第二单元 化学反应中的能量PPT及课堂实录内容

第三节

化学反应中的能量变化

睢宁高级中学

方煜

教学目标

1.使学生了解化学反应中的能量变化，了解吸热反应和放热反应，进一步了解化学反应的分类知识。

2.介绍燃料充分燃烧的条件，培养学生节约能源和环境保护的意识，树立社会责任感。

3.通过分析空气用量对燃料燃烧的利与弊，渗透一分为二认识事物的辩证唯物主义观点的教育。

●教学重点

化学反应及其能量变化，放热反应和吸热反应。

●教学难点

化学反应中能量观点的建立。

●教学用具

试管、胶头滴管、温度计、小烧杯、玻璃片、玻璃棒、铝片、盐酸、NH4Cl晶体，氢氧化钡晶体。

●教学方法

实验、讨论、自学、讲解等。

●课时安排

共1课时

●教学过程

［引言］问题引入：

1.请回忆CO2的实验室制法及工业制法。

2.说说氢氧焰焊接金属、生活区使用管道煤气及石油液化气等是利用了化学反应中的什么变化? ［小结］利用化学反应可制备所需物质；化学反应中所释放的能量同样具有重要的实用价值。

引出课题：

［讲解］从人类祖先发现野火起，就开始利用化学反应所释放的能量，如今人类所需能量的绝大部分仍由化学反应产生。

［提问］人类所使用的燃料主要有哪些? ［小结］煤、石油、天然气等化石燃料及其制品。

［过渡］是否化学反应均有能量放出? ［演示实验1—3、1—4］请同学们注意观察现象。

［结论］铝片与盐酸的反应放出热量，NH4Cl晶体与Ba（OH）2•8H2O晶体反应要吸收热量。

［小结］化学反应伴有能量变化，常表现为热量变化(还有光能、电能等)。

第三节化学反应中的能量变化

写出下列化学方程式

1.氢气在空气中燃烧。2H2＋O2点燃 2H2O 2.一氧化碳在空气中燃烧。2CO＋O2点燃2CO2

3.木炭在空气中完全燃烧。C＋O2

点燃CO2

课本知识导学运用

课本知识诠解重要提示1.化学反应中的能量变化

(1)化学反应的特征

1

物质变化：原物质破坏，新物质形成

能量变化：E（反应物）E（生成物）反应热 (2)分类及原因

类型

定义原因常见实例放热

反应有热量放出的反应反应物的总能量大于生成物的总能量所有燃烧反应酸碱中和反应金属置换出H2的反应吸热

反应吸收热量的反应反应物的总能量小于生成物的总能量C+CO2高温2CO(s) C+H2O(g)=CO↑(g)+H2↑(g)2.燃料的燃烧

燃烧条件：燃料必须与空气接触，且达到着火点

(2)充分燃烧的条件：①要有足够的空气；②燃料与空气要有足够的接触面积

(3)不充分燃烧的危害

①产生的热量少，浪费资源；

②产生污染物。(如CO) (4)提高燃烧效率的具体途径：固体燃料粉碎成粉末状，液体燃料进行雾化，适量调节通风量，提高燃烧温度。

3.新能源开发

即使燃料得到充分利用，也总有一天会枯竭的，因此，开发新能源对于人类有重要的意义。新能源包括氢能、太阳能、核能等。1.物质变化遵循质量守恒原理

2.能量变化遵循能量守恒原理

3.反应的热效应与反应条件没有关系

4.燃料燃烧时，并不是空气越多越好，因为过量的空气会带走大量的热量。基础例题点拨一拖二【例题1】

在燃烧正旺的煤炉上添加新煤时，发现炉温下降，同时在新煤上方，有蓝色火焰出现。写出该过程中发生反应的化学方程式，并说明是吸热反应，还是放热反应。

【分析】燃烧正旺的煤炉进行的反应是碳燃烧生成二氧化碳，这是放热反应；添加新煤时炉温下降，主要是因为进行的反应是吸热反应，这是碳与二氧化碳化合生成一氧化碳的反应；产生的一氧化碳是可燃性气体，燃烧时产生蓝色火焰，也是放热反应。

【解析】C+O2点燃 CO2放热反应

CO2+C2-2-2CO吸热反应

2CO+O2点燃2CO2放热反应

【例题2】

大气中，二氧化碳含量的增加会引起“温室效应”，自然界能消耗二氧化碳的反应是() A.CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O B.CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2

