《化学能与热能》教案.docx
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《化学能与热能》教案
第二章化学反应与能量
第一节化学能与热能
一、化学键与化学反应中能量变化的关系
1化学反应与体系的能量的变化：
化学反应过程中伴随着体系能量的变化，物质的化学反应与体系的能量变化是同时发生的。
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
（1）化学反应过程中能量发生变化
形成生成物中的化学键→放出能量
例如：
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
（反应中放出能量后，体系的能量降低。
）
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。
（反应中吸收能量后，体系的能量升高。
）
（2）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。
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）：
（1）质量守恒定律：
参加反应的各物质的质量总和等于生成物的各物质的质量总和。
（2）能量守恒定律：
能量可以互相转化，但是体系包含的总能量不变。
（3）质能守恒定律：
质量与能量是相互联系的，公式：
E===mc2（C：
光速）
2.能量的相互转化：
水由高处向低处流原电池
势能
动能化学能
电能
降雨电解池
3.化学能与热能的相互转化物质燃烧
化学能
热能
加热KClO3分解
※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（反应热）。
（1）反应热：
①定义：
化学反应过程中放出或吸收的热量，通常叫做反应热。
②符号：
△H
③单位：
kJ·mol－1
④计算：
△H==生成物的总能量－反应物的总能量。
（2）放热反应:
和吸热反应
①放热反应：
化学反应过程中释放能量的反应叫放热反应.。
②吸热反应：
化学反应过程中吸收能量的反应叫吸热反应.。
（3）常见的放热反应和吸热反应
☆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
⑤生石灰和水反应
☆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
放出热量：
浓硫酸稀释、氢氧化钠固体溶解等（强酸、强碱的水化热大）
※溶解过程
吸收热量：
铵盐溶解等。
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“+”
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
反应热：
△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
【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
2．（8分）1mol氢气燃烧时约放热286kJ，而1kg汽油燃烧时约放热46000kJ。
请回答：
（1）等质量的氢气和汽油相比，哪种可以放出的热量多？
用计算和数据加以说明。
（2）氢气被公认是21世纪替代矿物燃料的理想能源，试简述氢气作为能源的三个主要优点：
；
；
。
3．美国《科学美国人》杂志在1971年7月刊登的“地球的能量资源”一文中提供了如下数据：
到达地球表面的太阳辐射能的几条主要去路：
直接反射
52,000×109kJ/s
以热能方式离开地球
81,000×109kJ/s
水循环
40,000×109kJ/s
大气流动
370×109kJ/s
光合作用
40×109kJ/s
请选用以上数据计算（写出计算过程）：
（1）地球对太阳能的利用率约为。
（2）通过光合作用，每年有千焦的太阳能转化为化学能（每年按365天计算）。
（3）设每年由绿色植物通过光合作用（6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2）为我们生存的环境除去二氧化碳的质量为A。
根据能量关系列出A的计算式，列式中缺少的数据用符号表示。
A=（千克）
所缺少的数据的化学含义为。
第9页
化学2第二章第一节化学能与热能练习卷答案
一、选择题
1
2
3
4
5
6
7
8
C
D
A
B
C
C
C
B
9
10
11
12
13
14
15
16
B
B
D
D
C
C
AB
BC
二、填空计算题
1．共消耗1368kJ共释放1852kJ放热484kJ
2．
（1）解：
1molH2为2g，则1kgH2燃烧放热为：
286kJ×1000g×1/2g=1.43×105kJ>4.6×104kJ，故：
燃烧等质量的氢气，比汽油放出的热量多。
（2）
来源丰富；
