专题6 第2单元 第2课时 燃料燃烧与能量变化-【金版教程】2024-2025学年高中化学必修第二册作业与测评课件PPT（苏教版2019）

0 专题6　化学反应与 能量变化 第二单元　化学反应中 的热 第2课时　燃料燃烧与 能量变化 课时分层练 02 目录 CONTENTS 预习作业 01 预习作业 (建议用时：15分钟) 1．物质能量与化学反应中能量变化的关系 (1)吸热反应：反应物的总能量____生成物的总能量。 (2)放热反应：反应物的总能量____生成物的总能量。 (3)ΔH＝________的总能量－________的总能量。 < > 生成物 反应物 预习作业 4 2．化学反应的本质是旧化学键的_____和新化学键的_____。 当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键需要______能量，而形成生成物中的化学键需要______能量。当反应过程中吸收的能量和放出的能量不相等时，就表现出了能量的变化。 反应热在数值上等于断裂反应物中的化学键______________减去形成生成物中的化学键______________。 断裂 形成 吸收 放出 吸收的总能量 放出的总能量 预习作业 5 3．(1)为了解决燃料燃烧中存在的问题，研究方向有如下三个方面： ①________________；②___________________；③____________________。 (2)氢气作为燃料具有热值____，对环境________等优点，是一种洁净燃料。 节约现有的能源 提高燃料的使用效率 积极开发优质的新能源 高 无污染 预习作业 6 1．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会产生污染环境的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率高　④固体煤变为气体燃料后燃烧效率更低 A．①④ B．②③④ C．①②③ D．①③④ 预习作业 7 2．已知反应A＋B===C＋D的能量变化如图所示，下列说法正确的是(　　) A．该反应为放热反应 B．该反应为吸热反应 C．反应物的总能量高于生成物的总能量 D．该反应只有在加热条件下才能进行 预习作业 8 3．已知H—H键、Cl—Cl键和H—Cl键的键能分别为436 kJ·mol－1、243 kJ·mol－1和431 kJ·mol－1，则由Cl2(g)和H2(g)反应生成1 mol HCl(g)时的能量变化是(　　) A．放热183 kJ B．放热91．5 kJ C．吸热183 kJ D．吸热91．5 kJ 解析　反应的能量变化等于断键吸收的能量和成键放出的能量之差，则Cl2(g)和H2(g)反应生成2 mol HCl(g)时的能量变化为436 kJ＋243 kJ－2×431 kJ＝－183 kJ，即该反应是放热反应，则生成1 mol HCl(g)时放出热量91．5 kJ。 预习作业 9 4．氢能是一种理想的“绿色能源”，以下有关氢能开发的方式中最理想的是(　　) A．大量建设水电站，用电力分解水制取氢气 B．利用化石燃料燃烧放热，使水高温分解产生氢气 C．在催化剂作用下，利用太阳能分解水制取氢气 D．利用铁等金属与酸反应产生氢气 预习作业 10 课时分层练 (建议用时：40分钟) [学习·理解] 1．下列关于能源和作为能源使用的物质的叙述中，错误的是(　　) A．化石燃料蕴藏的能量来自远古时期生物体所吸收利用的太阳能 B．太阳能不能直接转化为电能 C．物质的化学能可以在不同条件下转化为热能、电能等为人类所用 D．绿色植物进行光合作用时，将太阳能转化为化学能“贮存”起来 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 12 类题通法　太阳能的利用 实例 能量转化方式 直接利用 光合作用 光能转化为化学能 太阳能热水器 光能转化为热能 太阳能电池 光能转化为电能 光解水制氢气 光能转化为化学能 间接利用 化石燃料的燃烧 太阳能间接转化为热能等 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 14 3．已知反应X＋Y===M＋N为吸热反应，下列对该反应的说法正确的是(　) A．X的能量一定低于M的能量，Y的能量一定低于N的能量 B．因为该反应为吸热反应，故需要加热反应才能进行 C．破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量 D．反应物X和Y的总能量大于生成物M和N的总能量 解析　X＋Y===M＋N是一个吸热反应，说明反应物的总能量低于生成物的总能量，即反应物X和Y的总能量低于生成物M和N的总能量，故A、D错误；吸热反应不一定需要加热，如NH4Cl和Ba(OH)2·8H2O的反应是吸热反应，但是该反应不需加热就能发生，故B错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 15 4．太阳能是理想的能源，通过Zn和ZnO的热化学循环可以利用太阳能，其转化关系如图所示。下列说法中，不正确的是(　　) A．Zn与H2O或者CO2反应时作还原剂 B．利用该过程可以降低环境中CO2的含量 C．利用该过程可以生产氢能源，实现太阳 能向化学能的转化 D．该过程需要不断补充Zn才能持续进行 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 17 6．已知一定条件下断裂或生成某些化学键的能量关系如下表： 对于反应：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)，下列说法正确的是(　　) A．该反应属于吸热反应 B．生成1 mol HCl时反应放热431．8 kJ C．H2分子中的化学键比Cl2分子中的化学键更稳定 D．相同条件下，H2分子具有的能量高于Cl2分子具有的能量 断裂或生成的化学键 能量数据 断裂1 mol H2分子中的化学键 吸收能量436．4 kJ 断裂1 mol Cl2分子中的化学键 吸收能量242．7 kJ 生成1 mol HCl分子中的化学键 释放能量431．8 kJ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 18 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 19 类题通法　键能与物质的稳定性 键能越大，共价键越牢固，形成的物质越稳定，则该物质本身所具有的能量越低。