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1、第2章 化學(xué)能與熱能 ●知識(shí)要點(diǎn) 一、化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系 1．化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì) 化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是原子(或原子團(tuán))的重新組合，即反應(yīng)物中化學(xué)鍵的 斷裂 和生成物中 化學(xué)鍵的形成 。 2．化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因(微觀角度) (1)物質(zhì)中的原子(或原子團(tuán))之間是通過 化學(xué)鍵 相結(jié)合的。 (2)當(dāng)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，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。 (3)化學(xué)鍵的 斷裂與形成 是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。 (4)鍵能： 拆開1 mol某鍵所需的能量叫鍵能。 單位：kJ/mol。

2、例如：斷開H－H鍵要吸收能量436k 形成H－H鍵要放出能量436kJ。 1molCH4中含有4molC-H鍵，斷開1molC-H鍵要吸收415kJ熱量， 斷開1molCH4中的C-H鍵需要吸收4415=1660kJ。H2＋Cl2===2HCl (5)化學(xué)反應(yīng)中能量變化的計(jì)算 以H2＋Cl2===2HCl為例： 斷裂化學(xué)鍵 吸收的能量 形成化學(xué)鍵 放出的能量 H2 Cl2 HCl 1 mol 化學(xué)鍵 436kJ 243kJ 431kJ 共吸收436kJ＋243kJ＝679kJ 共放出862kJ 679kJ－862 kJ＝－183

3、kJ， 即反應(yīng)放出183kJ熱量 計(jì)算公式為ΔQ＝Q(吸)－Q(放) 特別提示：公式中Q(吸)表示反應(yīng)物斷裂所有化學(xué)鍵吸收的能量和， (6)小結(jié)：一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否為放熱還是吸熱取決于鍵能(微觀角度) Q(放)表示形成生成物所有化學(xué)鍵放出的能量和。 取決于所有斷鍵吸收的總能量與所有 形成新鍵放出的總能量的相對(duì)大小 放熱反應(yīng)： 反應(yīng)物總鍵能 < 生成物總鍵能 反應(yīng)物總鍵能 > 生成物總鍵能 吸熱反應(yīng)： 3．化學(xué)反應(yīng)中能量變化的決定因素(宏觀角度) 能量守恒定律 (1)反

4、應(yīng)物的總能量 大于 生成物的總能量，則化學(xué)反應(yīng)放出能量，如圖 甲 所示； 放熱反應(yīng)： 反應(yīng)物 = 生成物 + 放出的能量 (2)反應(yīng)物的總能量 小于 生成物的總能量，則化學(xué)反應(yīng)吸收能量，如圖 乙 所示。 吸熱反應(yīng)：反應(yīng)物 + 吸收的能量 = 生成物 二、化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化 1．兩條基本的自然定律(兩個(gè)守恒)： 質(zhì)量守恒 定律、 能量守恒 定律。 2．吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng) (1)定義 吸熱反應(yīng)：吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)。 放熱反應(yīng)：放出熱量的化學(xué)反應(yīng)。 三、中和熱 中和熱的概念： 酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時(shí)所釋放的

5、能量 稱為中和熱。 注：①中和反應(yīng)都放出熱量。 ② 稀溶液 中， 強(qiáng)酸 與 強(qiáng)堿 的中和熱為定值： 57.3 kJ/mol 。 ③弱酸與弱堿的中和熱偏 低 ，因?yàn)槿跛峄蛉鯄A電離過程會(huì)吸熱。 四、人類利用能源的三個(gè)階段 1．柴草時(shí)期 從火的發(fā)現(xiàn)至18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命時(shí)期，均以 樹枝雜草 為主要能源。 2．化石能源時(shí)期 18世紀(jì)中期至現(xiàn)代，以 媒 、 石油 、 天然氣 為主要能源。 3．多能源結(jié)構(gòu)時(shí)期 這是將會(huì)出現(xiàn)的能源利用的新時(shí)期。可再生能源和清潔能源(綠色能源)將成為新能源的主力軍。 ●知識(shí)點(diǎn)撥 一、常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)

