人教版化学必修二2-1-2课件第二章 化学反应与能量 58页

远古时代，雷电将干枯的树枝点燃，于是熊熊烈火无情地吞噬了大片森林。一群身着兽皮的原始人踏进这片烧焦的土地，发现地上横七竖八地躺着一些动物的尸体，他们小心地将焦煳的外皮去掉，撕下里面的肉。啊！这味道与他们平常吃的生肉的味道是如此的不同。于是，他们开始吃熟肉，寻找并保存火种 …… 这可能是人类最早有意识地利用燃烧热的一种情景。北京周口店猿人遗址中的炭层表明人类有意识使用热能的历史已非常久远。到目前为止，世界各国所用的燃料绝大部分是化石燃料，即石油、天然气和煤。日常生活接触到的燃料主要是煤气、液化气和木柴等。 ● 梳理导引 1 ．吸热反应和放热反应 (1) 吸热反应和放热反应 放热反应： ____________ 的化学反应。 吸热反应： ____________ 的化学反应。 (2) 中和热 酸与碱发生中和反应生成 ____________ 时所释放的热量。 2 ．化学能与热能相互转化的应用 (1) 化学物质中的 ________________ 通过反应转化成 ____________ ，是人类生存和发展的动力之源。 (2)____________ 转化成 ____________ 是人们进行化学科学研究，创造新物质不可缺少的条件和途径。 3 ．人类利用能源的三个阶段 (1) 柴草时期 该时期从火的发现至 18 世纪产业革命，以 ____________ 为主要能源。 (2) 化石能源时期 从 18 世纪中期到现代，以 __________ 、 __________ 、 ____________ 为主要能源。 (3) 多能源结构时期 以可再生能源和清洁能源 (____________ 能源 ) 为主要能源，主要包括 __________ 、 __________ 、 __________ 、 ____________ 、 ____________ 等。 答案： 1.(1) 放出热量　吸收热量　 (2) 盐和水 2 ． (1) 化学能　热能　 (2) 热能　化学能 3 ． (1) 树枝　杂草 (2) 煤　石油　天然气 (3) 绿色　太阳能　氢能　核能　生物能　地壳地表能 ● 问题探究 1 ．怎样判断某个反应是吸收能量还是释放能量的？ 提示： ① 根据经验规律，用常见吸收能量和释放能量的反应类型来判断。 ② 根据生成物和反应物的相对稳定性判断，由稳定性的物质生成不稳定的物质的反应为吸收能量的反应，反之为释放能量的反应。 ③ 根据反应条件判断，凡是需持续加热才能进行的反应就是吸收能量的反应，反之，一般为释放能量的反应。 ④ 根据得失电子情况判断，失去电子要吸收能量，得到电子要释放能量。 2 ． 研究化学反应中的能量变化有什么意义？ 提示： 人类研究利用化学反应，有时是为了获取所需要的物质，有时是为了利用化学反应中释放的能量。人类所需能量的主要来源是煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧。这些能源的开发利用带来了很多弊端。如：煤的开采造成地面塌陷；煤的燃烧产生有毒气体和烟尘，对环境造成严重污染；而且化石燃料不可再生，储量都极其有限。因而节能是国民经济建设中一项长期的战略任务。 最有希望的是新能源的开发；太阳能、燃料电池、风能、氢能、生物能，地热能、海洋能等。这些新能源的特点：资源丰富、可以再生，对环境没污染或污染很轻。 3 ． 酸与碱发生中和反应生成 1 mol H 2 O 时所释放出的热量称为中和热，如果要通过实验来测定盐酸与氢氧化钠反应的中和热，你认为在设计实验装置和操作时应该注意哪些问题？你准备如何设计并进行实验？请与同学讨论、交流。 提示： 一是注意 “ 量 ” 的问题，如 ① 反应物的浓度和体积取定值； ② 测量反应前后的温度值； ③ 做平行实验取平均值。二是尽量减小实验误差，如 ① 用经过标定的盐酸和氢氧化钠溶液； ② 量液器最好用移液管或滴定管 ( 量筒误差大 ) ； ③ 搅拌使反应充分进行； ④ 及时散热，使混合液温度均衡； ⑤ 温度计的精确度高，最好使用精度大于 0.1 ℃ 的温度计； ⑥ 盐酸和氢氧化钠混合液上方的空间尽可能小； ⑦ 使用绝缘装置，避免热量散发到反应体系之外； ⑧ 温度计要读准确。 ● 细品教材 1 ． 