化学能与热能导学案.docx

第一节 化学能及热能导学案
【学习目标】
1、从本质上理解化学反应中能量的变化，从而建立起科学的能量变化观。
2、掌握中和反应的能量测定 3、熟练掌握化学能及热能的相互转化
【学习重难点】
1、化学反应中的能量变化 2、常见的吸热反应和放热反应 3、中和热及其测定
【教学内容】:
第一课时 化学键及化学反应中能量变化的关系
一、【基础知识导学】
1、【阅读教材】32页
2、【思考及交流】化学反应的基本特征是什么？
3、【归纳及整理】
一、化学键及化学反应中能量变化的关系
1．化学键断裂及形成角度：

（1）、化学反应的本质是
（2）、断裂化学键 能量, 形成化学键 能量。______________________是化学反应中能量变化的主要原因。
①断开化学键吸收的总能量________形成化学键释放出的总能量，反应放出能量，为放热反应。即：若E1>E2，化学反应表现为吸热反应。
②断开化学键吸收的总能量________形成化学键释放出的总能量，反应吸收能量，为吸热反应。即：若E1<E2，化学反应表现为放热反应。
注意：各种物质都储存有化学能，不同的物质因为组成、结构的不同，储存的化学能也不同。
2．物质本身能量角度：

(1)化学反应是吸收能量还是放出能量取决于 。
①反应物的总能量 ＞ 生成物的总能量，反应________能量，为_________反应。
即：若E′>E″，化学反应表现为放热反应。
②反应物的总能量 ＜ 生成物的总能量，反应________能量，为_________反应。
即：若E′<E″，化学反应表现为吸热反应。
【注意】：物质具有的能量及其稳定性之间的关系：
(1)物质具有的能量越低越稳定，参加反应时，化学键断裂吸收的能量就越多，而如果是通过新键形成而生成该物质，则放出的能量就越多。
(2)物质具有的能量高，则其不稳定，参加反应时断键所需能量低，该物质性质活泼，而形成该物质时，放出的能量较少。
二、【典型例题透析】
例1　已知反应A2＋B2===2AB，破坏1 mol A2中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，破坏1 mol B2中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol AB中的化学键释放的能量为Q3 kJ，则下列说法正确的是(　　)
A．若A2和B2的总能量之和大于生成的AB的总能量，则反应放热
B．若A2和B2的总能量之和小于生成的AB的总能量，则反应放热
C．若该反应为放热反应，则Q1＋Q2<Q3 D．若该反应为吸热反应，则Q1＋Q2>2Q3
解析　若反应物的总能量大于生成物的总能量，则反应放热，反之，反应吸热，A项正确，B项错误；若破坏反应物化学键消耗的能量小于形成生成物的化学键释放的能量，则反应放热，反之反应吸热，故D项正确。 答案　AD
总结：一个化学反应是吸收能量还是放出能量取决于E（生成物）-E（反应物）。其中E（生成物）：表示生成物具有的总能量；E（反应物）：表示反应物具有的总能量。当E（生成物）-E（反应物）>0时，差值为吸收的能量；当E（生成物）-E（反应物）<0时，差值为放出的能量。
例2 (09·上海化学，5)下列对化学反应的认识错误的是(　　)
A．会引起化学键的变化 B．会产生新的物质
C．必然引起物质状态的变化 D．必然伴随着能量的变化
解析　化学反应的本质是旧键断裂、新键形成，A正确；化学反应过程中旧物质消失，同时有新物质生成，B正确；从能量角度看，要么吸热，要么放热，一定伴随能量变化，D正确；化学反应不一定有物质状态的变化，C错误。 答案　C
三、【基础过关训练】
1、如下图，表示正反应是吸热反应的是(　　)

2、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能量变化。据此判断以下叙述中错误的是(　　)
A．金属钠及氯气反应生成氯化钠后，其结构的稳定性增强，体系的能量降低
B．物质燃烧可看作是储存在物质内部的能量(化学能)转化为热能释放出来
C．氮气分子内部存在着很强的化学键，故通常情况下氮气的化学性质很活泼
D．需要加热才能发生的反应不一定是吸收能量的反应
3、对放热反应：A＋B===C＋D，以下说法一定正确的是(EA、EB、EC、ED分别表示物质A、B、C、D所具有的能量)(　　)
A．EA>EB B．EA>EB＋EC C．EA＋EB>EC＋ED D．EA＋EB<EC＋ED