阳光C.6CO2+6H2O阳光叶绿素 C6H12O6+6O2

2

D.CO2+C2-2CO 1(典型例题考综合题)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.①②④

C.①③④D.②③④

答案: D(解析：燃烧是发光发热的氧化反应，这不是乙醇作为燃料的优点，其他三点均为乙醇作为燃料的优点) 【分析】自然界能消耗CO2的反应物应在自然界中存在，而且还要在自然条件下该反应能发生。自然界中不存在NaOH，存在CaCO3、CO2与C反应需高温条件也不可能。光合作用是消耗CO2的最重要和最佳途径。

【解析】BC重难点突破

重点·难点·易混点·易错点·方法技巧

重点：

化学反应及其能量变化，放热反应和吸热反应。

化学反应中生成物总能量不可能正好等于反应物的总能量，这样反应前后的能量差值即为化学反应中的能量变化。化学反应中的能量变化形式有多种，如光能、声能、电能、机械能等，但通常表现为热量的变化，其他各种形式的能量有时和热能的变化相伴发生。

因为反应过程中能量守恒，故当反应物的总能量高于生成物的总能量时为放热反应，反应物的总能量低于生成物的总能量时为吸热反应。有些反应物和生成物的能量比较接近，这样的反应热效应不明显。另外要注意放热反应常温下不一定能够发生，吸热反应也不一定需要加热才能发生。

难点：

化学反应中能量变化观点的建立。

在化学反应中，从反应物分子转变为生成物分子，各原子内部并没有发生很大变化，但原子间的结合方式发生了改变，在这个过程中发生了能量变化。故化学反应的特点是有新物质的生成，而新物质和反应物的总能量不同，根据能量守恒定律，反应必释放或吸收能量。

随笔：

[来源:学_科_网]

3

易混易错点

1.反应的热效应与反应条件的关系

很多同学认为反应发生需要加热的反应为吸热反

2下列说法正确的是() A.需要加热才能发生的反应，这不一定对。有的需加热的反应为吸热反应。如：C(s)+H2O(g)

高温CO↑(g)+H2↑(g)为吸热反应。而有很多需加热的反应为放热反应。如大多数燃烧反应，需点燃才能发生。因为燃料燃烧需达到着火点。而燃烧一旦开始，就放出大量的热量，就不用再加热。

2.化合反应与分解反应的热效应

很多同学认为化合反应为放热反应，分解反应为吸热反应，这不够准确。如C+CO2高温2CO这个反应为化合反应，却是一个吸热反应，2HI光照H2+I2这个分解反应却为放热反应。不过，大多数化合反应为放热反应，大多数分解反应为吸热反应。

3.燃料燃烧时空气的量的控制

有同学认为燃料燃烧时，要使燃料燃烧充分，就要有足够的空气，因为空气越多越好，殊不知，过量的空气会带走大量的热量，浪费了能量。

4.反应热与物质状态的关系

答案: CD(解析：化学反应的能量变化主要表现为放热或吸热。反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。放热反应和吸热反应在一定的条件下都能发生。反应开始时需加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应，所以C、D选项是正确的)

【例题3】

在相同温度下，相同质量的H2发生下列反应放出的热量，分别为Q1和Q2：

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)放热Q1

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)放热Q2

则Q1和Q2的关系为( ) A.Q1＞Q2B.Q1＜Q2

C.Q1=Q2D.无法确定

【分析】因为将液态水汽化，需要吸收热量，反过来，气态水液化要放出热量，所以Q2＞Q1

【解析】B 4

【例题4】

解释“燃着的蜡烛一扇就灭，而炉火越扇越旺”这一事实。

【易错分析】不会用所学化学知识解决实际生活中所遇到的问题。这是化学素质教育的重点之一，本题可利用燃烧充分燃料的条件进行解释。

【解析】大量空气的急速流动会带动大量的热量，使蜡烛达不到着火点而熄灭。而炉火通入足量的空气，使之充分燃烧，故越扇越旺。应一定是吸热反应

B.放热的反应在常温下一定很易发生

C.反应是放热的还是吸热的必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小

D.吸热反应在一定的条件下也能发生

拖3下列说法正确的是( ) A.分解反应要吸热，需加热才能发生

B.化合反应一般为放热反应，常温下就可发生

C.需高温才能进行的一定为吸热反应

D.吸热反应在常温下也可发生

答案: D(解析：一个反应发生的条件与反应的热效应无关，如燃料的燃烧是一个放热过程，但需要点燃，即加热达到其着火点。分解反应不全为吸热反应，分解反应也不一定需加热的条件，如碳酸的分解。化合反应不全为放热过程，在常温下不一定发生，如H2与O2化合成H2O需点燃) 4同温同压下，相同质量的固态硫和液态硫燃烧发生以下反应放出的热量分别为Q1和Q2

