1、 网络课程 内部讲义 化学能与热能爱护环境，从我做起，提倡使用电子讲义 第 1 页 化学能与热能一、化学键与化学反应中能量变化的关系 化学键：使离子相结合或原子相结合的作用。键能：拆开 1 mol 某化学键所需的能量叫键能。单位：kJ/mol。化学键的形成蕴涵着能量变化，在进行反应时化学键要断裂，吸收能量，反应后形成新化学键要放出能量，反应前反应物能量与反应后生成物能量不相等。化学反应的本质是反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。化学键是物质内部微粒之间强烈的相互作用，断开反应物中的化学键需要吸收能量，形成生成物中的化学键要放出能量。氢气和氯气反应的本质是在一定的条件下，氢气分子和氯气分
2、子中的 HH 键和 ClCl 键断开，氢原子和氯原子通过形成 HCl 键而结合成 HCl 分子。1mol H2 中含有 1mol HH 键，1mol Cl2 中含有 1mol ClCl 键，在 25和 101kPa 的条件下，断开 1mol HH 键要吸收 436kJ 的能量，断开 1mol ClCl 键要吸收 242 kJ 的能量，而形成 1mol HCl 分子中的 HCl 键会放出 431 kJ 的能量。这样，由于破坏旧键吸收的能量少于形成新键放出的能量，根据“能量守恒定律”，多余的能量就会以热量的形式释放出来。二、化学能与热能的相互转化 我们在初中学习过“质量守恒定律”，知道自然界中物质
3、可以相互转化，但是总质量保持不变；同样一种能量可以转化成另一种能量，能量也是守恒的。这就是“能量守恒定律”，这是两条基本的自然定律。化学能是能量的一种，它同样可转化成其它形式的能量，如热能、电能等。我们开始研究化学能与热能的关系。化学反应的过程中伴随着能量变化，通常表现为热量的变化。放热反应：放出热的化学反应 化学反应 吸热反应：吸收热的化学反应 反应物能量生成物放热反应反应物生成物吸热反应反应过程反应过程 第 2 页 *在化学反应过程中放出或吸收的能量，通常叫做反应热。反应热用符号H 表示，单位一般采用“kJ/mol”。反应热符号有正负之分，当H 0 时，为放热反应，H 0 时，为吸热反应。
4、1、化学能转化为热能铝和盐酸的反应 实 验 铝 和 盐 酸 反 应 现 象 溶液温度 反应方程式 结 论 大多数置换反应是 反应，能转化为 能释放出来 2、热能转化为化学能氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应 实 验 氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应 现 象 产生 气味的气体 固体温度 反应方程式 结 论 能转化为 能储存起来 3、中和热化学能变为热能（1）氢氧化钠与盐酸反应 HCl（aq）温度/NaOH（aq）温度/中和反应后温度/实验 数据 结论 溶液温度 中和反应是 反应 能转化为 能释放出来（2）中和热教材 P34 页的思考与交流 概念：酸和碱发生中和反应生成 水时所释放的热量称为中和热 稀溶
5、液中，强酸与强碱的中和反热为定值：57.3KJ/mol（3）中和热的测定步骤：用大、小烧杯、泡沫塑料、温度计和环形搅拌棒组装反应装置。（也可在保温杯中进行）用量筒量取 50mL0.5mol/L 的盐酸倒入小烧杯中并用温度计测量温度，记入下表。用另一量筒量取 50mL0.55mol/L 的 NaOH 溶液并测量温度，记入下表。把温度计和环形搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的 NaOH 溶液一次倒入小烧杯，用环形搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为最终温度，记入下表。重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。起始温度 t1/温度 次数 HCl NaOH平均值 终止温度
6、 t2/温度差（t2t1）/1 25.0 25.0 28.4 2 24.9 25.1 28.3 3 25.1 24.9 28.5 根据实验数据计算中和热。已知：50mL 0.5mol 的盐酸和 50mL 0.55mol 的 NaOH 溶液密度都是1.0g/mL，反应后溶液的比热 C4.18103KJ/（g），Qcmt 第 3 页 中和热H nQ （4）注意点 所用装置要尽可能做到保温、隔热。所用药品溶液浓度的配制必须准确，且浓度不大。为保证盐酸完全被氢氧化钠中和，须使氢氧化钠的浓度稍大于盐酸溶液的浓度。温度计刻度要小点，读数要尽可能准确。水银球部位一定要完全浸没在溶液中，且要稳定一段时间后再读
