第二章化学反应与能量 2.docx
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第二章化学反应与能量2
【课题】第一节化学能与热能（第1课时）
【教学目标】
1、能从化学键的角度理解化学反应中能量变化的主要原因。
2、能从微观的角度来解释宏观化学现象，进一步发展想象能力。
3、通过化学能与热能的相互转变，理解“能量守恒定律”，初步建立起科学的能量观，加深对化学在解决能源问题中重要作用的认识。
【重点难点】
1.化学能与热能的内在联系及相互转变。
2.从本质上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。
【教学过程】
能源与材料、信息一起被称为现代社会发展的三大支柱。
人类文明始于用火-----热能的使用，现代社会的一切活动都离不开能源，在影响全球经济和生活的各种因素中，能源居于首位。
我们的日常生活中离不开能源，如液化气。
它在燃烧时放出热能。
那这些热能从何而来呢？
本节课，我们将围绕这些问题，先从微观和宏观的角度来揭示这些秘密。
[创设问题情景]
氢气和氯气的混合气体遇到强光会发生什么现象？
为什么？
[教师补充讲解]
化学反应的本质是反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。
化学键是物质内部微粒之间强烈的相互作用，断开反应物中的化学键需要吸收能量，形成生成物中的化学键要放出能量。
氢气和氯气反应的本质是在一定的条件下，氢气分子和氯气分子中的H-H键和Cl-Cl键断开，氢原子和氯原子通过形成H-Cl键而结合成HCl分子。
1molH2中含有1molH-H键，1molCl2中含有1molCl-Cl键，在25℃和101kPa的条件下，断开1molH-H键要吸收436kJ的能量，断开1molCl-Cl键要吸收243kJ的能量，而形成1molHCl分子中的H-Cl键会放出431kJ的能量。
则
（1）化学键断裂时需要吸收能量。
吸收总能量为：
436kJ＋243kJ＝679kJ，
（2）化学键形成时需要释放能量。
释放总能量为：
431kJ＋431kJ＝862kJ，
（3）反应中放出的热量的计算：
862kJ—679kJ=183kJ
这样，由于破坏旧键吸收的能量少于形成新键放出的能量，根据“能量守恒定律”，多余的能量就会以热量的形式释放出来。
[归纳小结]
1、断开化学键要能量；形成化学键要能量
2、是化学反应中能量变化的主要原因。
3、能量是守恒的。
4、化学反应中的能量变化通常表现为的变化
[练习反馈]
已知拆开1molH2中的化学键要吸收436kJ的能量，拆开1molO2中的化学键要吸收496kJ的能量，形成水分子中的1molH-O键要放出463kJ的能量，试说明2H2+O2=2H2O中的能量变化。
[小结]
氢气燃烧反应，反应的条件是点燃，这部分能量有什么作用？
结合这两个例子，和课本上的例子，你能得出反应的能量变化和反应物的键能和生成物的键能有什么量的关系？
[思考]
刚才我们从微观的角度分析了化学反应中能量变化的主要原因，那么，又怎样从宏观的角度来判断一个反应到底是放热还是吸热的呢？
许多物质中都含有化学键，因而我们可以理解为各种物质中都储存有化学能。
化学能是能量的一种形式，它可以转化为其他形式的能量。
不同物质由于组成、结构不同，因而所包含的化学能也不同。
在化学反应中，随着物质的变化，化学能也随之改变，如H2与Cl2、O2的反应。
那么，一个化学反应吸收能量还是放出能量是由什么决定的呢？
[学生讨论、交流]
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取决于
[总结]
化学反应伴随能量变化是化学反应的一大特征。
我们可以利用化学能与热能及其它能量的相互转变为人类的生产、生活及科学研究服务。
化学在能源的开发、利用及解决日益严重的全球能源危机中必将起带越来越重要的作用，同学们平时可以通过各种渠道来关心、了解这方面的进展，从而深切体会化学的实用性和创造性。
【课时作业】
班级姓名学号
1
2
3
4
5
6
7
8
能源可划分为一级能源和二级能源。
自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源，需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源。
氢气是一种高效而又没有污染的二级能源，它可以由自然界中大量存在的水来制取。
但该反应为吸热反应。
请回答1、2两问题：
（1997全国）
1、下列叙述中正确的是（ ）
A.电能是二级能源 B.水力是二级能源
C.煤、石油、天然气是一级能源 D.水煤气、干馏煤气是一级能源
2、关于用水制取二级能源氢气，以下研究方向不正确的是（ ）
