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 化学反应中能量变化原因 燃料的选择和氢能的利用
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能够利用化学键解释某些吸热反应和放热反应，可以进行一些简单的能量变化计算。
理解化学反应中能量的变化取决于反应物与生成物的总能量相对大小。
认识燃料的燃烧效率、保护环境、开发清洁燃料的必要性和重要性。
知识解读
知识点一
化学反应中能量变化的原因
1．化学反应中能量变化与化学键的关系
(1)化学反应过程
(2)化学反应中能量变化的原因
2．化学反应中能量的决定因素(宏观辨识)
图示
能量相对大小
反应物的总能量大于生成物的总能量
反应物的总能量小于生成物的总能量
(1)化学反应的两大基本特征：物质种类发生变化和能量发生变化。
(2)化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的本质原因。
重点归纳
物质稳定性的因素：物质的化学键越牢固，断裂时需要吸收的能量越多，形成时释放的能量越多，物质具有的能量越低，物质越稳定。
知识点二
燃料燃烧释放的能量和氢燃料的应用前景
化石燃料
（1）现阶段人类获取热能的主要途径是：物质的燃烧
使用最多的常规能源是：化石燃料(煤、石油和天然气)
（2）化石燃料获取能量面临的问题
储量有限，短期内不可再生。
影响环境：煤、石油产品燃烧排放的粉尘、、、等是大气污染物的主要来源。
（3）节能减排的措施
燃料燃烧阶段提高燃料的燃烧效率。
能量利用阶段提高能源的利用率。
开发使用新能源
提高燃料燃烧效率的措施及意义
提高燃料的燃烧效率的措施
①尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气要尽可能充分接触，且空气要适当过量。
②尽可能充分利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。
提高燃料的燃烧效率的意义在于节约能源、节约资源、减少污染。
2．热值
已知下列几种燃料的热值：
物质
煤炭
天然气
氢气
乙醇
热值/kJ·g－1
约33
约56
143
30
其热化学方程式分别为
①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－396
kJ·mol－1
②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－896
kJ·mol－1
③H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－286
kJ·mol－1
④C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－1
380
kJ·mol－1
(1)完全燃烧相等物质的量的上述物质，放出热量的大小顺序是④>②>①>③。
(2)完全燃烧等质量的上述物质，放出热量的大小顺序是③>②>①>④。
(3)燃料燃烧放出热量的大小常用热值来衡量。燃料的热值是指在一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量，单位是kJ·g－1。
3．氢燃料的应用前景
(1)能源特点
(2)氢能开发利用的困难与解决方法
①困难：能耗高、储存和运输困难等。
②方法：
a．在光分解催化剂存在条件下，在特定的装置中，利用太阳能分解水制氢气。
b．利用蓝绿藻等低等植物和微生物在阳光作用下分解水释放出氢气。
c．发现和应用贮氢材料，解决氢气的储存和运输问题。
(3)氢燃料的应用实例
①作人造卫星和运载火箭的燃料。
②作混合动力有轨电车的燃料。
③氢燃料电池。
4．太阳能及其利用
被吸收的太阳能
化学能
热能、光能或电能
(1)太阳能转化为化学能
①物质转化：
在太阳光作用下，植物体内的叶绿素把水、二氧化碳转化为葡萄糖，进而生成淀粉、纤维素。
②化学反应：6CO2(g)＋6H2O(g)
C6H12O6(s)＋6O2(g)。
③能量转化：光能→化学能。
(2)化学能转化为热能
①物质转化：
动物摄入体内的淀粉能水解转化为葡萄糖，葡萄糖氧化生成二氧化碳和水，释放出热，供给生命活动的需要。
②化学反应：(C6H10O5)n＋nH2OnC6H12O6；
C6H12O6＋6O26H2O＋6CO2。
③能量转化：化学能热能。
(3)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
太阳能间接转化为化学能
随堂演练
1.下列关于能源的说法，错误的是（??
）
A.?化石燃料作为我国使用的主要能源，不能再生，最终将会枯竭
B.?太阳能、氢能、风能、地热能和生物质能等新能源资源丰富，可以再生
C.?基于我国目前的技术水平和管理水平，我国能源利用效率已达到发达国家水平
D.?为了应对能源危机，提高燃料利用率和寻找新能源已成为国际能源研究的热点课题
2.能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源，在全球经济高速发展的今天，国际能源安全已上升到了国家战略的高度，下列有关能源说法不正确的是（??
