高中化学21《化学能与热能》教案新人教版必修21.docx
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高中化学21《化学能与热能》教案新人教版必修21
第二章化学反应与能量
第一节化学能与热能（第1课时）
三维目标
知识与技能
1．获得化学能与热能化学实验的基础知识和基本技能，学习实验研究的方法，能设计并完成吸热反应和放热反应的化学实验。
2．形成吸热反应和放热反应的概念。
过程与方法
1．具有较强的问题意识，能够发现和提出化学能与热能的探究性的问题，敢于质疑，勤于思索，逐步形成独立思考的能力。
2．在教师的指导下与同学合作完成科学探究实验1、2、3。
情感、态度与价值观。
1.通过实验激发学生学习化学的兴趣和情感。
2.培养学生严谨求实、勇于探索的科学态度。
3.有参与化学科技活动的热情，有将化学能与热能的化学知识应用于生产、生活实践的意识，能够对与化学能有关的社会和生活问题做出合理的判断。
教学重点
实验探究和通过实验探究化学反应与能量的关系，掌握吸热反应和放热反应的概念。
教学难点
设计探究实验引出吸热反应和放热反应的概念。
教具准备
温度计、玻璃棒、烧杯、50ml量筒、玻璃片、砂纸、试管。
6mol.L-1HCl,2mol.L-1HCl,2mol.L-1NaOH,Ba（OH）2.8H2O,NH4Cl.CuSO4.5H2O晶体，铝条。
大烧杯（500ml） 3只、 硬纸板（有孔）3块、小烧杯（100～150ml）3只、 带圈玻璃搅拌器3支、
温度计（100℃，1/10）3支、 碎纸条 3只、量筒（50ml） 6只、保温杯3只、
盐酸（1.00mol/L）、氢氧化钠溶液1.1mol/L）。
教学过程
[新课导入]氢气和氯气的混合气体遇到强光会发生什么现象？
为什么？
爆炸，是因为反应在有限的空间里进行，放出大量的热，使周围气体急剧膨胀
问：
反应中的热量由何而来？
一、化学键与化学反应中能量变化的关系
1化学反应的本质：
反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成
H2（g）＋Cl2（g）====2HCl（g）
断开1molH2分子中的H—H键时需要吸收436kJ的热量
断开1molCl2分子中的Cl—Cl键时需要吸收243kJ的热量
形成2molHCl分子中的H—Cl键时要释放2×431kJ的热量
此反应中：
生成物分子形成时释放的总能量>反应物分子断裂时吸收的总能量
反应中放出能量==2×431kJ－（436kJ+243kJ）==184.6kJ
根据能量守恒定律，多余的能量就以热量的形式释放出来
2化学反应中能量变化的本质原因：
是化学键的断裂与形成。
断开反应物中的化学键→吸收能量
能量发生变化
形成生成物中的化学键→放出能量
若反应中：
生成物分子形成时释放的总能量<反应物分子断裂时吸收的总能量,反应中就要吸收能量
过渡：
这是从微观角度分析了化学反应中能量变化的主要原因，那么怎么从宏观角度来判
断一个反应到底是吸热还是放热呢？
各种物质都含有化学键，因而我们可以理解为各种物质中都储有化学能，化学能
也是能量的一种形式，不同的物质因结构、组成不同，化学能不同。
那么
3.化学反应完成后的结果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。
图示如下：
过渡：
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以什么形式表现出来呢？
[实验2—1]在一支试管中加入2～3mL6mol·L－1的盐酸，再插入用砂纸打磨光的铝条，观察现象并用温度计测量温度变化，填表：
反应
现象
测量温度变化
结论
铝与盐酸
铝条溶解，有气泡产生
温度升高
铝与盐酸反应是放热反应
【实验2—2】将约20gBa（OH）2·8H2O晶体研细后与10gNH4Cl晶体，一起放入烧杯中，并将烧杯放在敌有几滴水的玻璃片（或小木板上），用玻璃棒搅拌，闻气味，用手触摸杯壁下部，试着用手拿起烧杯，观察现象，填表：
反应
现象
结论
Ba（OH）2·8H2O晶体
与NH4Cl晶体反应
有刺激性气味气体产生，烧杯壁下部很凉，拿起烧杯时，玻璃片粘在
烧杯底部。
此反应是吸热反应
反应的化学方程式：
Ba（OH）2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
[实验2—3]在50mL烧杯中加入20mL2mol·L－1的盐酸，测其温度。
再另用一支量筒取20mL2mol·L－1的NaOH溶液，测其温度，并缓缓地倾入烧杯中，边加边用玻璃棒搅拌，
观察反应中溶液温度变化，并作好记录。
反应
盐酸温度
NaOH溶液
温度
中和反应后溶液的温度
结论
盐酸与NaOH溶液
室温
室温
高于室温
中和反应是放热反应
小结：
化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化，吸热或放热
二、化学能与热能的相互转化
1.质量守恒和能量守恒定律（两条基本自然定律）
2.反应热
化学反应过程中放出或吸收的热量，通常叫做反应热。
符号：
△H单位：
kJ·mol－1
3.反应热的计算：
△H==生成物的总能量－反应物的总能量。
△H==反应物的总键能－生成物的总键能
△H==吸收的能量－放出的能量
例：
已知1g氢气完全燃烧生成水蒸气是放出热量121kJ且氧气中1mol0=0键完全断裂时吸收热量496kJ，水蒸气中1molH-0键形成时放出热量463KJ，则氢气中1molH-H键断裂时吸收热量为
A.920KJB.557KJC.436KJD.188KJ
2H2+O2==2H2O
2x+496-4*463=-121*4
三、化学反应中的能量变化与键能变化及反应热的关系：
放热反应
吸热反应
表现形式
