專題05化學(xué)反應(yīng)與熱能（知識串講）-高一化學(xué)下學(xué)期期中期末考點(diǎn)大串講（人教版2019）

專題05化學(xué)反應(yīng)與熱能【知識串講】一、化學(xué)反應(yīng)與熱能的轉(zhuǎn)化化石燃料燃燒會放出大量的熱，除了燃燒，其它化學(xué)反應(yīng)也伴隨著放熱或吸熱現(xiàn)象。1.兩條基本規(guī)律質(zhì)量守恒定律：化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量保持不變。能量守恒定律：一種形式的能量可以轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量，轉(zhuǎn)化的途經(jīng)和能量的形式不同，但是體系包含的總能量不變。2.化學(xué)反應(yīng)一定伴隨有能量的變化，化學(xué)反應(yīng)中能量變化主要表現(xiàn)為熱量的變化，吸熱或放熱。3.化學(xué)能與熱能的實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)操作試管中加入2mL2mol·L－1鹽酸，并用溫度計(jì)測量其溫度，再向試管中放入打磨過的鎂條將20gBa(OH)2·8H2O晶體研細(xì)后與10gNH4Cl晶體一起放入燒杯中，并將燒杯放在滴有幾滴水的木片上。用玻璃棒快速攪拌，玻璃片蓋上燒杯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鎂條逐漸溶解，有氣泡產(chǎn)生，溫度計(jì)的示數(shù)升高有刺激性氣味氣體產(chǎn)生，用手觸摸杯壁下部，燒杯壁變涼，試著用手拿起燒杯，木片黏在燒杯上實(shí)驗(yàn)結(jié)論該反應(yīng)放出熱量該反應(yīng)吸收熱量化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時伴有熱量的釋放和吸收二、化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系1、化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)化學(xué)反應(yīng)的過程就是反應(yīng)物分子中的原子重新組合成生成物分子的過程，也就是反應(yīng)物分子中化學(xué)鍵斷裂和生成物分子中化學(xué)鍵形成的過程。

2、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因（1）斷開化學(xué)鍵吸收能量

例：1molH2中含有1molH—H鍵，常溫常壓下斷開1molH—H鍵，需要吸收436kJ的熱量。（2）形成化學(xué)鍵放出能量

由2molH原子生成1molH2，有1molH—H鍵生成，生成過程中向外界釋放436kJ的熱量。

注：形成1molH—H鍵釋放的能量與斷開1molH—H鍵吸收的能量相等。

（3）化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系

當(dāng)E1＞E2，反應(yīng)吸收熱量；當(dāng)E1＜E2，反應(yīng)放出熱量。注：任何化學(xué)反應(yīng)都要經(jīng)歷舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)鍵形成的過程，因此，任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化。在化學(xué)反應(yīng)中，從反應(yīng)物分子改變?yōu)樯晌锓肿樱髟觾?nèi)部并沒有多少變化，但原子間的結(jié)合方式發(fā)生了改變。在這個過程中，反應(yīng)物分子中的化學(xué)鍵部分或全部遭到破壞，生成物分子中的新化學(xué)鍵形成了，在破壞舊化學(xué)鍵時，需要能量來克服原子間的相互作用，在形成新化學(xué)鍵時，由于原子間的相互作用而放出能量。因此說化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。3、決定化學(xué)反應(yīng)中能量變化的因素及反應(yīng)能量變化的判定