）
A.?风能、煤、石油、天然气、天然铀矿等属于一次能源
B.?氢能、生物质能主要通过化学反应进行能量转换
C.?工业上电解水制取氢气是生产氢能源的主要方法
D.?风能、水能、矿物燃料、生物质能等能源均直接或间接来自于太阳能
3.美国亚利桑那州大学和阿贡国家实验室的科学家最近设计出生产氢气的人造树叶，原理为2H2O(g)2H2(g)＋O2(g)。有关该反应的说法错误的是（
??）
A.?没有人造树叶和太阳能的作用该反应不能自发进行?????B.?该反应最终是将太阳能转化为电能
C.?该反应为充分利用太阳能开辟了广阔前景???????????????????D.?氢能是理想的绿色能源
4.下列有关说法正确的是(??
)
A.?隔绝空气高温加热生物质，通过热化学转换可产生可燃性气体
B.?光－电转换是太阳能的利用途径之一，该途径必然发生化学反应
C.?开发太阳能、氢能、核能、天燃气等新能源可以减少雾霾的产生
D.?科学家正在研究使用高效催化剂，使水分解产生氢气，同时释放能量
5.下列说法中正确的是（
??）
A.?在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化
B.?ΔH的大小与热化学方程式的化学计量数无关
C.?生成物的总焓大于反应物的总焓时，反应吸热，ΔH<0
D.?煤、石油、天然气均为化石能源，是非再生能源
6.2010年上海世博会，上海将有千辆氢燃料电池车上路，参看某种氢燃料电池原理图，下列说法错误的是（??
）
A.?氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
B.?氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
C.?氢燃料电池能量转换率比氢气直接燃烧高
D.?氢燃料电池工作时，发出淡蓝色火焰
7.《全球科技经济瞭望》报道了美国氢燃料电池技术的发展．科学家预测“氢能”将是未来21世纪最理想的新能源，氢能是利用氢气的燃烧反应放热提供能量．
即：H2（g）+O2（g）═H2O（l）△H=﹣285.5kJ/mol．
（1）试分析“氢能”将是未来21世纪最理想的新能源的原因________?；________?（指出两个优点即可）．
（2）目前世界上的氢气绝大部分是从石油、煤炭和天然气中制取．请写出工业上由天然气与H2O（g）反应制氢气的化学反应方程式________?
（3）利用硫﹣碘热循环法制取氢气也是化学家常用的一种方法，总反应方程式为2H2O2H2↑+O2↑，其循环过程分三步进行：
（a）SO2+I2+H2O→A（________?）+B（________?）
（b）A（________?）→________?+________?
（c）B（________?）→________?+________?+________?
完成以上三步反应，并确定最难进行的反应为________?
（4）目前，有人提出一种最经济最理想的获得氢能源的循环体系，如图所示，这是一种最理想的氢能源循环体系，类似于生物的光合作用，太阳能和水是用之不竭的，而且价格低廉．急需化学家研究的是________?
8.某化学实验小组用如图装置进行电解饱和食盐水的探究实验。回答下列问题：
（1）精制饱和食盐水过程中，用于去除粗盐中SO42－的试剂是________(填化学式)溶液。
（2）电解饱和食盐水的化学方程式为________。
（3）①电解一段时间后，图中左右两个气球分别收集到V1mL、V2mL气体，但V1＜V2。对于V1＜V2的原因，同学们提出如下三种假设，请完成假设Ⅱ。
假设Ⅰ.左边电极上产生的部分Cl2溶于水；
假设Ⅱ.左边电极还可能有另一种气体________(写化学式)生成；
假设Ⅲ.上述两种情况都有。
②提出假设Ⅱ的理由是________。
（4）为从电解液中提取出较纯的NaOH晶体，可以利用NaOH和NaCl溶解度受温度影响的差异，通过________、冷却结晶、________、洗涤、干燥等操作提纯NaOH晶体。
答案解析
1.【答案】
C
【解析】【解答】A.化石燃料的资源有限，终有一天会枯竭，故A不符合题意
B.?太阳能、氢能、风能、地热能和生物质能等新能源资源丰富属于可再生能源，故B不符合题意
C.我国的能源的利用率，并未达发达国家水平，故C符合题意
D.?为了应对能源危机，提高燃料利用率和寻找新能源已成为国际能源研究的热点课题?，故D不符合题意
故答案为：C
2.【答案】
C
【解析】【解答】A.
风能、煤、石油、天然气、天然铀矿等可以直接利用其能源，属于一次能源，故A
不符合题意
B.氢能和生物质能通过化学反应进行能量的转换，故B不符合题意
C.工业上制取氢气主要是通过水煤气或者石油裂化产生，故C符合题意
D.
