《课时讲练通》高中化学必修2配套课件2.1化学能与热能(人教版)

第二章化学反应与能量第一节化学能与热能学习目标1.知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。2.知道物质总能量是化学反应中能量变化的决定因素。3.通过生产、生活中的实例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。学习重点化学反应中能量变化的主要原因;化学能与热能相互转化的重大意义。【自主预习】一、化学键与化学反应中能量①变化的关系1.化学反应中能量变化的本质原因②：吸收能量放出能量2.化学反应中能量变化的决定因素：反应物总能量生成物总能量：反应_____能量。反应物总能量生成物总能量：反应_____能量。放出吸收二、化学能与热能的相互转化1.两条基本的自然规律：2.化学能与热能的相互转化：(1)吸热反应和放热反应：①吸热反应：_____热量的化学反应。②放热反应：_____热量的化学反应。(2)写出下列反应的化学方程式并注明属于吸热反应还是放热反应。①铝与稀盐酸：________________________,_____反应。②Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体：_________________________________________,_____反应。③NaOH溶液与稀盐酸：____________________,_____反应。吸收放出2Al+6HCl====2AlCl3+3H2↑放热Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl====BaCl2+2NH3↑+10H2O吸热NaOH+HCl====NaCl+H2O放热3.化学能与热能相互转化的意义：4.人类对能源③的利用：【自我小测】判断或回答下列问题：1.任何化学反应都伴随着能量变化吗?提示：是。因为任何化学反应中,旧键断裂时吸收的能量与新键形成时放出的能量均不相等,所以任何化学反应都有能量的变化。2.加热条件下进行的反应是否一定是吸热反应?不需加热就能进行的反应是否一定是放热反应?提示：不一定。加热条件下进行的反应不一定是吸热反应,如2Na+O2Na2O2是放热反应。不需加热就能进行的反应也不一定是放热反应,如NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O的反应是吸热反应,常温下即可发生,不需加热。△====3.任何化学反应都有化学键的断裂,那么有化学键断裂的过程都是化学反应吗?提示：化学反应中既有旧化学键的断裂,同时也有新化学键的形成,若过程中只有化学键的断裂而没有新化学键的形成(如NaCl的熔化、HCl溶于水),则不属于化学反应。4.(判一判)物质内部的化学键越牢固,物质本身具有的能量越低。()提示：物质内部的化学键越牢固,则形成该化学键所释放的能量越多,物质本身所具有的能量则越低。5.(判一判)化学反应中的能量变化全部是热能的变化。()提示：化学反应过程的能量变化有多种形式,如光能、电能、热能等。√×【释义链接】①能量能量是度量物质运动的一种物理量。相应于不同形式的运动,能量分为机械能、热能、光能、电能、化学能、原子能等多种形式,在一定条件下,不同形式的能量可以相互转化。②化学反应中能量变化的本质原因一个化学反应的过程,本质上是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。旧键断裂需要吸收能量,新键形成需要放出能量,因为吸收和放出的能量不同,必然导致化学反应会吸收或放出能量,因此化学键断裂和形成时的能量差别是化学反应伴随能量变化的本质原因。③能源的分类能源就是向自然界提供能量转化的物质,能源是人类活动的物质基础。能源有以下几种分类方式：a.按开发早晚：常规能源(如煤、石油、电能等)和新能源(如太阳能、氢能、风能、核能等)。b.按加工方式：一次能源(如煤、石油、风能等)和二次能源(如电能、氢能、乙醇等)。c.按是否再生：可再生能源(如太阳能、风能、生物质能等)和不可再生能源(如煤、石油、核能等)。化学能与热能的相互转化1.化学能与热能的相互转化与吸热反应、放热反应之间有何内在联系?提示：从能量变化角度看,化学反应过程是热能、光能或电能等转化为物质内部的能量(化学能)被“储存”起来,或“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能等释放出来的过程,故化学反应过程中,若化学能转化为热能,为放热反应,若热能转化为化学能则为吸热反应。2.化学反应是吸热还是放热,与反应条件有没有关系?提示：没有关系。反应是吸热反应还是放热反应,取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小,而反应条件只是对反应能否进行或进行快慢产生影响,对反应的能量变化无影响。3.已知Al与稀盐酸的反应为放热反应,能否说明Al的能量大于H2的能量?提示：不能。反应放热说明反应物的总能量大于生成物的总能量,即Al与稀盐酸具有的总能量大于AlCl3溶液与H2所具有的总能量,而Al与H2的能量大小无法比较。4.如图是1mol氢气燃烧的能量变化图,试分析a、b表示的含义?提示：化学反应发生时首先断裂反应物中的化学键,再形成生成物中的化学键,故a表示破坏1molH—H键、0.5molO＝O键所吸收的能量,b表示形成2molH—O键所放出的能量与断键所吸收的总能量的差。【探究提升】【知识点睛】放热反应和吸热反应的区别放热反应吸热反应定义释放热量的化学反应吸收热量的化学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类型比较放热反应吸热反应与化学键强弱的关系生成物分子成键时释放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裂时吸收的总能量能量转换形式化学能转化为热能热能转化为化学能实例C+O2CO2CaCO3CaO+CO2↑类型比较点燃====高温====【规律方法】吸热反应和放热反应的判断方法(1)根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断——决定因素。若反应物的总能量大于生成物的总能量,属于放热反应,否则是吸热反应。(2)根据化学键破坏或形成时的能量变化判断——用于计算。若破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量,属于放热反应,否则是吸热反应。