△H<0或△H为“－”
△H>0或△H为“+”
反应中放出能量后，体系的能量降低
反应中吸收能量后，体系的能量升高
能量变化
生成物的总能量低于
反应物的总能量
生成物的总能量高于
反应物的总能量
键能变化
生成物总键能高于反应物总键能
生成物总键能低于反应物总键能
联系
键能越大，物质能量越低，越稳定；反之
键能越小，物质能量越高，越不稳定。
图示
常见的放热反应：
①所有的燃烧反应
②酸碱中和反应
③大多数的化合反应
④金属与酸的反应
常见的吸热反应：
①晶体Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应
②大多数的分解反应
③以H2、CO、C为还原剂的氧化还原反应
第一节化学能与热能（第2课时）
三维目标
知识与技能
1．了解化学键与化学反应中能量变化之间的关系。
2．在化学实验的基础上，通过吸热反应和放热反应的概念，理解化学反应中能量变化的主要原因。
3．重视利用能量守恒定律的知识分析和解决一些化学问题。
过程与方法
1．具有较强的问题意识，能够发现和提出有探究价值的化学问题，敢于质疑，勤于思索，逐步形成独立思考的能力，善于与人合作，具有团队精神。
2．在与同学合作完成科学探究实验1、2、3的基础上，运用比较、分类、归纳、概括等方法对实验进行加工，得出正确的结论。
情感、态度与价值观。
1.发展学习化学的兴趣，乐于探究物质变化的奥秘，体验科学探究的艰辛和喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐。
2.有参与化学科技活动的热情，有将化学能与热能的化学知识应用于生产、生活实践的意识，能够对与化学能有关的社会和生活问题做出合理的判断。
树立正确的能源观。
3.热爱家乡，热爱祖国，树立为中华民族复兴、为人类文明和社会进步而努力学习化学的责任感和使命感。
教学重点
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。
教学难点
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。
教具准备
投影仪。
[导入新课]
【知识拓展】中和热及测定
中和热：
在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1mol水时所释放的热量称为中和热。
中和热的测定：
（一）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盐酸、0.55mol/LNaOH溶液
（二）实验步骤：
1.在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。
然后再在大、小烧杯之间填满泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）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。
2用一个量筒量取50mL0.50mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。
然后把温度计上的酸用水冲洗干净。
3.用另一个量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。
4.把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）。
用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合液的最高温度，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。
（三）实验数据处理：
根据实验数据计算中和热，中和热计算公式：
△H
其中（m1+m2）表示溶液质量，c为比热容c=4.18J·（g℃）—1
（四）误差分析：
下列操作会使所测得中和热有何影响？
（偏高、偏低、无影响）
1.俯视法量取50mL盐酸和50mL氢氧化钠溶液--------------------------（↓）
2.量取盐酸溶液未用水洗涤，马上量取氢氧化钠溶液----------------------（↓）
3.未使用环形玻璃棒搅拌不均匀，未完全中和----------------------------（↓）
4.实验时天气冷室温低，中和时放出的热量被烧杯吸收或散失到空气中------（↓）
5.用50mL0.50mol/L的NaOH溶液--------------------------------------------------------（↓）
6.未将NaOH溶液一次倒入烧杯中---------------------------------------------------------（↓）
7.用50mL0.1mol/L的HAc代替盐酸----------------------------------------------------（↓）
8.未盖严纸板-----------------------------------------------------------------------------------（↓）
【随堂练习】
1、已知化学反应2C（s）＋O2（g）=2CO（g）、2CO（g）＋O2＝2CO2（g）都是放热反应据此判断，下列说法不正确的是（其他条件相同）
A、12gC所具有的能量一定高于28gCO所具有的能量-----------------------------------------（A）
B、56gCO和32gO2所具有的总能量大于88gCO2所具有的总能量
C、12gC和32gO2所具有的总能量大于44gCO2所具有的总能量
