《化學(xué)能與熱能》學(xué)案

第一節(jié)化學(xué)能與熱能第1學(xué)時(shí)1.懂得化學(xué)反映中能量變化的重要因素。2.懂得一種化學(xué)反映是吸取能量還是放出能量的決定因素。一、化學(xué)鍵與化學(xué)反映中能量變化的關(guān)系1.化學(xué)反映的實(shí)質(zhì)化學(xué)反映的實(shí)質(zhì)是原子(或原子團(tuán))的重新組合，即反映物中的斷裂和生成物中的形成。2.化學(xué)反映中能量變化的因素(微觀角度)(1)物質(zhì)中的原子之間是通過結(jié)合的。(2)斷開反映物中的化學(xué)鍵要能量，形成生成物中的化學(xué)鍵要能量。(3)實(shí)例(25℃和101kPa的條件下)(4)物質(zhì)在化學(xué)反映中發(fā)生能量變化的重要因素是的斷裂和形成。3.化學(xué)反映中能量變化的決定因素(宏觀角度)一種擬定的化學(xué)反映是吸取能量還是放出能量，取決于與的相對(duì)大小。當(dāng)反映物的總能量生成物的總能量時(shí)，化學(xué)反映放出能量。當(dāng)反映物的總能量生成物的總能量時(shí)，化學(xué)反映吸取能量。1.下列對(duì)化學(xué)反映的認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤的是()A.會(huì)引發(fā)化學(xué)鍵的變化 B.會(huì)產(chǎn)生新的物質(zhì)C.必然引發(fā)物質(zhì)狀態(tài)的變化 D.必然隨著著能量的變化2.下圖像分別表達(dá)反映過程中的能量變化，其中表達(dá)化學(xué)反映吸取能量的是() ABCD圖2-1-53.下列變化過程中需要吸取能量的是()A.H＋H→H2 B.H＋Cl→HClC.I2→I＋I(xiàn) D.S＋4.下列有關(guān)放出能量的反映：A＋B═C＋D的說法中對(duì)的的是(EA、EB、EC、ED分別表達(dá)A、B、C、A.EA＞EC B.EC.EA＋EB＞EC＋ED D.E一、化學(xué)鍵與化學(xué)反映中能量變化的關(guān)系1.化學(xué)反映中能量變化的因素思考：在化學(xué)反映中，反映物中化學(xué)鍵的斷裂吸取能量，生成物中化學(xué)鍵的形成放出能量，那么，某個(gè)化學(xué)反映終究是吸取能量還是放出能量與化學(xué)鍵有何關(guān)系？圖2-1-6在反映H2＋Cl22HCl中，反映物中化學(xué)鍵斷裂吸取的總能量為kJ，生成物中化學(xué)鍵形成放出的總能量為kJ，反映（填“放出”或“吸取”）的能量為kJ2.化學(xué)鍵與能量變化的關(guān)系（1）反映物斷鍵吸取的總能量(填“＞”或“＜”)生成物成鍵放出的總能量化學(xué)反映吸取能量。化學(xué)反映吸取的能量＝－。（2）反映物斷鍵吸取的總能量(填“＞”或“＜”)生成物成鍵放出的總能量化學(xué)反映放出能量?；瘜W(xué)反映放出的能量＝－。思考：任何化學(xué)反映都隨著著能量的變化，伴有能量變化的一定是化學(xué)變化嗎？思考：我們已經(jīng)懂得，化學(xué)反映的基本特性是有新物質(zhì)生成，即在化學(xué)反映中物質(zhì)發(fā)生了變化。通過上面的學(xué)習(xí)，你對(duì)化學(xué)反映的特性有什么進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)？例1已知拆開1molH2中的化學(xué)鍵要吸取436kJ的能量，拆開1molO2中的化學(xué)鍵要吸取498kJ的能量，形成氣態(tài)水中1molH—O鍵要放出465kJ的能量。若反映2H2＋O2═2H(填“放出”或“吸取”)能量kJ。3.化學(xué)反映中能量變化的決定因素思考：一種化學(xué)反映是吸取能量還是放出能量是由什么決定的呢？結(jié)合課本第33頁圖2-1水能、化學(xué)能變化對(duì)比示意圖進(jìn)行討論。一種反映在完畢后是吸取能量還是放出能量，取決于反映物的總能量與生成物的總能量的相對(duì)大小。