1、1第一节 化学能与热能学习目标：1.知道化学反应中能量变化的主要原因。(重点)2.根据反应前后物质总能量的相对大小判断化学反应是吸热反应还是放热反应。(重难点)3.了解化学能与热能的相互转化。4.了解化学能转化为热能在生产、生活中的应用及其对人类文明发展的贡献。自 主 预 习探 新 知1化学反应中能量变化的原因微观角度(1)化学反应的实质：原子的重新组合，即反应物中旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成的过程。(2)化学反应中能量变化的原因(3)实例断裂 1 mol HH 键(HH 2H)吸收 436 kJ 能量，形成 1 mol HH 键(2H HH)放出 436 kJ 能量；断裂 4 mo
2、l CH 键(CH 4 C4H)吸收 1 660 kJ 能量，形成 1 mol CH 键(CH CH)放出 415 kJ 能量。(4)结论：化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因。2化学反应中能量变化的决定因素宏观角度化学反应放热反 应 物 的 总 能 量 大 于 小 于 生 成 物 的 总 能 量化学反应吸热结论：化学反应中的能量变化决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。3化学能与热能的相互转化(1)两个基本的自然规律“质量守恒”和“能量守恒”质量守恒定律：自然界中的物质发生转化时，总质量不变；能量守恒定律：不同形式的能量发生转换时，总能量不变。(2)吸热反应与
3、放热反应吸热反应：吸收热量的化学反应，实现了热能转化为化学能。放热反应：放出热量的化学反应，实现了化学能转化为热能。(3)化学反应中能量变化的应用：利用化学能转化为热能进行生活、生产和科研，提供2人类生存和发展所需要的能量和动力；利用热能转化为化学能进行化工生产、研制新物质。【注意】 需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。4能源利用的三阶段【提醒】 常见新能源有太阳能、氢能、生物质能、地热能、潮汐能、海洋能、风能、水能、核能。其中太阳能、氢能、生物质能、风能和水能属于可再生能源。基础自测1判断对错(对的打“” ，错的打“”)。(1)化学键断裂需要吸
4、收能量，化学键形成会放出能量( )(2)化学反应必然伴随能量变化( )(3)相同条件下由原子形成 1 mol HCl 键所放出的能量与断开 1 mol HCl 键吸收的能量相等( )(4)吸热反应的进行必须加热，放热反应的进行不用加热( )(5)煤、石油和天然气都是化石能源( )(6)柴草燃烧时，化学能全部转化为热能( )【答案】 (1) (2) (3) (4) (5) (6)2下列反应中，属于放热反应的是_，属于吸热反应的是_(填序号)。煅烧石灰石(主要成分是 CaCO3)制生石灰(CaO)燃烧蜂窝煤取暖 炸药爆炸 硫酸与氢氧化钾溶液反应 生石灰与水作用制熟石灰 食物腐败 碳与水蒸气反应制得
5、水煤气 Ba(OH) 28H2O 与 NH4Cl 混合反应【答案】 合 作 探 究攻 重 难利用化学键进行能量的变化计算利用化学键的能量变化可粗略计算化学反应过程中的能量变化。以反应H2Cl 2=2HCl 为例：3问题思考(1)断裂 1 mol HH 和 1 mol ClCl 形成 H 和 Cl，能量有什么变化？数值为多少？【提示】 吸收能量。数值为(436243)kJ。(2)H 与 Cl 形成 2 mol HCl，能量有什么变化？数值为多少？【提示】 放出能量。数值为 2431 kJ。(3)1 mol H2与 1 mol Cl2生成 2 mol HCl 气体，能量有什么变化？数值为多少？【提
6、示】 放出能量。数值为 2431 kJ436 kJ243 kJ183 kJ。(4)原子形成 1 mol 化学键所放出的能量与断开 1 mol 该化学键所吸收的能量有什么关系？【提示】 相等。(1)化学键与能量变化的关系：(2)计算公式：用 Q(吸)表示反应物分子化学键断裂时吸收的总能量， Q(放)表示生成物分子化学键形成时放出的总能量。公式： Q Q(吸) Q(放)利用化学键形成和断裂时的能量变化计算化学反应中的能量变化： Q Q(吸) Q(放)Error!对点训练1化学反应 A2B 2=2AB 的能量变化如图所示，则下列说法正确的是( ) 【导学号：43722077】4A该反应是吸热反应B断
7、裂 1 mol AA 键和 1 mol BB 键能放出 x kJ 能量C断裂 2 mol AB 键需要吸收 y kJ 的能量D2 mol AB 的总能量高于 1 mol A2和 1 mol B2的总能量C 由图示知反应物总能量高于生成物总能量，该反应是放热反应，A、D 项错误；断键时吸收能量，B 项错误。2根据下面的信息，判断下列叙述正确的是( )【导学号：43722078】A氢气跟氧气反应生成水的同时释放能量B氢气跟氧气反应生成水的同时吸收能量C1 mol H 2跟 mol O2反应生成 1 mol H2O 一定释放能量 245 kJ12D2 mol H 2(g)跟 1 mol O2(g)反