化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過程中是吸收能量還是放出能量，決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對大小。如下圖所示：反應(yīng)物的總能量＜生成物的總能量，反應(yīng)吸收能量（圖1）；反應(yīng)物的總能量＞生成物的總能量，反應(yīng)放出能量（圖2）。注意：化學(xué)鍵的斷裂與形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的根本原因。(1)化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成。(2)化學(xué)鍵的斷裂吸收能量，化學(xué)鍵的形成要放出能量，吸收能量和放出能量的數(shù)值不相等就造成了化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化。(3)一個化學(xué)反應(yīng)是吸熱還是放熱，在宏觀上取決于反應(yīng)物總能量和生成物總能量的相對大小，在微觀上取決于舊化學(xué)鍵斷裂所吸收的總能量和新化學(xué)鍵形成所放出的總能量的相對大小。三、吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的判斷1.吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的比較放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)定義釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)形成原因反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量反應(yīng)物具有的總能量小于生成物具有的總能量與化學(xué)鍵強(qiáng)弱的關(guān)系生成物分子成鍵時釋放的總能量大于反應(yīng)物分子斷鍵時吸收的總能量生成物分子成鍵時釋放的總能量小于反應(yīng)物分子斷鍵時吸收的總能量反應(yīng)過程圖示2.常見的吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)3.吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的判斷方法E1>E2反應(yīng)吸收能量(吸熱反應(yīng))E1<E2反應(yīng)放出能量(放熱反應(yīng))(1)根據(jù)反應(yīng)物和生成物的總能量的相對大小判斷——決定因素。若反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，屬于放熱反應(yīng)，反之是吸熱反應(yīng)。(2)根據(jù)化學(xué)鍵斷裂或形成時的能量變化判斷——用于計(jì)算。若斷裂反應(yīng)物中的化學(xué)鍵所吸收的總能量小于形成生成物中化學(xué)鍵所放出的總能量，屬于放熱反應(yīng)，反之是吸熱反應(yīng)。(3)根據(jù)反應(yīng)物和生成物的相對穩(wěn)定性判斷。由不穩(wěn)定的物質(zhì)(能量高)生成穩(wěn)定的物質(zhì)(能量低)的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反之為吸熱反應(yīng)。(4)根據(jù)反應(yīng)條件判斷。凡是持續(xù)加熱才能進(jìn)行的反應(yīng)一般是吸熱反應(yīng)。四、利用圖像進(jìn)行反應(yīng)能量變化的計(jì)算1．化學(xué)鍵與能量變化的關(guān)系化學(xué)鍵的形成蘊(yùn)涵著能量變化，在進(jìn)行反應(yīng)時化學(xué)鍵要斷裂，吸收能量，反應(yīng)后形成新化學(xué)鍵要放出能量，反應(yīng)前反應(yīng)物能量與反應(yīng)后生成物能量不相等。2．計(jì)算公式用Q(吸)表示反應(yīng)物分子化學(xué)鍵斷裂時吸收的總能量，Q(放)表示生成物分子化學(xué)鍵形成時放出的總能量。公式：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)利用化學(xué)鍵形成和斷裂時的能量變化計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中的能量變化：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(ΔQ<0，為放熱反應(yīng),ΔQ>0，為吸熱反應(yīng)))3．實(shí)例(以H2＋Cl2=2HCl為例)：(1)圖示分析：H—Heq\o(——→,\s\up7(吸收436kJ·mol－1))H＋H Cl—Cleq\o(——→,\s\up7(吸收243kJ·mol－1))Cl＋Cleq\o(,\s\up7(放出,436kJ·mol－1))↓↓放出436kJ·mol－1H—ClH—Cl(2)計(jì)算分析：化學(xué)鍵反應(yīng)中能量變化1molA—B化學(xué)鍵反應(yīng)中能量變化H—H吸收436kJ共吸收679kJCl—Cl吸收243kJH—Cl放出431kJ共放出862kJ結(jié)論679kJ－862kJ＝－183kJ，即反應(yīng)放出183kJ熱量【點(diǎn)撥】反應(yīng)熱與化學(xué)鍵鍵能的關(guān)系(1)鍵能：標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將1mol氣態(tài)分子AB(g)解離為氣態(tài)原子A(g)、B(g)所需的能量，用符號E表示，單位為kJ·mol－1。(2)反應(yīng)熱與化學(xué)鍵鍵能的關(guān)系：反應(yīng)熱Q＝反應(yīng)物的鍵能之和－生成物的鍵能之和，Q<0，反應(yīng)放熱，Q>0，反應(yīng)吸熱。以反應(yīng)H2＋Cl2=2HCl為例：H—H鍵、Cl—Cl鍵和H—Cl鍵的鍵能分別為436kJ·mol－1、243kJ·mol－1、431kJ·mol－1，則反應(yīng)熱Q＝(436kJ·mol－1＋243kJ·mol－1)－2×431kJ·mol－1＝－183kJ·mol－1<0，反應(yīng)放熱。五、人類對能源的利用凡是能夠提供某種形式能量的物質(zhì)或是物質(zhì)的運(yùn)動，統(tǒng)稱為能源。它是人類取得能量的來源，包括已開采出來的可供使用的自然資源和經(jīng)過加工或轉(zhuǎn)移的能量的來源，尚未開采出的能量資源不列入能源的范疇，只能是能源資源。能源的分類方法有多種：1、一次能源與二次能源從自然界直接取得的天然能源叫一次能源，如原煤、原油、流過水壩的水等；一次能源經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換后獲得的能源稱為二次能源，如各種石油制品、蒸氣、煤氣、電力、氫能等。2、常規(guī)能源與新能源在一定歷史時期和科學(xué)技術(shù)水平下，已被人們廣泛使用的能源稱為常規(guī)能源，如煤、石油、天然氣、水能等；隨著科技的不斷發(fā)展，才開始被人類采用先進(jìn)的方法加以利用的古老能源以及新發(fā)現(xiàn)的利用先進(jìn)技術(shù)所獲得的能源都是新能源，如核能、風(fēng)能、太陽能、海洋能等。3、可再生能源與非再生能源（1）可連續(xù)再生、永久利用的一次能源稱為可再生能源，如水力、風(fēng)能等；（2）經(jīng)過億萬年形成的、短期內(nèi)無法恢復(fù)的能源，稱為非再生能源，如石油、煤、天然氣等。4、人類利用能源的三個階段柴草時期、化石能源時期和多能源結(jié)構(gòu)時期。5、新能源（1）概念：是指以新技術(shù)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)開發(fā)利用的能源，包括太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、海洋能、地?zé)崮艿?。?）太陽能的利用植物的光合作用是大自然“利用”太陽能極為成功的范例。在人工利用太陽能方面，例如模擬生物體儲存太陽能、利用太陽能電池把太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能、利用太陽能直接分解水，使太陽能轉(zhuǎn)化為氫能等方面的研究，都取得了一些可喜的成績。（3）氫能的利用氫能是人類最理想的能源，氫能主要用作高能燃料，廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、汽車、燃料電池等其他需要熱能或其他形式的能量