7、数，以提高测量的精度。两次读数的时间间隔要短，这样才能读到最高温度，即最终温度。实验操作时动作要快，以尽量减少热量的损失。4、燃烧热化学能变为热能 在 101kPa 时，1mol 物质完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量，叫做该物质的燃烧热燃烧热是反应热的一种形式使用燃烧热的概念时要理解下列要点。规定是在 101 kPa 压强下测出热量书中提供的燃烧热数据都是在 101kPa 下测定出来的因为压强不同，反应热有所不同。规定可燃物的物质的量为 1mol（这样才有可比性）。规定生成物为稳定的氧化物。5、常见的放热反应和吸热反应（1）放热反应 燃烧反应 中和反应 物质的缓慢氧化 金属与水或酸反应 大
8、部分化合反应（2）吸热反应 氢氧化钡晶体与氯化铵晶体 弱电解质的电离 大多数分解反应 二氧化碳与碳高温反应、碳与水蒸汽高温反应 盐类水解 6、化学能与热能相互转化的应用（1）化学能转化为热能的应用：、。（2）热能转化为化学能的应用：、。7、生物体中的能量转化 生物 反应物 变化过程 生成物 能量转化过程 植物 H2OCO2 光合作用 糖类（淀粉等）能 能 动物 食用糖类 缓慢氧化 H2OCO2 能 能 第 4 页 8、人类利用能源的三个阶段 能源时期 能源时期多能源结构时期 小结：1化学反应的特点是有新物质生成，新物质和反应物总能量不同。2反应中要遵循能量守恒。3反应物与生成物的能量差若以热能
9、形式表现即为放热和吸热。如果二者能量比 较接近，则放热和吸热不明显。E（反应物）E（生成物）放出能量 E（反应物）E（生成物）吸收能量 练习巩固：1下列反应属于吸热反应的是（）A二氧化碳与赤热的碳反应生成一氧化碳 B葡萄糖在人体内氧化分解 CBa(OH)28H20 与 NH4Cl 反应 D锌粒与稀 H2S04 反应制取 H2 2中和热的数值是 57.3KJ/mol。下列反应物混合产生的热量等于 57.3KJ 的是（）A1mol/L 的稀 HCl 溶液与 1mol/L 的稀 NaOH 溶液 B1mol/L 的稀 H2SO4 溶液与 1mol/L 的稀 Ba(OH)2 溶液 C1L1mol/L 的
10、稀 HCl 溶液与 2L1mol/L 的稀 NaOH 溶液 D1L1mol/L 的稀 H2SO4 溶液与 1L1mol/L 的稀 Ba(OH)2 溶液 3下列能源通过化学反应产生的是（）A太阳能 B潮汐能 C风能 D氢气燃烧产生的热能 4氢气是一种很有前途的能源物质，以水为原料大量制取氢气的最理想的途径是（）A利用太阳能直接使水分解产生氢气 B以焦炭和水制取水煤气分离出氢气 C用铁和盐酸反应放出氢气 D由热电站提供电力电解水产生氢气 52006 年 3 月 5 日，温家宝在十届全国人大四次会议上所作的“政府工作报告”中指出：“抓好资源节约，建设环境友好型社会”，这是我国社会及经济长期发展的重要
11、保证，你认为下列行为中有悖于这一保证的是（）A开发太阳能、水能、风能、可燃冰等新能源、减少使用煤、石油等化石燃料 B研究采煤、采油新技术，提高产量以满足工业生产的快速发展 C将煤进行气化处理，提高煤的综合利用效率 D减少资源消耗、增加资源的重复使用和资源的循环再生 第 5 页 6下列各图中，表示正反应是吸热反应的图是（）7下列说法正确的是（）A若反应 XYM 是放热反应，该反应一定不用加热 B需要加热方能发生的反应一定是吸热反应 CCO2 与 CaO 化合是放热反应，则 CaCO3 分解是吸热反应 D1mol 硫酸与足量氢氧化钠发生中和反应生成水所释放的热量称为中和热 8下列反应中反应物总能量
12、高于生成物总能量的是（）A二氧化碳与碳生成一氧化碳 B碳与水蒸气生成一氧化碳和氢气 C碳酸钙受热分解 D盐酸与氢氧化钠反应 9下列反应既属于氧化还原反应，又是吸热反应的是（）A锌粒与稀硫酸的反应 B灼热的木炭与 CO2 的反应 C甲烷在空气中燃烧的反应 DBa(OH)28H2O 晶体与 NH4Cl 晶体的反应 10对于放热反应 H2+Cl2 点燃 2HCl，下列说法正确的是（）A产物所具有的总能量高于反应物所具有的总能量 B反应物所具有的总能量高于产物所具有的总能量 C断开 1mol HH 键和 1mol ClCl 键吸收的总能量小于形成 1mol HCl 键所放出能量 D该反应中，化学能只有
