和概括 強酸與強堿發(fā)生中和反應時放出熱量 【討論分析】三個反應的化學方程式和離子方程式分別為: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  三、人類利用能源的三個階段 1.　　　　　　　　　　時期。  2.　　　　　　　　　　時期。  3.　　　　　　　　　　時期。  【例1】近年來,科學家正在探索利用鋁粉作燃料的可能性,以期鋁能成為石油的一種取代物。假如鋁作為一種普遍使用的新型能源被開發(fā)利用,關于其有利因素的下列說法,你認為哪項是錯誤的(　　) A.鋁質輕,便于運輸、貯存,且安全 B.鋁燃燒時放出的熱量大,且燃燒后新產(chǎn)物對環(huán)境的污染容易得到有效控制 C.在地球上,鋁礦資源豐富 D.現(xiàn)代電冶鋁的工業(yè)技術已為鋁作為新能源奠定了重要基礎 【例2】我國南海海底發(fā)現(xiàn)巨大的“可燃冰”帶,能源總量估計相當于中國石油總量的一半;而我國東海“可燃冰”的蘊藏量也很可觀……“可燃冰”的主要成分是一水合甲烷晶體(CH4·H2O)。請結合初中化學知識回答下列問題: (1)下列說法中正確的是(　　) A.CH4·H2O晶體中水是溶劑 B.CH4·H2O的組成元素有三種 C.CH4·H2O中CH4和H2O的質量比為1∶1 D.可燃冰能燃燒,說明水具有可燃性 (2)可燃冰的發(fā)現(xiàn)為我國在新世紀使用高效新能源開辟了廣闊的前景。你認為能開發(fā)利用的新能源還有(至少填寫兩種)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  隨堂檢測 1.有關下列能量轉化的認識不正確的是(　　) A.植物的光合作用使得太陽能轉化為了化學能 B.人類使用照明設備是將電能轉化為了光能 C.生物體內(nèi)的化學變化過程在能量轉化上比在體外發(fā)生的一些能量轉化更為合理、有效 D.燃料燃燒時只是將化學能轉化為了熱能 2.下列反應既屬于氧化還原反應,又是吸熱反應的是(　　) A.鋅粒與稀硫酸的反應 B.灼熱的木炭與CO2反應 C.甲烷在氧氣中的燃燒反應 D.Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl晶體的反應 3.為減少汽車對城市大氣的污染,近年來中國成功地開發(fā)出了以新燃料作能源的“綠色汽車”。這種汽車可避免有毒的有機鉛、苯和苯的同系物以及多環(huán)芳烴的排放,保護環(huán)境。這種“綠色汽車”的燃料是(　　) A.甲醇 B.汽油 C.柴油 D.重油 4.下列變化中屬于吸熱反應的是(　　) ①液態(tài)水汽化?、趯⒛懙\加熱變?yōu)榘咨勰、蹪饬蛩嵯♂尅、苈人徕浄纸庵蒲鯕狻、萆腋磻墒焓? A.①④ B.②③ C.①④⑤ D.②④ 5.關于吸熱反應的說法正確的是(　　) A.凡需加熱的反應一定是吸熱反應 B.只有分解反應才是吸熱反應 C.使用催化劑的反應是吸熱反應 D.CO2與CaO化合是放熱反應,則CaCO3分解是吸熱反應 6.一種“即食即熱型快餐”適合外出旅行時使用。其內(nèi)層是用鋁箔包裹的、并已加工好的真空包裝食品,外層則是分別包裝的兩包化學物質,使用時拉動預留在外的拉線,使這兩種化學物質反應,此時便可對食物進行加熱,這兩包化學物質最合適的選擇是(　　) A.濃硫酸與水 B.生石灰與水 C.熟石灰與水 D.氯化鈉與水 7.氫氣在氯氣中燃燒時產(chǎn)生蒼白色火焰。在反應過程中,破壞1 mol氫氣中的化學鍵消耗的能量為Q1 kJ,破壞1 mol氯氣中的化學鍵消耗的能量為Q2 kJ,形成1 mol氯化氫中的化學鍵釋放的能量為Q3 kJ。下列關系式中,正確的是(　　) A.Q1+Q2>Q3 B.Q1+Q2>2Q3 C.Q1+Q2<Q3 D.Q1+Q2<2Q3 8.