人教版高中化学必修二2.1《化学能与热能》word学案

化学能与热能
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．掌握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．应用键能计算反应过程中的能量变化。

4．了解化学能与热能的相互转化。

5．理解中和热的概念，学会定性和定量研究化学反应中热量变化的科学方法。

6．了解能量转化在生产、生活中的应用。

要点一化学键与化学反应中能量变化的关系
1．化学反应的实质。

化学反应的实质是原子或原子团的重新组合，即反应物中旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成。

2．化学反应中能量变化的直接原因。

(1)物质中的微粒之间是通过化学键结合的。

(2)断开反应物中的化学键要吸收能量；形成生成物中的化学键要释放能量。

(3)化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因。

3．化学反应中能量变化的根本原因。

反应物总能量与生成物总能量相对高低。

4．化学键与化学反应中能量变化的关系。

5．化学反应过程中的能量变化。

【应用思考】
1．浓硫酸稀释时放出了热量，有化学键变化吗？是不是放热反应？
提示：当浓硫酸稀释时，在水分子的作用下，硫酸分子的共价键被破坏，但无新化学键的形成，故不属于化学变化。

2．化学反应中都有能量变化吗？为什么？
提示：都有；因为在化学反应过程中，破坏旧化学键，需要吸收一定的能量来克服原子(或离子)间的相互作用；形成新化学键时，又要释放一定的能量。

因此，在化学反应中，不仅有新物质生成，而且一定伴随着能量变化。

要点二化学能与热能的相互转化
1．两条基本的自然定律。

(1)质量守恒定律：自然界的物质发生转化时，总质量不变。

(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，但是体系包含的总能量不变。

2．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。

3．化学能与热能的相互转化。

(1)化学能转化为热能。

(2)热能转化为化学能。

4.中和热。

在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1_mol_H2O时所释放的热量称为中和热，单位为kJ·mol－1。

5．化学能与热能相互转化的应用。

(1)化学物质中的化学能通过反应转化成热能，是人类生存和发展的动力之源。

(2)热能转化成化学能是人们进行化学科学研究、创造新物质不可或缺的条件和途径。

6．人类利用能源的三个阶段。

(1)柴草时期。

该时期从火的发现至18世纪产业革命，以树枝杂草为主要能源。

(2)化石能源时期。

从18世纪中期到现代，以煤、石油、天然气为主要能源。

(3)多能源结构时期。

以可再生能源和清洁能源(绿色能源)为主要能源，主要包括太阳能、氢能、核能、生物质能、地壳地表能等。

【应用思考】
3．水蒸气液化时向环境释放热量，该变化是放热反应吗？
提示：吸热反应和放热反应是针对化学反应而言的，水蒸气液化是放热过程，但无化学变化，故不是放热反应。

1．下列变化过程中属于吸热反应的是(B)
A．氢氧化钠固体溶在水中
B．Ba(OH)2·8H2O(s)和NH4Cl(s)混合研磨
C．甲烷燃烧
D．白炽灯发热
解析：氢氧化钠固体溶在水中，虽然放出热量，但不是化学反应，A错；B明显正确；甲烷燃烧是放热反应，C错；白炽灯发热，是物理现象，D错；答案为B。

2．如图表示吸热反应的图象是(C)
3．下列说法中正确的是(A)
A．凡是物质的化学变化都伴随着能量的变化
B．凡是化学反应就一定放出热量
C．凡是放热反应都不用加热就能进行
D．凡是吸热反应都需要人为加热
解析：凡是物质的化学变化都伴随着能量的变化，A正确；化学反应有的放出热量，有的吸收能量，B错；很多放热反应往往也要加热才能进行，C错；也有不少吸热反应不需要加热就能进行，D错；答案为A。

基础训练
1．下列过程一定释放能量的是(D)
A．化合反应B．分解反应
C．分子拆分成原子 D．原子组合成分子
解析：分子拆分成原子是断开化学键的过程，吸收能量；原子组合成分子是形成化学键的过程，释放能量。

2．下列说法正确的是(D)
A．化学反应未必伴随能量变化
B．放热反应全部不需要加热即可发生
C．需要加热条件的化学反应都是吸热反应
D．化学变化中的能量变化主要由化学键变化引起的
解析：化学反应过程中必然伴随有能量变化，A 错；放热反应与吸热反应与反应条件无关，B 、C 错；化学反应可以分为旧键断裂和新键形成两个过程，前者吸热，后者放热，化学反应的吸放热取决于两个过程的热量多少，D 正确；答案为D 。