13、转变为热能 11将煤块粉碎、经脱硫处理、在适当过量的空气中燃烧，这样处理的目的是（）使煤充分燃烧，提高煤能的利用率 减少 SO2 的产生，避免造成“酸雨”减少有毒的 CO 产生，避免污染空气 减少 CO2 的产生，避免“温室效应”A B C D 12金刚石和石墨都是碳的单质，石墨在一定条件下可以转化为金刚石并需要吸收能量。已知 12g 石墨或金刚石完全燃烧时放出的热量依次为 Q1 和 Q2，下列说法错误的是（）AQ1 Q2 B石墨不如金刚石稳定 第 6 页 C石墨具有的能量比金刚石低 D石墨与金刚石完全燃烧，生成的二氧化碳一样多 13已知：能量越低的物质就越稳定，白磷转化成红磷是放热反应。据此
14、，下列判断或说法中正确的是（）A在相同的条件下，红磷比白磷稳定 B在相同的条件下，白磷比红磷稳定 C红磷和白磷的结构相同 D红磷容易发生自燃而白磷则不会自燃 14下列各组中的两个反应，前一个反应放出的热量比后一个反应放出的热量多的是（反应物参与反应的物质的量均按化学方程中的化学计量数计算）（）2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)C(s)+O2(g)=CO2(g)C(s)+1/2O2(g)=CO(g)A只有 B只有 C D都不符合题意 15天然气、石油、煤等在地球上的蕴藏量是有限的，因此，以下做法正确的是（）可利用电解水的方法得到氢气作能源；可用酒精作
15、能源；砍伐树木作能源；应开发太阳能、核能等新的能源 A只有 B和 C和 D只有 16下列说法正确的是（）A物质发生化学反应都伴随着能量变化 B伴有能量变化的物质变化都是化学变化 C在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定相同 D在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量 17对于放热反应 2H2+O2 点燃 2H2O，下列说法正确的是（）A产物 H2O 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
16、能量 D反应物 H2 和 02 具有的能量相等 181 mol HI 键的键能是 299KJ，1mol II 键的键能是 151KJ，1mol HH 键的键能是 436KJ，则 H2（g）+I2（g）=2HI（g）的反应是（）A吸热反应 B放热反应 C分解反应 D可逆反应 19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吸热反应必须加热才能发生 20已知反应 ABCD 为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是（）AA 的能量一定高于 C BB 的能量一定高于 D CA
17、和 B 的总能量一定高于 C 和 D 的总能量 D该反应为放热反应，故不必加热就一定能发生 第 7 页 21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合理、有效 D燃料燃烧时只是将化学能转化为了热能 22“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 23下列物质加入水中显著放热的是（）A生石灰 B固体 NaCl C无水乙醇 D固体 NH4N03 24下列
18、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 252C+O2=2CO，2CO+O2=2CO2 都是放热反应。据此推断，下列说法不正确的是（其他条件相同）（）A12gC 所具有的能量一定高于 28gCO 所具有的能量 B56gCO 和 32gO2 所具有的总能量大于 88gCO2 所具有的总能量 C12gC 和 32gO2 所具有的总能量大于 44gCO2 所具有的总能量 D将一定质量的碳燃烧，生成 CO2 比生成 CO 时放出的热量多 26下列选项中说明乙醇作为燃料的优点的是（）燃烧时发生氧化反应 充分燃烧的产物不污染环
