《化学能与热能》学案(新人教版必修2)

第二章化学反应与能量

第一讲化学能与热能

复习重点：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。

复习难点：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。

知识梳理

一．化学键与化学反应中能量变化的关系

键能：拆＿＿＿＿＿＿＿＿＿所需的能量叫键能。单位：＿＿＿＿。1mol H2中含有1molH －H，在250C 101kPa条件下，由H原子形成1molH－H要放出436kJ的能量，而断开1molH －H重新变为H原子要＿＿＿＿＿＿＿＿的能量。

1、化学键的断裂是化学反应中能量变化的主要原因。

一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，决定于＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的相对大小。

∑E（反应物）＞∑E（生成物）——＿＿＿＿＿＿能量；

∑E（反应物）＜∑E（生成物）——＿＿＿＿＿＿能量。

二．化学能与热能的相互转化

放热反应：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；吸热反应：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑反应＿＿＿热；Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O反应＿＿热；H+ + OH- = H2O反应＿＿热

三、中和热：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿时所释放的热量。

疑难点拨

一、化学反应的热效应和键能的关系

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、化学反应的热效应来源于反应过程中断裂旧化学键并形成新化学键时的能量变化。化学键键能的大小可粗略计算化学反应的热效应。化学反应的热效应ΔH＝生成物的键能总和－反应物的键能总和。

二、．化学反应中能量变化与反应的放、吸热

反应物的总能量＞生成物的总能量，化学反应放出能量

反应物的总能量＜生成物的总能量，化学反应吸收能量

化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。

化学变化的过程伴随着化学能与其他能量的相互转化，这种变化，通常表现为热量的变化

——吸热或放热。例如：中和反应是放热反应，H2与Cl2的反应也是放热反应。常见的吸热反应：大多数分解反应；氯化铵与八水合氢氧化钡的反应；

典例剖析

【例1】近年来，科学家正在探索利用铝粉做燃料的可能性，以期铝能成为一种石油的取代物。假如铝作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法，你认为哪项是错误的

A、铝质轻，便于运输、贮存，且安全

B、铝燃烧时放出的热量大，且燃烧后新产物对环境的污染容易得到有效控制

C、在地球上，铝矿资源丰富

D、现代电冶铝的工业技术已为铝作为新能源奠定了重要基础

解析：铝质轻，燃烧时放热多，在地壳中是含量最大的金属元素，铝矿资源丰富，这些都是用铝作为新型燃料的有利条件，但是电冶铝本身需要消耗大量的能量，从这一点考虑，如果没有开发出新的冶炼金属铝的技术，则用铝作为新能源的做法是不合算的。所以D说法错误。答案：D。

【例2】最近，新华社的一条消息中披露：我国南海海底发现巨大的“可燃冰”带，能源总量估计相当于中国石油总量的一半；而我国东海“可燃冰”的蕴藏量也很可观……“可燃冰”的主要成分是一水合甲烷晶体（CH4·H2O）。请结合初中化学知识回答下列问题：

(1)下列说法中正确的是（填序号）___________________________．

A．CH4·H2O晶体中水是溶剂B．CH4·H2O的组成元素有3种

C．CH4·H2O中CH4和H2O的质量比为1：1D．可燃冰能燃烧，说明水具有可燃性

(2)可燃冰的发现为我国在新世纪使用高效新能源开辟了广阔的前景．你认为能开发利用的新能源还有（至少填写二种）__________________，__________________．解析：（1）溶剂是能够溶解其他物质的物质，溶剂与溶质间没有固定的组成，而CH4·H2O 的组成固定故A不正确．CH4中含C、H二元素，H2O中含H、O二元素，故CH4·H2O由C、H、O三元素，组成B正确．CH4·H2O分子中CH4与H2O的物质的量之比为1：1，而其式量不等则C不正确．CH4·H2O可燃是由于分解产生CH4的原因，故D不正确．

（2）新能源是指以新技术为基础，系统开发利用的能源包括太阳能、生物能、风能、地热能、氢能源等．

答案：（1）B （2）太阳能、潮汐能、水能、风能、核能、地热、氢能源等．

【练习】为减少汽车对城市大气的污染，近年来中国成功地开发出了以新燃料作能源的“绿色汽车”．这种汽车可避免有毒的有机铅、苯和苯的同系物以及多环芳烃的排放，保护环境．这种“绿色汽车”的燃料是

A．甲醇B．汽油C．柴油D．重油

答案: A

【例3】50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应．通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热．回答下列问题：

(1)从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是___________________________．

(2)烧杯间填满碎纸条的作用是_____________________________________________．

(3)大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值__________________（填“偏大”“偏小”“无影响”）。

(4)实验中改用60 mL 0.50 mol/L盐酸跟50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量_________（填“相等”“不相等”），所求中和热_________（填“相等”“不相等”），简述理由_____________________________________________。

（5）用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会________；用50 mL 0.50 mol/L NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会__________________．（均填“偏大”“偏小”“无影响”）

解析：本实验成败的关键是准确测量反应后的温度．因此所用装置必须保温、绝热且可使体系温度尽快达到一致，故缺少的仪器应为环形玻璃搅拌棒．（2）碎纸条的作用为减少实验过程中的能量损失．（3）不盖硬纸板会损失部分热量故所测结果偏低．（4）由中和热概念可知，中和热只与生成水的量有关而与过量的酸碱无关，但液体体积增大温差减小，不便测量．（5）由于弱酸弱碱的中和热等于H＋与OH－生成H2O时的反应热加上其电离时吸热．答案：（1）环形玻璃搅拌棒（2）减少实验过程中的热量损失（3）偏小（4）不等相等因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O所放出的能量，与酸碱的用量无关（5）偏小偏小

思考：要想提高中和热测定的准确性，实验应注意什么？

答案：（1）搅拌或倾倒时不要有溶液损失；（2）准确读取混合液的最高温度值；（3）溶液浓度不能太浓或太稀。

知能训练

一、选择题

1. 天然气、石油、煤等在地球上的蕴藏量是有限的，因此：①可利用电解水的方法得到氢气作能源；②可用酒精作能源；③砍伐树木作能源；④应开发太阳能、核能等新的能源．上述说法正确的是

A．只有①B．①和④ C．②和③ D．只有④

2．下列说法正确的是

A. 物质发生化学反应都伴随着能量变化

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