第六章化學反應與能量第一節化學反應與能量變化第1課時化學反應與熱能1．認識吸熱反應和放熱反應。2．了解化學反應體系能量與化學鍵斷裂和形成的關系。3．認識燃料的燃燒效率、保護環境、開發清潔燃料的必要性和重要性。一、吸熱反應和放熱反應1．實驗探究實驗操作實驗現象有______產生；用溫度計測量，溫度______聞到________氣味；燒杯壁______；玻璃片和燒杯____________，混合物呈______實驗結論該反應產生______，______熱量該反應產生NH3和H2O，______熱量化學方程式Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋10H2O結論：化學反應除了有新物質生成以外，還總會伴隨著能量變化，通常主要表現為熱能的變化，有的________熱量，有的________熱量。2．放熱反應和吸熱反應(1)概念①放熱反應：________熱量的化學反應。②吸熱反應：________熱量的化學反應。(2)常見的放熱反應和吸熱反應放熱反應吸熱反應①所有燃燒反應②酸堿中和反應③大多數化合反應④活潑金屬跟水或酸的反應⑤物質的緩慢氧化①大多數分解反應②銨鹽與堿的反應，如Ba(OH)2·8H2O或Ca(OH)2與NH4Cl反應③以C、H2、CO為還原劑的氧化還原反應，如C與H2O(g)反應，C與CO2反應④需要持續加熱的反應二、化學反應與能量變化的關系1．化學反應中能量變化的實質(1)以H2＋Cl2=2HCl反應為例探究化學反應中能量變化①該反應過程中共吸收________kJ能量，共放出________kJ能量。②該反應________(填“放出”或“吸收”)________kJ熱量，為________反應。(2)化學反應中能量變化的本質原因2．化學反應中能量變化的決定因素化學反應中能量變化決定于反應物的總能量和生成物的總能量的________大小。放熱反應吸熱反應化學能轉化為熱能熱能轉化為化學能被生成物“儲存”三、化學能與熱能相互轉化的應用1．現階段人類獲取熱能的主要途徑________________；使用最多的常規能源是：________________________________。2．化石燃料獲取能量面臨的問題(1)儲量有限，短期內不可再生。(2)影響環境：煤、石油產品燃燒排放的________________________等是大氣污染物的主要來源。3．節能減排的措施(1)燃料燃燒階段提高燃料的燃燒效率。(2)能量利用階段提高能源的利用率。(3)開發使用新能源，目前人們比較關注的新能源有________________________等。?問題一放熱反應和吸熱反應【典例1】除了用手觸摸和溫度計測量外還可以借助其他方法感知溫度的變化，如在探究化學反應過程中有熱量變化時，某興趣小組設計了如下三套裝置：(1)該小組選擇裝置Ⅰ探究Na2O2和H2O反應為放熱反應，將水滴入盛有過氧化鈉的試管中，現象為___________________________________，化學方程式：_______________________________。(2)該小組采用裝置Ⅱ，探究硝酸銨溶于水的能量變化，當向盛有硝酸銨固體的試管中滴入少量水，發現導管中形成一段水柱，則該變化________(填“是”或“不是”)吸熱反應，原因為_____________________________________________________________________________。(3)該小組在探究鎂和鹽酸反應熱量變化時，選擇了裝置Ⅲ，發現反應過程中，導管口有氣泡冒出該裝置________(填“能”或“不能”)證明鎂和鹽酸反應為放熱反應，原因為_______________________________________________________________________________________________。【歸納小結】對放熱反應和吸熱反應的理解(1)放熱反應不一定容易發生，如合成氨反應需要在高溫、高壓和催化劑作用下才能發生；吸熱反應不一定難發生，如鹽酸與碳酸氫鈉的反應在常溫下就能發生。(2)需要加熱才能發生的反應不一定是吸熱反應，如硫與鐵的反應；吸熱反應不一定需要加熱，如Ba(OH)2·8H2O晶體和NH4Cl晶體的反應。(3)放熱過程不一定是放熱反應，如NaOH固體的溶解和濃硫酸的稀釋是放熱過程，但不是放熱反應；吸熱過程不一定是吸熱反應，如升華、蒸發等過程是吸熱過程，但不是吸熱反應。【變式練11】下列反應既屬于氧化還原反應，又屬于吸熱反應的是()A．鋅粒與稀硫酸的反應B．灼熱的木炭與CO2的反應C．甲烷在氧氣中的燃燒反應D．Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl晶體的反應【變式練12】把下列物質分別加入裝有水的錐形瓶中，立即塞緊帶U形管的塞子，已知U形管內預先裝有少量水(為便于觀察，預先將水染成紅色)，如圖所示，結果U形管左邊液面升高，則加入的物質可能是()A．NaOH固體 B．濃H2SO4C．NH4NO3晶體 D．Na2O2固體?問題二化學反應與能量變化的關系【典例2】根據圖示回答下列問題：(1)該反應中反應物所具有的總能量________(填“高于”或“低于”)生成物的總能量。(2)1molNO(g)分子中的化學鍵斷裂時要吸收________kJ能量。(3)斷裂1molN≡N吸收的能量x值為________。【歸納小結】(1)放熱反應與吸熱反應的比較放熱反應吸熱反應形成原因反應物具有的總能量大于生成物具有的總能量反應物具有的總能量小于生成物具有的總能量與化學鍵強弱的關系生成物成鍵時釋放的總能量大于反應物斷鍵時吸收的總能量生成物成鍵時釋放的總能量小于反應物斷鍵時吸收的總能量反應過程示意圖(2)判斷吸熱反應和放熱反應的兩種方法①根據反應物和生成物的總能量的相對大小判斷——反應物的總能量高于生成物的總能量的反應為放熱反應，反之為吸熱反應(宏觀角度)。②根據化學鍵斷裂和形成時能量變化大小關系判斷——斷裂反應物中化學鍵吸收的能量大于形成生成物中化學鍵放出的能量的反應為吸熱反應，反之為放熱反應(微觀角度)。【變式練21】已知某化學反應A2(g)＋2B2(g)=2AB2(g)(A2、B2、AB2的結構式分別為A=A、B—B、B—A—B)，反應過程中的能量變化如圖所示，下列有關敘述正確的是()A．該反應的進行一定需要加熱或點燃B．該反應若生成2molAB2(g)，則放出的熱量為(E1－E2)kJC．該反應斷開反應物中化學鍵吸收的總能量大于形成生成物中化學鍵釋放的總能量D．生成2molB—A放出E2kJ能量【變式練22】磷元素有多種性質不同的單質，紅磷(結構復雜用“P”表示)和白磷(P4)是磷的兩種同素異形體，充分燃燒之后的產物都是五氧化二磷。在25℃、101kPa下，31g白磷完全轉化為紅磷，放出11kJ的熱量，根據以上事實回答下列問題：(1)紅磷轉化為白磷屬于________反應(填“放熱”或“吸熱”)。(2)等質量的紅磷和白磷分別完全燃燒，放出熱量較多的是________(填“白磷”或“紅磷”，下同)。(3)31g白磷與31g紅磷的能量較高的是________，二者更穩定的是________。?問題三化學能與熱能相互轉化的應用【典例3】日常生產、生活中常常采用下列能源：①煤；②石油；③天然氣；④太陽能；⑤水能；⑥氫能；⑦核能；⑧風能；⑨地熱能屬于清潔能源的有______________。【變式練31】下列有關新能源的說法不正確的是()A．綠色植物通過光合作用，將光能轉化為化學能B．風能、太陽能是清潔能源C．氫能還未進入實用階段的主要原因是其燃燒所釋放熱量低于相同質量的礦物燃料D．共享單車利用太陽能發電完成衛星定位，有利于節能環保【變式練32】液態儲氫技術就是在常溫常壓下將氫氣融入到一種化合物“儲油”中，形成“氫油”，便于儲存和運輸。下列有關說法錯誤的是()A．“氫油”不穩定B．氫能源屬于可再生能源C．該技術實現了常溫常壓下儲氫技術的新突破D．液態儲氫項目有利于發展氫能源電動機，從而帶來新能源汽車的升級【基礎強化】1．下列對于化學反應過程的理解，錯誤的是()A．化學反應過程中同時存在物質和能量的變化B．凡是能量變化一定發生在化學變化中C．化學反應中同時存在質量守恒和能量守恒D．能量的釋放和吸收以發生變化的物質為基礎2．下列說法不正確的是()A．在常溫下可以發生的反應不一定是放熱反應B．化學反應必然伴隨能量變化，原因是化學反應中舊鍵斷裂所吸收的能量與新鍵形成所釋放的能量不相等C．一定條件下，石墨轉化為金剛石要吸收能量，說明石墨比金剛石穩定，等質量的金剛石和石墨完全燃燒石墨釋放的能量更多D．化學反應中能量變化的大小與反應物的質量多少有關3．下列反應或過程中能量的變化符合圖像的是()A．H＋H→H—HB．2NH4Cl＋Ba(OH)2·8H2O=BaCl2＋2NH3↑＋10H2OC．Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑D．H2SO4＋2KOH=K2SO4＋2H2O4．下列各組變化中，前者屬于吸熱反應，后者屬于放熱反應的是()A．生石灰與水反應；醋酸與氫氧化鈉反應B．煅燒石灰石；碳酸氫鈉與鹽酸反應C．Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應；鈉與水反應D．