高中化學(xué) 第2章 第1節(jié) 化學(xué)能與熱能學(xué)案 新人教版必修21

化學(xué)能與熱能【學(xué)習目標】1知道化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。2通過生產(chǎn)、生活中的實例了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化。3舉例說明化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系及其應(yīng)用。4認識提高燃料的燃燒效率、開發(fā)高能清潔燃料和研制新型電池的重要性。5通過實驗認識化學(xué)反應(yīng)的速率和化學(xué)反應(yīng)的限度，了解控制反應(yīng)條件在生產(chǎn)和科學(xué)研究中的作用?！緦W(xué)習過程】1.化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系(1)化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因：在化學(xué)反應(yīng)中，從反應(yīng)物分子轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌锓肿?，各原子?nèi)部并沒有多少變化，但原子間的結(jié)合方式發(fā)生了改變。在這個過程中，反應(yīng)物分子中的化學(xué)鍵部分或全部遭到破壞，生成物分子中的新化學(xué)鍵形成。物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生能量變化的主要原因是化學(xué)鍵的斷裂和形成。利用化學(xué)鍵的能量變化計算化學(xué)反應(yīng)中的能量變化如下：(2)化學(xué)反應(yīng)中能量變化的決定因素：任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨有能量的變化。一個確定的化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過程中是吸收能量還是放出能量，決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對大小?？杀硎救缦拢悍磻?yīng)物的總能量>生成物的總能量，化學(xué)反應(yīng)放出能量；反應(yīng)物的總能量<生成物的總能量，化學(xué)反應(yīng)吸收能量。溫馨提示：化學(xué)鍵的形成蘊涵著能量變化，在進行反應(yīng)時化學(xué)鍵要斷裂，吸收能量，反應(yīng)后形成新化學(xué)鍵要放出能量，反應(yīng)前反應(yīng)物能量與反應(yīng)后生成物能量不相等。(1)對同一種化學(xué)鍵而言，斷裂時吸收的能量與形成時放出的能量相同。(2)判斷該反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)，也可比較斷鍵吸收的總能量與形成新鍵所釋放的總能量大小。2.化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化【實驗】鋁和稀鹽酸的反應(yīng)【實驗】Ba(OH)28H2O和氯化銨反應(yīng)【實驗】鹽酸與氫氧化鈉反應(yīng)（1）常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)：（2）放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)的判斷：根據(jù)反應(yīng)物和生成物的總能量的相對大小判斷：若E(反應(yīng)物)>E(生成物)，該反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)。反應(yīng)圖示如下左；若E(生成物)>E(反應(yīng)物)，該反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)。反應(yīng)圖示如下右。根據(jù)化學(xué)鍵破壞或形成時的能量變化判斷：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化學(xué)鍵所放出的能量，該反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)；破壞反應(yīng)物中的化學(xué)鍵所吸收的能量大于形成生成物中化學(xué)鍵所放出的能量，該反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)。溫馨提示：化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)與反應(yīng)條件無必然的關(guān)系?！練w納總結(jié)】1化學(xué)反應(yīng)必然伴隨能量的變化。2化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)，與反應(yīng)條件無關(guān)，需要加熱才能進行的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)，不需要加熱就能進行的反應(yīng)不一定是放熱反應(yīng)。3物質(zhì)本身具有的能量越高，物質(zhì)的穩(wěn)定性并不是越強而是越差，而物質(zhì)所具有的能量越低越穩(wěn)定。例如：C(金剛石，s)=C(石墨，s)放出1.9 kJ的能量，則物質(zhì)的穩(wěn)定性是石墨大于金剛石，而不是金剛石比石墨穩(wěn)定。4化學(xué)反應(yīng)中的能量變化不一定全部以熱量的形式變化，還可能是電能、光能等。【當堂檢測】1. 下列反應(yīng)既屬于氧化還原反應(yīng)，又屬于吸熱反應(yīng)的是()A鋁片與稀鹽酸的反應(yīng) BBa(OH)28H2O與NH4Cl的反應(yīng)C灼熱的炭與水蒸氣的反應(yīng) D甲烷在氧氣中的燃燒2.