6、1．吸熱反應(yīng) (1)大多數(shù)的分解反應(yīng)、分子分解成原子；如NH4ClHCl↑＋NH3↑ (2)一些晶體的反應(yīng)；如Ba(OH)28H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3H2O＋8H2O (3)C＋CO22CO； (4)以C、H2、CO為還原劑的氧化還原反應(yīng)； 如C＋2CuO2Cu＋CO2↑ C＋H2OCO↑＋H2↑ 2．放熱反應(yīng) (1)一切燃燒反應(yīng)； (2)活潑金屬與酸或水的反應(yīng)； (3)酸堿中和反應(yīng)； (4)大多數(shù)化合反應(yīng)(但有些化合反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，如N2＋O2===2NO等)、原子合成分子； (5)物質(zhì)的緩慢氧化。 三、中和熱的測(cè)定 1．實(shí)驗(yàn)用品

7、(1)儀器：大燒杯(500mL)、小燒杯(100mL)、溫度計(jì)、量筒(50mL)兩個(gè)，泡沫塑料或紙條、 泡沫塑料板或硬紙板(中心有兩個(gè)小孔)，環(huán)形玻璃攪拌棒。 (2)試劑：0.50mol/L鹽酸、0.55mol/L NaOH溶液。 2．實(shí)驗(yàn)步驟 (1)在大燒杯底部墊泡沫塑料(或紙條)使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平，然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料(或紙條)，大燒杯上用泡沫塑料板(或硬紙板)作蓋板，在板中間開兩個(gè)小孔，正好使溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒通過，以達(dá)到保溫、隔熱、減少實(shí)驗(yàn)過程中熱量損失的目的，如圖所示。該實(shí)驗(yàn)也可在保溫杯中進(jìn)行。 (2)用一個(gè)量筒量取50mL

8、 0.50mol/L鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計(jì)測(cè)量鹽酸的溫度，記入下表。然后把溫度計(jì)上的酸用水沖洗干凈。 (3)用另一個(gè)量筒量取50mL 0.55mol/L NaOH溶液，并用溫度計(jì)測(cè)量 NaOH溶液的溫度，記入下表。 (4)把溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒伸入小燒杯的鹽酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯(注意不要灑到外面)。用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動(dòng)溶液，并準(zhǔn)確讀取混合溶液的最高溫度，記為終止溫度，記入表中。 (5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算中和熱。 3．“中和熱”測(cè)定實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng) (1)防熱量散失。 ①裝置保溫隔熱的效果一定要好，在兩燒杯之間一定要塞滿碎泡沫塑料(或紙

9、條)； ②小燒杯杯口與大燒杯杯口相平； ③泡沫塑料板上的兩個(gè)小孔要恰好使溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒通過； ④操作時(shí)動(dòng)作要迅速，NaOH溶液要一次倒入小燒杯中，且不能灑在外面。 (2)濃度小，量取準(zhǔn)。 鹽酸和NaOH溶液的配制必須準(zhǔn)確，并且兩種溶液的濃度宜小不宜大；所用的鹽酸和NaOH溶液配制好后要充分冷卻到室溫，才可使用；鹽酸和NaOH溶液的體積必須度量準(zhǔn)確。 (3)溫度計(jì)讀數(shù)要準(zhǔn)確。 ①使用同一支溫度計(jì)分別先后測(cè)量酸、堿及混合液的溫度時(shí)，測(cè)定一種溶液后必須用水沖凈并用濾紙擦干。 ②溫度計(jì)的水銀球部分要完全浸入溶液中，且要穩(wěn)定一段時(shí)間再讀數(shù)。 (4)為了使中和反應(yīng)能完全進(jìn)行，酸和