其關(guān)系如圖2-1-7所示：ⅠⅡ圖2-1-7圖Ⅰ中反映物的總能量不不大于生成物的總能量，反映過程中反映物將比生成物多的那部分能量釋放出來，這樣的反映為(填“放出”或“吸取”)能量的反映；圖Ⅱ中反映物的總能量比生成物的總能量低，反映過程中需要從外界吸取能量，這部分能量便儲(chǔ)存在生成物中，這樣的反映為(填“放出”或“吸取”)能量的反映。（1）反映物的總能量＞生成物的總能量化學(xué)反映放出能量。反映物的總能量＝＋。（2）反映物的總能量＜生成物的總能量化學(xué)反映吸取能量。反映物的總能量＋＝生成物的總能量。注意：物質(zhì)所含有的能量高低與穩(wěn)定性的關(guān)系物質(zhì)含有的能量越低越，參加反映時(shí)，化學(xué)鍵斷裂吸取的能量越，而如果是通過新鍵形成而生成該物質(zhì)，則放出的能量就越。例2已知反映A2＋B2═2AB，破壞1molA2中的化學(xué)鍵消耗的能量為Q1kJ，破壞1molB2中的化學(xué)鍵消耗的能量為Q2kJ，形成1molAB中的化學(xué)鍵釋放的能量為A.若A2和B2的總能量之和不不大于生成的B.若A2和B2的總能量之和不大于生成的C.若該反映為放熱反映，則Q1＋Q2D.若該反映為吸熱反映，則Q1＋Q2思考：甲烷燃燒要放出能量，水電解產(chǎn)生氫氣和氧氣要吸取能量，試從化學(xué)鍵和物質(zhì)所含能量的角度分析其因素，并闡明反映過程中能量的轉(zhuǎn)變形式。1.下列說法不對(duì)的的是()A.每一種化學(xué)反映都會(huì)隨著著能量變化B.化學(xué)反映中的能量變化都體現(xiàn)為熱量的變化C.反映物的總能量高于生成物的總能量時(shí)，反映放出能量D.反映物的總能量低于生成物的總能量時(shí)，反映吸取能量2.吸取能量的反映一定是()A.釋放能量 B.貯存能量C.反映物的總能量高于生成物的總能量 D.反映物的總能量等于生成物的總能量3.金剛石在一定條件下能夠轉(zhuǎn)變?yōu)槭?，并放出能量，下列說法中對(duì)的的是()A.金剛石更穩(wěn)定B.金剛石所含有的能量更高C.反映中斷開金剛石中的化學(xué)鍵所消耗的能量比形成石墨中的化學(xué)鍵所放出的能量多D.該變化為物理變化4.氫氣在氯氣中燃燒時(shí)發(fā)出蒼白色火焰，在反映過程中，破壞1molH2中的化學(xué)鍵消耗的能量為akJ，破壞1molCl2中的化學(xué)鍵消耗的能量為bkJ，形成1molHCl中的化學(xué)鍵釋放的能量為ckJA.b＞c B.a＋b＞2c C.a＋b＜c D.a＋b＜2c5.下列有關(guān)化學(xué)反映的說法中不對(duì)的的是()A.化學(xué)反映過程中一定有能量釋放出來B.化學(xué)反映的特性是有新物質(zhì)生成C.化學(xué)反映的過程事實(shí)上是一種舊鍵斷裂、新鍵生成的過程D.在一擬定的化學(xué)反映關(guān)系中，反映物的總能量與生成物的總能量一定不相等第一節(jié)化學(xué)能與熱能第2學(xué)時(shí)1.理解化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的重大意義，能根據(jù)事實(shí)判斷吸熱反映、放熱反映。2.通過實(shí)驗(yàn)探究化學(xué)能與熱能的互相轉(zhuǎn)化關(guān)系。二、化學(xué)能與熱能的互相轉(zhuǎn)化1.兩條基本的自然定律定律和定律是兩條基本的自然定律?；瘜W(xué)能是能量的一種形式，它同樣能夠轉(zhuǎn)化為其它形式的能量，如、等，在轉(zhuǎn)化時(shí)，恪守守恒定律。2.吸熱反映、放熱反映化學(xué)反映中的能量變化，普通體現(xiàn)為的變化——吸熱和放熱。思考題：寫出下列反映的化學(xué)方程式，并指出是放熱反映還是吸熱反映。①天然氣CH4燃燒：②高溫煅燒石灰石(重要成分CaCO3)：③鐵絲在氧氣中燃燒：。④鈉與水的反映：。3.化學(xué)能與熱能互相轉(zhuǎn)化的應(yīng)用化學(xué)反映隨著著的變化是化學(xué)反映的基本特性之一?；瘜W(xué)物質(zhì)中的化學(xué)能通過反映轉(zhuǎn)化成，提供了人類生存和發(fā)展所需要的能量和動(dòng)力；而熱能轉(zhuǎn)化為又是人們進(jìn)行化工生產(chǎn)、研制新物質(zhì)不可或缺的條件和途徑。4.