能源可劃分為一級能源和二級能源,自然界以現(xiàn)成方式提供的能源稱為一級能源;需依靠其他能源的能量間接制取的能源稱為二級能源。氫氣是一種高效而沒有污染的二級能源,它可以由在自然界中大量存在的水來制取:2H2O(l)2H2(g)+O2(g),該反應需要吸收大量的熱。下列敘述正確的是(　　) A.風力是二級能源 B.水力是二級能源 C.天然氣是一級能源 D.電能是一級能源 參考答案 自主學習 1.(1)反應物與生成物總能量的相對大小,若前者大,反應放熱,反之,反應吸熱。 (2)舊鍵斷裂吸收的能量與新鍵形成釋放的能量的相對大小,若前者大,反應吸熱,反之,放熱。 2.放　吸　放 3.2Al+6H+2Al3++3H2↑ Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3↑+10H2O H++OH-H2O 4.化學反應除伴隨著新物質生成外還伴隨著能量的變化。 5.所有的燃燒反應、酸堿中和反應、金屬與水或酸的反應、自發(fā)進行的氧化還原反應(如鋁熱反應)、大多數(shù)的化合反應　大多數(shù)的分解反應、八水合氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體的反應、碳與水(或二氧化碳)的反應、鐵和水蒸氣的反應、氫氣(或一氧化碳)還原氧化銅的反應等 課內(nèi)探究 一、1.【實驗21】鋁片表面產(chǎn)生氣泡并溶解　發(fā)熱　溫度升高　該反應為放熱反應 (1)2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑ (2)鋁片表面產(chǎn)生氣泡并溶解,溫度計溫度指數(shù)升高。 (3)用手觸摸或用溫度計測量。 (4)用手觸摸感知時不宜太早(放熱不夠)也不宜太晚(散熱太多),用溫度計測量時要記錄最高溫度。 2.Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3↑+10H2O 二、1.1 mol水 2.(1)環(huán)形玻璃攪拌棒 (2)減少熱量的散失 (3)偏小 (4)不相等　相等　中和熱是指生成1 mol水時所釋放的熱量 3.(1)攪拌或傾倒時不要有溶液損失。 (2)準確讀取混合液的最高溫度值。 (3)溶液濃度不能太高或太低。 4.HNO3+NaOHNaNO3+H2O H++OH-H2O HCl+NaOHNaCl+H2O H++OH-H2O HCl+KOHKCl+H2O H++OH-H2O 三、1.柴草　2.化石能源　3.多能源結構 【例1】解析:鋁質輕,燃燒時放熱多,在地殼中是含量最大的金屬元素,鋁礦資源豐富,這些都是用鋁作為新型燃料的有利條件,但是電冶鋁本身需要消耗大量的能量,從這一點考慮,如果沒有開發(fā)出新的冶煉金屬鋁的技術,則用鋁作為新能源的做法是不合理的。所以D說法錯誤。 答案:D 【例2】解析:(1)溶劑是能夠溶解其他物質的物質,溶劑與溶質間沒有固定的組成,而CH4·H2O的組成固定,故A不正確。CH4中含C、H兩種元素,H2O中含H、O兩種元素,故CH4·H2O由C、H、O三種元素組成,B正確。CH4·H2O分子中CH4與H2O的物質的量之比為1∶1,則C不正確。CH4·H2O可燃是由于分解產(chǎn)生CH4的原因,故D不正確。 (2)新能源是指以新技術為基礎,系統(tǒng)開發(fā)利用的能源包括太陽能、生物能、風能、地熱能、氫能源等。 答案:(1)B　(2)太陽能、潮汐能、水能、風能、核能、地熱、氫能源等 隨堂檢測 1.D　2.B　3.A　4.D　5.D　6.B 7.解析:燃燒反應均屬于放熱反應,舊鍵斷裂吸收的能量一定小于新鍵形成釋放的能量。 答案:D 8.C