10、堿中應(yīng)有一種溶液稍過量。 四、能源 能源就是能提供能量的自然資源，它是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。 能源分為一級(jí)能源和二級(jí)能源。自然界中以現(xiàn)成形式提供的能源稱為一級(jí)能源，如煤炭、石油、天然氣、水能、風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮艿?；需要依靠其他能源的能量間接制取的能源稱為二級(jí)能源，如電能、氫能、沼氣、煤氣等。 能源又可分為傳統(tǒng)能源和新能源。煤炭、石油、天然氣等都屬于傳統(tǒng)能源，太陽能、氫能、生物能等都屬于新能源。現(xiàn)在正在探索的新能源主要有太陽能、氫能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能和生物能等。它們資源豐富，可以再生，沒有污染或污染很小，很可能成為未來的主要能源。 五、化石燃料的利弊與新能源的開發(fā)

11、1．重要的化石燃料：煤、石油、天然氣。 2．煤作燃料的利弊問題。 (1)煤是重要的化工原料，把煤作燃料直接燃燒浪費(fèi)能源，應(yīng)該綜合利用； (2)煤直接燃燒時(shí)產(chǎn)生SO2等有毒氣體和煙塵，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染； (3)煤作為固體燃料，燃燒反應(yīng)速率小，熱效率低，且運(yùn)輸不方便； (4)可以通過清潔煤技術(shù)，如煤的液化和氣化以及實(shí)行煙氣凈化脫硫等，大大減少燃煤對(duì)環(huán)境造成的 污染，提高燃料的熱利用率。 目前使用的化石燃料燃燒時(shí)由于會(huì)產(chǎn)生有毒的SO2等氣體，所以燃料使用前應(yīng)進(jìn)行脫硫處理。 常用的方法為“鈣基固硫”，所涉及的化學(xué)反應(yīng)有： CaO＋SO2===CaSO3 2Ca

12、SO3＋O2===2CaSO4 ●課堂練習(xí) 【例1】（雙選）根據(jù)下面的信息，判斷下列敘述中正確的是(　　) A．氫氣跟氧氣反應(yīng)生成水的同時(shí)釋放能量 B．氫氣跟氧氣反應(yīng)生成水的同時(shí)吸收能量 C．1molH2跟1/2molO2反應(yīng)生成1molH2O一定釋放能量245kJ D．2molH2(g)跟1molO2(g)反應(yīng)生成2molH2O(g)釋放能量490kJ 【變式訓(xùn)練1】　斷開1molH—H鍵，1molN—H鍵，1mol N≡N鍵分別需要吸收的能量為436kJ,391kJ,946kJ。求： (1)1molN2生成NH3需__ (填“吸收”或“放出”)能量 ____

13、 kJ。 (2)1molH2生成NH3需____ 填“吸收”或“放出”)能量 ___ kJ。(不考慮可逆反應(yīng)) 【例2】　下列說法正確的是(　　) A．任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化 B．H2O(g)―→H2O(l)該過程放出大量的熱，所以該過程是化學(xué)變化 C．化學(xué)反應(yīng)中能量的變化都表現(xiàn)為熱量的變化 D．對(duì)于如右圖所示的過程，是吸收能量的過程 【變式訓(xùn)練2】　已知化學(xué)反應(yīng)2C(s)＋O2(g)===2CO(g)、2CO(g)＋O2===2CO2(g)都是放熱反應(yīng)。據(jù)此判斷，下列說法不正確的是(其他條件相同)(　　) A．12gC所具有的能量一定高于28g CO所具

14、有的能量 B．56gCO和32g O2所具有的總能量大于88g CO2所具有的總能量 C．12gC和32g O2所具有的總能量大于44g CO2所具有的總能量 D．將一定量的C燃燒，生成CO2比生成CO時(shí)放出的熱量多 【例3】　下列變化中屬于吸熱反應(yīng)的是(　　) ①液態(tài)水汽化 ?、趯⒛懙\加熱變?yōu)榘咨勰? ③苛性鈉固體溶于水　 ④氯酸鉀分解制氧氣?、萆腋磻?yīng)生成熟石灰　 ⑥干冰升華 A．①④　　　　 B．②④ C．③⑤ D．④⑥ 【變式訓(xùn)練3】　下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)中能量變化的敘述中正確的是 (　　) A．只要是在加熱的條件下