人類運(yùn)用能源的三個(gè)階段(1)柴草時(shí)期該時(shí)期從火的發(fā)現(xiàn)至18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命，以為重要能源。(2)化石能源時(shí)期從18世紀(jì)中期到當(dāng)代，以、、為重要能源。(3)多能源構(gòu)造時(shí)期以可再生能源和清潔能源(能源)為重要能源，重要涉及、、、、等。1.下列過程一定釋放出能量的是（）A.化合反映 B.分解反映C.分子拆成原子 D.原子構(gòu)成分子2.下列不是化石能源的是()A.氫氣 B.煤 C.石油 D.天然氣3.下列反映中不一定屬于放熱反映的是()A.Mg與鹽酸的反映 B.燃燒反映C.中和反映 D.復(fù)分解反映4.“可燃冰”又稱“天然氣水合物”，它是在海底的高壓、低溫條件下形成的，外觀像冰。1體積“可燃冰”可貯載100～200體積的天然氣。下面有關(guān)“可燃冰”的敘述不對(duì)的的是()A.“可燃冰”有可能成為人類將來的重要能源 B.“可燃冰”是一種比較干凈的能源C.“可燃冰”提供了水可能變成油的例證 D.“可燃冰”的重要可燃成分是甲烷5.下列有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的說法不對(duì)的的是()A.煤燃燒是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的過程B.化石燃料和植物燃料燃燒時(shí)放出的能量均來源于太陽能C.動(dòng)物體內(nèi)葡萄糖被氧化成CO2D.植物通過光合作用將CO2二、化學(xué)能與熱能的互相轉(zhuǎn)化1.實(shí)驗(yàn)探究化學(xué)能與熱能的互相轉(zhuǎn)化（1）探究實(shí)驗(yàn)一：鋁片與鹽酸反映過程中的能量變化向一支試管中加入2~3mL6mol/L的鹽酸，插入用砂紙打磨光亮的鋁條，觀察現(xiàn)象，并用溫度計(jì)測(cè)量溶液溫度的變化。思考：①鋁與鹽酸反映的化學(xué)方程式：。②在反映過程中你將能看到什么現(xiàn)象？③用眼睛不能直接觀察到反映中的熱量變化，你將采用哪些簡(jiǎn)樸易行的方法來理解反映中的熱量變化？統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，完畢下面表格：實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)眼睛看到的現(xiàn)象用手觸摸的感覺用溫度計(jì)測(cè)量的數(shù)據(jù)在一支試管中加入2～3mL6mol/L的鹽酸向含有鹽酸的試管中插入用砂紙打磨光亮的鋁條結(jié)論（2）探究實(shí)驗(yàn)二：常溫下氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體反映過程中的能量變化閱讀實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，然后思考、討論有關(guān)問題。將約20gBaOH2·8H2O晶體研細(xì)后與問題：①為什么要將氫氧化鋇晶體磨成粉末？②為什么混合后要立刻用玻璃棒攪拌？③反映后有什么氣體產(chǎn)生，應(yīng)如何解決？在討論的基礎(chǔ)上，結(jié)合已學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象完畢下面表格：實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論將晶體混合后立刻用玻璃棒快速攪拌混合物用手觸摸燒杯下部用手拿起燒杯將粘有玻璃片的燒杯放在盛有熱水的燒杯上一會(huì)兒再拿起反映完后移走燒杯上的多孔塑料片，觀察反映物用化學(xué)方程式表達(dá)上述反映：。（3）探究實(shí)驗(yàn)三：酸堿中和反映過程中的能量變化在200mL燒杯中加入：①50mL1mol/L的硝酸，②50mL1mol/L的鹽酸，③50mL1mol/L的鹽酸，測(cè)其溫度。另用量筒量?、?0mL1mol/L的NaOH溶液，②50mL1mol/L的NaOH溶液，③50mL1mol/L的KOH溶液，測(cè)其溫度，并緩緩地傾入燒杯中，邊加邊用玻璃棒攪拌。