(3)根据反应物和生成物的相对稳定性判断。由不稳定的物质(能量高)生成稳定的物质(能量低)的反应为放热反应,反之为吸热反应。(4)根据反应条件判断。凡是持续加热才能进行的反应一般就是吸热反应。特别注意：化学反应是吸热反应还是放热反应与反应条件无必然的关系。具体如下：条件实例放热反应加热或点燃2H2+O22H2O不需外加条件2Na+2H2O====2NaOH+H2↑吸热反应加热或点燃C+2CuO2Cu+CO2↑不需外加条件Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl====BaCl2+2NH3↑+10H2O经验规律持续加热的反应一般为吸热反应结论吸热反应和放热反应与反应条件无必然的关系点燃====△====【误区警示】正确认识吸热反应和放热反应(1)一个化学反应是吸热还是放热,只与反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小有关,而与反应是否需要加热无关,吸热反应也可能不需加热,而放热反应也可能需要在高温条件下进行。(2)NaOH、浓硫酸溶于水,是放热过程,不属于放热反应;电离、升华、蒸发是吸热过程,但不属于吸热反应。(2013·北京海淀区高一检测)已知某反应的能量变化如图所示,下列说法正确的是()A.该反应可用于表示烧碱与硫酸的反应B.该反应只有在加热条件下才能进行C.反应物的总能量高于生成物的总能量D.该反应可用于表示碳酸钙受热分解的反应【解析】选D。根据图示可知该反应反应物的总能量小于生成物的总能量,故该反应为吸热反应,C错;烧碱与硫酸的反应为放热反应,不能用该图示表示,A错;吸热反应也可能不需加热即可进行,B错;碳酸钙受热分解为吸热反应,可用该图示表示,D正确。【变式训练】(2013·长春高一检测)已知,碳在不足量的氧气中燃烧生成一氧化碳,放出热量;一氧化碳在氧气中能继续燃烧生成二氧化碳,放出热量。反应方程式分别为2C(s)+O2(g)(不足)2CO(g);2CO(g)+O2(g)(充足)2CO2(g),在其他条件相同时,下列说法错误的是()A.12gC所具有的能量一定高于28gCO所具有的能量B.56gCO和32gO2所具有的总能量一定高于88gCO2所具有的总能量C.12gC和32gO2所具有的总能量一定高于44gCO2所具有的总能量D.将相同质量的碳燃烧,生成CO2比生成CO放出的热量多点燃====点燃====【解析】选A。由题给信息无法比较12gC与28gCO所具有能量的相对大小,A错;因2CO(g)+O2(g)2CO2和C+O2CO2都为放热反应,反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量,B、C正确;因CO可继续燃烧生成CO2,同时放出热量,故D正确。点燃====点燃====【知识拓展】常见的吸热反应和放热反应(1)放热反应：①一切燃烧反应,如CH4+2O2CO2+2H2O;②活泼金属与酸或水的反应,如Zn+H2SO4====ZnSO4+H2↑;③酸碱中和反应,如HCl+NaOH====NaCl+H2O;④大多数化合反应,如2H2+O22H2O;⑤物质的缓慢氧化。点燃====点燃====(2)吸热反应：①大多数的分解反应,如NH4ClHCl↑+NH3↑;②一些晶体的反应,如Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl====BaCl2+2NH3↑+10H2O;③少数化合反应,如C+CO22CO。△====高温====1.（双选）下列对化学反应的认识正确的是（）A．一定会有化学键的变化B．一定会产生新的物质C．必然引起物质状态的变化D．不一定伴随着能量的变化【解析】选A、B。化学反应的本质是旧化学键的断裂、新化学键的形成，化学反应中一定有新的物质生成并一定伴随能量变化，但物质状态不一定发生变化。2.（2013·杭州高一检测）下列叙述正确的是（）A．化学反应除了生成新的物质外，还伴随着能量的变化B．物质燃烧不一定是放热反应C．放热的化学反应都不需要加热就能发生D．吸热反应不加热就不能发生【解析】选A。化学反应的基本特征是有新物质生成，同时伴随能量的变化，A正确；所有燃烧反应都是放热反应，放热反应也可能需要加热才能发生，而吸热反应不加热也可能发生，B、C、D错。3.（2013·成都高一检测）下列反应中，既属于氧化还原反应同时又是放热反应的是（）A．酸碱中和反应B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应C．灼热的炭与CO2反应D．甲烷与O2的燃烧反应【解析】选D。A、B为非氧化还原反应，C、D为氧化还原反应，其中C为吸热反应，D为放热反应。4.在研究物质变化时，人们可以从不同的角度，不同的层面来认识物质变化时所引起的化学键及其能量变化，据此判断以下叙述中错误的是（）A.化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键生成B.所有化学变化一定遵循质量守恒和能量守恒C.在化学反应中，破坏旧化学键吸收的能量大于形成新化学键释放的能量时，该反应是吸热反应D.化学键的变化必然会引起能量变化，所以，能量变化也一定会引起化学变化【解析】选D。化学反应的实质是反应物中旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成，A正确；物质发生化学反应时遵循质量守恒定律和能量守恒定律，B正确；化学反应时，反应物中旧化学键断裂时吸收的能量大于生成物中新化学键形成时放出的能量，该反应属于吸热反应，C正确；化学键的变化必然有能量的变化，但是能量变化时不一定有化学变化，如物质三态变化时有能量变化，但未发生化学反应，D错误。5.（2013·郑州高一检测）已知2SO2+O2====2SO3为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是（）A.SO2和O2的总能量一定低于SO3的总能量B.SO2和O2的总能量一定高于SO3的总能量C.SO2的能量一定高于SO3的能量D.因该反应为放热反应，故不必加热就可发生【解析】选B。放热反应中反应物总能量大于生成物总能量，该反应为放热反应，故SO2和O2的总能量一定高于SO3的总能量，该反应需加热且有催化剂存在才能进行。6.下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量（kJ）：根据上述数据回答下列问题：（1）下列物质本身