S(s)+O2(g)=SO2(g) 放热Q1

S(l)+O2(g)= SO2(g) 放热Q2

则Q1与Q2的关系为() A.Q1＞Q2

B.Q1＜Q2

C.Q1=Q2

D.无法确定

答案: B［解析：将固态硫燃烧分解成两个过程：先将固态硫液化(此过程吸热)，再将液态硫燃烧(放热Q2)，所以Q1＜Q2

方法技巧

1.化学反应过程中的能量变化

(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)反应中能量定恒。

(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，如果两者能量比较接近，则放热和吸热不明显。

5

2.两个或多个分子化合成一个分子的化合反应一定为放热反应，或一个微粒变成两个或多个微粒的过程一定为吸热过程。

如：NH3+HClNH4Cl 一个分子分解成两个或多个分子的分解反应为吸热反应。或两个或多个微粒变成一个微粒的过程一定为放热过程。

如：NH4HCO3NH3↑+H2O↑+CO2↑

注意：“个”与“种”的区别。

(1)可燃物燃烧的主要条件：①与空气接触；②温度达到着火点。

(2)灭火方法：隔绝空气或使可燃物温度降至着火点以下。

【例题5】已知NaOH溶液与稀盐酸反应放出的热量为Q1，等浓度、等量NaOH溶液与CH3COOH(醋酸)反应放出的热量为Q2，则Q1、Q2的相对大小() A.Q1＞Q2B.Q1＜Q2

C.Q1=Q2D.无法确定

【分析】NaOH、HCl均为强电解质，其溶液在混合之前均完全电离，混合后，H与OH结合成水放出热量；而醋酸为弱电解质溶液，电离的醋酸分子较少，当与NaOH溶液混合时，CH3COOH先电离出H，需吸收能量，然后H与OH结合又放出能量，所以Q1＞Q2。

【解析】A 【例题6】

下列过程属于吸热过程的是() A.H+OH=H2O B.NaCl=Na+Cl

C.CaO+H2O=Ca(OH)2

D.Cl+Cl=Cl2

5已知H2SO4溶液与NaOH溶液反应放出的热量为Q1，等浓度、等量的H2SO4溶液与Ba(OH)2溶液反应放出的热量为Q2，测Q1、Q2的相对大小为() A.Q1＞Q2

B.Q1＜Q2来源学&科&网2-+-++-+-+-

C.Q1=Q2

D.无法确定

答案: B(解析：因为两个微粒合成一个微粒的过程一定放热，故H++OH-H2O放热，Ba2++SO2-4BaSO4↓也放热，H2SO4与NaOH反应，只有H++OH-H2O，而H2SO4与Ba(OH)2反应，除H++OH-H2O外，还有Ba2++SO2-4BaSO4↓发生) 6海湾战争引起油井着火，下列措施不可以考虑灭火的是() A.设法降低火焰温度

B.设法降低着火点

C.设法堵住油井出口

D.设法使火焰隔离空气

6

答案: B(解析：根据燃料燃烧的条件：①达到着火点，②燃料与空气接触，因此灭火可以采取的措施：①降低火焰温度至着火点以下；②使燃料与空气隔绝。而着火点是物质的属性。不可能改变) 7下列过程属于放热过程的有() A.NH4HCO32-NH3↑+H2O↑+CO2↑

B.CaCO3高温CaO+CO2↑

C.SO3+H2O=H2SO4

D.2CO+O2点燃2CO2

答案: CD(一个微粒变成多个微粒的过程吸热，多个微粒变成一个微粒的过程放热) 8水蒸气通过炽热的煤所产生的混合气体，其主要成分是CO、H2，还含有CO2和水蒸气。试选用下列试剂确认这四种气体的存在：①澄清石灰水；②无水硫酸铜；③炽热的氧化铜；④浓硫酸。假设每步反应均充分进行，则混合气体依次通过试剂的顺序为_______。