风能、水能、矿物燃料、生物质能等能源均直接或间接来自于太阳能
，故D不符合题意
故答案为：C
3.【答案】
B
【解析】【解答】A.自然条件下，H2O(g)无法转化为H2和O2
，
因此在没有人造树叶和太阳恩的作用下，该反应不能自发进行，选项正确，A不符合题意；
B.该反应过程中，没有产生电能，因此不存在太阳能和电能的转化，选项错误，B符合题意；
C.该反应利用了太阳能，实现了太阳能的转化，为充分利用太阳能开辟了广阔前景，选项正确，C不符合题意；
D.H2燃烧生成H2O，H2O分解产生H2
，
可实现循环利用，且不会造成污染，因此氢能是理想的绿色能源，选项正确，D不符合题意；
故答案为：B
4.【答案】
A
【解析】【解答】A.隔绝空气高温加热生物质，可生成可燃性气体，A符合题意；
B.光电转化过程中，不一定生成新物质，因此不一定发生化学变化，
B不符合题意；
C.天然气属于不可再生能源，不属于新能源，C不符合题意；
D.水分解过程为吸热反应，不会释放能量，D不符合题意；
故答案为：A
5.【答案】
D
【解析】【解答】A．在化学反应过程中，发生物质变化的同时一定发生能量变化，故A不符合题意；
B．焓变大小决定于化学方程式中化学计量数的大小及物质的状态等，故B不符合题意；
C．生成物的总焓大于反应物的总焓时，反应吸热，ΔH>0，故C不符合题意；
D．化石燃料是不可再生能源，故D符合题意。
故答案为：D。
6.【答案】
D
【解析】【解答】氢氧燃料电池的生成物是水，能量利用率高，而且不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，所以选项A、B、C都是正确的；在燃料电池中氢气失去电子，并不和氧化剂直接接触，因此不会产生淡蓝色火焰，D符合题意，
故答案为：D。
7.【答案】
用水做原料制氢资源丰富；燃烧产物是水无污染 ；CH4+2H2O（g）CO2+4H2；HI；H2SO4；HI ；H2；I2；H2SO4；SO2↑；O2↑；H2O；c；合适的光分解催化剂
【解析】【解答】（1）水做原料制氢资源丰富；燃烧产物是水无污染；发热量高所以氢能是未来最理想的新能源，故答案：用水做原料制氢资源丰富；燃烧产物是水无污染；
（2）该反应式的书写要注意工业上充分利用天然气，获得更多的氢气，必须利用廉价的水来提供氢，而不是直接分解．另外产物是二氧化碳，而不是一氧化碳，这样甲烷的利用率才更高．故反应式为CH4+2H2O（g）CO2+4H2
，
故答案为：CH4+2H2O（g）CO2+4H2；
（3）根据SO2和I2在水溶液中发生氧化还原反应，SO2被氧化为H2SO4
，
I2被还原为HI，故反应为：SO2+I2+2H2O═2HI+H2SO4；
再根据A的分解产物只有两种，故A为HI，分解反应为：2HIH2+I2；
分解为B的分解产物有三种，故B为H2SO4
，
分解反应为：2H2SO4═2SO2↑+O2↑+2H2O；
由于硫酸很稳定，所以反应（c）最难进行，
故答案为：（a）SO2+I2+2H2O═2HI+H2SO4
（b）2HIH2+I2
（c）2H2SO4═2SO2↑+O2↑+2H2O
反应（c）最难进行；
（4）由图可见，科学家需研究出合适的光分解催化剂，它能在光照下促使水的分解速率加快．故答案为：合适的光分解催化剂．
8.【答案】
（1）BaCl2
（2）2NaCl+2H2O
H2↑+Cl2↑+2NaOH
（3）O2；当阳极Cl－放电完全，水电离产生的OH－继续在阳极放电产生O2
，
其体积是阴极产生H2体积的
（4）蒸发浓缩；过滤
【解析】【解答】(1)食盐水中有SO42－
，
利用SO42－与Ba2＋会生成BaSO4沉淀除去SO42－
，
不引入其他杂质利用BaCl2溶液；(2)电解饱和食盐水得到NaOH、Cl2、H2
，
化学方程式为2NaCl+2H2O
H2↑+Cl2↑+2NaOH；(3)假设Ⅱ.根据化学方程式，左右两边生成的气体的体积相同，现V1＜V2
，
阳极产生的气体小于阴极产生的气体；阳极除了Cl2外，还可能有O2
，
溶液中的OH－也可以在阳极失去电子生成O2
，
电极方程式为4OH－-4e－=O2↑＋2H2O；②当Cl－放电完全，溶液中的OH－会继续在阳极放电生成O2
，
此时是电解水，方程式为2H2O
2H2↑＋O2↑；阳极生成的O2的体积小于阴极小于H2的体积；因此提出假设Ⅱ的理由是当阳极Cl－放电完全，水电离产生的OH－继续在阳极放电产生O2
，
其体积是阴极产生H2体积的
；(4)从电解液中得到溶质，可以利用NaOH和NaCl溶解度受温度影响的差异，可通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥等操作得到NaOH晶体。(共19张PPT)
化学
第二课时
