化學(xué)能與熱能教案及化學(xué)能與熱能知識總結(jié)與習(xí)題

化學(xué)能與熱能必修二第二章第一節(jié)化學(xué)能與熱能一、教學(xué)目標(biāo)⑴、知識與技能①初步理解物質(zhì)的化學(xué)變化、化學(xué)鍵變化和能量變化之間的關(guān)系,掌握物質(zhì)的化學(xué)變化和能量變化的本質(zhì)。②了解吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)的含義,了解化學(xué)反應(yīng)在提供熱能方面的重要作用。③培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作技能。⑵、過程與方法①通過對化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中的能量變化問題的交流討論,學(xué)習(xí)獲取數(shù)字化信息的方法,提高處理信息的能力和分析推理能力。②通過化學(xué)反應(yīng)中的能量變化的活動探究,體驗定性實驗在化學(xué)研究中的應(yīng)用。⑶、情感態(tài)度、價值觀學(xué)生通過探究化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的奧秘,提高學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和熱情,體驗科學(xué)探究的艱辛與喜悅,感受化學(xué)世界的奇妙與和諧。二、教學(xué)重點、難點重點：1.化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系。2.吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)兩個概念。難點：從微觀角度理解化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,掌握化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。三、教學(xué)輔助手段多媒體課件，實驗用品四、教學(xué)過程Ⅰ、聯(lián)系社會，展示素材，創(chuàng)設(shè)情境，提出問題，引入本章學(xué)習(xí)展示圖片：燃料電池汽車，煉鋼爐，石油鉆井平臺[板書]第二章化學(xué)反應(yīng)與能量第一節(jié)化學(xué)能與熱能Ⅱ、復(fù)習(xí)提問化學(xué)變化的特征和作用，師生互動（設(shè)疑）通過p32頁思考與交流提出問題，引入第一個問題的學(xué)習(xí)思考與交流問題：（1）煤、石油、天然氣在燃燒時釋放出熱能，這種熱能從何而來？它與化學(xué)物質(zhì)及其化學(xué)反應(yīng)有什么關(guān)系？（2）石灰石要經(jīng)過高溫煅燒才能變成生石灰，高溫條件提供的熱能在石灰石的分解中有什么作用？（過渡）用化學(xué)鍵的觀點來分析化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)過程是什么？[板書]一、化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系1、當(dāng)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，斷開反應(yīng)物中的化學(xué)鍵要吸收能量；而形成生成物中的化學(xué)鍵要放出能量。舉實例2、化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因（過渡）一個化學(xué)反應(yīng)吸收能量還是放出能量是由什么決定的呢？3.一個化學(xué)反應(yīng)吸收能量還是放出能量決定于（1）、反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對大小。（投影）圖片分析 （2）、舊鍵斷裂所吸收的總能量與新鍵形成所釋放的總能量的相對大小。（投影）能量圖像分析（小結(jié)）思考與交流：你對化學(xué)反應(yīng)特征有何新的認(rèn)識？Ⅲ、（過渡）問題：化學(xué)能與熱能如何相互轉(zhuǎn)化？引入下一問題的學(xué)習(xí)[板書]二、化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化1、能量守恒定律：一種能量可以轉(zhuǎn)化為另一種能量，總能量保持不變2、化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，通常表現(xiàn)為熱量的變化：吸熱或放熱。（學(xué)生分組實驗）實驗2-1、2-2、2-3，交流與總結(jié)（投影展示）總結(jié)實驗結(jié)果實驗2-1鹽酸和鋁片的反應(yīng)過程中能量的變化實驗2-2氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體反應(yīng)中的能量變化實驗2－3酸堿中和（設(shè)疑）思考與交流：測定中和熱時，在設(shè)計實驗裝置和操作時應(yīng)該注意哪些問題？師生討論交流（投影展示設(shè)計案例）Ⅳ、探索與總結(jié)引導(dǎo)學(xué)生歸納常見的吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)（投影展示）Ⅴ、課堂練習(xí)1、下列說法正確的是（）A.需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)B.任何放熱反應(yīng)在常溫條件下一定能發(fā)生反應(yīng)C.反應(yīng)物和生成物所具有的總能量決定了反應(yīng)結(jié)果是放熱還是吸熱D.