两条基本的自然定律 (1) 质量守恒定律：自然界的物质可以发生相互转化，但是总质量保持不变。 (2) 能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，转化的途径和能量形式可以不同，但是体系包含的能量不变。这就是 “ 能量守恒定律 ” 。 一般来说，分解反应多数为吸热反应。对于可逆反应，若正反应为放热反应，则逆反应必为吸热反应。 (4) 化学反应中的能量变化，通常主要表现为热量的变化 —— 吸热或放热，但是也有其他形式的能量变化。例如燃烧反应 ( 发光发热的剧烈的氧化还原反应 ) 中不仅有热量放出，而且还有光能、声能等其他形式的能量变化。 ● 典例精析 【例 1 】　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 化学反应发生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与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一个反应是吸热反应还是放热反应。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，能量变化的多少与参加反应的物质多少成正比。 一个反应是放热反应还是吸热反应取决于反应物与生成物的总能量，而不是反应条件。 【答案 】 　 C 　 (1) 如果反应物的总能量大于生成物的总能量，那么该反应是 ____________ 反应，举出三个此类反应，能用离子方程式表示的写出离子方程式： ① ________________________________________________________________________ ； ② ________________________________________________________________________ ； ③ ________________________________________________________________________ 。 (2) 如果反应物的总能量小于生成物的总能量，那么该反应是 ____________ 反应，举出三个此类反应，要求用化学方程式表示： ① ________________________________________________________________________ ； ② ________________________________________________________________________ ； ③ ________________________________________________________________________ 。 ● 细品教材 1 ． 概念： 在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成 1 mol H 2 O ，这时的反应热叫做中和热。 2 ． 标准： 生成 1 mol H 2 O 所放出的热量。 3 ． 数值： 强酸、强碱中和反应的实质是： H ＋ (aq ) ＋ OH － (aq )===H 2 O(l) ，酸跟碱发生中和反应而生成 1 mol H 2 O ，这时的中和热相同，均为－ 57.3 kJ · mol － 1 。 4 ．中和热的测定 实验原理： Q ＝ mc △ t 。 Q ：中和反应放出的热量； m ：反应混合液的质量； c ：反应混合液的比热容； △ t ：反应前后溶液温度的差值。 本实验中，我们所用一元酸、一元碱的体积均为 50 mL ，它们的浓度分别为 0.50 mol · L － 1 和 0.55 mol · L － 1 。由于是稀溶液，且为了计算简便，我们近似地认为，所用酸、碱溶液的密度均为 1 g · cm － 3 ，且中和后所得溶液的比热容为 c ＝ 4.18 J/(g · ℃ ) 。 Q ＝ ( V 酸 ρ 酸 ＋ V 碱 ρ 碱 ) · c · ( t 2 － t 1 ) ＝ 0.418( t 2 － t 1 )kJ 。 