第二课时 化学能及热能的相互转化
一、【基础知识导学】
1、【阅读教材】33页：关注实验2-1和2-2
实验要点：这个实验成功的关键是在短时间内反应充分进行，使体系温度快速降低，将玻璃片上的水凝固。实验中要注意两点：（1）将Ba(OH)2·8H2O晶体研磨成粉末，以便及NH4Cl晶体充分接触；（2）由于该反应属于固相反应，一定要在晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物，以使它们很快起反应；（3）反应放出有刺激性气味的氨气，会造成学习环境的污染，所以要注意对氨气的吸收。（列表整理实验事实和结论）
实验步骤
实验现象
得出结论
将晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物
有刺激性气味的气体产生，该气体能使湿润的紫色石蕊试纸变蓝
有NH3气生成
用手触摸烧杯下部
感觉烧杯变凉
反应吸热
用手拿起烧杯
烧杯下面的带有几滴水的玻璃片（或小木板）粘到了烧杯底部
反应吸收热量使体系温度降低，使水结成冰
将粘有玻璃片的烧杯放在盛有热水的烧杯上一会儿再拿起
玻璃片脱离上面烧杯底部
冰融化
反应完后移走烧杯上的多孔塑料片，观察反应物
混合物成糊状
有水生成
2、【思考及交流】用眼睛不能直接观察到反应中的热量变化，采取哪些简单易行的办法来了解反应中的热量变化？
3、【归纳及整理】
二、化学能及热能的相互转化
常见的吸热反应和放热反应
1．吸热反应
(1)大多数的分解反应、分子分解成原子，如NH4ClHCl↑＋NH3↑；
(2)一些晶体的反应，如Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3·H2O＋8H2O；
(3)C＋CO22CO；
(4)以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应，
如C＋2CuO2Cu＋CO2↑， C＋H2OCO＋H2。
2．放热反应
(1)一切燃烧反应；
(2)活泼金属及酸或水的反应；
(3)酸碱中和反应；
(4)大多数化合反应(但有些化合反应是吸热反应，如N2＋O22NO等)、原子合成分子；
(5)物质的缓慢氧化。
【注意】：一个化学反应是吸热还是放热，只及反应物总能量和生成物总能量的相对大小有关，而及反应开始前是否需要加热无关，放热反应和吸热反应在一定的条件下都能发生。吸热反应也可能不需加热，而放热反应也可能需在高温条件下才能进行，即反应开始时需加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应。
二、【典型例题透析】
例1　下列变化中属于吸热反应的是(　　)
①液态水汽化　②将胆矾加热变为白色粉末　③浓硫酸稀释　④氯酸钾分解制氧气
⑤生石灰跟水反应生成熟石灰
A．①④ B．②③ C．①④⑤ D．②④
解析　⑤是放热反应，②④是吸热反应，液态水汽化、浓硫酸稀释都不是化学反应。
答案　D
例2　对下列化学反应的热现象的说法不正确的是(　　)
①放热反应发生时不必加热　②化学反应过程中一定有能量变化　③吸热反应需要加热后才能发生，放热反应不加热就会发生　④化学反应吸收或放出热量的多少及参加反应的物质的多少有关
A．①② B．②③ C．①③ D．②④
解析　本题主要考查对化学反应中能量变化知识的理解。有很多放热反应也需要加热，如燃烧反应大多需要点燃，不能从是否需要加热的角度来判断吸热反应和放热反应。不同的物质所具有的能量不同，只要物质发生变化，能量就会变化，能量变化的多少及参加反应的物质多少成正比例。
答案　C
三、【基础过关训练】
1．把下列物质分别加入装有水的锥形瓶里立即塞紧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型管右边液面升高，则加入的物质可能是(　　)
①NaOH固体　②浓H2SO4　③NH4NO3晶体　④Na2O2　⑤生石灰
A．①②④⑤ B．①②③ C．②③⑤ D．③④⑤
2、下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是(　　)
A．锌粒及稀硫酸的反应 B．灼热的木碳及CO2反应
C．甲烷在氧气中的燃烧反应 D．Ba(OH)2·H2O晶体及NH4Cl晶体的反应
3、炎热的夏季里，能喝上一口冰镇饮料是非常惬意的事情。目前，一种人称“摇摇冰”的即冷即用饮料开始上市。所谓“摇摇冰”，是指吸食前将饮料隔离层中的制冷物质和水混合摇动能使罐中饮料冷却。若该制冷物质可以在下列物质中选择，它应该是(　　)
A．氯化钠 B．固体硝酸铵 C．生石灰 D．固体氢氧化钠