吸熱反應(yīng)在一定條件下也能發(fā)生反應(yīng)2、在反應(yīng)H2+Cl2＝2HCl中，已知H－H鍵能為436kJ，Cl－Cl鍵能為247kJ，H－Cl鍵能為431kJ，判斷該反應(yīng)是（）A.吸熱反應(yīng)B.放熱反應(yīng)C.吸收179kJ熱量D.放出179kJ熱量3、甲烷燃燒要放出熱量，水的分解要吸收能量，試從化學(xué)鍵變化的角度分析其原因？4、氫氣在氧氣中燃燒產(chǎn)生藍(lán)色火焰，在反應(yīng)中，破壞1molH－H鍵消耗的能量為Q1kJ，破壞1molO=O鍵消耗的能量為Q2kJ，形成1molH－O鍵釋放的能量為Q3kJ。下列關(guān)系式中正確的是（）A.2Q1+Q2>4Q3B.2Q1+Q2<4Q3C.Q1+Q2<Q3D.Q1+Q2=Q3Ⅵ、布置作業(yè)：完成課后題Ⅶ、板書設(shè)計：第二章化學(xué)反應(yīng)與能量第一節(jié)化學(xué)能與熱能一、化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系1、當(dāng)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，斷開反應(yīng)物中的化學(xué)鍵要吸收能量；而形成生成物中的化學(xué)鍵要放出能量。2、化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因3.一個化學(xué)反應(yīng)吸收能量還是放出能量決定于（1）、反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對大小。（2）、舊鍵斷裂所吸收的總能量與新鍵形成所釋放的總能量的相對大小。二、化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化1、能量守恒定律：一種能量可以轉(zhuǎn)化為另一種能量，總能量保持不變2、化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，通常表現(xiàn)為熱量的變化：吸熱或放熱。[實驗2-1]鹽酸和鋁片的反應(yīng)是放熱反應(yīng)[實驗2-2]氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體反應(yīng)是吸熱反應(yīng)[實驗2-3]酸堿中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)小結(jié)：常見的吸熱反應(yīng)：常見的放熱反應(yīng)：Ⅷ、課后反思：化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱反應(yīng)熱定義：為了定量描述化學(xué)反應(yīng)是釋放或吸收的熱量，化學(xué)上規(guī)定，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在一定溫度下進(jìn)行時，反應(yīng)所釋放或吸收的熱量成為該反應(yīng)在此溫度下的熱效應(yīng)，簡稱為反映熱，通常用符號Q來表示。反應(yīng)吸熱時，Q為正值；反應(yīng)放熱時，Q為負(fù)值。反應(yīng)熱產(chǎn)生的原因：在化學(xué)反應(yīng)過程中，舊化學(xué)鍵斷裂要吸收能量，新化學(xué)鍵形成時釋放能量從而引起反應(yīng)過程中產(chǎn)生能量的變化，這種能量變化以熱的形式體現(xiàn)出來就形成了化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱。計算公式：反應(yīng)熱(△H)=反應(yīng)物鍵能總和—生成物鍵能總和常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)常見的放熱反應(yīng)：eq\o\ac(○,1)活波金屬與水或酸的反應(yīng)eq\o\ac(○,2)酸堿中和反應(yīng)eq\o\ac(○,3)所有燃燒反應(yīng)eq\o\ac(○,4)大多數(shù)化合反應(yīng)常見的吸熱反應(yīng)：eq\o\ac(○,1)大多數(shù)分解反應(yīng)eq\o\ac(○,2)2NH4Cl(s)+Ba(OH)2=8H2O=BaCl2+2NH3↑+10H2Oeq\o\ac(○,3)eq\o\ac(○,4)CO2+C2CO化學(xué)反應(yīng)的焓變化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱是由于反應(yīng)前后物質(zhì)所具有能量不同而產(chǎn)生的。物質(zhì)所具有的能量是物質(zhì)固有的性質(zhì)，可以用一個物理量來描述?？茖W(xué)家們定義了一個稱為“焓”的物理量，符號為H，用它的變化來描述與反應(yīng)熱有關(guān)的能量變化。熱化學(xué)研究表明，對于在等壓條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，如果反應(yīng)中的物質(zhì)的量變化全部轉(zhuǎn)化為熱能(同時可能伴隨著反應(yīng)體系體積的改變)而沒有轉(zhuǎn)化為電能、光能等其他形式得能，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱就等于反應(yīng)前后物質(zhì)的焓的變化，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：△H=Qp，式中Qp表示在壓強不變條件下的反應(yīng)熱?！鱄=H(反應(yīng)產(chǎn)物)—H(反應(yīng)物)；△H>0為吸熱反應(yīng)；△H<0為放熱反應(yīng)。△H的單位為kJ/mol或J/mol。4．