高中化学必修2精品课件-化学能与热能

2．研究化学反应中的能量变化有什么意义？ 提示：人类研究利用化学反应，有时是为了获取所需要的 物质，有时是为了利用化学反应中释放的能量。人类所需能量 的主要来源是煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧。这些能源 的开发利用带来了很多弊端。如：煤的开采造成地面塌陷；煤 的燃烧产生有毒气体和烟尘，对环境造成严重污染；而且化石 燃料不可再生，储量都极其有限。因而节能是国民经济建设中 一项长期的战略任务。
4．利用化学键计算化学反应中的能量变化 (1)化学反应中的能量变化的主要原因 化学反应中的能量变化的主要原因是化学键的断裂和形 成。 (2)化学键的特点 同一个化学键断裂时吸收的能量和形成时放出的能量相 等。
(3)计算公式的推导 以 H2＋Cl2===2HCl 为例： ①图示分析。
②计算分析。
2．对于繁多、复杂的化学反应，人们从不同的角度可以 有不同分类：
(1)从反应的形式上可以分为□4 ________四种基本反应
类型。
(2)从反应进行的程度分为□5 ______与□6 ______。
(3) 从 反 应 过 程 是 否 存 在 电 子 的 得 失 或 转 移 分 为 □7 ________和□8 ________。
该时期从火的发现至 18 世纪产业革命，以□18 ______为主
要能源。 (2)化石能源时期
从 18 世纪中期到现代，以□19 ________、□20 ________、□21
________为主要能源。
(3)多能源结构时期
以可再生能源和清洁能源(□22 ________能源)为主要能 源，主要包括□23 ________、□24 ________、□25 ________、□26 ________、□27 ________等。
B．Cl2 D．I2
(2)下列氢化物中最稳定的是( )
A．HCl
B．HBr
C．HI
(3)X2＋H2===2HX(X 代表 Cl、Br、I)的反应能量变化是
怎样的？_____________________________________________
___________________________________________________。
2．(2013·经典习题选萃)下表中的数据是破坏 1 mol 物质 中的化学键所消耗的能量：
物质 Cl2 Br2 I2 HCl HBr HI H2 能量(kJ) 243 193 151 432 366 298 436 根据上面的数据回答下列问题：
(1)下列物质本身具有的能量最低的是( )
A．H2 C．Br2
(4)相同条件下，X2(X 代表 Cl、Br、I)分别与氢气反应， 当消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收的热量最多的是 ________。
(5)若无上表中的数据，你能正确回答出第(4)小题吗？你 的依据是什么？
_______________________________________________。
温馨提示：计算公式的说明 (1)若反应物分子断裂时吸收的总能量＞生成物分子成键 时放出的总能量，即反应吸收的热量多，属于吸热反应，此时 ΔQ＞0； (2)若反应物分子断裂时吸收的总能量＜生成物分子成键 时放出的总能量，即反应放出的热量多，属于放热反应，此时 ΔQ＜0。
●典例透析 【典例 1】 (2012·试题调研)下列说法正确的是( ) A．物质发生化学反应都伴随着能量的变化 B．伴有能量变化的物质变化都是化学变化 C．化学反应中的能量变化都表现为热量的变化 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
C．氮分子内部存在着很强的共价键，故通常状况下氮气 化学性质很活泼
D．需要加热才能发生的反应不一定是吸收能量的反应
答案：C