A.构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质，因此可研究在水不分解的情况下，使氢成为二级能源
B.设法将太阳光聚集，产生高温，使水分解产生氢气
C.寻找高效催化剂，使水分解产生氢气，同时释放能量
D.寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解水获得氢能源
3．下列各图中，表示正反应是吸热反应的图是（）。
4、已知金刚石在一定条件下转化为石墨是放热的。
据此，以下判断或说法正确的是（）
A需要加热方能发生的反应一定是吸热反应
B放热反应在常温下一定很容易发生
C反应是放热还是吸热，必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小
D吸热反应在一定条件下也能发生
5、一种“即食即热型快餐”适合外出旅行时使用。
其内层是用铝箔包裹的、并已加工好的真空包装食品，外层则是分别包装的两包化学物质，使用时拉动预留在外的拉线，使这两种化学物质反应，此时便可对食物进行加热，这两包化学物质最合适的选择是
A．浓硫酸与水 B．生石灰与水
C．熟石灰与水 D．氯化钠与水
6、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、在一个化学反应中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不同
D、在一个化学反应中，反应物的总能量一定高于生成物的总能量
7、下列选项中说明乙醇作为燃料的优点是
①燃烧时发生氧化反应 ②充分燃烧的产物不污染环境
③乙醇是一种再生能源 ④燃烧时放出大量的热
A．①②③ B．①②④
C．①③④ D．②③④
8、1997年，某报报道，东北某人已经研究出可在水中加入催化剂，利用水制成汽油，并可大量投入使用。
你怎样看待这个问题
A、成本低，可节约能源B、它是一条致富的好出路
C、它不符合能量的转化和守恒定律D、该报道是真实的
9、已知破坏1molN≡N键、H-H键和N-H键分别需要吸收的能量为946kJ、436kJ、391kJ。
试计算1molN2（g）和3molH2（g）完全转化为NH3（g）的反应热的理论值。
10、在燃烧正旺的煤炉上添加新煤时，发现炉温下降，同时在新煤上方，有蓝色火焰出现。
写出该过程中发生反应的化学方程式，并说明是吸热反应，还是放热反应。
⑴燃烧正旺的反应___________________________，___热反应；
⑵炉温下降的反应___________________________，___热反应；
⑶蓝色火焰的反应_____________________________，___热反应。
【课题】第一节化学能与热能（第2课时）
【教学目标】
1、通过实验知道化学反应中能量变化的主要表现形式，能根据事实判断吸热反应、放热反应，能说出中和热的涵义。
2、通过实验探究体验科学研究的一般过程，了解科学研究基本方法。
3、通过实验发展学习化学的兴趣，进一步形成交流、合作、反思、评价的学习习惯。
【重点难点】吸热反应、放热反应、中和热等基本概念。
【教学方法】讨论、实验、比较
【教学过程】
[创设问题情景]
在我们接触的化学反应中，物质在发生化学反应的同时还伴随着能量的变化
[实验2-1]
[思考]：
1、实验的目的是？
2、铝条为什么要打磨？
3、在感知盐酸和铝反应是否有热量的变化时，用的是温度计，还可以用什么来感知？
各有什么优缺点？
[实验2-2]
[思考]
1、实验的目的是？
2、猜测反应放出的气体是什么？
3、氯化铵晶体和Ba（OH）2•8H2O晶体要研细？
[实验2-3]
[思考和交流]
1、实验的目的是？
2、酸和碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热。
如果要你来测量，在反应的装置上，你认为要注意什么？
试画出测量的装置图。
3、为了保证20ml2mol/LNaOH完全反应，通常加适当过量的盐酸，如25ml2mol/LHCl，问若加15ml2mol/LHCl，所测得的中和热是（填偏大、偏小、不变）。
4、用HNO3和KOH来做这个实验，所测得的中和热结果和盐酸、氢氧化钠这组比较数值（填偏大、偏小、不变）。
[归纳小结]
物质在发生化学反应的同时还伴随着能量的变化，这些能量变化通常又表现为热量的变化（也有其他形式，如发光）。
对于化学反应我们有时是利用它的产物，有时我们利用的却是它的能量！
如化石燃料的燃烧等。
[思考]
1、结合物质的燃烧，吸热反应一定要加热吗？
放热反应就一定不用加热吗？
[小结]常见的放热反应有：
常见的吸热反应有：
2、氢气和氧气反应是放热反应，2mol氢气和1mol氧气反应时，若一种是生成2mol水蒸气，一种是生成2mol液态水，两种情况下放出的热量同吗？
若不同，谁的大？
[思考与交流]
反应放出或吸收的热量和反应物、生成物的状态有关吗？
【课时作业】