答案: ②①④③②①(解析：四种气体中首先要确认的是水蒸气，通过无水硫酸铜，白色粉末变蓝，说明含有水蒸气；再通过澄清石灰水即可确定CO2；将混合气体经浓硫酸干燥后，通过炽热的氧化铜，CO、H2均被氧化，通过检验氧化产物来确认它们的存在，具体做法是：通过炽热的氧化铜后，依次通过无水硫酸铜和澄清石灰水) 【分析】A、C、D都属于两个微粒合为一个微粒的形式，为放热过程。而B为一个微粒变成两个微粒的形式，所以为吸热过程。

【解析】B 图1-3-1【例题7】

如图131所示，把试管放入盛有25℃的饱和石灰水溶液的烧杯中，试管中开始放入几小片镁片，再用滴管滴入5mL盐酸于试管中。回答下列问题：

(1)实验中观察到的现象是____________。

(2)产生上述现象的原因是____________。

(3)写出有关反应的离子方程式。

(4)由实验推知，所得MgCl2溶液和H2的总能量_______(填“大于”“小于”“等于”)原来镁片和盐酸的总能量。

7

【分析】镁与盐酸反应为放热反应，放出的热量使烧杯溶液温度升高，而Ca(OH)2的溶解度随温度升高而减小，从而饱和石灰水变浑浊。

【解析】(1)镁片上有气泡产生，镁片逐渐溶解至最后消失，烧杯中石灰水变浑浊。

(2)镁片与盐酸反应，镁与盐酸反应为放热反应，放出的热量使烧杯中溶液温度升高，而Ca(OH)2的溶解度随温度升高而减小。

(3)Mg+2H=Mg+H2↑

(4)小于

随笔：

名题活题创新探究

例题分析解答【例题8】

能源可划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为一级能源；需依靠其他能源间接制取的能源称为二级能源。例如自然界中的煤即为一级能源，而氢气则是一种高效没有污染的二级能源，它可以由自然界中大量存在的水来制取；2H2O通电2H2↑+O2↑，该反应为吸热反应。

(1)除了题中提到的以外，你还能列举出一些一级能源和二级能源吗? 一级能源；

二级能源。

(2)关于用水制取二级能源氢气，以下研究方向不正确的是_______。

A.构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质，因此可以研究在水不分解的情况下，使氢成为二级能源

B.设法将太阳光聚焦，产生高温，使水分解产生氢气

C.寻找高效催化剂，使水分解产生氢气，同时释放能量

D.寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气

(3)我国的能源消耗以煤为主，煤炭的储量占世界储量的13%，仅次于美国、前苏联，居世界第三位。据估计，全世界石油和天然气的资源于80年后将枯竭，煤炭最多能供应200～300年。能源紧缺已成为世界经济和社会发展的一种制约因素。节约能源是解决能源紧缺的重要途径。根据你所学的化学知识，简述提高煤的利用效率的途径和方法? 【分析】解答(1)问的关键要运用题目所给的信息，认定一级能源和二级能源概念的界定。(2)根据氢气燃烧为放热反应，知水的分解反应为吸热反应，所以水分解释放能量是不可能的。

【解析】(1)一级能源有：石油、天然气、太阳能、草木、风能、水能、地热能、海洋能、潮汐能等；二级能源有：电能、水煤气、沼气等。

(2)AC (3)①使煤充分燃烧。(一是燃烧时要有足够多的空气，二是煤与空气要有足够大的接触面积)。②热能的充分

拖9(广东高考题) (1)日常生活和工农业生产所需要能量的主要来源为_______，特别是_______燃烧所产生的能量。

(2)氢气作为燃料具有其他燃料所不及的优点主要有，_______，_______。

(3)科学家预言：未来理想的燃料，可取自于绿色植物，即把植物中的纤维素用适当的催化剂与水作用生成葡萄糖(C6H12O6)，再在催化剂与水作用下使葡萄糖分解成乙醇(C2H5OH)和二氧化碳，乙醇是一种理想的燃料，试写出葡萄糖在催化剂作用下生成乙醇和二氧化碳的化学方程式_______。

+2+8

答案: 解：(1)化石燃料化学反应产生的煤、石油、天然气

(2)质量一定时燃烧放出的热量多燃烧产物无污染可以再生

(3)C6H12O6催化剂2C2H5OH+2CO2↑

10(典型例题合)航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：

2NH4ClO4点燃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

答案: D(解析：此反应为一个自身氧化还原反应，N元素、O元素化合价升高被氧化，Cl元素化合价降低被还原，NH4ClO4既作氧化剂，又作还原剂) 利用。(通过改进设备，防止热能损失，提高热能的利用率)。③煤的气化和液化。(固体煤经过处理变为液体或气体，燃烧时可减少污染，燃烧效率高，也便于运输)。