实验步骤： ① 在大烧杯底部垫泡沫塑料 ( 或纸条 ) ，使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料 ( 或纸条 ) ，大烧杯上用泡沫塑料板 ( 或硬纸板 ) 作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，如下图所示。 ② 用一个量筒量取 50 mL 0.50 mol · L － 1 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。 ③ 用另一个量筒量取 50 mL 0.55 mol · L － 1 NaOH 溶液，并用温度计测量 NaOH 溶液的温度，记入下表。 ④ 把温度计和环形玻璃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 ( 注意不要洒到外面 ) 。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 实验 次数　　 起始温度 t 1 / ℃ 终止温度 t 2 / ℃ 温度差 ( t 2 － t 1 )/ ℃ HCl NaOH 平均值 1 2 3 ⑥ 根据实验数据计算中和热。 ● 典例精析 【例 2 】　 50 mL 0.5 mol · L － 1 的盐酸与 50 mL 0.55 mol · L － 1 的 NaOH 溶液在如图所示的装置中进行中和反应，通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。 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 ____________ 。 (2) 烧杯间填满碎纸条的作用 是 ____________ 。 (3) 大烧杯上若不盖纸板， 求得的中和热的数值 ____________( 填 “ 偏大 ” 、 “ 偏小 ” 或 “ 无影响 ” ) (4) 实验中改用 60 mL 0.50 mol/L 盐酸跟 50 mL 0.55 mol/L 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 ” ) 。所求中和热 ____________( 填 “ 相等 ” 或 “ 不相等 ” ) ，简述理由 ____________ 。 【解析 】 　 中和热的测定是一个定量实验，要尽可能减少误差，因此要做好隔热，保温。 【答案 】 　 (1) 环形玻璃搅拌棒　 (2) 保温、隔热、减少热量的散失　 (3) 偏小　 (4) 不相等　相等　中和热是指酸和碱发生中和反应生成 1 mol H 2 O 时所释放的热量 　下列说法中错误的是 ( 　　 ) ① 1 mol H 2 SO 4 与 1 mol Ba(OH) 2 完全中和所放出的热量为中和热 ② 强酸和强碱的稀溶液发生中和反应一定是放热反应，但弱酸和弱碱反应不一定是放热反应，所以盐类水解不一定全是吸热反应 ③ CO 是不稳定的氧化物，它能继续和氧气反应生成稳定的 CO 2 ，故反应一定是吸热反应 ④ 在 101 kPa 时， 1 mol 碳燃烧所放出的热量为碳的燃烧热 A ． ①②③ 　 B ． ②③④ C ． ①③④ D ． ①②③④ 【解析 】 　 ① 中和热的测定以生成 1 mol 水为基准，而 ① 中 1 mol H 2 SO 4 与 1 mol Ba(OH) 2 完全中和生成 2 mol 水； ② 凡中和反应都是放热反应，弱酸和弱碱发生的是中和反应，因为弱酸或弱碱在电离过程中要吸收一部分热量，故生成 1 mol 水时所放出热量 ( 中和热 ) 小于 57.3 kJ · mol － 1 。又因为盐类水解是中和反应的逆反应，所以盐类水解反应为吸热反应； ③ CO 是强还原剂 ( 高温 ) ，点燃时易和氧气反应，生成稳定的二氧化碳，故 CO 燃烧是放热反应； ④ 碳燃烧有完全燃烧与不完全燃烧， 1 mol 碳完全燃烧生成 CO 2 时所放出的热量才叫燃烧热。 【答案 】 　 D ● 细品教材 1 ． 化学能与热能相互转化的应用 人类利用化学能转化为热能的原理来获取所需的大量热量进行生活、生产和科研，如化石燃料的燃烧、炸药开山、发射火箭等。