高中化学21《化学能与热能》教案新人教版必修21Word格式.docx
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一、化学键与化学反应中能量变化的关系
1化学反应的本质:
反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成
H2(g)+Cl2(g)====2HCl(g)
断开1molH2分子中的H—H键时需要吸收436kJ的热量
断开1molCl2分子中的Cl—Cl键时需要吸收243kJ的热量
形成2molHCl分子中的H—Cl键时要释放2×
431kJ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==2×
431kJ-(436kJ+243kJ)==184.6kJ
根据能量守恒定律,多余的能量就以热量的形式释放出来
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
能量发生变化
形成生成物中的化学键→放出能量
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
过渡:
这是从微观角度分析了化学反应中能量变化的主要原因,那么怎么从宏观角度来判
断一个反应到底是吸热还是放热呢?
各种物质都含有化学键,因而我们可以理解为各种物质中都储有化学能,化学能
也是能量的一种形式,不同的物质因结构、组成不同,化学能不同。
那么
3.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:
物质在发生化学反应的同时,还伴随着能量的变化,这些能量变化通常又以什么形式表现出来呢?
[实验2—1]在一支试管中加入2~3mL6mol·
L-1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
【实验2—2】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:
现象
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:
8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O
[实验2—3]在50mL烧杯中加入20mL2mol·
L-1的盐酸,测其温度。
再另用一支量筒取20mL2mol·
L-1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
盐酸与NaOH溶液
室温
高于室温
中和反应是放热反应
小结:
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
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)
2.反应热
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:
kJ·
mol-1
3.反应热的计算:
△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
△H==吸收的能量-放出的能量
例:
已知1g氢气完全燃烧生成水蒸气是放出热量121kJ且氧气中1mol0=0键完全断裂时吸收热量496kJ,水蒸气中1molH-0键形成时放出热量463KJ,则氢气中1molH-H键断裂时吸收热量为
A.920KJB.557KJC.436KJD.188KJ
2H2+O2==2H2O
2x+496-4*463=-121*4
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“-”
△H>
0或△H为“+”
反应中放出能量后,体系的能量降低
反应中吸收能量后,体系的能量升高
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
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
常见的放热反应:
①所有的燃烧反应
②酸碱中和反应
③大多数的化合反应
④金属与酸的反应
常见的吸热反应:
①晶体Ba(OH)2·
8H2O与NH4Cl反应
②大多数的分解反应
③以H2、CO、C为还原剂的氧化还原反应
第一节化学能与热能(第2课时)
1.了解化学键与化学反应中能量变化之间的关系。
2.在化学实验的基础上,通过吸热反应和放热反应的概念,理解化学反应中能量变化的主要原因。
3.重视利用能量守恒定律的知识分析和解决一些化学问题。
1.具有较强的问题意识,能够发现和提出有探究价值的化学问题,敢于质疑,勤于思索,逐步形成独立思考的能力,善于与人合作,具有团队精神。
2.在与同学合作完成科学探究实验1、2、3的基础上,运用比较、分类、归纳、概括等方法对实验进行加工,得出正确的结论。
1.发展学习化学的兴趣,乐于探究物质变化的奥秘,体验科学探究的艰辛和喜悦,感受化学世界的奇妙与和谐。
2.有参与化学科技活动的热情,有将化学能与热能的化学知识应用于生产、生活实践的意识,能够对与化学能有关的社会和生活问题做出合理的判断。
树立正确的能源观。
3.热爱家乡,热爱祖国,树立为中华民族复兴、为人类文明和社会进步而努力学习化学的责任感和使命感。
化学能与热能之间的内在联系以及化学能与热能的相互转化。
从本质上(微观结构角度)理解化学反应中能量的变化,从而建立起科学的能量变化观。
投影仪。
[导入新课]
【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/LNaOH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50mL0.50mol/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/LNaOH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50mL0.50mol/L的NaOH溶液--------------------------------------------------------(↓)
6.未将NaOH溶液一次倒入烧杯中---------------------------------------------------------(↓)
7.用50mL0.1mol/L的HAc代替盐酸----------------------------------------------------(↓)
8.未盖严纸板-----------------------------------------------------------------------------------(↓)
