化学能与热能 Word版含答案

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第一节 化学能与热能

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[课标要求]

1．知道化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因。

2．知道反应物总能量与生成物总能量的相对高低是反应过程中能量变化的决定因素。

3．了解化学能与热能的相互转化。

4．了解能量转化在生产、生活中的应用。

1．化学反应吸热还是放热决定于反应物总能量(E1)和生成物总能量(E2)的相对大小。若E1>E2，则为放热反应；若E1

2．化学反应中，断裂反应物中化学键吸收能量为Q(吸)，形成生成物中化学键放出能量为Q(放)，则化学反应过程中的能量变为ΔQ＝Q(吸)－Q(放)，若ΔQ<0，为放热反应，若ΔQ>0，为吸热反应。

3．(1)常见的放热反应：所有燃烧反应，酸碱中和反应，金属与水、酸的反应，绝大多数化合反应。

(2)常见的吸热反应：Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应，以C、H2、CO为还原剂的反应，大多数分解反应。

4．物质具有的能量越低，物质的稳定性越强，即能量越低越稳定。

化学键与化学反应中能量变化的关系

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1．化学反应中能量变化的原因——微观角度

(1)化学反应的实质

原子之间重新组合，是反应物中旧化学键断裂和生成物中新化学键形成的过程。

(2)化学反应中能量变化的原因

①变化原因：

②实例：

a．断裂1 mol H—H键(H—H→2H)吸收436 kJ能量，形成1 mol H—H键(2H→H—H)放出436 kJ能量；

b．断裂4 mol C—H键(CH4→C＋4H)吸收1 660 kJ能量，形成1 mol C—H键(C＋H→C—H)放出415 kJ能量。

③结论：

化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成。

2．化学反应中能量变化的决定因素——宏观角度

(1)物质的能量与反应放出、吸收能量的关系

反应物总能量>生成物总能量：反应放出能量；反应物总能量

(2)结论：化学反应中的能量变化取决于反应物总能量与生成物总能量的相对大小。

(3)图示：

H2＋Cl2=====点燃 2HCl的化学反应可用下图表示：

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[问题思考]

1．1 mol H2和1 mol Cl2中断键吸收的总能量是多少？生成2 mol H—Cl键放出的总能量是多少？

2．H2＋Cl2=====点燃 2HCl是放出能量还是吸收能量？

1．从反应物、生成物总能量角度判断化学反应中的能量变化

放出能量 吸收能量

2.从化学键角度判断化学反应中的能量变化

用Q(吸)表示反应物分子断键时吸收的总能量，Q(放)表示生成物分子成键时放出的总能量。

公式：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)

(1)若ΔQ>0，说明反应物分子断键时吸收的总能量>生成物分子成键时放出的总能量，即反应吸收能量。

(2)若ΔQ<0，说明反应物分子断键时吸收的总能量

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)只要有化学键的断裂，化学反应一定吸收能量( )

(2)断裂化学键释放出能量而生成新键则吸收能量( )

(3)当反应物的总能量大于生成物的总能量时，化学反应吸收能量( ) 第 4 页 共 8 页 (4)化学反应的过程实际上是一个旧键断裂的过程( )

2．下列说法中错误的是( )

A．化学反应中能量变化通常表现为热量的变化

B．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因

C．需要加热才能发生的反应一定是吸收能量

D．反应物总能量和生成物总能量的相对大小决定了反应是放出能量还是吸收能量

化学能与热能的相互转化

1．两条基本的自然规律

(1)质量守恒定律：自然界的物质发生转化时，总质量保持不变。

(2)能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，但体系包含的总能量不变。

2．化学能与热能的相互转化

(1)吸热反应和放热反应

①吸热反应：吸收热量的化学反应。

②放热反应：放出热量的化学反应。

(2)实验探究

①铝和稀盐酸的反应：

实验操作 在一支试管中加入2～3 mL 6 mol·L－1的盐酸，再插入用砂纸打磨光的铝条，并用温度计测量溶液温度的变化

实验现象 有气泡产生；用温度计测量，水银柱上升

离子方程式 2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑

实验结论 活泼金属与酸的反应是放热反应

②八水合氢氧化钡和氯化铵的反应：

实验

操作 将约20 g Ba(OH)2·8H2O晶体研细后与约10 g NH4Cl晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的玻璃片上，用玻璃棒快速搅拌，闻气味，用手触摸杯壁下部，用手拿起烧杯