8、应生成 2 mol H2O(g)吸收能量 490 kJA 由题中信息可知，1 mol H2(g)的共价键断裂吸收能量 436 kJ， mol O2(g)的共12价键断裂吸收能量 249 kJ，两项共吸收能量 685 kJ；2 mol H(g)与 1 mol O(g)形成 1 mol H2O(g)共释放能量 930 kJ。在 1 mol H2(g)跟 mol O2(g)反应生成 1 mol H2O(g)的过程中，12放出的能量比吸收的能量多 245 kJ，C 项中缺少物质的状态，所以释放的能量不一定是245 kJ。常见吸热反应与放热反应的实验探究问题思考5(1) Error!【提示】 气泡 发热
9、 上升 放热(2) Error!【提示】 刺激性 发凉 黏结在一起 糊状 吸热(3) Error!【提示】 高 H OH =H2O 放热(1)放热反应与吸热反应的比较类型比较 放热反应 吸热反应形成原因反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量与化学键强弱的关系生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断裂时吸收的总能量生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量反应过程示意图【注意】 有的放热反应需要加热才能发生，例如煤的燃烧就是放热反应，但需要加热或点燃引发反应；有的放热反应不需要加热，如磷的自燃。吸热反应大都需要加热，也有不需加热就
10、能反应的，例如 Ba(OH)28H2O 晶体与 NH4Cl 晶体的反应。(2)常见放热反应和吸热反应6放热反应Error!吸热反应Error!对点训练3下列说法正确的是( )AFe 与 S 在加热条件下才能发生反应，所以该反应属于吸热反应BHNO 3、H 2SO4分别与 NaOH 溶液反应都放出热量C分解反应都是吸热反应，化合反应都是放热反应D合成氨的反应是放热反应，所以 N2与其他物质的反应也是放热反应B Fe 与 S 虽然需加热才能发生反应，但反应开始后，停止加热，反应能继续进行，加热只是为了引发反应，所以该反应是放热反应，A 错误；中和反应都是放热反应，B 正确；分解反应不一定是吸热反应
11、，如 H2O2的分解反应就是放热反应，化合反应也不一定是放热反应，如 CO2与 C 的反应就是吸热反应，C 错误；与 N2反应的物质不同，能量变化也不同，不能根据合成氨反应的能量变化来类推 N2与其他物质反应的能量变化，如 N2和 O2在放电条件下生成 NO 就是吸热反应，D 错误。4如图表示吸收能量反应的图像是( )【导学号：43722079】C 反应物的能量低于生成物的能量，反应表现为吸热。当 堂 达 标固 双 基1下列说法正确的是( )A化学反应未必伴随能量变化B放热反应全部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化学变化中的能量变化主要是由化学键变化引起的D 化学反应过
12、程中必然伴随有能量变化，A 错误；放热反应与吸热反应与反应条件7无关，B、C 错误；化学反应可以分为旧键断裂和新键形成两个过程，前者吸热，后者放热，化学反应的吸放热取决于两个过程的热量多少，D 正确。2下列有关能量转换的说法不正确的是( )【导学号：43722080】A煤燃烧是化学能转化为热能的过程B化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能C动物体内葡萄糖被氧化成 CO2是热能转变成化学能的过程D植物通过光合作用将 CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成化学能的过程C 煤燃烧是将化学能转化为热能的过程，A 项正确；化石燃料和植物燃料中的能量均来自太阳能，B 项正确；动物体内葡萄糖被氧化生成
13、CO2，是化学能转化为热能的过程，C 项错误；植物通过光合作用将 CO2转化为葡萄糖，是太阳能转化为化学能的过程，D 项正确。3已知反应 XY= =MN 为吸热反应，下列说法正确的是( )AX 的能量一定低于 M 的，Y 的能量一定低于 N 的B该反应一定需要加热，反应才能进行C破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中的化学键所放出的能量DX 和 Y 的总能量低于 M 和 N 的总能量D 由该反应为吸热反应可知，反应物的总能量小于生成物的总能量，即 X 和 Y 的总能量低于 M 和 N 的总能量。吸热反应不一定需要加热反应才能进行，如 Ba(OH)28H2O 晶体与 NH4Cl 晶体的
14、反应，常温下就可以发生。破坏化学键所吸收的能量小于形成化学键所放出的能量时，为放热反应。故 A、B、C 错误，D 正确。4新能源的开发利用是人类社会可持续发展的重要课题。下列属于新能源的是( )A氢气 B煤炭C天然气 D石油A 煤炭、天然气、石油为化石能源，不属于新能源。5已知断裂 1 mol 共价键所需要吸收的能量分别为 HH：436 kJ，II：151 kJ，HI：299 kJ，下列对 H2(g)I 2(g) 2HI(g)的反应类型判断错误的是( )【导学号：43722081】A放出能量的反应 B吸收能量的反应C氧化还原反应 D化合反应B 依题意，断裂 1 mol HH 键和 1 mol II 键吸收的能量为 436 kJ151 kJ587 kJ，生成 2 mol HI 键放出的能量为 299 kJ2598 kJ，因为 598 kJ587 kJ，所以，该反应的正反应是放出能量的反应；根据反应式可知该反应是化合反应，也是氧化还原反应。8
