高中化学 知识讲解_化学能与热能_提高 知识点考点解析含答案

化学能与热能

【学习目标】

1、初步理解物质的化学变化、化学键变化和能量变化之间的关系，掌握物质的化学变化和能量变化的实质；

2、了解放热反应、吸热反应的含义，了解化学反应在提供热能方面的重要作用；

3、认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料的重要性，培养节约能源及保护环境意识。

【要点梳理】

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

化学反应的过程就是反应物分子中的原子重新组合成生成物分子的过程，也就是反应物分子中化学键断裂和生成物分子中化学键形成的过程。

2、化学反应中能量变化的原因

（1）断开化学键吸收能量

例：1molH2中含有1molH—H键，常温常压下断开1molH—H键，需要吸收436kJ的热量。

（2）形成化学键放出能量

由2molH原子生成1molH2，有1molH—H键生成，生成过程中向外界释放436kJ的热量。

要点诠释：形成1molH—H键释放的能量与断开1molH—H键吸收的能量相等。

（3）化学键与化学反应中能量变化的关系

当E1＞E2，反应吸收热量；当E1＜E2，反应放出热量。

要点诠释：任何化学反应都要经历旧化学键断裂和新化学键形成的过程，因此，任何化学反应都伴随着能量的变化。在化学反应中，从反应物分子改变为生成物分子，各原子内部并没有多少变化，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，生成物分子中的新化学键形成了，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。因此说化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。

3、决定化学反应中能量变化的因素及反应能量变化的判定

化学反应在发生过程中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。如下图所示：

反应物的总能量＜生成物的总能量，反应吸收能量（图1）；

反应物的总能量＞生成物的总能量，反应放出能量（图2）。

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：自然界的物质可以发生相互转化，但是总质量保持不变。

（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，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。

要点诠释：

a．质量与能量也是相互联系的（质量和能量也可以相互转化），故统称为质能守恒定律。

b．所有化学反应中反应物和生成物的总能量都不相同，即所有的化学反应都有一定能量变化（即热效应）。

2、化学反应中的能量变化，通常主要表现为热量变化——吸热或放热。

（1）定义：

放热反应：有能量放出的化学反应。

吸热反应：有能量吸收的化学反应。

要点诠释：有热量放出未必是放热反应，吸收能量也未必是吸热反应，因为放热反应和吸热反应必须是化学变化。

（2）吸热反应、放热反应的判定

如图，

E1＞E2，新化学键的形成所释放的能量小于破坏旧化学键所吸收的能量，该反应就是吸热反应；

E1＜E2，新化学键的形成所释放的能量大于破坏旧化学键所吸收的能量，该反应就是放热反应。

如

反应物断键吸收的能量＜生成物成键释放的能量，说明该反应为放热反应。

即遵循能量守恒定律，反应物的总能量=生成物总能量+热量（放热反应），反应物总能量=生成物总能量－热量（吸热反应）。

要点诠释：

①物质本身所具有的能量越低，说明其结构越稳定，热稳定性强，断裂其化学键所吸收的能量就越高，而形成其化学键所释放的能量也越多。

②反应的条件与反应的热效应没有必然的联系，每一个反应都有特定的条件，需要点燃或加热的反应不一定是吸热反应。例如燃烧都是放热反应，但是要达到着火点。

要点三、常见的放热反应和吸热反应

1、常见的放热反应：

①所有的燃烧反应；②大多数的化合反应（注：CO2+C2CO为吸热反应）；③酸碱中和反应；④金属与酸或水的反应；⑤缓慢的氧化反应；⑥其他，如：CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O；CaO+H2O=Ca(OH)2；2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑；2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2；2Al+ Fe2O32Fe+Al2O3（铝热反应）

2、常见的吸热反应：

①大多数的分解反应；②以下几个反应是吸热反应：Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==2NH3↑+BaCl2+10H2O；CO2+C2CO；C+H2O(g)CO+H2；3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2

要点诠释：

（1）常见的热效应如浓硫酸溶于水、NaOH溶于水、Ca(OH)2溶于水，虽伴随着能量的放出，但并不是放热反应；铵盐溶于水虽需要吸收能量，也不是吸热反应。

（2）对于可逆反应，若正反应为放热反应，则逆反应必为吸热反应。

【高清课堂：化学能与热能—化学能与热能的相互转化及利用ID: 370198#实验3 酸与碱的中和反应】

要点四、中和热的测定

1、概念：酸和碱发生中和反应生成1mol水时所释放的热量称为中和热。

要点诠释：

（1）必须是酸和碱的稀溶液，因为浓酸溶液和浓碱溶液在相互稀释时会放热；

（2）强酸和强碱的稀溶液反应才能保证H＋(aq)＋OH－(aq)==H2O(l)中和热均为57.3 kJ·mol-1，而弱酸或弱碱在中和反应中由于电离吸收热量，其中和热小于57.3 kJ·mol-1；

（3）以生成1 mol水为基准

2、中和热的测定：

【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－1盐酸、0.55mol·L－1NaOH溶液。

【实验步骤】

①在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条）。使放入的小烧杯口与大烧杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（也可用硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，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），该实验也可以在保温杯中进行。

②用一个量筒量取50mL 0.50mol·L－1盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记录数据。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。

③用另一个量筒量取50mL 0.55mol·L－1NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记录数据。

④把套有盖板的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），盖好盖板。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，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。

⑥根据实验数据计算中和热（具体计算不要求）。

【注意点】

要精确地测定反应中的能量变化，一是要注重“量的问题”，如①反应物的浓度和体积取定值；②测量反应前后的温度值；③做平行实验取平均值。二是要最大限度地减小实验误差，要做到：

①所用装置要尽可能做到保温、隔热。