第二章--第一节--化学能与热能

第二章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）化学反应中能量变化的主要原因是：旧化学键的断裂和新化学键形成。（2）化学反应中，反应物的化学键断裂时，吸收能量；生成物的化学键形成时，放出能量。（3）化学反应中，反应物断键吸收的总能量＜生成物成键放出的总能量时，该反应释放能量；化学反应中，反应物断键吸收的总能量＞生成物成键放出的总能量时，该反应吸收能量。二.化学能与热能的相互转换1.放热反应：反应物的总能量＞生成物的总能量吸热反应：反应物的总能量＜生成物的总能量2.放热反应中，部分化学能转换为热能（释放能量）放热反应中，热能转换为部分化学能（贮存能量）3.中和热——酸和碱发生中和反应生成1mol液态H2O时，所放出的热量。三.常见的放热反应和吸热反应1.常见的放热反应：①所有的燃烧与缓慢氧化。②酸碱中和反应。③金属与酸反应制取氢气。④大多数化合反应（特殊：C＋CO22CO是吸热反应）。2.常见的吸热反应：①以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应如：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。②铵盐和碱的反应如Ba(OH)2·8H2O＋NH4Cl＝BaCl2＋2NH3↑＋10H2O③大多数分解反应如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等。四.能源的分类：形成条件利用历史性质一次能源常规能源可再生资源水能、风能、生物质能不可再生资源煤、石油、天然气等化石能源新能源可再生资源太阳能、风能、地热能、潮汐能、氢能、沼气不可再生资源核能二次能源（一次能源经过加工、转化得到的能源称为二次能源）电能（水电、火电、核电）、蒸汽、工业余热、酒精、汽油、焦炭等五、热化学方程式：1.热化学方程式——表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式2．书写热化学方程式的注意事项：(1)需注明反应的温度和压强；因反应的温度和压强不同时，其△H不同。(2)要注明反应物和生成物的状态。(3)放热反应：△H0，即△H为“-”；(4)吸热反应：△H0，即△H为“+”；(5)热化学方程式各物质前的化学计量数表示物质的量，它可以是整数也可以是分数。对于相同物质的反应，当化学计量数不△△能量反应过程反应物生成物放出热量反应物总能量生成物总能量能量反应过程生成物吸收热量生成物总能量反应物总能量反应物同时，其△H也不同。【例】常见物质燃烧的热化学方程式：C(s)+O2(g)=CO2(g)；△H=－393.5kJ/molH2(g)+12O2(g)=H2O(l)；△H=－285.8kJ/molCH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)；△H=－890.3kJ/molC6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l)；△H=－2800kJ/mol3．中和热在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1mol液态H2O时，所表现的反应热。H+（aq）+OH－（aq）=H2O（1）；ΔH=－57.3KJ·mol－1第一节化学能与热能针对训练1．“摇摇冰”是一种即用即冷的饮料。吸食时将饮料罐隔离层中的化学物质和水混合后摇动即会制冷。该化学物质可能是()。A．氯化钠B．固体硝酸铵C．生石灰D．蔗糖2．下列物质加入水中显著放热的是()。A．生石灰B．固体NaClC．无水乙醇D．固体NH4N033．对于放热反应，下列说法正确的是()A．产物H20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02具有的能量相等4．关于吸热反应的说法正确的是()。A．凡需加热的反应一定是吸热反应B．只有分解反应才是吸热反应C．使用催化剂的反应是吸热反应D．C02与CaO化合是放热反应，则CaC03分解是吸热反应5．已知金刚石在一定条件下转化成石墨是放热的。据此，以下判断或说法正确的是()。A．需要加热方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．反应是放热还是吸热，必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小D．吸热反应在一定条件下也能发生6．有关下列能量转化的认识不正确的是()。A．植物的光合作用使得太阳能转化为了化学能B．人类使用照明设备是将电能转化为了光能C．生物体内的化学变化过程在能量转化上比在体外发生的一些能量转化更为合理、有效D．燃料燃烧时只是将化学能转化为了热能7．能源可划分为一级能源和二级能源，自然界以现成方式提供的能源称为一级能源；需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源。氢气是一种高效而没有污染的二级能源，它可以由在自然界中大量存在的水来制取：，该反应需要吸收大量的热。根据以上内容回答下列问题：(1)下列叙述正确的是()。A．风力是二级能源B．水力是二级能源C．天然气是一级能源D.电能是一级能源(2)关于用水制取二级能源氢气，以下研究方向不可行的是()。A．构成水的氢是可以燃烧的物质，因此可研究在水不分解的情况下，使氢气成为二级能源B．设法将太阳能聚焦，产生高温，使水分解产生氢气C．寻找高效催化剂，利用太阳能使水分解产生氢气D．寻找特殊催化剂，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气8．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9.化学反应A2+B2====2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是（）A.该反应是吸热反应B.断裂1molA-A键和1molB-B键能放出xkJ能量C.断裂2molA—B键需要吸收ykJ的能量D.2molAB的总能量高于1molA2和1molB2的总能量10.把下列物质分别加入装有水的锥形瓶里,立即塞紧带U形管的塞子,已知U形管内预先装有少量水(为使水容易观察,预先染成红色)，如图所示,结果U形管左边液面升高,则加入的物质可能是()A.NaOH固体B.浓H2SO4C.NH4NO3晶体D.Na2O2固体11.下列各图中，表示正反应是吸热反应的图是()12.在相同温度和压强下，将等质量的硫分别在足量的纯氧气和空气中燃烧，设前者放出的能量为Q1，后者放出的能量为Q2，则下列对Q1和Q2的相对大小的判断正确的是()A.Q1=Q2B.Q1＞Q2C.Q1＜Q2D.无法判断13．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，则在足量氯气中充分燃烧1molH2的能量变化是。14.断开1molH—H键，1molN—H键、1molN≡N键分别需要吸收的能量为436kJ、391kJ、946kJ，求：则由1molN2和3molH2生成NH3需_____（填“吸收”或“放出”）能量_____kJ。15.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”或“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=484kJ1molO2中的化学键16．2gH2燃烧时约放热286kJ，而每千克汽油燃烧时约放热46000kJ。氢气被公认为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：(1)；(2)；(3)。17．城市使用的燃料，现大多为煤气、液化石油气。煤气的主要成分是CO和H2的混合气体，它有煤炭与水蒸气在高温下反应制得，故又称水煤气。试回答：(1)写出制取水煤气的主要化学方程式，该反应是反应(填吸热、放热)。(2)设液化石油气的主要成分为丙烷(C3H8)，其充分燃烧后产物为C02和H2O，试比较完全燃烧等质量的C3H8及CO所需的氧气的质量比为：。18.（选做题）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。19．（选做题）把煤作为燃料可通过下列两种途径：途径Ⅰ：C(s)+O2(g)点燃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2CO(g)+O2(g)点燃2CO2(g)2H2(g)+O2(g)点燃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______。（4）简述煤通过途径Ⅱ作为燃料的意义：20．（选做题）火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态双氧水。当它们混合反应时，即产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热。已知0.4mol液态肼与足量液态双氧水反应，生成氮气和水蒸气，放出256.652KJ的热量。⑴反应的热化学方程式为⑵此反应用于火箭推进，除释放大量热和快速产生大量气体外，还有一个很大的优点是(共放热Q3kJ)