单位质量的氢燃烧时发热量大；
燃烧后不产生污染（合理回答均给分）。
3．
（1）地球对太阳能的利用率=[（水循环吸热+大气流动吸热+光合作用吸热）/太阳辐射能]×100%=[（40000+370+40）×109kJ/s]/[（52000+81000+40000+370+40）×109kJ/s]×100%=23.3%
（2）通过光合作用，每年太阳能转化的化学能为：
365×24×60×60s×40×109kJ/s=1.26×1018kJ
（3）设每生成1molC6H12O6（葡萄糖）所吸收的能量为QkJ，则：
6CO2+6H2O——→C6H12O6+6O2+Q
6×44×10—3kgQkJ
A1.26×1018kJ
所以A=[（1.26×1018×6×44）/1000Q]kg（其中Q为每生成1mol葡萄糖所需吸收的能量）。
第二章第1节《化学能与热能》单元练习
（分值：
100分；时间：
30分钟。
）
一、选择题（本题共6小题，每题6分，共36分）
1.下列说法不正确的是（）。
1化石燃料在任何条件下都能充分燃烧
2化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、S02等有害气体
③直接燃烧煤不如将煤进行深加工后再燃烧的效果好
④固体煤变为气体燃料后，燃烧效率更低
A．①④B．②③④C．②③D．①③④
2．吸热反应一定是（）。
A．释放能量B．贮存能量
C．反应物总能量高于生成物总能量D．反应物总能量低于生成物总能量
3．能源可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。
据此判断，下列叙述正确的是（）
A．天然气是二级能源B．石油是二级能源
C．电能是一级能源D．水力是一级能源
4．下列反应属于放热反应的是（）。
A．氢气还原氧化铜B．氢气在氧气中燃烧
C．氢氧化钾和硫酸中和D．碳酸钙高温分解成氧化钙和二氧化碳
5．下列反应属于吸热反应的是（）。
A．二氧化碳与赤热的碳反应生成一氧化碳B．葡萄糖在人体内氧化分解
C．Ba（OH）2·8H20与NH4Cl反应D．锌粒与稀H2S04反应制取H2
6．下列说法不正确的是（）。
A．焦炭在高温下与水蒸气的反应是吸热反应
B．氢氧化钾与硝酸的反应是放热反应
C．燃料有足够的空气就能充分燃烧
D．化学反应的过程，都可以看成是“贮存”在物质内部的能量转化为热能等
而被释放出来的过程
二、填空题（本题共6小题，每空3分，共64分）
1、一切化学反应除了有质量的变化外，还伴随着的变化，它们分别遵循
定律和定律。
能量变化通常主要表现为的变化，即或者。
第10页
2、既是化学反应过程的本质，又是化学反应中能量变化的主要原因。
从能量的角度看，断开化学键要，形成化学键要。
一个化学反应是吸收能量（热量）还是放出能量（热量），取决于。
3．不同的物质不仅组成不同、结构不同，所包含的也不同。
放热反应的宏观表现是，其微观表现是。
4．在氢气与氯气反应生成氯化氢气体的反应中，若断裂1molH-H键要吸收436KJ的能量，断裂1molCl-Cl键要吸收243KJ的能量，断裂1molH-Cl键要吸收432KJ的能量，则充分燃烧1molH2的能量变化是。
若ΔH〈0代表放热，ΔH〉0代表吸热，该化学反应的热化学方程式
是。
5．有专家指出，如果将燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能使它们重新组合变成CH4、CH3OH、NH3等的构想能够成为现实，则下列说法中，错误的是
A．可消除对大气的污染B可节约燃料
C．可缓解能源危机D此题中的CH4、CH3OH、NH3等为一级能源
6．※把煤作为燃料可通过下列两种途径：
途径Ⅰ：
C（s）+O2（g）
CO2（g）（放热Q1kJ）
途径Ⅱ：
先制水煤气
C（s）+H2O（g）==CO（g）+H2（g）（吸热Q2kJ）
再燃烧水煤气
（共放热Q3kJ）
2CO（g）+O2（g）
2CO2（g）
2H2（g）+O2（g）
2H2O（g）
试回答下列问题：
（1）判断两种途径放热：
途径Ⅰ放出的热量_________（填“大于”、“等于”或“小于”）途径Ⅱ放出的热量。
（2）Q1、Q2、Q3的数学关系式是__________________。
（3）由于制取水煤气反应里，反应物所具有的总能量________生成物所具有的总能量，那么在化学反应时，反应物就需要_______能量才能转化为生成物，因此其反应条件为______。
第2页
（4）简述煤通过途径Ⅱ作为燃料的意义：
。
第11页
第二章第1节《化学能与热能》单元练习答案
一、选择题（本题共6小题，每题6分，共36分）
1A；2BD；3D；4BC；5AC；6CD。
二、填空题（本题共6小题，每空3分，共64分）
1.能量；质量守恒定律；能量守恒定律；热量；放热；吸热。
2.化学键
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