15、進(jìn)行的反應(yīng)就是吸熱反應(yīng) B．只要是在常溫的條件下進(jìn)行的反應(yīng)就是放熱反應(yīng) C．中和反應(yīng)和燃燒反應(yīng)是放熱反應(yīng)，水解反應(yīng)—般是吸熱反應(yīng) D．如果反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量，該反應(yīng)一定是放熱反應(yīng) 【變式訓(xùn)練4】　根據(jù)以下敘述，回答下列各小題。 能源可劃分為一級(jí)能源和二級(jí)能源。自然界中以現(xiàn)成形式提供的能源稱為一級(jí)能源；需依靠其他能源的能量間接制取的能源稱為二級(jí)能源。氫氣是一種高效而沒有污染的二級(jí)能源，它可以由自然界中大量存在的水來制?。?H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)；每分解2mol H2O(l)吸收517.6kJ熱量。 (1)（雙選）下列敘述正確的是(　　) A．電能是

16、二級(jí)能源　　 　B．水力是二級(jí)能源 C．天然氣是一級(jí)能源 D．用植物秸稈生產(chǎn)的沼氣(主要成分是CH4)是一級(jí)能源 (2)已知：CH4(g)＋2O2(g)===2H2O(l)＋CO2(g)；每1mol CH4(g)完全燃燒放出890.3kJ熱量。 ①1gH2(g)和1gCH4(g)分別完全燃燒，生成的水呈液態(tài)，生成的二氧化碳呈氣態(tài)，放出的熱量之比約是(　　) A．1:3.4 B．1:1.7 C．2.3:1 D．4.6:1 ②“西氣東輸”工程給無數(shù)家庭的生活帶來了很大的方便。假設(shè)用于家庭燒飯燃料的天然氣是純凈的CH4氣體。

17、實(shí)驗(yàn)測(cè)得，在燃?xì)夤艹鰵饪谔幫ㄟ^16g CH4氣體并燃燒，被加熱的器具所獲得的熱量總是小于890.3kJ。請(qǐng)說出兩條主要的原因 燃燒生成的水呈氣態(tài)，水蒸氣和二氧化碳?xì)怏w揮發(fā)帶走熱量；有一部分甲烷未燃燒；有部分甲烷 燃燒生成了一氧化碳和水 。 課后練習(xí) 1．在研究物質(zhì)變化時(shí)，人們可以從不同的角度、不同的層面來認(rèn)識(shí)物質(zhì)變化時(shí)所引起的化學(xué)鍵及能量變化，據(jù)此判斷以下敘述中錯(cuò)誤的是 (　　) A．金屬鈉與氯氣反應(yīng)生成氯化鈉后，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性增強(qiáng)，體系的能量降低 B．物質(zhì)燃燒可看成“儲(chǔ)存”在物質(zhì)內(nèi)部的能量(化學(xué)能)轉(zhuǎn)化為熱能釋放出來 C．氮分子內(nèi)部存在著很強(qiáng)的

18、共價(jià)鍵，故通常情況下氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)很活潑 D．需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)不一定是吸收能量的反應(yīng) 2．（雙選）下列有關(guān)能量轉(zhuǎn)換的說法正確的是 (　　) A．煤燃燒是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的過程 B．化石燃料和植物燃料燃燒時(shí)放出的能量均來源于太陽能 C．動(dòng)物體內(nèi)葡萄糖被氧化成二氧化碳是熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程 D．植物通過光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為葡萄糖是太陽能轉(zhuǎn)化為熱能的過程 3．已知1gH2完全燃燒生成水蒸氣時(shí)放出熱量121kJ，且氧氣中1molO===O鍵完全斷裂時(shí)吸收熱量496kJ，水蒸氣中1molH—O鍵形成時(shí)放出熱量463kJ，則氫氣中1mol H—H斷裂時(shí)吸收熱量為(　　) A．