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 21 电能转化为化学能 热能转化为化学能 光能转化为化学能 吸热 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 22 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 23 解析　1 mol CH3OH(l)完全燃烧生成CO2(g)和液态水时放出的热量为22．68 kJ·g－1×32 g＝725．76 kJ，则2 mol CH3OH(l)完全燃烧生成CO2(g)和液态水时放出的热量为1451．52 kJ，该反应是放热反应，ΔH为负值，B正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 24 类题通法　 测定热值时，物质完全燃烧生成的是稳定的物质，如氢元素转化为液态水，碳元素转化为二氧化碳气体，硫元素转化为二氧化硫气体等。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 26 10．下列叙述正确的是(　　) A．化学反应中的能量变化主要是由化学键变化引起的 B．铝热反应是放热反应，因此反应不需要加热就能发生 C．硝酸铵溶于水温度降低，故该变化过程属于吸热反应 D．化合反应都是放热反应，分解反应都是吸热反应 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 27 11．根据如图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化情况，判断下列说法正确的是(　　) A．N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)是放热反应 B．2 mol O原子结合生成O2(g)时需要吸收498 kJ能量 C．1 mol NO(g)中的化学键断裂时需要吸收632 kJ能量 D．N2(g)＋O2(g)===2NO(g)的反应热ΔH＝1444 kJ·mol－1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 28 类题通法　计算反应热(ΔH)的一般步骤 解题步骤 答题要点 第一步：理清已知条件 确定题目中给出了哪些条件 第二步：选择适宜方法 键能 ΔH＝反应物总键能－生成物总键能。由键能计算反应热，必须清楚物质的结构，即物质中所含化学键的种类及数目 热化学 方程式 (1)写出正确的热化学方程式； (2)根据比例关系计算 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 29 第二步：选择适宜方法 能量 图像 (1)已知各物质的相对能量，则ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量； (2)ΔH＝|反应物与过渡态的能量差|－|生成物与过渡态的能量差| 第三步：列式进行计算 根据不同方法列出计算式，注意单位之间的换算 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 30 12．下表中的数据是破坏1 mol物质中的化学键所消耗的能量。 根据表中数据回答下列问题： (1)下列物质本身的能量最低的是_____(填字母，下同)。 A．H2 B．Cl2 C．Br2 D．I2 A 物质 Cl2 Br2 I2 HCl HBr HI H2 键能/(kJ·mol－1) 243 193 151 432 366 298 436 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 31 (2)下列氢化物中最稳定的是____。 A．HCl B．HBr C．HI (3)反应X2＋H2===2HX(X代表Cl、Br、I)是________(填“吸热”或“放热”)反应。 (4)相同条件下，Cl2、Br2、I2分别与氢气反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收的能量最多的是_____。 A 物质 Cl2 Br2 I2 HCl HBr HI H2 键能/(kJ·mol－1) 243 193 151 432 366 298 436 放热 Cl2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 32 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 33 [创新·提高] 13．(1)有关研究需要得到反应C3H8(g)===3C(石墨，s)＋4H2(g)的ΔH，但测定实验难进行。设计下图可计算得到： ΔH____0(填“>”“<”或“＝”)。 > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 34 (2)已知在压强为a MPa、500 ℃下，2 mol H2和1 mol CO2在某密闭容器中反应，生成水和气态二甲醚(CH3OCH3)，其中CO2的转化率为60%，此过程中放出0．3Q kJ热量。此反应的热化学方程式为 ________________________________________________________________。 (3)已知下列各种共价键的键能：C—H：a kJ·mol－1、O—H：b kJ·mol－1、O===O：c kJ·mol－1、C===O：d kJ·mol－1。写出甲烷气体完全燃烧生成CO2气体和气态水的热化学方程式： _______________________________________________________________。 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝(4a＋2c－2d－4b) kJ·mol－1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 35 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 36 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 37 　　　　　　　　　　　　　 R 2．