3．对于放热反应H 2＋Cl 2===2HCl ，下列说法正确的是(B ) A ．产物所具有的总能量高于反应物所具有的总能量 B ．反应物所具有的总能量高于产物所具有的总能量
C ．断开1 mol H －H 键和1 mol Cl －Cl 键所吸收的总能量小于形成1 mol H －Cl 键所放出的能量
D ．该反应中，热能转变为化学能
解析：该反应是放热反应，根据能量守恒定律知，反应物所具有的总能量高于产物所具有的总能量；放热反应的本质是：生成物成键释放的总能量大于反应物断键吸收的总能量，故选B 。

4．下列有关能量转换的说法不正确的是(C ) A ．煤燃烧是化学能转化为热能的过程
B ．化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能
C ．动物体内葡萄糖被氧化成CO 2是热能转变成化学能的过程
D ．植物通过光合作用将CO 2转化为葡萄糖是太阳能转变成化学能的过程
解析：煤燃烧是将化学能转化为热能的过程，A 项正确；化石燃料和植物燃料中的能量均来自太阳能，B 项正确；动物体内葡萄糖被氧化生成CO 2，是化学能转化为热能的过程，C 项错误；植物通过光合作用将CO 2转化为葡萄糖，是太阳能转化为化学能的过程，D 项正确。

5．下列反应既是氧化还原反应，又是吸热反应的是(C ) A ．铝片与稀H 2SO 4反应
B ．Ba(OH)2·8H 2O 与NH 4Cl 的反应
C ．灼热的炭与CO 2反应
D ．甲烷在O 2中的燃烧反应
解析：A.铝与稀硫酸是置换反应，是放热反应，不符合题意；B.两者反应是吸热反应，不属于
氧化还原反应，不符合题意；C.C ＋CO 2=====高温
2CO ，是典型的吸热反应，属于氧化还原反应，符合题意；D.甲烷燃烧是放热反应，属于氧化还原反应，不符合题意；答案为C 。

6．在研究物质变化时，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(C )
A ．金属钠与氯气反应生成氯化钠后，其结构的稳定性增强，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
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
能力提升
7．化学反应A 2＋B 2===2AB 的能量变化如图所示，则下列说法正确的是(C )
A．该反应是吸热反应
B．断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键能放出x kJ的能量
C．断裂2 mol A—B键需要吸收y kJ的能量
D．2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量
解析：由图示可知：1 mol A2和1 mol B2的总能量高于2 mol AB的总能量，故该反应为放热反应；从化学键的角度分析：断裂2 mol A—B键，需要吸收y kJ的能量。

8．下列说法中正确的是(D)
A．如果找到合适的催化剂，就能够在不消耗能源的条件下从水中获得氢气
B．放热反应中反应物的总能量比生成物的总能量低
C．伴有能量变化的物质变化都是化学变化
D．有些吸热反应在不加热的条件下也能发生
解析：A.反应吸收或放出的能量是由反应物和生成物的总能量的相对大小而决定的，催化剂只能降低正逆反应的活化能，但不能改变反应吸收或放出的能量，故不可能在不消耗能源的条件下从水中获得氢气，故A错误；B.反应物的总能量比生成物的总能量低时，反应需要吸热，故放热反应中反应物的总能量比生成物的总能量高，故B错误；C.某些物理过程也会伴随着能量变化，故有能量变化的不一定是化学反应，还可能是物理过程，故C错误；D.反应吸放热与反应条件无必然的关系，故吸热反应不一定需要加热，放热反应也不一定不需要加热，故D正确。

9
(1)下列物质本身具有的能量最低的是( )
A．H2B．Cl2C．Br2D．I2
(2)下列氢化物中最稳定的是( )
A．HCl B．HBr C．HI
(3)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________。

解析：物质能量越低，越稳定。

在以上物质中，H2最稳定，所以自身能量最低；根据断键时所吸收的能量可知(2)中HCl最稳定，断开化学键，所消耗能量越高，越稳定。

答案：(1)A (2)A (3)Cl2
10．如下图所示，与大试管连通的U形细玻璃管内放有少量的水(已染成红色)。

若分别沿小试管壁慢慢地加入下列各组物质，静置片刻后，可观察到U形细玻璃管中的液面有什么变化？由此可得到什么结论？
请填写下表。