点拨：钠原子最外层只有一个电子，当它失去 1 个电子 后可以形成 8 电子稳定结构，使体系的能量降低，所以 A 正 确；物质燃烧放热，化学能转化为热能，B 正确；氮分子内部 存在着很强的共价键，很难被破坏，所以在通常状况下氮气 性质很稳定，故 C 错误。任何化学反应都经历了旧键断裂(吸 收能量)和新键形成(放出能量)的过程，都伴随着能量的变化， 但释放能量还是吸收能量，不是由反应条件确定的。如：合 成氨需要在高温下进行，但它却是释放能量的反应，D 正确。
【解析】 本题考查化学反应与能量变化的关系。具体分 析如下：
【答案】 A
【点拨】 化学变化过程中有物质变化和能量变化，物质 变化的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，能量变化的 实质是断键吸收能量而成键放出能量。
【典例 2】 (2012·试题调研)根据下面的信息，判断下列 叙述正确的是( )
【答案】 AD
●变式训练 1．(2013·试题调研)研究物质变化时，人们可以从不同的 角度、不同的层面来认识物质变化时所引起的化学键及能量 变化。据此判断以下叙述中错误的是( ) A．金属钠与氯气反应生成氯化钠后，其结构成稳定性增 强，体系的能量降低 B．物质燃烧可看成“储存”在物质内部的能量(化学能) 转化为热能释放出来
●学习目标 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。
●新知导学
1．化学反应过程包括化学键的□1 ________(吸收能量)和 化学键的□2 ________(放出热量)，所以化学反应在发生物质 变化的同时必定伴随着□3 ________变化。
答案：(1)A (2)A (3)放出能量 (4)Cl2 (5)能；元素的 非金属性越强，生成的氢化物越稳定，放出的热量越多
知识点 2 化学能与热能的相互转化 ●思维导图
●教材点拨 1．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，转化的途 径和能量形式可以不同，但是体系包含的总能量不变，这就是 “能量守恒定律”。 (1)化学能可以转化为其他形式的能量，如热能、电能等， 在转化时，遵循能量守恒定律。 (2)初中学过的“质量守恒定律”与“能量守恒定律”是 两条基本的自然定律。
(2)吸热反应和放热反应都是化学反应，如 NaOH 固体溶 于水是放热过程，但不是放热反应；如升华、蒸发等过程是 吸热过程，但不是吸热反应。
3．放热反应与吸热反应的几个实验探究活动 【探究活动 1】铝与盐酸的反应 实验步骤：在一支试管中加入 2～3 mL 6 mol ·L－1的盐酸， 向含有盐酸的试管中插入用砂纸打磨光的铝条。 实验现象：开始时反应进行缓慢，产生少量气泡，过一会 儿反应逐渐加快，气泡增多，试管发热，温度计液面明显升高 试管温度上升。
吸收的能量＝断裂旧化学键吸收的总能量－形成新化学 键释放的总能量。
(2)反应放出能量：反应物中化学键断裂时所吸收的能量 ＜生成物中化学键形成时所释放的能量。
放出的能量＝形成新化学键释放的总能量－断裂旧化学 键吸收的总能量。
3．从物质储存化学能的角度来理解化学反应过程中的能 量变化
各种物质都储存有化学能。不同的物质不仅组成不同，结 构不同，所包含的化学能也不同。
最有希望的是新能源的开发；太阳能、燃料电池、风能、 氢能、生物能，地热能、海洋能等。这些新能源的特点：资源 丰富、可以再生，对环境没污染或污染很轻。
知识点 1 化学键与化学反应中能量变化的关系 ●思维导图
●教材点拨 1．化学反应中能量变化的原因
(1)反应吸收能量：反应物中化学键断裂时所吸收的能量 ＞生成物中化学键形成时所释放的能量。
□21 天然气 □22 绿色 □23 太阳能 □24 氢能 □25 核能 □26 生物质能 □27 地壳地表能
●自主探究 1．化学反应中为什么会有能量变化？ 提示：在化学反应中，从反应物分子转变为生成物分子， 各原子内部并没有发生变化，但原子间的结合方式发生了改 变。在这个过程中，反应物分子中的化学键部分或全部遭到破 坏，生成物分子中的化学键形成。实验证明，在破坏旧化学键 时，需要能量来克服原子间的相互作用；在形成新化学键时， 由于原子间的相互作用而放出能量。化学反应的能量就来源于 旧化学键的破坏和新化学键的形成所发生的能量变化。