【随堂练习】
1、已知化学反应2C(s)+O2(g)=2CO(g)、2CO(g)+O2=2CO2(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44gCO2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N2O4B.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,1molI–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)2•8H2O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B.Ba(OH)2·
8H2O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:
X+Y==M+N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ND.因为该反应为放热反应,故不必加热反应就可发
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-----------------------------------------------------------------------------------------------------()
①甲烷属于烃类②在相同条件下甲烷的密度大于空气
③甲烷难溶于水④可燃冰是一种极具潜力的能源
A.①②③B.②③④C.①③④D.①②④
2.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--------------------------()
①太阳能②风能③石油④煤⑤潮汐能⑥木材
A.①②③B.③④⑤C.④⑤⑥D.①②⑤
3.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B.Ba(OH)2•8H2O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:
①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)+Q1kJ;
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)+Q2kJ;
③H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)+Q3kJ;
其中Q1、Q2、Q3的大小关系为-------()
第7页
A.Q1=Q2=Q3B.2Q3=Q1<
Q2C.Q3<
Q2<
Q1D.Q1<
3Q3
11.在25℃,101kPa下,1mol的白磷(化学式为P4)完全燃烧放出的热量比4mol的红磷(化学式为P)完全燃烧放出的热量多。
反应方程式分别为:
P4(s)+5O2(g)=P4O10(s);
4P(s)+5O2(g)=P4O10(s)
由此判断,下列说法正确的是-----------------------------------------------------------------------()
A.由红磷转化为白磷是吸热反应,等质量时红磷能量比白磷高
B.由红磷转化为白磷是放热反应,等质量时红磷能量比白磷低
C.由红磷转化为白磷是放热反应,等质量时红磷能量比白磷高
D.由红磷转化为白磷是吸热反应,等质量时红磷能量比白磷低
12.航天飞机用铝粉与高氯酸铵(NH4ClO4)的混合物为固体燃料,点燃时铝粉氧化放热引发氯酸铵反应,其化学方程式可表示为:
2NH4ClO4=N2↑+4H2O↑+Cl2↑+2O2↑+Q(该反应为放热反应)
下列对此反应的叙述中错误的是-------------------------------------------------------------------()
A.上述反应属于分解反应
B.上述反应瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行
C.反应从能量变化上说,主要是化学能转变为热能和动能
D.在反应中高氯酸铵只起氧化剂作用
13.已知中和热的数值是57.3kJ·
mol–1。
下列物质反应时,产生57.3kJ热量的是---------()
A.稀HCl和稀NaOH
B.1.0mol·
L-1HCl和1.0mol·
L–1NaOH
C.500mL2.0mol·
L-1HCl和500mL2.0mol·
L–1NaOH
D.500mL2.0mol·
L-1H2SO4和500mL2.0mol·
L-1Ba(OH)2
14.人类对于能源的利用大致可以分为三个时代:
柴草能源、化石能源、多能源时代。
以下说法正确的是---------------------------------------------------------------------------------------------()
A.原始社会人类学会利用火,他们以天然气取暖,吃熟食,从事生产活动
B.目前我国广大农村生活做饭使用的都是化石原料
C.多能源时代指的是新能源时代,包括核能、太阳能、氢能
D.化石燃料的燃烧没有污染
15.反应
是吸热反应,由此可知-----------------------------------------()
A.石墨比金刚石更稳定B.金刚石和石墨可以相互转化
C.金刚石比石墨更稳定D.金刚石和石墨不能相互转化
16.下列说法正确的是--------------------------------------------------------------------------------------()
A.由H原子形成1molH-H键要吸收热量
B.所有燃烧反应都是放热反应
C.在稀溶液中,酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热
D.凡经加热而发生的化学反应都是吸热反应
第8页
选择题答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
二、填空计算题
1.已知反应:
2H2+O2=2H2O+能量,请填写下列表格中空白处的总能量值,并注明消耗还是放出。
有关键能:
H—H:
436kJ/molO—O:
496kJ/molH—O:
463kJ/mol
拆开化学键
形成化学键
2molH2中的化学键
4molH—O键
4×
463kJ—2×
436kJ—496kJ=484kJ
1molO2中的化学键
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