下列化学反应过程中的能量变化符合下图所示的是(　　) A．HCl＋NaOH===NaCl＋H2O B．Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑ C．CH4＋2O2eq \o(――→,\s\up17(点燃))CO2＋2H2O D．Ca(OH)2＋2NH4Cleq \o(=====,\s\up17(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O 5．Br＋H2HBr＋H反应的能量变化如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．该反应的正反应为放热反应 B．HBr的能量一定高于H2的能量 C．该反应的逆反应是吸热反应 D．该反应的正反应为储能过程 解析　A项，反应：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)，生成2 mol HCl，需要断裂1 mol H—H键和1 mol Cl—Cl键，释放出的热量＝2×431．8 kJ－436．4 kJ－242．7 kJ＝184．5 kJ，错误。B项，由A项知生成2 mol HCl放热184．5 kJ，则生成1 mol HCl释放出的热量＝184．5 kJ×eq \f(1,2)＝92．25 kJ，错误。D项，相同条件下，氢气更稳定，具有的能量更低，错误。 7．天然气、石油、煤炭、生物质能等，都是氢气的有效来源，氢气是一种高效无污染的理想能源，被人们称为“绿色能源”。下列①～⑥是某化学兴趣小组查阅资料归纳的工业上制取氢气的方法，其中包括正在研发的方案。 ①电解法：2H2Oeq \o(=====,\s\up17(通电))2H2↑＋O2↑； ②甲烷转化法：CH4＋H2Oeq \o(=====,\s\up17(高温))CO＋3H2； ③水煤气法：C＋H2O(g)eq \o(=====,\s\up17(高温))CO＋H2； ④碳氢化合物热裂法：2CH4eq \o(=====,\s\up17(加热))H—C≡C—H(乙炔)＋3H2； ⑤将太阳光聚焦产生高温使水分解：2H2Oeq \o(=====,\s\up17(高温))2H2↑＋O2↑； ⑥常温光电池法：2H2Oeq \o(=====,\s\up17(hν),\s\do15(TiO2))2H2↑＋O2↑。 试回答下列问题： (1)反应①电解法制氢气的能量转换方式是____________________；反应②甲烷转化法中的能量转换方式是____________________；反应⑥常温光电池法中的能量转换方式是____________________。 (2)反应⑤是________(填“吸热”或“放热”)反应。 [应用·实践] 8．在25 ℃、101 kPa的条件下，1 g液态甲醇(CH3OH)完全燃烧生成CO2(g)和液态水时放热22．68 kJ，下列热化学方程式正确的是(　　) A．CH3OH(l)＋eq \f(3,2)O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝725．76 kJ·mol－1 B．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－1451．52 kJ·mol－1 C．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－725．76 kJ·mol－1 D．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝1451．52 kJ·mol－1 9．中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，可以利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，主要过程如图所示： 下列说法不正确的是(　　) A．整个过程实现了光能向化学能的转化 B．过程Ⅱ放出能量并生成了O—O键 C．该过程的总反应为2H2Oeq \o(========,\s\up17(催化剂),\s\do15(光照))2H2↑＋O2↑ D．过程Ⅲ不是氧化还原反应 解析　(4)破坏1 mol物质中的化学键所消耗的能量越多，则物质越稳定，能量越低。以氯元素为例计算，断开1 mol Cl—Cl键和1 mol H—H键需吸收的能量为243 kJ＋436 kJ＝679 kJ，而形成2 mol HCl中的化学键放出的能量为2×432 kJ＝864 kJ，故消耗1 mol H2时，反应Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)放出能量：864 kJ－679 kJ＝185 kJ，同理可计算出消耗1 mol H2时，反应Br2(g)＋H2(g)===2HBr(g)和I2(g)＋H2(g)2HI(g)分别放出103 kJ和9 kJ能量。 2CO2(g)＋6H2(g)eq \o(,\s\up17(a MPa、500 ℃))CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1 解析　(1)由题图可知1 mol C3H8(g)、5 mol O2(g)的总能量低于3 mol C(石墨，s)、4 mol H2(g)和5 mol O2(g)的总能量，故C3H8(g)===3C(石墨，s)＋4H2(g)为吸热反应，ΔH>0。 (2)已知在a MPa、500 ℃下，2 mol H2和1 mol CO2在某密闭容器中反应，生成水和气态二甲醚(CH3OCH3)，其中CO2的转化率为60%，此过程中放出0．3Q kJ热量，则当消耗2 mol CO2时，放出热量为Q kJ，所以此反应的热化学方程式为2CO2(g)＋6H2(g)eq \o(,\s\up17(a MPa、500 ℃))CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1。 (3)化学反应中旧键断裂需要吸收能量，新键形成需要放出能量，化学反应中的反应热ΔH＝反应物总键能－生成物总键能。甲烷气体完全燃烧生成CO2气体和气态水的化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)反应热ΔH＝[4E(C—H)＋2E(O===O)]－[2E(C===O)＋4E(H—O)]＝[(4a＋2c)－(2d＋4b)] kJ·mol－1＝(4a＋2c－2d－4b) kJ·mol－1。 $$