燃燒熱和中和熱(1)燃燒熱：在101kPa時，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量。注意：eq\o\ac(○,1)燃燒熱是指1mol物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量，因此在書寫燃燒熱的熱化學(xué)方程式時，一般以燃燒1mol物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)來配平其余物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)。eq\o\ac(○,2)燃燒產(chǎn)物必須是穩(wěn)定的氧化物，如C→CO2、H2→H2O(l)等，警惕題目中CO或H2O(g)的干擾。(2)中和熱：在稀溶液中，強酸和強堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水時的反應(yīng)熱。注意：eq\o\ac(○,1)強酸和強堿的稀溶液反應(yīng)，其中和熱相等，約是57.3kJ/mol。H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)△H=-57.3kJ/moleq\o\ac(○,2)對于強酸和弱堿，或弱酸和強堿的稀溶液反應(yīng)，中和熱一般低于57.3kJ/mol，因為弱電解質(zhì)的電離是吸熱的。eq\o\ac(○,3)中和反應(yīng)的實質(zhì)是H+和OH-化合生成H2O。若反應(yīng)過程中有其他物質(zhì)生成(如生成不溶性物質(zhì)或難電離的其他物質(zhì)等)，這部分反應(yīng)熱不在中和熱內(nèi)。熱化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式是指能夠表示一定條件下化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的變化和反應(yīng)的焓變的化學(xué)方程式。書寫時要注明各物質(zhì)的狀態(tài)和反應(yīng)的焓變。熱化學(xué)方程式的書寫方法：1.先寫出正確的化學(xué)方程式，并寫明物質(zhì)的聚集狀態(tài)。2.△H與測定條件有關(guān)，因此在書寫時應(yīng)注明△H的測定條件，若是在25℃、1.01×1053.熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前面的化學(xué)計量數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，并不表示物質(zhì)的分子或原子數(shù)。因此化學(xué)計量數(shù)可以是整數(shù)也可以是分?jǐn)?shù)。4.反應(yīng)物和產(chǎn)物的聚集狀態(tài)不同，反應(yīng)熱數(shù)值以及熱數(shù)值以及符號都可能不同。因此，必須注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)(s、l、g、aq)才能完整的體現(xiàn)出熱化學(xué)方程式的意義。熱化學(xué)方程式中不用標(biāo)明“↑”和“↓”，不用“→”而用“=”表示。5.熱化學(xué)方程式時表示反應(yīng)已完成的數(shù)量。由于△H與反應(yīng)完成的物質(zhì)的量有關(guān)，所以方程式中化學(xué)式前面的化學(xué)計量數(shù)必須與△H相對應(yīng)，如果化學(xué)計量數(shù)加倍，則△H也要加倍。當(dāng)反應(yīng)逆向進(jìn)行時，其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱值相等，符號相反。6.放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的區(qū)別類型比較放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)定義有熱量放出的化學(xué)反應(yīng)吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)形成原因反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量反應(yīng)物具有的總能量小于生成物具有的總能量與化學(xué)鍵強弱的關(guān)系生成物分子成鍵時釋放出的總能量大于反應(yīng)物分子斷鍵時吸收的總能量生成物分子成鍵時釋放出的總能量小于反應(yīng)物分子斷鍵時吸收的總能量表示方法△H<0△H>0圖示實例2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-571.6kJ/mol2HI(g)=H2(g)+I2(g)△H=+14.9kJ/mol二、蓋斯定律及其應(yīng)用1．蓋斯定律化學(xué)反應(yīng)無論是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)焓變是一樣的。也就是說，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)(各反應(yīng)物)和終態(tài)(各生成物)有關(guān)，而與具體反應(yīng)進(jìn)行的途徑無關(guān)。如果一個反應(yīng)可以分幾步進(jìn)行，則各分步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和與該反應(yīng)一步完成時的反應(yīng)熱相同，這就是蓋斯定律。2．