5.3化学变化中的能量变化讲义2022-2023学年下学期高一沪科版(2020)必修第二册

5.3 化学变化中的能量变化 化学与生活 光能、热能、潮汐能、风能……人类对能量的探索和应用不断发展，这背后都离不开化学的知识，燃烧、中和、腐蚀、电解……光、热、电以及许许多多的能量相互转化，这些化学变化都伴随着能量的变化。 温故与知新 1.铁在氧气中燃烧 化学方程式： 。 现象描述： 。 2.写出碳酸钙受热分解的化学方程式 。 3.化学键有哪些，举例说明它们的代表物质 。 4.指出方程式中的氧化剂和还原剂 。 知识与技能 知识点1 吸热反应和放热反应 【知识讲解】 1.化学能 物质内部都储存着能量。化学能是在化学反应中表现出来的，与化学键等有关的能量。 化学反应中的能量变化主要有热能、电能、光能等多种形式，一般人类利用较多的是反应产生的热能和电能。 2. 铝热反应 铝热反应以铝粉和金属氧化物反应获得金属单质的反应，反应剧烈放热。 实验探究 实验主题 铝热反应 实验试剂和仪器 硬纸片、氧化铁粉末、铝粉、氯酸钾、镁条 实验步骤 ①用硬纸片折成漏斗状，侧面用订书钉钉上 ②然后底部剪一小孔，内放一用滤纸折成的漏斗，用少量水湿润使滤纸紧贴住硬纸片 ③将5 g 氧化铁粉末和2 g铝粉混合均匀后，放在纸漏斗中 ④把纸漏斗架在铁圈上，将整套装置放置在一个盛砂的铁盘上 ⑤在固体混合物上平铺少量氯酸钾固体，混合物中间插上一根打磨过的镁条，用点火枪点燃镁条 ⑥观察实验现象并记录 实验现象 ①镁条燃烧，放出耀眼白光。 ②反应物剧烈燃烧，火花四射 ③反应结束，剩余熔融的铁和氧化铝 实验结论 铝热反应放出大量热，可以由氧化铁制取熔融态的铁 应用 焊接铁轨 3.放热反应 （1）定义：有热量放出的化学反应叫做放热反应。 （2）常见的放热反应 ①中和反应： ②燃烧反应：、、 ③金属与酸反应： 4.吸热反应 （1）定义：吸收热量的化学反应叫做吸热反应。 （2）常见的吸热反应 ①分解反应： ②部分氧化还原反应： 5.能量变化和反应原理贴士：能量变化总是遵循能量守恒定律，因此有反应物能量-生成物能量=能量变化（吸收/释放的能量） （1） 吸热与放热的本质 发生化学反应时，反应物中的化学键断裂，吸收能量；而生成物中新的化学键生成，放出能量。 （2）规律 ①角度1：若化学键断裂需要吸收的总能量小于化学键生成时释放出的总能量，那么该化学反应就是放热反应，化学能转化为热能等释放出来。反之是吸热反应，热能会转化成化学能储存起来。 ②角度2：化学反应是释放热量还是吸收热量还可以从反应物总能量和生成物总能量的相对大小来判断。若反应物的总能量高于生成物的总能量，发生反应时会向周围环境释放能量；若反应物的总能量低于生成物的总能量，发生反应时需要从周围环境吸收能量。 6.化石燃料 （1）意义 化石燃料是当今世界最主要的能量来源，为人类生产、生活提供了大量的热能。 （2） 提高燃料利用率的方法贴士：化石燃料是不可再生资源，为了可持续发展，开发新型的清洁能源刻不容缓。 ①提高燃料的燃烧效率；②热能的充分利用。 （3）清洁能源 太阳能、风能、潮汐能、水能、核能、生物能、地热能等 讨论：如果某化学反应的反应物总能量低于生成物总能量，这个反应一定可以自发进行吗？ 【典型例题】 例1. 属于吸热反应的是 （ ） A．乙醇燃烧 B．碳酸钙分解 C．氢氧化钠溶液与盐酸反应 D．生石灰与水混合 【解析】 本题考查常见的吸热反应。化学变化会伴随着能量变化，化学中常见的吸热反应有大多数的分解反应、木炭与二氧化碳或水蒸气的反应、Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应等，碳酸钙分解属于分解反应，是吸热反应，B正确。 【答案】 B 【学以致用】 1. 下列物质放入水中，会显著放热的是 A．食盐 B．硝酸铵 C．酒精 D．生石灰 【典型例题】 例2 下列描述的过程能实现化学能转化为热能的是 A．汽油燃烧 B．光合作用 C．潮汐发电 D．电解水 【解析】 本题考查能量转化的相关知识。自然界存在着多种能量，能量之间可以互相转化，汽油燃烧中的主要能量转化形式是化学能转化为热能，A正确。 【答案】 A 【学以致用】 2. 物质发生化学变化时，下列认识错误的是 A． 一定有新的物质生成 B．必然发生旧化学键断裂，新