【例题9】 (上海市检测题)天然气和液化石油气燃烧的主要化学方程式依次为CH4+2O2点燃 CO2+2H2O，C3H8+5O2点燃3CO2+4H2O现有一套以天然气为燃料的灶具，今改为用液化石油气，应采取的正确措施是()A.减小空气进入量，增大石油气进气量

B.增大空气进入量，减小石油气进气量

C.减小空气进入量，减小石油气进气量

D.增大空气进入量，增大石油气进气量

【分析】从CH4、C3H8燃烧的方程式可知，等量的CH4与C3H8燃烧，C3H8需要的O2比CH4需要的O2多，为使燃料充分燃烧，可以减少燃气进气量或增大空气进入量或将两个措施同时进行。

【解析】B随笔：

知识链接

氧化还原反应的广泛应用

9

[来源:学科网ZXXK]

氧化还原反应在工农业生产、科学技术和日常生活中有着广泛的应用，现作一些简单介绍。

我们所需要的各种各样的金属，都是通过氧化还原反应从矿石中提炼而得到的。例如，制造活泼的有色金属要用电解或置换的方法；制造黑色金属和其他有色金属都是在高温条件下用还原的方法；制备贵重金属常用湿法还原等等。许多重要化工产品的制造，如合成氨、合成盐酸、接触法制硫酸、氨氧化法制硝酸、食盐水电解制烧碱等，主要反应也都是氧化还原反应。石油化工里的催化去氢、催化加氢、链烃氧化制羧酸、环氧树脂的合成等也都是氧化还原反应。

在农业生产中，植物的光合作用、呼吸作用是复杂的氧化还原反应。施入土壤的肥料的变化，如铵态氮转化为硝态氮，SO4转变为H2S等，虽然需要有细菌起作用，但就其实质来说，也是氧化还原反应。土壤里铁或锰的化合价态的变化直接影响着作物的营养，晒田和灌田主要就是为了控制土壤里的氧化还原反应的进行。

我们通常使用的干电池、蓄电池以及在空间技术上应用的高能电池都发生着氧化还原反应，否则就不可能把化学能变成电能，或把电能变成化学能。

人和动物的呼吸，把葡萄糖氧化为二氧化碳和水。通过呼吸把贮藏在食物分子内的能，转变为存在于三磷酸腺苷(ATP)高能磷酸键的化学能，这种化学能再供给人和动物进行机械运动、维持体温、合成代谢、细胞的主动运输等。煤炭、石油、天然气等燃料的燃烧更是供给人们生活和生产所必需的大量的能量。

由此可见，在许多领域里都涉及到氧化还原反应，学习和逐步掌握氧化还原反应对同学们生活和今后参加工作都是很有意义的。

能力达标检测

1.下列变化中，属于吸热反应的是() A.白磷自燃B.工业上制氧气

C.葡萄糖在人体内氧化分解D.铝片与盐酸反应

2.吸热反应一定是() A.贮存能量B.释放能量

C.反应物总能量低于生成物总能量D.反应物总能量高于生成物总能量

3.下列说法正确的是() A.化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化

B.煤和石油属于可再生的化石能源

C.需要加热的反应是吸热反应

D.大多数的化合反应是放热反应，而大多数的分解反应是吸热反应

4.将煤处理后变为气体燃料的目的是() A.提高燃料效率，减少大气污染B.提高煤的价格C.主要是为了更好地保管D.减少运输环节

5.下列说法不正确的是() A.化石燃料在任何条件下都能充分燃烧

B.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

C.直接燃烧煤不如将煤进行深加工后再燃烧的效果好

D.固体煤变为气体燃料后，燃烧效率将更低

6.下列说法不正确的是() A.白磷在空气中可自燃说明白磷在空气中的氧化是放热反应，且白磷着火点低

B.煤炭燃烧需加热才能进行，因此该反应是吸热反应

C.相同温度下，相同质量的固体硫和硫蒸气完全燃烧放出的热量相同

D.所有燃烧反应必须有氧气才能进行

.等质量的碳在一定条件下发生如下反应，放出的热量分别为Q1、Q2，2C(固)+O2(气) 点燃2CO(气)C(固)+O2(气) [来源:Zxxk.Com]2-

点燃CO(气) 210

则Q1、Q2的关系为() A.Q1＞Q2B.Q1＜Q2C.Q1=Q2D.无法确定

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