班级姓名学号
1、下列反应中属吸热反应的是（）
A、镁与盐酸反应放出氢气B、氢氧化钠与盐酸的反应
C、硫在空气或氧气中燃烧D、Ba（OH）2•8H2O与NH4Cl反应
2、下列说法不正确的是（）
A、化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化
B、放热反应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、1mol硫酸与足量氢氧化钠发生反应生成水所释放的热量称为中和热
3、下列变化中，吸收热量但不属于吸热反应的是
A、干冰升华B、生石灰和水C、氢气还原氧化铜D、酒精挥发
4、在空气中发生的燃烧，缓慢氧化和自燃的共同点是
A、都需要达到着火点B、都产生热量
C、都要点燃D、都属于氧化反应
5、航天飞机用的铝粉与高氯酸铵（NH4ClO4）的混合物为固体燃料，点燃时铝粉氧化放热引发高氯酸铵反应，其方程式可表示为：
2NH4ClO4
N2↑+4H2O+Cl2↑+2O2↑+Q，下列对此反应叙述中错误的是（）
A.反应属于分解反应
B.上述反应瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行
C.反应从能量变化上说，主要是化学能转变为热能和动能
D.在反应中高氯酸铵只起氧化剂作用
6、下列说法不正确的是（）
A化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化
B物质燃烧和中和反应均放出热量
C分解反应肯定是吸热反应
D化学反应是吸热还是放热决定于生成物具有的总能量和反应物具有的总能量
7、用的燃料，现大多为煤气、液化石油气。
煤气的主要成分是CO、H2的混合气体，它由煤炭与水蒸气在高温下反应制得，故又称水煤气。
试回答：
（1）、出制取水煤气的主要化学方程式，该反应是反应（填吸热、放热）。
（2）、设液化石油气的主要成分为丙烷（C3H8）,其充分燃烧后产物为CO2和H2O，试比较完全燃烧等质量的C3H8及CO所需氧气的质量比。
（3）、氢气是未来的能源，燃烧时除产生的热量高外，还具有的优点是
8、50mL1.0mol/L盐酸跟50mL1.1mol/L氢氧化钠溶液在下图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。
试回答下列问题。
（1）大小烧杯间填满碎纸条的作用是什么？
（2）大烧杯上如不盖硬纸板，对求得中和热的数值有何影响?
（3）改用60mL1.0mol/L盐酸跟50mL1.1mol/L氢氧化钠溶液进行反应，与上述实验相比，所放热量是否相等?
所求中和热数值是否相等？
简述理由。
9、比较完全燃烧同体积下列气体需要的空气体积的大小：
天然气（以甲烷计）、石油液化气（以丁烷C4H10计）、水煤气（以CO、H2体积比1：
1计）
10、两位同学讨论放热和吸热反应。
甲说：
加热后才能发生的化学反应是吸热反应，
乙说：
反应中要持续加热才能进行的反应是吸热反应。
你认为他们的说法正确吗？
为什么？
11、如图所示，把试管放入盛有25℃时饱和石灰水的烧杯中，试管中开始放入几小块镁片，再用滴管滴入5mL盐酸于试管中，试回答下列问题：
⑴实验中观察到的现象是
⑵产生上述现象的原因是
⑶写出有关反应的离子方程式
⑷由实验推知，MgCl2溶液和H2的总能量（填“大于”、“小于”或“等于”）镁片和盐酸的总能量。
12、共价键都有键能之说，键能是指拆开1mol共价键所需要吸收的能量。
如H—H键的键能是436kJ，是指使1molH2分子变回2molH原子需吸收436kJ的能量。
⑴知H—Cl键的键能为431.5kJ/mol，下列关于键能的叙述正确的是
A、每生成1molH—Cl键放出431.5kJ能量
B、每生成1molH—Cl键吸收431.5kJ能量
C、每拆开1molH—Cl键放出431.5kJ能量
D、每拆开1molH—Cl键吸收431.5kJ能量
⑵参考下表中的键能的数据，判断下列分子受热时最稳定的是
化学键
H—H
H—F
H—Cl
H—Br
键能kJ/mol
436
565
431
368
A、HFB、HClC、HBrD、H2
【课题】化学能与电能（第1课时）
【教学目标】
1、通过实验探究原电池中发生的反应，认识化学能转化为电能的基本原理。
2、学会分析、推理、归纳和总结的逻辑思维方法，提高发现问题、分析问题和解决问题的能力。
3、通过实验和小组合作学习，体验科学探究过程。
4、了解各类电池在生产、生活实际中的应用，认识化学的价值。
增强环保意识。
【重点难点】
1、初步了解原电池的概念、原理、组成及应用。
2、通过实验探究从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质及原电池的构成条件。
【教学过程】
[创设问题情景]
电能是现代社会最清洁、也是最重要的二次能源，人类生产、生活的各个方面都离不开它。