化学反应中能量变化原因 燃料的选择和氢能的利用
专题6
第二单元
必修第二册
学习目标
1.能够利用化学键解释某些吸热反应和放热反应，可以进行一些简单的能量变化计算。
2.理解化学反应中能量的变化取决于反应物与生成物的总能量相对大小。
3.认识燃料的燃烧效率、保护环境、开发清洁燃料的必要性和重要性。
知识解读
知识点一
化学反应中能量变化的原因
1．化学反应中能量变化与化学键的关系
(1)化学反应过程
知识解读
(2)化学反应中能量变化的原因
知识解读
2．化学反应中能量的决定因素(宏观辨识)
(1)化学反应的两大基本特征：物质种类发生变化和能量发生变化。
(2)化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的本质原因。
图示
能量相对大小
反应物的总能量大于生成物的总能量
反应物的总能量小于生成物的总能量
典型例题
典型例题
典型例题
知识解读
知识点二
燃料燃烧释放的能量和氢燃料的应用前景
1.化石燃料
（1）现阶段人类获取热能的主要途径是：物质的燃烧
使用最多的常规能源是：化石燃料(煤、石油和天然气)
（2）化石燃料获取能量面临的问题
① 储量有限，短期内不可再生。
② 影响环境：煤、石油产品燃烧排放的粉尘
、
、
、等是大气污染物的主要来源。
知识解读
（3）节能减排的措施
1)燃料燃烧阶段提高燃料的燃烧效率。
2)能量利用阶段提高能源的利用率。
3)开发使用新能源
（4）提高燃料燃烧效率的措施及意义
1)提高燃料的燃烧效率的措施
①尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气要尽可能充分接触，且空气要适当过量。
②尽可能充分利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。
2)提高燃料的燃烧效率的意义在于节约能源、节约资源、减少污染。
知识解读
2．热值
已知下列几种燃料的热值：
物质
煤炭
天然气
氢气
乙醇
热值/kJ·g－1
约33
约56
143
30
其热化学方程式分别为
①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－396
kJ·mol－1
②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－896
kJ·mol－1
③H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－286
kJ·mol－1
④C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－1
380
kJ·mol－1
(1)完全燃烧相等物质的量的上述物质，放出热量的大小顺序是④>②>①>③。
(2)完全燃烧等质量的上述物质，放出热量的大小顺序是③>②>①>④。
(3)燃料燃烧放出热量的大小常用热值来衡量。燃料的热值是指在一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量，单位是kJ·g－1。
知识解读
3．氢燃料的应用前景
(1)能源特点
知识解读
(2)氢能开发利用的困难与解决方法
①困难：能耗高、储存和运输困难等。
②方法：
a．在光分解催化剂存在条件下，在特定的装置中，利用太阳能分解水制氢气。
b．利用蓝绿藻等低等植物和微生物在阳光作用下分解水释放出氢气。
c．发现和应用贮氢材料，解决氢气的储存和运输问题。
(3)氢燃料的应用实例
①作人造卫星和运载火箭的燃料。
②作混合动力有轨电车的燃料。
③氢燃料电池。
知识解读
4．太阳能及其利用
被吸收的太阳能
化学能
热能、光能或电能
(1)太阳能转化为化学能
①物质转化：
在太阳光作用下，植物体内的叶绿素把水、二氧化碳转化为葡萄糖，进而生成淀粉、纤维素。
②化学反应：6CO2(g)＋6H2O(g)
C6H12O6(s)＋6O2(g)。
③能量转化：光能→化学能。
(2)化学能转化为热能
①物质转化：
动物摄入体内的淀粉能水解转化为葡萄糖，葡萄糖氧化生成二氧化碳和水，释放出热，供给生命活动的需要。
②化学反应：(C6H10O5)n＋nH2O
nC6H12O6；
C6H12O6＋6O2
6H2O＋6CO2。
③能量转化：化学能
热能。
知识解读
(3)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
太阳能间接转化为化学能
典型例题
典型例题
归纳总结
重点归纳一
物质稳定性的因素：物质的化学键越牢固，断裂时需要吸收的能量越多，形成时释放的能量越多，物质具有的能量越低，物质越稳定。
化学
THANK
YOU
苏教版
必修第二册
高一化学课件
专题六