实验

现象 闻到刺激性气味；烧杯壁发凉；玻璃片和烧杯黏结在一起，混合物呈糊状

化学

方程式 Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O

第 5 页 共 8 页 实验结论 该反应是吸热反应

③中和反应——盐酸与氢氧化钠的反应：

实验

操作 在50 mL烧杯中加入20 mL 2 mol·L－1的盐酸，测其温度。另用量筒量取20 mL 2 mol·L－1NaOH溶液，测其温度，并缓缓地倒入烧杯中，边加边用玻璃棒搅拌。观察反应中溶液温度的变化过程，并作好记录

实验现象 混合后溶液温度比原两种溶液的温度高

离子方程式 H＋＋OH－===H2O

实验结论 酸碱中和反应是放热反应

[特别提醒]

1．什么是放热反应和吸热反应？铝与盐酸的反应是放热反应还是吸热反应？

2．有的化学反应需要加热，该反应是否是吸热反应？有的化学反应在常温下能够进行，该反应是否是放热反应？

3．放热反应一定容易发生，吸热反应一定不易发生吗？

1．常见的放热反应和吸热反应

2．吸热反应和放热反应的判断方法

(1)根据反应物和生成物总能量的相对大小判断——决定因素。

若反应物的总能量大于生成物的总能量，属于放热反应，否则是吸热反应。 第 6 页 共 8 页 (2)根据化学键破坏或形成时的能量变化判断——用于计算。

若破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量，属于放热反应，否则是吸热反应。

(3)根据反应物和生成物的相对稳定性判断。

由不稳定的物质(能量高)生成稳定的物质(能量低)的反应为放热反应，反之为吸热反应。

1．下列说法中正确的是( )

①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 ②任何放热反应在常温条件下一定能发生 ③反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热 ④吸热反应在一定条件(如常温、加热等)下也能发生

A．①② B．②③

C．③④ D．②④

2．下列反应属于吸热反应的是__________，属于放热反应的是________。

A．煤燃烧

B．Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl(固)反应

C．Zn和盐酸反应 D．NaOH溶液和盐酸混合

E．大理石分解

人类对能源的利用

1．化学能与热能转化的应用

(1)化学能通过化学反应转化成热能，为人类的生存和发展提供了所需要的能量和动力，如化石燃料的燃烧、炸药开山、发射火箭等。

(2)热能转化为化学能是人们进行化学科学研究、研制新物质不可缺少的条件和途径，如高温冶炼金属、分解化合物等。

2．人类利用能源的三个阶段

柴草时期 主要能源 树枝、杂草

主要贡献 推动了人类文明的进步，促进了人的进化和物质文明的发展

第 7 页 共 8 页 化石能

源时期 主要能源 化石燃料：煤、石油、天然气

主要贡献 推动了近代产业革命，加速了现代工业化的进程

多能源

结构时期 主要能源 可再生能源和清洁能源(绿色能源)

主要贡献 提高了能源的利用率，最大限度减少对环境的污染

1．有关能源的下列说法不正确的是( )

A．煤、石油、天然气均为化石能源

B．化石能源是非再生能源

C．氢能是可再生能源

D．氢能、核能均是无污染的高效能源

2.有专家指出，如果对燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能使它们重新组合，那么，不仅可以消除对大气的污染，还可以节约燃料，缓解能源危机。如右图所示：

在此构想的物质循环中太阳能最终转化为( )

A．化学能 B．热能

C．生物质能 D．电能

[三级训练·节节过关]

1．下列说法中正确的是( )

A．物质发生化学反应不一定都伴随有能量变化

B．伴有能量变化的物质变化不一定是化学变化

C．在一个确定化学反应中，反应物总能量总是低于生成物总能量

D．在一个确定化学反应中，反应物总能量总是高于生成物总能量

2．下列属于氧化还原反应，且为吸热反应的是( )

A．CaO＋H2O===Ca(OH)2

B．C＋H2O=====高温 CO＋H2

C．Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑

D．2NaOH＋H2SO4===Na2SO4＋2H2O

3．下列各图中，表示放热反应的是( )