而火力发电又在电能生产中占有相当大的比重，是电能最主要的来源。
[播放录像或展示图片]
[提问]
燃烧的本质是什么？
火力发电中能量的转化方式是怎样的？
火力发电又有哪些优点和缺点呢？
[学生讨论、分析]
[激疑]
针对火力发电的缺点，能否通过某些方式将化学能直接转化为电能呢？
[分组实验探究]
锌铜原电池原理
实验1：
把一块锌片和铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯里。
实验2：
用导线将锌片和铜片连起来。
实验3：
在导线中接入一个灵敏电流计。
将实验中观察到的现象和自己的结论记录下来。
[学生交流、讨论]
1、实验1和实验2中的现象有何不同？
是什么原因造成的？
2、锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，铜片表面有气泡产生，你认为这种气体可能是什么？
锌片和铜片上可能分别发生什么反应？
如何证明？
灵敏电流计的指针发生偏转，说明有电流通过，你如何解释这一现象？
该装置的正负极分别是什么？
请你再设计一个实验证明之。
[教师补充讲解]
原电池的定义:
锌铜原电池的工作原理:
电极反应式及电池总反应式的书写:
[思考]
如何判断正负极？
[设疑]
通过刚才的实验我们可以体会到，化学能在原电池装置中可以直接转化为电能，那么，符合什么条件的装置才能构成原电池呢？
[分组实验探究]
原电池的构成条件。
[交流讨论、归纳总结]
原电池的构成条件：
1、两种活泼性不同的金属（或一种金属和另一种非金属导体）构成电极。
2、电解质溶液。
3、构成闭合回路。
4、能发生自发的氧化还原反应。
[课堂练习]
1、下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生大量气泡的是
2、下列装置中能组成原电池并产生电流的是
选项
A
B
C
D
电极
Cu-Cu
Zn-Cu
Zn-Cu
Zn-Cu
电解质溶液
稀硫酸
硫酸铜溶液
硫酸锌溶液
酒精溶液
3、把铁和氯化铁、铜和硝酸银这两个氧化还原反应设计成原电池。
[反思与评价]
在刚才的分组实验中，同伴或其他组的同学的哪些做法对你有启发？
你又提出了哪些好的思路？
根据提供的仪器、药品，你现在还能设计出其它的原电池装置吗？
[实践活动]
制作水果电池
【课时作业】
班级姓名学号
1、根据Zn+Cu2+=Zn2++Cu的反应原理设计一个原电池，当Zn为负极时，正极可以选用的金属材料是：
A镁B石墨C铝D铅
2、X、Y、Z都是金属，把X投入Z的硝酸盐溶液中,X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时，Y为电池的负极，X、Y、Z三种金属的活泼性顺序为：
（）
AX>Y>ZBX>Z>YCY>X>ZDY>Z>X
3、用锌片、铜片和硝酸银组成的原电池，正极上发生的反应是
A、2H++2e-=H2B、Zn-2e-=Zn2+
C、2H2O+4e-=4OH-D、Ag+e-=Ag
4、一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+=Cu+Zn2+，该反应的原电池的正确组成是（）
A、正极：
锌，负极：
铜，电解质溶液：
氯化铜
B、正极：
铜，负极：
锌，电解质溶液：
硫酸
C、正极：
铜，负极：
锌，电解质溶液：
硫酸铜
D、正极：
铁，负极：
锌，电解质溶液：
氯化铜
5、已知空气—锌电池的电极反应为：
锌片Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O石墨1/2O2+H2O+2e-=2OH-
据此判断锌片是
A、负极并被氧化B、负极并被还原C、正极并被氧化D、正极并被还原
6、将Al片和Cu片用导线相连，一组插入浓HNO3溶液中，一组插入稀NaOH溶液中，分别形成了原电池，则在这两个原电池中，正极分别为
AAl片、Cu片BCu片、Al片
CAl片、Al片DCu片、Cu片
7、下列叙述中，可以说明金属甲的活动性比金属乙的活动性强的是
A．在氧化还原反应中，甲原子失去的电子比乙原子失去的电子多
B．同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强
C．甲能跟稀盐酸反应放出氢气而乙不能
D．将甲乙作电极组成原电池时，甲是负极
7、有A、B、C、D四种金属。
将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易腐蚀。
将A、D分别投入等浓度盐酸中，D比A反应剧烈。
将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化。
如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出。