D、将一定量的C燃烧、生成CO2比生成CO时放出的热量多
2、下列说法正确的是--------------------------------------------------------------------------------------（AC）
A、物质发生化学变化都伴随着能量变化
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
D、在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量
3、下列过程中△H小于零的是--------------------------------------------------------------------------（A）
A.NO2转化为N2O4B.醋酸的电离
C.硝酸铵的水解D.氯酸钾分解制氧气
4、下列说法正确的是---------------------------------------------------------------------------------------（C）
A.需要加热才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.化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化
D.1mol硫酸与足量氢氧化钠发生中和反应生成水所释放的热量称为中和热。
5.1molH-H键的键能是436KJ,1molI–I键的键能是151KJ，1molH-I键的健能是299KJ。
则H2（g）+I2（g）=2HI（g）的反应是------------------------------------------------------（B）
A.吸热反应 B.放热反应C.分解反应 D.可逆反应
6.指出下列说法的正确的是-------------------------------------------------------------------------------（AB）
A.生物体内进行的缓慢氧化反应是放热反应。
B.化学键断裂吸收的能量越多，化学键越牢固。
C.植物光合作用吸收太阳能，与化学能无关。
D.柴草的燃烧与化学能无关。
7．下列反应中属吸热反应的是--------------------------------------------------------------------------（D）
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
8.下列反应既是氧化还原反应,又是放热反应的是----------------------------------------------------（A）
A．铝与稀盐酸的反应B．Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应
C．灼热的碳与二氧化碳的反应D．生石灰溶于水
11．面粉厂必须严禁烟火的主要原因是-----------------------------------------（D）
A．防止火灾发生B．防止污染面粉C．吸烟有害健康
D．面粉颗粒极小，当其扩散在空气中与空气充分接触，一旦引发反应，极易发生爆炸
12.已知反应：
X＋Y＝＝M＋N为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是------------（B）
A.X的能量一定高于M B.X和Y的总能量一定高于M和N的总能量
C.Y的能量一定高于ND.因为该反应为放热反应，故不必加热反应就可发
第二章第一节化学能与热能练习卷
班级姓名坐号
一、选择题
1．近年来，科学家在海洋中发现了一种冰状物质——可燃冰，其有效成分为甲烷。
下列说法正确的是-----------------------------------------------------------------------------------------------------（）
①甲烷属于烃类②在相同条件下甲烷的密度大于空气
③甲烷难溶于水④可燃冰是一种极具潜力的能源
A．①②③B．②③④C．①③④D．①②④
2．绿色能源是指使用过程中不排放或排放极少污染物的能源，如一级能源中的水能、地热、天然气等；二级能源中电能、氢能等。
下列能源属于绿色能源的是--------------------------（）
①太阳能②风能③石油④煤⑤潮汐能⑥木材
A．①②③B．③④⑤C．④⑤⑥D．①②⑤
3．已知反应物的总能量高于产物的总能量，则反应是--------------------------------------------（）
A．放热反应B.吸热反应C.有催化剂作用D.无法判断
4．下列反应中，属于吸热反应的是--------------------------------------------------------------------（）
A．活泼金属跟酸反应B．制造水煤气C．酸碱中和反应D．镁条燃烧
5．为了更好的解决能源问题，人们一方面研究如何提高燃料的燃烧效率，另一方面寻找新能源。
以下做法不能提高燃料效率的是----------------------------------------------------------------------（）
A煤的汽化与液化B液体燃料呈雾状喷出
C通入大大过量的空气D将煤粉粉碎
6．石墨炸弹爆炸时能在方圆几百米范围内撒下大量石墨纤维，造成输电线、电厂设备损坏。
这是由于石墨----------------------------------------------------------------------------------------------（）