19、境 乙醇是一种再生能源 燃烧时放出大量热量 A B C D 27船天飞机用铝粉与高氯酸铵（NH4ClO4）的混合物为固体燃料，点燃时铝粉氧化放热引发高氯酸铵反应，其方程式可表示为：NH4ClO4 N24H2OCl22O2。下列对此反应的叙述中错误的是（）A上述反应属于分解反应 B上述反应瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行 C反应从能量变化上说，主要是化学能转变为热能和动能 D在反应中高氯酸铵只起氧化剂作用 28有人认为人体实际上是一架缓慢氧化着的“高级机器”，人体在生命过程中也需要不断地补充“燃料”。按照这种观点，你认为人们通常摄入的下列物质中，不能被看作“燃料”的是（）A淀粉类物质 B水
20、C脂肪类物质 D蛋白质 291997 年，某报报道，河北某人已经研究出可在水中加入催化剂，利用水制成汽油，并可大量投入使用。你怎样看待这个问题（）A成本低，可节约能源 B它是一条致富的好出路 C它不符合能量的转化和守恒定律 D该报道是真实的 30下列过程中一定放热的是（）A化合反应 B分解反应 C分子拆成原子 D原子组成分子 31人类对于能源的利用大致可以分为三个时代：柴草能源、化石能源、多能源时代。以下说法正确的是（）第 8 页 A原始社会人类学会利用火，他们以天然气取暖，吃熟食，从事生产活动 B目前我国广大农村生活做饭使用的都是化石原料 C多能源时代指的是新能源时代，包括核能、太阳能、氢能
21、等 D化石燃料的燃烧没有污染 32据最新参考消息报道，有科学家提出硅是“21 世纪的能源”、“未来的石油”的观点。假如硅作为一种普遍适用的新型能源被开发利用，其有利因素的下列说法，你认为不妥的是（）A自然界中硅易开采，且可再生 B自然界中存在大量的单质硅 C硅燃烧放出的热量多，且燃烧产物对环境污染程度低，容易有效控制 D硅便于运输、贮存，从安全的角度考虑，硅是最安全的燃料 33下列说法不正确的是（）化石燃料在任何条件下都能充分燃烧 化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的 CO、SO2 等有害气体 直接燃烧煤不如将煤进行深加工后再燃烧的效果好 固体煤变为气体燃料后，燃烧效率更低 A B C D 3
22、4能源可分为一级能源和二级能源，自然界中以现成形式提供的能源称一级能源，需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源。据此判断，下列叙述正确的是（）A天然气是二级能源 B石油是二级能源 C电能是一级能源 D水力是一级能源 35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可减小温室效应 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 362 g H2 燃烧时约放热 286 kJ，而每千克汽油燃烧时约放热 46000 kJ。氢气被公认为 21
23、 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）。37中和热是指酸跟碱发生中和反应生成 lmol H2O 所放出的热量。某学生想通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和热。他将 50mL0.5mol/L 的盐酸与 50mL0.55mol/L 的 NaOH 溶液在如图所示的装置中进行中和反应。请回答下列问题：（1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是_ ，装置中还存在的错误有_ ，这种错误会造成最高温度读数_（填“增大”、“减小”或“无影响”）。（2）大烧杯上如不盖硬纸板，则求得的中和热数值_（填“偏大”、“偏小”、“无影响”）（3）实验中改用 60 mL 0.50 mol/L 的盐酸跟 50mL 0.55 mol/L 的 NaOH 溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量_（填“相等”或“不相等”），理由是_ _；所 求 中 和 热 的 数 值 会 _（填“相 等”或“不 相 等”），理 由 是_。
