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第六讲 化学能与热能的相互转化
一、吸热反应和放热反应的判断
反应过程中放出热量的反应为放热反应，吸收热量的反应为吸热反应。
1．根据实例判断。
常见的放热反应有：①所有的燃烧反应，如C、H2、CH4等在氧气或空气中的燃烧，H2在氯气中的燃烧等；②酸碱中和反应；③大多数的化合反应；④金属与酸的反应，如镁条和盐酸的反应。
常见的吸热反应有：①大多数的分解反应；②氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应；③C和CO2、C和水的反应等。
2．根据生成物和反应物总能量的相对大小判断。若生成物的总能量大于反应物的总能量，则为吸热反应，反之为放热反应。实际上，反应放热就是因为反应物的总能量大于生成物的总能量；而反应吸热是因为反应物的总能量小于生成物的总能量。
3．根据生成物和反应物的相对稳定性判断。由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应，反之为放热反应。
[特别提醒] 一个反应是放热反应还是吸热反应与其是否需要加热无关，需要加热的反应不一定是吸热反应，不需要加热的反应也不一定是放热反应。如H2、CO等大多数气体需要点燃才能进行燃烧，Ba(OH)2·8H2O 和NH4Cl属吸热反应但在常温下就能进行。
二、溶解过程中的热效应
一些物质溶于水，也会有吸热和放热现象。如浓硫酸、NaOH(s)等溶于水会放热；NH4NO3(s)、NH4Cl(s)等溶于水要吸热；NaCl、酒精等溶于水，热效应不大。
三、物质“三态”变化过程中的热效应
固态液态气态
例1　下列叙述中正确的是(　　)
A．需要加热的反应都是吸热反应
B．放热反应不要加热或点燃等条件即可发生
C．化学能只能以热能的形式释放
D．燃烧反应都是放热反应
跟踪练习1　下列说法中正确的是(　　)
A．吸热反应在发生过程中需要不断地从外界获得能量，放热反应在发生过程中均不需要外界的能量
B．是放热反应还是吸热反应主要由反应条件决定
C．液氨汽化时放出热量
D．化学反应除生成新的物质外，还伴随着能量的变化
例2　石墨和金刚石都是碳元素的单质，石墨在一定条件下可转化为金刚石，已知12 g石墨完全转化为金刚石时，要吸收E kJ能量。下列说法中正确的是(　　)
A．石墨不如金刚石稳定
B．金刚石不如石墨稳定
C．等质量的石墨与金刚石完全燃烧，二者放出的热量一样多
D．等质量的石墨与金刚石完全燃烧，石墨放出的热量多
跟踪练习2　北京奥运会期间，志愿者使用的快餐饭盒内层是用铝箔包裹并已加工好的真空包装食品，外层则是分别包装的两包化学物质，吃饭前拉动预留在外的拉线使这两种化学物质接触反应，放出的热量便可对食物进行加热，最适合做这两包化学物质的是(　　)
A．浓硫酸和水 B．生石灰和水
C．熟石灰和水 D．氯化钠和水
例3　将V1 mL 1.0 mol·L－1 HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液的温度，实验结果如图所示(实验中始终保持V1＋V2＝50 mL)。下列叙述中不正确的是(　　)
A．当V1＝30 mL时，盐酸和NaOH溶液恰好完全反应
B．NaOH溶液的浓度约为1.5 mol·L－1
C．做该实验时环境温度为22 ℃
D．该实验表明化学能可以转化为热能
跟踪练习3　如图所示，在一个小烧杯里加入研细的20 g Ba(OH)2·8H2O晶体。将此小烧杯放在事先滴有3～4滴水的玻璃片上，然后向小烧杯中加入10 g NH4Cl晶体，并用玻璃棒快速搅拌。

(1)实验中要用玻璃棒搅拌的原因是________________
(2)写出有关反应的化学方程式：________________________________________，该反应________(填“是”或“不是”)氧化还原反应。
(3)该实验中观察到的现象除产生刺激性气味的气体及反应混合物呈糊状以外，还有________________________________。
(4)通过最后一个现象可以说明该反应为____(填“吸”或“放”)热反应，这是由于反应物的总能量______(填“大于”或“小于”)生成物的总能量。
1．国家游泳中心“水立方”由3000多个半透明的气枕组成(如图所示)，照明节能可达60%以上，在温控方面，膜结构还能帮助“水立方”节省30%的电力，这正符合奥运会“绿色、环保”的理念。下列关于能量变化的说法中正确的是(　　)