下列圖示變化為吸熱反應(yīng)的是()3.在研究物質(zhì)變化時，人們可以從不同的角度，不同的層面來認識物質(zhì)變化時所引起的化學(xué)鍵及其能量變化，據(jù)此判斷以下敘述中錯誤的是()A化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)鍵生成B所有化學(xué)變化一定遵循質(zhì)量守恒和能量守恒C在化學(xué)反應(yīng)中，破壞舊化學(xué)鍵吸收的能量大于形成新化學(xué)鍵釋放的能量時，該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)D化學(xué)鍵的變化必然會引起能量變化，所以，能量變化也一定會引起化學(xué)變化4. 下列說法正確的是()A由H原子形成1 mol HH鍵要吸收熱量BN2性質(zhì)非常穩(wěn)定，是因為N2分子中含有氮氮三鍵，要破壞氮氮三鍵需吸收更多的能量C在稀溶液中，酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成H2O時所釋放的熱量稱為中和熱D伴有能量變化的物質(zhì)變化都是化學(xué)變化5. 為了探究化學(xué)能與熱能的轉(zhuǎn)化，某實驗小組設(shè)計了如下三套實驗裝置：(1)上述3個裝置中，不能證明“銅與濃硝酸反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)”的是_。(2)某同學(xué)選用裝置進行實驗(實驗前U形管里液面左右相平)，在甲試管里加入適量氫氧化鋇溶液與稀硫酸，U形管中可觀察到的現(xiàn)象是_，說明該反應(yīng)屬于_(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。(3)為探究固體M溶于水的熱效應(yīng)，選擇裝置進行實驗(反應(yīng)在甲中進行)。若M為鈉，則實驗過程中燒杯中可觀察到的現(xiàn)象是_。若觀察到燒杯里產(chǎn)生氣泡，則說明M溶于水_(填“一定是放熱反應(yīng)”“一定是吸熱反應(yīng)”或“可能是放熱反應(yīng)”)，理由是_。若觀察到燒杯里的玻璃管內(nèi)形成一段水柱，則M可能是_。(4)至少有兩種實驗方法能證明超氧化鉀與水的反應(yīng)(4KO22H2O=4KOH3O2)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)。方法：選擇上述裝置_(填“”“”或“”)進行實驗。方法：取適量超氧化鉀粉末用脫脂棉包裹并放在石棉網(wǎng)上，向脫脂棉上滴加幾滴蒸餾水，片刻后，若觀察到棉花燃燒，則說明該反應(yīng)是_反應(yīng)。答案與解析題號答案解析1C2Al6HCl=2AlCl33H2既屬于氧化還原反應(yīng)，又屬于放熱反應(yīng)，A項錯誤；Ba(OH)28H2O2NH4Cl=BaCl22NH310H2O是吸熱反應(yīng)，但屬于非氧化還原反應(yīng)，B項錯誤；灼熱的炭與水蒸氣的反應(yīng)既是氧化還原反應(yīng)，又是吸熱反應(yīng)，C項正確；甲烷在氧氣中燃燒是氧化還原反應(yīng)，也是放熱反應(yīng)，D項錯誤2AA項中生成物的總能量高于反應(yīng)物的總能量，只能通過吸收能量才能實現(xiàn)；B項則恰好相反；C項是放熱過程；D項是典型的放熱反應(yīng)3D 化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是反應(yīng)物中舊化學(xué)鍵的斷裂和生成物中新化學(xué)鍵的形成，A正確；物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時遵循質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律，B正確；化學(xué)反應(yīng)時，反應(yīng)物中舊化學(xué)鍵斷裂時吸收的能量大于生成物中新化學(xué)鍵形成時放出的能量，該反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)，C正確；化學(xué)鍵的變化必然有能量的變化，但是能量變化時不一定有化學(xué)變化，如物質(zhì)三態(tài)變化時有能量變化，但未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，D錯誤4B形成新化學(xué)鍵需要放出熱量，故A不正確；物質(zhì)本身的能量越低，鍵能越大，越穩(wěn)定，破壞化學(xué)鍵需要的能量也就越多，故B正確；在稀溶液中，酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O時所釋放的熱量稱為中和熱，C不正確；水變?yōu)楸?，放出熱量，但屬物理變化，D不正確5(1)(2)左端液柱降低，右端液柱升高(3)產(chǎn)生氣泡，反應(yīng)完畢后，冷卻至室溫，燒杯里的導(dǎo)管內(nèi)形成一段液柱可能是放熱反應(yīng)某些物質(zhì)(如濃硫酸)溶于水放熱，但不是放熱反應(yīng)硝酸銨(或其他合理答案)(4)(或)放熱(1)裝置可通過U形管中紅墨水液面的變化判斷銅與濃硝酸的反應(yīng)是放熱還是吸熱；裝置可通過燒杯中是否產(chǎn)生氣泡判斷銅與濃硝酸的反應(yīng)放熱還是吸熱；裝置只是一個銅與濃硝酸反應(yīng)并將生成的氣體用水吸收的裝置，不能證明該反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)。(2)氫氧化鋇與稀硫酸反應(yīng)屬于中和反應(yīng)，中和反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。(3)濃硫酸、硝酸銨溶于水有熱效應(yīng)，但不屬于化學(xué)反應(yīng)，故不是放熱或吸熱反應(yīng)