若一個化學(xué)方程式可由另外幾個化學(xué)方程式相加減而得到，則該化學(xué)反應(yīng)的焓變即為這幾個化學(xué)反應(yīng)焓變的代數(shù)和；若化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)加倍，則焓變也加倍；若反應(yīng)逆向進(jìn)行，則△H改變符號，但絕對值相等。3．能源的開發(fā)利用(1)能源發(fā)展的三個階段柴草時期→化學(xué)能源時期(煤、石油、天然氣為主要能源→多能源結(jié)構(gòu)時期)(2)能源的分類知識點：1.判斷一個反應(yīng)是吸熱還是放熱判斷方法：1、根據(jù)反應(yīng)物斷鍵和生成物成鍵吸收和放出能量的多少來判斷【例1]H—H鍵的鍵能是436kJ·mol－1，I—I鍵的鍵能是151kJ·mol－1，H—I鍵的鍵能是299kJ·mol－1。則H2（g）+I2（g）2HI（g）的反應(yīng)不是（）A.吸熱反應(yīng)B.放熱反應(yīng)C.化合反應(yīng)D.可逆反應(yīng)2、根據(jù)反應(yīng)物和生成物具有的總能量來判斷【例2】已知化學(xué)反應(yīng)2C（s）+O2（g）2CO（g）、2CO（g）+O2（g）2CO2（g）都是放熱反應(yīng)。下列說法中不正確的是（）A.12gC所具有的能量一定高于28gCO所具有的能量B.56gCO和32gO2所具有的總能量大于88gCO2所具有的總能量C.12gC和32gO2所具有的總能量大于44gCO2所具有的總能量D.將一定質(zhì)量的C燃燒，生成CO2比生成CO時放出的熱量多【例3】右圖是兩個反應(yīng)反應(yīng)前后反應(yīng)物總能量和生成物總能量的比較圖，對于A、B兩個反應(yīng)的說法正確的是()A.A反應(yīng)是放熱反應(yīng)，B反應(yīng)也是放熱反應(yīng)B.A反應(yīng)是放熱反應(yīng)，B反應(yīng)是吸熱反應(yīng)C.A反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，B反應(yīng)也是吸熱反應(yīng)D.A反應(yīng)不需要加熱，B反應(yīng)必須加熱3、利用常見反應(yīng)放熱反應(yīng)：中和反應(yīng)、大多數(shù)化合反應(yīng)、所有燃燒反應(yīng)、金屬與水或酸反應(yīng)吸熱反應(yīng)：水解反應(yīng)、電離反應(yīng)、大多數(shù)的分解、以C、H２、CO為還原劑的氧化還原【例4】下列變化中屬于吸熱反應(yīng)的是（）①液態(tài)水汽化；②將膽礬加熱變?yōu)榘咨勰?；③濃硫酸稀釋；④氯酸鉀分解制氧氣；⑤生石灰跟水反?yīng)生成熟石灰A.①④B.②③C.①④⑤D.②④【例5】下列反應(yīng)中屬于吸熱反應(yīng)的是()A.鎂與鹽酸反應(yīng)放出氫氣B.氫氧化鈉與鹽酸的反應(yīng)C.硫在空氣或氧氣中燃燒D.Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)【易錯點】1、物質(zhì)具有的能量與斷鍵或成鍵吸收或放出能量的關(guān)系【例6】已知在高溫、高壓、催化劑作用下，石墨可轉(zhuǎn)化為金剛石，并吸收1.9KJ/mol的熱量。（1）石墨和金剛石哪種單質(zhì)更穩(wěn)定____；（2）試推測石墨與金剛石各1mol在相同條件下燃燒，____放出的熱量多2、吸熱和放熱反應(yīng)與反應(yīng)條件的關(guān)系【例7】下列說法正確的是（）A.需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)B.化學(xué)反應(yīng)中的能量變化都表現(xiàn)為熱量變化C.任何放熱反應(yīng)在常溫下一定能發(fā)生反應(yīng)D.反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對大小決定了反應(yīng)是放熱還是吸熱【例8】從化學(xué)鍵的角度看，化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是“舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成”，下列變化中既有舊化學(xué)鍵斷裂，又有新化學(xué)鍵形成的是（）A.酒精溶于水B.二氧化碳變成干冰C.氯化鈉受熱熔化D.CaO作為干燥劑吸水3、中和熱的概念【例9】1.00L1.00mol/L的H2SO4溶液與2.00L1.00mol/L的NaOH溶液完全反應(yīng)，放出114.6KJ的熱量，有人由此得出強酸與強堿反應(yīng)的中和熱為114.6KJ，這種結(jié)論是否正確，為什么？【綜合】【例10】如圖，把試管小心的放入盛有（20℃）碳酸飲料的燒杯中，試管中開始放入幾小塊鎂片，再用滴管滴加5mL濃醋酸于試管中?；卮穑海?）實驗中觀察到的現(xiàn)象_________；（2）產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因_________?！纠?1】下表中的數(shù)據(jù)是破壞1mol物質(zhì)中的化學(xué)鍵所消耗的能量物質(zhì)Cl2Br2I2HClHBrHIH2能量（KJ）243193151432366298436（1）下列物質(zhì)本身具有的能量最低的是（）A.H2B.Cl2C.Br2D.I（2）相同條件下，X2（X代表Cl、Br、I）分別與氫氣反應(yīng)，當(dāng)消耗等物質(zhì)的量的氫氣時，放出或吸收的熱量最多的是______。（3）若無上表的數(shù)據(jù)，你能正確回答出問題（2）嗎？【其他】一級能源與二級能源【例12】能源可分為一級能源和二級能源，自然界中以現(xiàn)成形式提供的能源稱為一級能源，需要依靠其他能源的能量間接制取的能源稱為二級能源。據(jù)此判斷下列說法中正確的是（）A.天然氣是二級能源 B.石