A．有放射性B．易燃易爆C．能导电D．有剧毒
7．下列反应既属于氧化还原反应，又是吸热反应的是-------------------------------------------（）
A．铝片与稀盐酸的反应B．Ba（OH）2•8H2O与NH4Cl的反应
C．灼热的炭与CO2的反应D．甲烷在氧气中的燃烧反应
8．对于放热反应
，下列说法中正确的是----------------------------------------（）
A．产物H2O所具有的总能量高于反应物H2和O2所具有的总能量
B．反应物H2和O2所具有的总能量高于产物H2O所具有的总能量
C．反应物H2和O2所具有的总能量等于产物H2O所具有的总能量
D．反应物H2和O2具有的能量相等
9．“摇摇冰”是一种即冷即用的饮料。
吸食时将饮料罐隔离层中的物质和水混合后摇动即会制冷，该化学物质是------------------------------------------------------------------------------------（）
A．氯化钠B．固体硝酸铵C．生石灰D．固体氢氧化钠
10．有三个热化学方程式：
①2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）+Q1kJ；
②2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）+Q2kJ；
③H2（g）+1/2O2（g）=H2O（g）+Q3kJ；其中Q1、Q2、Q3的大小关系为-------（）
第7页
A．Q1=Q2=Q3B．2Q3=Q111．在25℃，101kPa下，1mol的白磷（化学式为P4）完全燃烧放出的热量比4mol的红磷（化学式为P）完全燃烧放出的热量多。
反应方程式分别为：
P4（s）+5O2（g）=P4O10（s）；
4P（s）+5O2（g）=P4O10（s）
由此判断，下列说法正确的是-----------------------------------------------------------------------（）
A．由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷能量比白磷高
B．由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷能量比白磷低
C．由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷能量比白磷高
D．由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷能量比白磷低
12．航天飞机用铝粉与高氯酸铵（NH4ClO4）的混合物为固体燃料，点燃时铝粉氧化放热引发氯酸铵反应，其化学方程式可表示为：
2NH4ClO4=N2↑+4H2O↑+Cl2↑+2O2↑+Q（该反应为放热反应）
下列对此反应的叙述中错误的是-------------------------------------------------------------------（）
A．上述反应属于分解反应
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
13．已知中和热的数值是57.3kJ·mol–1。
下列物质反应时，产生57.3kJ热量的是---------（）
A．稀HCl和稀NaOH
B．1.0mol·L-1HCl和1.0mol·L–1NaOH
C．500mL2.0mol·L-1HCl和500mL2.0mol·L–1NaOH
D．500mL2.0mol·L-1H2SO4和500mL2.0mol·L-1Ba（OH）2
14．人类对于能源的利用大致可以分为三个时代：
柴草能源、化石能源、多能源时代。
以下说法正确的是---------------------------------------------------------------------------------------------（）
A．原始社会人类学会利用火，他们以天然气取暖，吃熟食，从事生产活动
B．目前我国广大农村生活做饭使用的都是化石原料
C．多能源时代指的是新能源时代，包括核能、太阳能、氢能
D．化石燃料的燃烧没有污染
15．反应
是吸热反应，由此可知-----------------------------------------（）
A．石墨比金刚石更稳定B．金刚石和石墨可以相互转化
C．金刚石比石墨更稳定D．金刚石和石墨不能相互转化
16．下列说法正确的是--------------------------------------------------------------------------------------（）
A．由H原子形成1molH-H键要吸收热量
B．所有燃烧反应都是放热反应
C．在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热
D．凡经加热而发生的化学反应都是吸热反应
第8页
选择题答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
二、填空计算题
1．已知反应：
2H2+O2=2H2O+能量，请填写下列表格中空白处的总能量值，并注明消耗还是放出。
有关键能：
H—H：
436kJ/molO—O：
496kJ/molH—O：
463kJ/mol
拆开化学键
形成化学键
能量变化
2molH2中的化学键
4molH—O键
4×463kJ—2×436kJ—496kJ=484kJ
1molO2中的化学键
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