专题04 化学能与热能（教材深度精讲）-【核心素养系列】2022-2023学年高一化学知识整合讲练（人教版2019必修第二册）

专题04 化学能与热能（教材深度精讲） 【核心素养分析】 1、宏观辨识与微观探析:通过实验探究和宏微结合，认识化学反应能量变化的微观本质和宏观表象； 2、变化观念与平衡思想：认识化学变化的本质是有新物质生成并伴有能量的转化； 3、证据推理与模型认知：构建依据键能计算化学反应能量变化的认知模型； 4、科学态度与社会责任：体会开发高能清洁燃料的重要性，主动关心与资源开发相关的社会热点问题； 【知识导图】 【目标导航】 通过对历年高考试题的分析和考纲的研究，本专题知识的主要考点集中在化学反应中物质变化与 能量变化的关系和图像分析、放热反应和吸热反应的判断、化学键与能量变化的简单计算；能量转化以图象形式出现在选择题中的可能性较大，分值4-6分。 【重难点精讲】 一、化学键与化学反应中能量变化的关系 1、化学反应的实质 化学反应的过程就是反应物分子中的原子重新组合成生成物分子的过程，也就是反应物分子中化学键断裂和生成物分子中化学键形成的过程。 2、化学反应中能量变化的原因 （1）断开化学键吸收能量 　　例：1molH2中含有1molH—H键，常温常压下断开1molH—H键，需要吸收436kJ的热量。 （2）形成化学键放出能量 　　由2molH原子生成1molH2，有1molH—H键生成，生成过程中向外界释放436kJ的热量。 　　注：形成1molH—H键释放的能量与断开1molH—H键吸收的能量相等。 （3）化学键与化学反应中能量变化的关系 　　　　 　　当E1＞E2，反应吸收热量； 当E1＜E2，反应放出热量。 注：任何化学反应都要经历旧化学键断裂和新化学键形成的过程，因此，任何化学反应都伴随着能量的变化。在化学反应中，从反应物分子改变为生成物分子，各原子内部并没有多少变化，但原子间的结合方式发生了改变。在这个过程中，反应物分子中的化学键部分或全部遭到破坏，生成物分子中的新化学键形成了，在破坏旧化学键时，需要能量来克服原子间的相互作用，在形成新化学键时，由于原子间的相互作用而放出能量。因此说化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。 3、决定化学反应中能量变化的因素及反应能量变化的判定 　　化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。如下图所示： 反应物的总能量＜生成物的总能量，反应吸收能量（图1）； 反应物的总能量＞生成物的总能量，反应放出能量（图2）。 二、化学能与热能的相互转化 　　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，但是体系包含的总能量不变。 　　注：a．质量与能量也是相互联系的（质量和能量也可以相互转化），故统称为质能守恒定律。 b．所有化学反应中反应物和生成物的总能量都不相同，即所有的化学反应都有一定能量变化（即热效应）。 2、化学反应中的能量变化，通常主要表现为热量变化——吸热或放热。 实验6-1 放热反应（必修第二册，P32） 实验装置 实验原理 Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ △H＜0 实验用品 2mol/L 的盐酸、镁条；温度计、试管、砂纸。 实验步骤 在一支试管中加入 2 mL 2mol/L 的盐酸，并用温度计测量其温度。再向试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条。观察现象，并用温度计测量溶液温度的变化。 实验现象 试管中有大量气泡产生，试管壁发烫，溶液的温度升高。 实验结论 镁和盐酸的反应是放热反应。 实验6-2 吸热反应（必修第二册，P33） 实验装置 实验原理 Ba(OH)2 •8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O △H＞0 实验用品 Ba(OH)2 •8H2O 晶体、NH4Cl 晶体；烧杯、玻璃片（或小木板）、玻璃棒。 实验步骤 将20g Ba(OH)2 •8H2O 晶体研细后与10gNH4Cl 晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上，用玻璃棒快速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯，用手触摸烧壁下部，试着用手拿起烧杯，观察现象。 实验现象 有少许刺激性气味的气体产生；烧杯变凉，木片和烧杯底部粘接在一起。 实验结论 ①Ba(OH)2 •8H2O 晶体和 NH4Cl 晶体的反应是吸热反应。②反应产生了氨气。 （1）定义： 放热反应：有能量放出的 化学反应。 吸热反应：有能量吸收的化学反应。 注：有热量放出未必是放热反应，吸收能量也未必是吸热反应，因为放热反应和吸热反应必须是化学变化。 （2）吸热反应、放热反应的判定 如图， E1＞E2，新化学键的形成所释放的能量