而热能转化为化学能又是人们探索物质的组成、性质或制备所需物质，进行化工生产、研制新物质不可缺少的条件和途径。 (1) 化学物质中的化学能通过化学反应转化为热能，是人类生存和发展的动力之源。 (2) 热能转化为化学能是人们进行化学研究，创造新物质不可缺少的条件和途径。 2 ．生物体中的能量转化及利用 3 ．人类利用能源的三个阶段 (1) 柴草时期 该时期从火的发现至 18 世纪产业革命，以柴草为主要能源。 (2) 化石能源时期 从 18 世纪中期到现代，以煤、石油、天燃气为主要能源。 (3) 多能源结构时期 以再生能源和清洁能源为主要能源，主要包括太阳能、氢能、核能、风能、地热等。 主要贡献： ① 满足人们生产、生活所需的能源。 ② 提高了能源的利用率。 ③ 最大限度地减少对环境的污染。 4 ．能源的分类 (2) 吸热反应也不一定要加热 例如：固体 Ba(OH) 2 · 8H 2 O 和固体 NH 4 Cl 之间的反应，在两固体混合后，用玻璃棒搅拌反应即可发生。 (3) 反应能否自发进行 主要看在通常条件下是否达到该反应发生的条件。常温下自发进行的反应关键是常温下已经达到了反应进行的条件；需要加热的反应，是在常温下没有达到反应需要的条件。 (4) 常见的错误叙述 ① 需要加热的反应一定是吸热反应。 ( × ) ② 自发进行的反应一定是放热反应。 ( × ) ③ 化合反应一定是放热反应。 ( × ) ④ 分解反应一定是吸热反应。 ( × ) ● 典例精析 【例 3 】　有关能源的下列说法不正确的是 ( 　　 ) A ．煤、石油、天然气均为化石能源 B ．化石能源是非再生能源 C ．氢能是可再生能源 D ．氢能、核能均是无污染的高效能源 【解析 】 　 化石能源是非再生能源；而氢能是可再生能源 ( 可通过分解水得到氢气 ) ，且是无污染的高效能源；而核能是利用核反应过程中释放的巨大能量，虽然高效，但会产生放射性物质，有一定的污染性，不过，人们可以采用技术控制这种污染。 【答案 】 　 D 【点拨】　 本题主要考查的是能源的分类。 　能源可分为一级能源和二级能源，直接从自然界中取得的能源称为一级能源，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 ．石油是一级能源 C ．电能是一级能源 D ．水力是一级能源 【解析 】 　 根据题干中对一级能源和二级能源的划分方法不难判断：天然气、石油、水力等是一级能源，而电能则是由其他能源 ( 如水力、火力 ) 间接制取的，属于二级能源。 【答案 】 　 B 、 D 【点拨】　 本题主要考查学生对信息的处理能力。 ● 资料备选 1 ．黑火药的制造和爆炸原理 先将硫和碳磨碎，再拌和硝石，加些水经压模机压成片再绞碎。黑火药急速燃烧爆炸释放出大量气体和能量，气体产生的压力可推动空气发出爆响。 黑火药爆炸原理： 2KNO 3 ＋ 3C ＋ S ＝ K 2 S ＋ 3CO 2  ＋ N 2  2 ．一种常用的炸药名为三硝基甲苯，简称 TNT ，这种炸药的化学式为 C 7 H 5 N 3 O 6 。爆炸时，炸药迅速成为气体，使体积急剧膨胀数百倍，从而发出巨大的爆炸力，生成物中有空气中含量最多的气体和使澄清石灰水变浑浊的气体等。 此反应的化学方程式为： 21O 2 (g) ＋ 4C 7 H 5 N 3 O 6 (l) ＝ 28CO 2 (g) ＋ 6N 2 (g) ＋ 10H 2 O(g) 即 1 mol TNT 可以生成 11 mol 气体。 3 ．生活热点链接：手机变 “ 手雷 ” 手机电池也会爆炸。一位市民的手机突然爆炸，爆炸的这块电池是商家随机赠送的非原装电池。万幸的是，这位市民当时没有随身带手机，否则后果难以预料。手机电池会爆炸，爆炸的例子还不少，查了一下资料，就 2004 年手头就有 4 例，这位市民就是第 4 例。手机，不成了手雷了吗？据统计，我们国家现在手机用户有 2.4 亿户，虽然手机爆炸的概率很小，但万一发生，就可能带来人身伤害，这个事情必须引起人们的高度重视。专家并没有给出合理的解释。 4 ．缓慢氧化 —— 鬼火之谜 原理：人体在腐化后骨骼中的磷元素多以 PH 3 的形式从坟墓中释放出来，遇空气发生自燃： 4PH 3 ＋ 8O 2 ===P 4 O 10 ＋ 6H 2 O 。这就是鬼火。