A．氢气跟氧气反应生成水的同时释放能量 B．氢气跟氧气反应生成水的同时吸收能量 C．1 mol H2 跟12 mol O2 反应生成 1 mol H2O 一定释放能 量 245 kJ D．2 mol H2(g)跟 1 mol O2(g)反应生成 2 mol H2O(g)释放 能量 490 kJ
【解析】 本题考查化学键与化学反应中能量变化的关 系。反应放出的能量等于生成新化学键放出的能量与断开旧化 学键吸收的能量之差。具体解析如下：
2．吸热反应与放热反应 (1)两种反应的区别
(2)化学反应与能量转化的关系
反应物所具有的总能量＞ 生成物所具有的总能量
反应―放―出→能量
放热反应
反应物所具的总能量＜ 生成物所具有的总能量
反应―吸―收→能量
吸热反应
可用图示表示如下：
温馨提示：(1)“三个不一定”。需加热才能发生的反应 不一定是吸热反应，如碳和氧气的反应；放热反应常温下不 一定容易发生，如铝热反应；吸热反应也不一定需要加热， 如 Ba(OH)2·8H2O 晶体和 NH4Cl 晶体的反应。
(4)从能量的变化来看有□9 ________与□10 ________。
3．吸热反应和放热反应 (1)吸热反应和放热反应
放热反应：□11 ________的化学反应。 吸热反应：□12 ________的化学反应。
(2)中和热
酸与碱发生中和反应生成□13 ____________时所释放的热
量。
化学键
1 mol A—B 化学键 反应中能量变化
H—H Cl—Cl
吸收 436 kJ 吸收 243 kJ
共吸收 679 kJ
H—Cl
放出 431 kJ
共放出 862 kJ
结论
679 kJ－862 kJ＝－1吸)表示反应物分子断裂时吸收的总能量，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) 利用化学键的能量变化计算化学反应中的能量变化： ΔQ＝Q(吸)－Q(放)ΔΔQQ＜＞00，，为为放吸热热反反应应
在化学反应中，物质发生了变化，化学能也随之改变。化 学反应过程中吸收或放出能量可形象地表示如下：
放出能量
吸收能量
反应物的总能量＞ 生成物的总能量
反应物的总能量＜ 生成物的总能量
温馨提示：物质具有的能量越低越稳定，参加反应时， 化学键断裂时吸收的能量就越多，而新化学键形成时放出的 能量也越多。
同样，物质具有的能量越高越不稳定，参加反应时化学 键断裂所需的能量就越低，而形成该物质时，放出的能量就 越少。
化学反应与能量 化学能与热能
新情境·激趣入题 新知识·预习探究 新思维·名师讲堂 新考题·随堂自测
方法警示探究 新提升·达标作业
700 多年前，著名的意大利旅行家马克·波罗到过中国，看 见中国人烧煤炼铁，这是他生平第一次看到煤做燃料，马克·波 罗在他的游记里记载了这件新鲜事。书中写到，中国有一种黑 色石头，能燃烧，着起火来像火柴一样，而且终夜不灭。现代 科学可以这样解释，煤中含有大量的碳，燃烧时放出热能。你 一定想知道，这种能量从何而来？它与化学物质和化学反应有 什么关系？请随我一起走进教材第二章第一节：化学能与热 能。
4．化学能与热能相互转化的应用
(1)化学物质中的□14 ______________通过反应转化成□15
______________，是人类生存和发展的动力之源。
(2)□16 ________转化成□17 ________是人们进行化学科学
研究，创造新物质不可缺少的条件和途径。
5．人类利用能源的三个阶段 (1)柴草时期
自我校对：
□1 破坏 □2 形成 □3 能量 □4 化合、分解、置换、复 分解 □5 可逆反应 □6 不可逆反应 □7 氧化还原反应 □8 非氧化还原反应 □9 吸热反应 □10 放热反应 □11 放出 热量 □12 吸收热量 □13 盐和水 □14 化学能 □15 热能 □16 热能 □17 化学能 □18 树枝、杂草 □19 煤 □20 石油