高中化学-新版必修二第4讲 化学能与热能教师提升版

图示
意义 a 表示正反应的活化能；b 表示逆反应的活化能。c 表示该反应的反应热。 图 1：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝－c kJ·mol－1，表示放热反应
ΔH 图 2：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝c kJ·mol－1，表示吸热反应
三、记住常见的放热反应和吸热反应
1、常见的放热反应：
（2）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。
四、能源及其分类
凡是能够提供某种形式能量的物质或是物质的运动，统称为能源。它是人类取得能量的来源， 包括已开采出来的可供使用的自然资源和经过加工或转移的能量的来源，尚未开采出的能量资源不 列入能源的范畴，只能是能源资源。
能源的分类方法有多种： 1、一次能源与二次能源 从自然界直接取得的天然能源叫一次能源，如原煤、原油、流过水坝的水等；一次能源经过加 工转换后获得的能源称为二次能源，如各种石油制品、蒸气、煤气、电力、氢能等。 2、常规能源与新能源 在一定历史时期和科学技术水平下，已被人们广泛使用的能源称为常规能源，如煤、石油、天 然气、水能等；随着科技的不断发展，才开始被人类采用先进的方法加以利用的古老能源以及新发 现的利用先进技术所获得的能源都是新能源，如核能、风能、太阳能、海洋能等。 3、可再生能源与非再生能源 可连续再生、永久利用的一次能源称为可再生能源，如水力、风能等；经过亿万年形成的、短 期内无法恢复的能源，称为非再生能源，如石油、煤、天然气等。 人类利用能源的三个阶段是：柴草时期、化石能源时期和多能源结构时期。 新能源是指以新技术为基础，系统开发利用的能源，包括太阳能、生物质能、风能、海洋能、 地热能等。 其中最引人注目的是太阳能的利用。植物的光合作用是大自然“利用”太阳能极为成功的范例。 在人工利用太阳能方面，例如模拟生物体储存太阳能、利用太阳能电池把太阳能直接转化为电能、 利用太阳能直接分解水，使太阳能转化为氢能等方面的研究，都取得了一些可喜的成绩。 氢能是人类最理想的能源，氢能主要用作高能燃料，广泛应用于飞机、汽车、燃料电池等其他 需要热能或其他形式的能量的设备中。 新能源中一种无限的可再生性的能源是生物质能。它是自然界中各种绿色植物通过光合作用，
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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）。
①所有的燃烧反应；②大多数的化合反应（注：CO2+C
2CO 为吸热反应）；③酸碱中和反应；
④ 金 属 与 酸 或 水 的 反 应 ；⑤ 缓 慢 的 氧 化 反 应 ； ⑥ 其 他 ， 如 ： CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O ； CaO+H2O=Ca(OH)2 ； 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ ； 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 ； 2Al+
【知识导图】
4 化学能与热能
【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
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。
（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小于破坏旧化学键所吸收的能量，该反应就是吸热反应； E1＜E2，新化学键的形成所释放的能量大于破坏旧化学键所吸收的能量，该反应就是放热反应。 如
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
反应物断键吸收的能量＜生成物成键释放的能量，说明该反应为放热反应。 即遵循能量守恒定律，反应物的总能量=生成物总能量+热量（放热反应），反应物总能量=生成 物总能量－热量（吸热反应）。 注：①物质本身所具有的能量越低，说明其结构越稳定，热稳定性强，断裂其化学键所吸收的 能量就越高，而形成其化学键所释放的能量也越多。 ②反应的条件与反应的热效应没有必然的联系，每一个反应都有特定的条件，需要点燃或加热 的反应不一定是吸热反应。例如燃烧都是放热反应，但是要达到着火点。 3、理解反应历程与反应热的关系
Fe2O3
2Fe+Al2O3（铝热反应）
2、常见的吸热反应：
①大多数的分解反应；②以下几个反应是吸热反应：Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==2NH3↑+BaCl2+10H2O；
CO2+C
2CO；C+H2O(g)
CO+H2；3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2
注：（1）常见的热效应如浓硫酸溶于水、NaOH 溶于水、Ca(OH)2 溶于水，虽伴随着能量的放出， 但并不是放热反应；铵盐溶于水虽需要吸收能量，也不是吸热反应。