觀察反映中溶液溫度的變化過程，并做好統(tǒng)計(jì)。規(guī)定：九個(gè)同窗分成一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中每三個(gè)同窗做一種實(shí)驗(yàn)并統(tǒng)計(jì)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。在實(shí)驗(yàn)中要注意：（1）三組實(shí)驗(yàn)所處條件要相似，如使用的儀器、外界環(huán)境中溫度和壓強(qiáng)要相似；（2）三組實(shí)驗(yàn)酸和堿的用量要相似，以確保生成水的量相似；（3）控制相似的反映時(shí)間。匯總實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)并列表比較。反映物及用量酸HNO3HCl50mL1mol/LHCl50mL1mol/L堿NaOH50mL1mol/LNaOH50mL1mol/LKOH50mL1mol/L混合前溫度室溫室溫室溫混合后溫度結(jié)論對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行歸納和概括思考：為什么強(qiáng)酸與強(qiáng)堿發(fā)生反映時(shí)都會(huì)放出熱量？中和熱：酸與堿發(fā)生中和反映生成molH2O例1將V1mL1.0mol/LHCl溶液和V2mL未知濃度的NaOH溶液混合均勻后測(cè)量并統(tǒng)計(jì)溶液的溫度，實(shí)驗(yàn)成果如圖2-1-17所示(實(shí)驗(yàn)中始終保持V1＋V2圖2-1-17A.當(dāng)V1＝30mL時(shí)，鹽酸和NaOHB.NaOH溶液的濃度約為1.5mol/LC.做該實(shí)驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度為22℃D.該實(shí)驗(yàn)表明化學(xué)能能夠轉(zhuǎn)化為熱能2.常見的吸、放熱反映討論：常見的放熱反映、吸熱反映有哪些？放熱反映：；吸熱反映：。例2下列變化中屬于吸熱反映的是()①液態(tài)水汽化②將膽礬加熱變?yōu)榘咨勰蹪饬蛩嵯♂將苈人徕浄纸庵蒲鯕猗萆腋从成墒焓褹.①④ B.②③ C.①④⑤ D.②④例3對(duì)下列化學(xué)反映的熱現(xiàn)象的說法不對(duì)的的是()①放熱反映發(fā)生時(shí)不必加熱②化學(xué)反映過程中一定有能量變化③吸熱反映需要加熱后才干發(fā)生，放熱反映不加熱就會(huì)發(fā)生④化學(xué)反映吸取或放出熱量的多少與參加反映的物質(zhì)的多少有關(guān)A.①② B.②③ C.①③ D.②④3.化學(xué)能與熱能互相轉(zhuǎn)化的應(yīng)用（1）運(yùn)用熱能進(jìn)行生活、生產(chǎn)和科研。（2）運(yùn)用熱能使諸多化學(xué)反映得以發(fā)生。如：4.人類運(yùn)用能源的三個(gè)階段柴草時(shí)期、化石能源時(shí)期、多能源構(gòu)造時(shí)期。常見的能源重要有下列九種：太陽能、化石能源、水能、風(fēng)能、潮汐能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能、核能以及氫能。現(xiàn)在，最有但愿的新能源是、與氫能等，這些新能源的特點(diǎn)是。1.炎熱的夏季里，能喝上一口冰鎮(zhèn)飲料是非常愜意的事情。有一種人稱“搖搖冰”的即冷即用飲料，不需要事先冷藏。所謂“搖搖冰”，是指吸食前將飲料隔離層中的制冷物質(zhì)和水混合搖動(dòng)能使罐中飲料冷卻。若該制冷物質(zhì)能夠在下列物質(zhì)中選擇，它應(yīng)當(dāng)是()A.氯化鈉 B.固體硝酸銨C.生石灰 D.固體氫氧化鈉2.已知反映X＋Y═M＋N為放熱反映，對(duì)該反映的說法對(duì)的的是()A.X的能量一定高于MB.Y的能量一定高于NC.X和Y的總能量一定高于M和N的總能量D.由于該反映為放熱反映，故不必加熱就可發(fā)生3.下列說法不對(duì)的的是()A.有能量變化的過程不一定是化學(xué)變化B.化學(xué)反映的特性是有新物質(zhì)生成C.