A．伴有能量变化的物质变化都是化学变化
B．物质发生化学变化时都伴随着能量变化
C．需要加热才能发生的反应都是吸热反应
D．放热反应不需加热就一定能发生
2．下列化学反应肯定是放热反应的是(　　)
A．氧化还原反应 B．离子反应 C．复分解反应 D．缓慢氧化
3．下列关于吸热反应的说法中正确的是(　　)
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．CO2与CaO化合是放热反应，而CaCO3分解是吸热反应
4．下列反应中不一定属于放热反应的是(　　)
A．Mg与盐酸的反应 B．燃烧反应 C．中和反应 D．复分解反应
5．下列说法中不正确的是(　　)
A．干冰升华要吸收大量的热，但不是吸热反应
B．酒精常被用做酒精灯和内燃机的燃料，说明酒精燃烧是放热反应
C．木炭常温下不燃烧，加热才能燃烧，说明木炭燃烧是吸热反应
D．人们用氢氧焰焊接金属，主要是利用了氢气和氧气化合时所放出的能量
6．下列反应中既属于氧化还原反应，又是吸热反应的是(　　)
A．铝片与稀盐酸的反应 B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
C．灼热的炭与CO2的反应 D．甲烷在氧气中的燃烧反应
7．下列说法中正确的是(　　)
A．绿色植物的光合作用是把热能转化为化学能的过程
B．生物能是与化学反应无关的一种能源
C．化学能只能以热能的形式释放
D．葡萄糖在人体内的氧化是放热反应
8．下列关于能量转化的认识中不正确的是(　　)
A．电解水生成氢气和氧气时，电能转化为化学能
B．绿色植物进行光合作用时，太阳能转化为化学能
C．煤燃烧时，化学能主要转化为热能
D．白炽灯工作时，电能全部转化为光能
9．航天飞船可用肼(电子式为)作动力源。已知1 g液态肼和足量的液态过氧化氢(结构式为H—O—O—H)反应生成N2和水蒸气时放出20.05 kJ热量，化学方程式如下：N2H4＋2H2O2===N2↑＋4H2O。下列说法中错误的是(　)
A．该反应中肼作还原剂
B．液态肼燃烧生成1 mol N2时放出的热量为20.05 kJ
C．该动力源的突出优点之一是反应产物对环境无污染
D．肼和过氧化氢中的化学键类型相同
10．铁粉和硫粉混合后，平铺在横放的试管中，只在开始时给铺有混合物的一端加热，反应能自行进行下去，生成硫化亚铁。
反应的化学方程式为____________________________，该反应为______(填“吸热”或“放热”)反应。
11．下列反应中，属于放热反应的是______________，属于吸热反应的是________。(填序号)
①煅烧石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰(CaO)　②燃烧木炭取暖　③炸药爆炸　④KOH与HNO3反应　⑤生石灰与水作用制熟石灰　⑥食物因氧化而腐败　⑦Na与H2O反应　⑧H2O在一定条件下分解为H2和O2
12．能源是人类生存和发展不可缺少的。请回答下列有关问题：
(1)人类利用能源分为三个阶段，即_________、_________、_________。
(2)矿物能源是现代人类社会赖以生存的重要物质基础。目前，全球仍主要处于化石能源时期。下列不属于化石能源的是________。
A．石油 B．煤 C．天然气 D．生物质能
(3)有人对能源提出了以下看法，你认为合理的是______。
A．化石能源属于不可再生能源，只会越用越少
B．生物质能是一种可再生能源，有广泛的前景
C．太阳能、氢能、核能、地热能都属于新能源
D．我国人口众多、能源资源相对匮乏、环境承载能力较弱，因此要建设节约型社会
13．一种化学冰袋中含有Na2SO4·10H2O(96 g)、NH4NO3(50 g)、(NH4)2SO4(40 g)、NaHSO4(40 g)。将Na2SO4·10H2O和其他三种盐在塑料袋中混合，并用手搓揉就可制冷，制冷效果能维持2～3 h。下列关于其制冷原理的猜测中肯定错误的是(　　)
A．Na2SO4·10H2O脱水是吸热过程
B．较长时间制冷是由于Na2SO4·10H2O脱水是较慢的过程
C．铵盐在该条件下发生复分解反应放出氨气，该反应是吸热反应
D．NH4NO3溶于结晶水中会吸收热量
14．1.0 L 1.00 mol·L－1H2SO4溶液与2.00 L 1.00 mol·L－1NaOH溶液完全反应，放出114.6 kJ热量，则可推算出该条件下酸与碱反应的中和热为(　　)
A．57.3 kJ·mol－1 B．114.9 kJ·mol－1 C．171.9 kJ·mol－1 D．229.2 kJ·mol－1
16．(1)如图，在试管Ⅰ和Ⅱ中分别加入3 mL稀盐酸(均足量)，再将装有0.3 g NaHCO3和0.3 g Na2CO3粉末的小气球分别套在Ⅰ和Ⅱ的管口。将气球内的NaHCO3和Na2CO3同时倒入试管中，请回答下列问题：

①试管Ⅰ和试管Ⅱ中发生反应的离子方程式分别为：____________________________、____________________________。
②加入固体后，试管________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)上的气球膨胀较快。
(2)为研究Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应是吸热反应还是放热反应，该同学继续进行了下列实验(每次实验各做3次平行实验，取平均值)：
序号
试剂1
试剂2
混合前
温度
混合后的
最高温度
①
50 mL水
2.5 g NaHCO3固体
20 ℃
18.5 ℃
②
50 mL水
3.2 g Na2CO3固体
20 ℃
24.3 ℃
③
50 mL稀盐酸
2.5 g NaHCO3固体
20 ℃
16.2 ℃
④
50 mL稀盐酸
3.2 g Na2CO3固体
20 ℃
25.1 ℃
请你帮助填写相关内容：
①该研究报告的题目是__________________________________________。
②通过上述实验可得出：
Na2CO3溶液和盐酸的反应是________(填“吸热”或“放热”，下同)反应；NaHCO3溶液和盐酸的反应是________反应。
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