19、920kJ B．557kJ C．436kJ D．188kJ 4．下列反應(yīng)中生成物總能量高于反應(yīng)物總能量的是(　　) A．碳酸鈣受熱分解 B．乙醇燃燒 C．鋁粉與氧化鐵粉末反應(yīng) D．氧化鈣溶于水 6．下列說法正確的是(　　) A．干冰升華吸收大量的熱，這就是化學(xué)反應(yīng)中的吸熱反應(yīng) B．電解Al2O3制取Al是吸熱反應(yīng)，則Al在O2中燃燒是放熱反應(yīng) C．木炭在常溫下不燃燒，加熱才能燃燒，說明木炭燃燒是吸熱反應(yīng) D．人類利用的能源都是通過化學(xué)反應(yīng)獲得的 7．下列說法中正確的是(　　) A．物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)

20、都伴隨著能量變化，伴隨能量變化的物質(zhì)變化一定是化學(xué)變化 B．需要加熱的化學(xué)反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)，不需要加熱就能進(jìn)行的反應(yīng)一定是放熱反應(yīng) C．吸熱反應(yīng)就是反應(yīng)物的總能量比生成物的總能量高；也可以理解為化學(xué)鍵斷裂時(shí)吸收的能量比化學(xué)鍵形成時(shí)放出的能量多 D．因?yàn)?O2===2O3是吸熱反應(yīng)，所以臭氧比氧氣的化學(xué)性質(zhì)更活潑 8．下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)類型與物質(zhì)總能量及物質(zhì)化學(xué)鍵總鍵能說法正確的是(　　) A．反應(yīng)物總能量大于產(chǎn)物總能量為吸熱反應(yīng) B．某一化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)物與產(chǎn)物的總能量及化學(xué)鍵總鍵能大小比較是一致的 C．某物質(zhì)化學(xué)鍵鍵能越大，則該物質(zhì)越活潑 D．反應(yīng)物化學(xué)鍵總鍵能大于產(chǎn)物化學(xué)鍵總

21、鍵能為吸熱反應(yīng) 9.如圖所示，把試管放入盛有25℃飽和澄清石灰水的燒杯中，試管開始放入幾小塊鎂片，再用滴管滴入5mL鹽酸于試管中。試回答下列問題： (1)實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是: 鎂片上有大量氣泡產(chǎn)生，鎂片逐漸溶解；燒杯中溶液變渾濁 。 (2)產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是 鎂與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，Ca(OH)2在水中的溶解度隨溫度升高而減小，故析出Ca(OH)2晶體 。 (3)寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑ 。 (4)由實(shí)驗(yàn)推知，MgCl2溶液和H2的總能量 (填“大于”、“小于”或“等于

22、”)鎂片和鹽酸的總能量。 題9圖： 題10圖 ： 10．在化學(xué)反應(yīng)中，只有極少數(shù)能量比平均能量高得多的反應(yīng)物分子發(fā)生碰撞時(shí)才可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這些分子被稱為活化分子。使普通分子變成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其單位通常用kJmol－1表示。請(qǐng)認(rèn)真觀察下圖，然后回答問題。 (1)圖中所示反應(yīng)是 (填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。 (2)已知拆開1mol H—H鍵、1mol I—I、1mol H—I鍵分別需要吸收的能量為436kJ、151kJ、299kJ。則由1mol氫氣和1mol 碘反應(yīng)生成HI會(huì) (填“放出”或“吸收”) kJ的熱量。在化學(xué)反應(yīng)過程中，是將 轉(zhuǎn)化為 。 (3)下列反應(yīng)中，屬于放熱反應(yīng)的是 ，屬于吸熱反應(yīng)的是 。 ①物質(zhì)燃燒 ②炸藥爆炸 ③酸堿中和反應(yīng) ④二氧化碳通過熾熱的碳 ⑤食物因氧化而腐敗 ⑥Ba(OH)28H2O與NH4Cl反應(yīng) ⑦鐵粉與稀鹽酸反應(yīng) 7