甲烷的燃燒；過氧化氫的分解5．如圖是某化學反應過程中能量變化的曲線圖。下列敘述正確的是()A．該反應為吸熱反應B．該圖可以表示Zn與鹽酸反應的能量變化C．該反應先發生物質變化后發生能量變化D．斷開反應物中化學鍵吸收的能量大于形成生成物中化學鍵放出的能量6．已知反應A＋B=C＋D的能量變化如圖所示，下列說法不正確的是()A．該反應為吸熱反應B．該反應吸收的能量為E1－E2C．該圖可表示為酸和堿的反應圖像D．該反應中反應物的總能量低于生成物的總能量7．人類將在未來幾十年內逐漸由“碳素燃料文明時代”過渡至“太陽能文明時代”(包括風能、生物質能等太陽能的轉換形態)，人們將適應“低碳經濟”和“低碳生活”。下列說法不正確的是()A．研究菠菜蛋白質“發電”不屬于“太陽能文明”B．發展太陽能經濟有助于減緩溫室效應C．太陽能電池可將太陽能直接轉化為電能D．石油和天然氣都屬于碳素燃料8．下列關于能源和作為能源使用的物質的敘述錯誤的是()A．化石能源物質內部蘊含著大量的能量B．綠色植物進行光合作用時，將太陽能轉化為化學能“貯存”起來C．物質的化學能可以在一定條件下轉化為熱能、電能，為人類所利用D．吸熱反應沒有利用價值9．化學反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的能量變化如圖所示，請回答下列問題：(1)圖中A、C分別表示______________________、_______________________，反應________(填“吸收”或“釋放”)能量。(2)反應過程中斷裂的化學鍵為_____________________，________(填“吸收”或“釋放”)的能量為________；形成的化學鍵為________，________(填“吸收”或“釋放”)的能量為________。(3)E2＝______或______(用A、C或E1、E3表示)。10．請根據化學反應與熱能的有關知識，填寫下列空白：(1)在一個小燒杯里，加入20gBa(OH)2·8H2O粉末，將小燒杯放在事先已滴有4～5滴水的玻璃片上。然后加入10gNH4Cl晶體，并用玻璃棒迅速攪拌。①實驗中玻璃棒的作用是___________________________________。②寫出有關的反應方程式：_______________________________________。③實驗中觀察到的現象有____________________________和反應混合物呈糊狀。(2)下列過程中不一定釋放能量的是_____________(填編號)。①形成化學鍵②燃料燃燒③化合反應④葡萄糖在體內的氧化反應⑤酸堿中和⑥炸藥爆炸(3)等質量的下列物質分別完全燃燒，放出熱量較多的是________(填編號)。①固體硫②硫蒸氣(4)已知：通常條件下，酸堿稀溶液中和生成1mol水放出的熱量為中和熱。稀溶液中1molH2SO4和NaOH恰好反應時放出QkJ熱量，則其中和熱為________kJ·mol－1。【能力提升】1．化學家證實了氫氣與氮氣在固體催化劑表面合成氨的反應過程，示意圖如下：下列關于合成氨反應的敘述不正確的是()A．該過程表明，在化學反應中存在化學鍵的斷裂與形成B．在催化劑的作用下，反應物的化學鍵變得容易斷裂C．過程②需吸收能量，過程③則放出能量D．常溫下該反應難以進行，是因為常溫下生成物的化學鍵難以形成2．某反應由兩步反應ABC構成，反應過程中的能量變化曲線如圖，下列敘述正確的是()A．A與C的能量差為E1B．兩步反應均為吸熱反應C．三種化合物中C最穩定D．反應AB，反應條件一定要加熱3．NF3是一種溫室氣體，其儲存能量的能力是CO2的12000～20000倍。已知：斷開1molN≡N吸收的能量為946kJ，斷開1molF—F吸收的能量為154.8kJ，斷開1molN—F吸收的能量為283kJ。下列說法正確的是()A．N2(g)→2N(g)的過程會放出能量B．N(g)＋3F(g)→NF3(g)的過程會放出能量C．N2(g)＋3F2(g)=2NF3(g)的反應為吸熱反應D．如果NF3吸收能量后沒有化學鍵的斷裂與形成，仍可能會發生化學反應4．為探究Na2CO3、NaHCO3與鹽酸的反應是吸熱反應還是放熱反應，某同學進行了下列實驗(鹽酸濃度相同，每項實驗各做3次，取平均值)。實驗序號試劑固體混合前溫度/℃混合后溫度/℃a35mL水2.5gNaHCO320.018.5b35mL水3.2gNa2CO320.024.3c35mL鹽酸2.5gNaHCO320.016.2d35mL鹽酸3.2gNa2CO320.025.1(1)設計a、b組實驗的目的是____