据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是（）
A．D＞C＞A＞BB．D＞A＞B＞C
C．D＞B＞A＞CD．B＞A＞D＞C
8、下列各图所示装置属于原电池的是（）
9、如图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡.小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液
（1）片刻后可观察到的现象是（ ）
A.铁圈和银圈左右摇摆不定 B.保持平衡状态不变
C.铁圈向下倾斜 D.银圈向下倾斜
（2）产生上述现象的原因是
9、取Pt和Zn为电极材料埋入人体内作为心脏起搏器的能源，它跟人体的体液中含有一定浓度的溶解O2、H+和Zn2+进行作用。
其正极的反应式为；负极的反应式为。
10、电工操作规程中规定不能把铜导线与铝导线连接在一起，其中的化学原理是────────────。
【课题】化学能与电能（第2课时）
【教学目标】
1、了解几种常见原电池的结构、和电极反应，
2、使学生感受电解质在电极反应中的作用
【重点难点】
电极反应式的书写、电解质的作用
【教学过程】
[复习]
根据上节课所学的构成原电池的条件，判断下列几个学生设计的装置，能形成原电池的是？
[思考和交流]
由于我们使用的金属铁在一般情况下，都会含有碳，若遇到电解质溶液时，就会发生原电池反应。
这对你在使用铁制品时有什么启事？
这是原电池的缺点，当然有优点。
如制成电池。
供我们日常生活使用！
日常生活中我使用的电池有哪些？
[小结]
1、干电池：
是一种一次性电池，放完电之后不能再使用（内部的氧化还原反应是不可逆的）。
如锌锰电池。
电极反应式为：
负极（锌桶）：
正极（碳棒）：
2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O
总反应：
Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O
[学与问]
锌锰干电池即使不用，放置过久，也可能会漏液失效（作为电解质的NH4Cl的水溶液显酸性），使用和保存时应注意什么？
有时电池用时间久了会鼓起，为什么？
[思考]
如果电解质由NH4Cl换成KOH，那负极反应式该怎么写？
这就是碱性干电池。
如南孚电池。
换成KOH有什么好处？
2、充电电池
是一种可多次循环使用的电池。
工作原理分为放电过程，和充电过程。
如广泛使用的铅蓄电池。
构造如下
放电过程中电极反应式为：
负极：
正极：
PbO2+4H++SO42-+2e－=PbSO4↓+2H2O
总反应式为：
Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4↓+2H2O
充电时发生的电极反应就是原来放电反应的逆反应。
在负极原来是失去电子，那充电时应该是得到电子。
那电池的负极，该接电源的哪极？
充电时电极反应式为：
阳极：
阴极：
[指导阅读]
现代社会对耗电量高的便携式电器的需求量越来越大。
铅的密度大，锂是最轻的金属，成为取代铅蓄电池最理想的研究方向。
锂电池作为新一代绿色电池优点：
质量轻，电压高，工作效率高和贮存寿命长。
在电脑、手机、摄像机上有广泛用途。
2、燃料电池
将燃料和氧化剂反应所放出的化学能直接转化为电能。
如氢氧燃料电池。
电极反应为：
正极：
负极：
O2+2H2O+4e-====4OH-
总反应是：
2H2+O2===2H2O
[思考]
结合上述三个原电池中电解质的作用，思考若氢氧燃料电池的电解质该为硫酸溶液，或NaCl溶液，电极反应式又如何？
【课时练习】
班级姓名学号
1、银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其充电和放电过程可以表示为：
2Ag+Zn（OH）2
Ag2O+Zn+H2O，则此电池放电时，负极上发生反应的物质是（）
（A）Ag（B）Zn（OH）2（C）Ag2O（D）Zn20、2、埋在地下的铸铁输油管道，在下列各种情况下，被腐蚀速率最慢的是
A、含铁元素较多酸性土壤B、潮湿疏松的碱性土壤
C、干燥致密不透气的土壤D、含碳粒较多，潮湿透气的中性土壤
3、下列事实不能用原电池的知识来解释的是
A轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块
B镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用
C铝片不用特殊方法密闭保存
D锌跟稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后，反应速率加快
4、从铜、铁及碳棒中选取合适的电极材
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