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\n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1mol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，氢气分子和氯气分子中的H－H键和Cl－Cl键断开，氢原子和氯原子通过形成H－Cl键而结合成HCl分子。1molH2中含有1molH－H键，1molCl2中含有1molCl－Cl键，在25℃和101kPa的条件下，断开1molH－H键要吸收436kJ的能量，断开1molCl－Cl键要吸收242kJ的能量，而形成1molHCl分子中的H－Cl键会放出431kJ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。能反应物生成物量吸热反应放热反应生成物反应物反应过程反应过程放热反应：放出热的化学反应化学反应吸热反应：吸收热的化学反应~第1页~\n*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。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①②溶液温度反应方程式结论①大多数置换反应是反应，②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①产生气味的气体②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实验HCl（aq）温度/℃NaOH（aq）温度/℃中和反应后温度/℃数据结论①溶液温度②中和反应是反应③能转化为能释放出来（2）中和热——教材P34页的思考与交流①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②稀溶液中，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：①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）②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。③用另一量筒量取50mL0.55mol/L的NaOH溶液并测量温度，记入下表。④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。⑤重复实验两次，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）/次数HClNaOH平均值℃125.025.028.4224.925.128.3325.124.928.5⑥根据实验数据计算中和热。已知：50mL0.5mol的盐酸和50mL0.55mol的NaOH溶液密度都是－31.0g/mL，反应后溶液的比热C＝4.18×10KJ/（g·℃），△Q＝c·m·△t~第2页~\nΔQ中和热△H＝－＝n（4）注意点①所用装置要尽可能做到保温、隔热。②所用药品溶液浓度的配制必须准确，且浓度不大。③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。④温度计刻度要小点，读数要尽可能准确。⑤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数，以提高测量的精度。⑥两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。⑦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。①规定是在101kPa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。②规定可燃物的物质的量为1mol（这样才有可比性）。③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①燃烧反应②中和反应③物质的缓慢氧化④金属与水或酸反应⑤大部分化合反应（2）吸热反应①氢氧化钡晶体与氯化铵晶体②弱电解质的电离③大多数分解反应④二氧化碳与碳高温反应、碳与水蒸汽高温反应⑤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H2O＋植物光合作用糖类（淀粉等）CO2能→能动物食用糖类缓慢氧化H2O＋CO2能→能~第3页~\n8、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C．Ba(OH)2·8H20与NH4Cl反应D．锌粒与稀H2S04反应制取H22．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（）A．1mol/L的稀HCl溶液与1mol/L的稀NaOH溶液B．1mol/L的稀H2SO4溶液与1mol/L的稀Ba(OH)2溶液C．1L1mol/L的稀HCl溶液与2L1mol/L的稀NaOH溶液D．1L1mol/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5．2006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4页~\n6．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X＋Y＝M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C．CO2与CaO化合是放热反应，则CaCO3分解是吸热反应D．1mol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D．Ba(OH)2•8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应点燃10．对于放热反应H2+Cl22HCl，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1molH—H键和1molCl—Cl键吸收的总能量小于形成1molH—Cl键所放出能量D．该反应中，化学能只有转变为热能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（）①使煤充分燃烧，提高煤能的利用率②减少SO2的产生，避免造成“酸雨”③减少有毒的CO产生，避免污染空气④减少CO2的产生，避免“温室效应”A．①②③B．②③④C．①③④D．①②③④12．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（）A．Q1<Q2B．石墨不如金刚石稳定~第5页~\nC．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：①能量越低的物质就越稳定，②白磷转化成红磷是放热反应。据此，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）（）①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)②C(s)+O2(g)=CO2(g)C(s)+1/2O2(g)=CO(g)A．只有①B．只有②C．①②D．①②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（）①可利用电解水的方法得到氢气作能源；②可用酒精作能源；③砍伐树木作能源；④应开发太阳能、核能等新的能源A．只有①B．①和④C．②和③D．只有④16．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点燃17．对于放热反应2H2+O22H2O，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所具有的总能量D．反应物H2和02具有的能量相等18．1molH–I键的键能是299KJ，1molI–I键的键能是151KJ，1molH–H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A＋B＝C＋D为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是（）A．A的能量一定高于CB．B的能量一定高于DC．A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6页~\n21．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NaClC．无水乙醇D．固体NH4N0324．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25．2C+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）（）A．12gC所具有的能量一定高于28gCO所具有的能量B．56gCO和32gO2所具有的总能量大于88gCO2所具有的总能量C．12gC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（）①燃烧时发生氧化反应 ②充分燃烧的产物不污染环境 ③乙醇是一种再生能源 ④燃烧时放出大量热量 A．①②③B．①②④C．①③④D．②③④ 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＝N2↑＋4H2O＋Cl2↑＋2O2↑。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C．脂肪类物质D．蛋白质29．1997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7页~\nA．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（）①化石燃料在任何条件下都能充分燃烧②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③直接燃烧煤不如将煤进行深加工后再燃烧的效果好④固体煤变为气体燃料后，燃烧效率更低A．①④B．②③④C．②③D．①③④34．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36．2gH2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）。37．中和热是指酸跟碱发生中和反应生成lmolH2O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60mL0.50mol/L的盐酸跟50mL0.55mol/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_______________________________________________________。~第8页~