通過加熱而發(fā)生的化學(xué)反映不一定都是吸熱反映D.只要有化學(xué)鍵的斷裂，一定發(fā)生化學(xué)反映4.下列有關(guān)能量轉(zhuǎn)化方式的敘述錯(cuò)誤的是()A.太陽能可轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 B.化學(xué)能可轉(zhuǎn)化為熱能C.化學(xué)能可轉(zhuǎn)化為電能 D.化學(xué)能可直接轉(zhuǎn)化為機(jī)械能5.下列說法不對(duì)的的是()A.在化學(xué)反映中，隨著物質(zhì)的變化，現(xiàn)有化學(xué)鍵的斷裂，又有化學(xué)鍵的形成，尚有化學(xué)能的變化B.化學(xué)反映過程中是放出熱量還是吸取熱量，取決于反映物的總能量與生成物的總能量的相對(duì)大小C.形成生成物化學(xué)鍵釋放的能量不不大于破壞反映物化學(xué)鍵所吸取的能量時(shí)，反映為吸熱反映D.物質(zhì)含有的能量越低，其穩(wěn)定性越大，反映越難以發(fā)生；物質(zhì)含有的能量越高，其穩(wěn)定性越小，反映越容易發(fā)生

參考答案第一學(xué)時(shí)［自主學(xué)習(xí)］答案一、1.化學(xué)鍵化學(xué)鍵2.（1）化學(xué)鍵（2）吸取放出（3）①吸取放出②1660（4）化學(xué)鍵3.反映物的總能量生成物的總能量不不大于不大于［自我檢測(cè)］答案與解析1.C解析：化學(xué)反映的本質(zhì)是舊鍵斷裂、新鍵形成，A項(xiàng)對(duì)的；化學(xué)反映過程中舊物質(zhì)消失，同時(shí)有新物質(zhì)生成，B項(xiàng)對(duì)的；化學(xué)反映不一定有物質(zhì)狀態(tài)的變化，C項(xiàng)錯(cuò)誤；從能量角度看，化學(xué)反映要么吸取能量，要么放出能量，一定隨著能量變化，D項(xiàng)對(duì)的。2.A解析：反映物的總能量不大于生成物的總能量，化學(xué)反映吸取能量。3.C解析：A、B兩項(xiàng)，形成H2、HCl中的化學(xué)鍵，放出能量；C項(xiàng)，I2中化學(xué)鍵斷裂，吸取能量；D項(xiàng)，4.C解析：反映物的總能量高于生成物的總能量，反映放出能量，故C項(xiàng)對(duì)的。［課內(nèi)鞏固練習(xí)］答案與解析1.B解析：任何一種化學(xué)反映，反映物和生成物的能量不可能相等，因此每一種化學(xué)反映都會(huì)隨著著能量的變化，A項(xiàng)對(duì)的；化學(xué)反映的能量變化可能以光能、電能、熱能等形式體現(xiàn)出來，B項(xiàng)錯(cuò)誤；反映物的總能量高于生成物的總能量，反映放出能量，反之則吸取能量，C、D兩項(xiàng)對(duì)的。2.B解析：吸取能量的反映，一定是反映物的總能量低于生成物的總能量，外界的熱能、電能或光能等轉(zhuǎn)化為化學(xué)能被“貯存”起來。3.B解析：當(dāng)反映物含有的總能量高于生成物所含有的總能量時(shí)，反映放出能量，由題意可知金剛石所含有的能量更高，B項(xiàng)對(duì)的；而物質(zhì)所含有的能量越低越穩(wěn)定，A項(xiàng)不對(duì)的；形成石墨中的化學(xué)鍵所放出的能量比斷開金剛石中的化學(xué)鍵所吸取的能量多，C項(xiàng)不對(duì)的；石墨和金剛石是兩種性質(zhì)不同的物質(zhì)，該變化為化學(xué)變化，D項(xiàng)不對(duì)的。4.D解析：H2在Cl2燃燒是放出能量的反映，闡明反映物斷鍵吸取的總能量不大于生成物成鍵釋放的總能量。根據(jù)化學(xué)方程式H2＋Cl2═2HCl可知，斷鍵時(shí)吸取的總能量為(a＋b)kJ，生成HCl時(shí)釋放的總能量為2ckJ，故a＋b5.A解析：化學(xué)反映的本質(zhì)是舊鍵斷裂、新鍵的形成，特性是有新物質(zhì)生成?；瘜W(xué)反映過程是吸取能量還是放出能量，取決于反映物總能量與生成物總能量的相對(duì)大小(或從微觀上分析舊鍵斷裂吸熱與新鍵生成放熱的多少)。第二學(xué)時(shí)［自主學(xué)習(xí)］答案二、1.質(zhì)量守恒能量守恒