第三课时 中和热及其测定
一、【基础知识导学】
1、【阅读教材】34页：实验2-3
2、【思考及交流】如何设计实验测定中和热？应该注意些什幺问题？
3、【归纳及整理】
三、中和热及其测定
1．中和热
(1)概念：强酸及强碱稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O时所释放的热量称为中和热。
(2)中和热的特点：
中和热只适用于中和反应时热效应判别，且数值为生成1 mol 水时所释放的热量。
注意以下特点：
①中和反应都放出热量。
②稀溶液中，强酸及强碱的中和热为定值：57.3 kJ/mol。
③弱酸及弱碱中和热偏低，因为弱酸或弱碱电离过程会吸热。
2．中和热测定装置图：

3、实验设计及操作：
(1)制简易的量热计，如上图：
(2)往小烧杯中加注试剂
①用一个量筒量取50 mL 0.50 mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。
②用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。
③把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒伸入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯(注意不要洒到外面)，盖好盖板。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记入表中。
(3)重复实验三次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。
温度

起始温度t1/℃
终止温度
t2/℃
温度差
(t2－t1)/℃
HCl
NaOH
平均值

1

2

3

根据实验数据计算中和热。
[提示]:：设计实验装置和操作应注意的问题：
(1)所用装置应尽可能做到保温、隔热，避免热量散发到反应体系之外；具体做法是：使用保温杯或用塑料泡沫或碎纸片填充在大小烧杯之间。
(2)所用试剂的浓度配制要准确，且浓度不宜过大，用经过标定的盐酸和氢氧化钠溶液；
量液器最好使用移液管。
(3)使用的酸或碱必须有一种试剂过量，以确保反应完全。搅拌使反应充分进行；及时散热，使混合液温度均衡。
(4)实验操作要迅速，以尽量减少热量的损失。
(5)做平行实验取平均值，反应物的浓度和体积取定值，尽量减小实验误差。
(6)温度计要读准确， 温度计的精确度高。最好使用精度为0.1 ℃或更高的温度计；
二、【典型例题透析】
例题1 已知化学反应的热效应用ΔH表示，其值为负，表示该反应为放热反应；其值为正，表示该反应为吸热反应。如强酸及强碱的稀溶液发生中和反应的热效应：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57. 3 kJ/mol，含义为：强酸及强碱的稀溶液发生中和反应，每生成1 mol H2O时放出57.3 kJ的热量。分别向1 L 0.5 mol/L的NaOH溶液中加入：①稀醋酸　②浓硫酸　③稀硝酸，恰好完全反应时的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，它们的关系正确的是(　　)
A．ΔH1>ΔH2>ΔH3 B．ΔH2>ΔH3>ΔH1 C．ΔH1＝ΔH2＝ΔH3 D．ΔH1>ΔH3>ΔH2
答案　D
解析　醋酸及NaOH中和时，由于醋酸电离产生H＋会吸收热量，使中和反应放出热量减少，故ΔH1>ΔH；浓H2SO4及NaOH中和，浓H2SO4稀释会放热，使体系放出的热量更多，ΔH2<ΔH；稀硝酸及NaOH溶液反应时，没有其他热效应，ΔH3＝ΔH。
三、【基础过关训练】
1、下列说法不正确的是 （ ）
A 化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化
B 物质燃烧和中和反应均放出热量 C 分解反应肯定是吸热反应
D 化学反应是吸热还是放热决定于生成物具有的总能量和反应物具有的总能量
2、已知金刚石在一定条件下转化为石墨是放热的。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
3、有专家指出，如果将燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能使它们重新组合变成CH4、CH3OH、NH3等的构想能够成为现实，则下列说法中，错误的是 （ ）
A 可消除对大气的污染 B可节约燃料
C 可缓解能源危机 D此题中的CH4、CH3OH、NH3等为一级能源
4、已知破坏1mol N≡N键、H-H键和N-H键分别需要吸收的能量为946kJ、436kJ、391kJ。试计算1molN2（g）和3 molH2（g）完全转化为 NH3(g)的反应热的理论值，并写出反应的热化学方程式。
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