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1、第二章 化学反应与能量 第一节 化学能与热能 一 化学键与化学反应中能量变化的关系 1 化学反应中能量变化的本质原因 2 化学反应中能量变化的决定因素 放出 二 化学能与热能的相互转化 1 两条基本的自然规律 2 化学能与热能的相互转化 1 吸热反应和放热反应 吸热放热 2 写出下列反应的化学方程式并注明是吸热反应还是 放热反应 铝与稀盐酸 反 应 Ba OH 2 8H2O与NH4Cl晶体 反应 2Al 6HCl 2AlCl3 3H2 放热 Ba OH 2 8H2O 2NH4Cl BaCl2 2NH3 10H2O 吸热 NaOH溶液与稀盐酸 反 应 NaOH HCl NaCl H2O 放热 3
2、 化学能与热能相互转化的意义 4 人类对能源的利用 煤 石油 天然气 预习自测 1 下列选项描述的过程能实现化学能转化为热能的是 解析 选B A项 光合作用是太阳能转化为化学能 错误 B项 烧炭取暖是化学能转化成热能 正确 C项 风 力发电是风能转化为电能 错误 D项 电解冶炼是电能 转化为化学能 错误 2 下列对化学反应的认识错误的是 A 会引起化学键的变化 B 会产生新的物质 C 必然引起物质状态的变化 D 必然伴随着能量的变化 解析 选C 化学反应的本质是化学键的断裂和形成 表现为有新物质生成 并伴随着能量的变化 而化学变 化中的反应物和生成物的状态在反应前后可能相同 也 可能不相同 C
3、符合题意 3 下列说法正确的是 A 汽车在行驶过程中 热能首先转化为化学能 化学能 再转化为动能 B 炸药发生爆炸时化学能完全转化为热能 C 碳燃烧时化学能主要转化为光能 D 柴草燃烧时 部分化学能转化为热能 解析 选D 汽车在行驶过程中 化学能首先转化为 热能再转化为动能 A项错误 炸药发生爆炸时化学能除 了转化为热能外 还有部分转化为动能等 B项错误 碳 燃烧时化学能主要转化为热能 C项错误 4 即食即热型快餐 适合外出时使用 其内层是用铝 箔包裹的并已加工好的真空包装食品 外层则是分别包 装的两包化学物质 使用时拉动预留在外的拉线使这两 种化学物质反应 放出的热量便可对食物进行加热 这
4、两包化学物质最合适的选择是 A 浓硫酸和水 B 生石灰和水 C Na和水D 氯化钠和水 解析 选B 浓硫酸和水反应虽然放热 但浓硫酸是 液体 又具有强烈的腐蚀性 不宜用于加热大众化的食 品 生石灰和水反应放出的热量多 氯化钠和水不能发 生化学反应 氯化钠溶于水的热效应也很小 5 下列变化中属于吸热反应的是 液态水汽化 将胆矾加热变成白色粉末 浓硫 酸稀释 氯酸钾分解制氧气 生石灰跟水反应生成熟石灰 A B C D 解析 选D 放热反应和吸热反应都是化学反应 放 热反应为 吸热反应为 液态水汽化是吸热过程 浓硫酸稀释是放热过程 二者均为物理变化 6 据报道 若在太空建造巨大的集光装置可把太阳光变
5、 成激光用于分解海水制氢 2H2O 2H2 O2 下列 说法不正确的是 A 水的分解反应是放热反应 B 氢气是二级能源 C 使用氢气作燃料有助于控制温室效应 D 在这一反应中 光能转化为化学能 解析 选A H2O分解需吸收能量 属于吸热反应 且 该过程中由光能转化为化学能 故A错 D正确 氢气是二 级能源 产物只有水 不会产生CO2 利于控制温室效应 故B C正确 探究 化学反应中的能量变化 问题探究 1 化学反应中能量变化的原因是任何化学反应中 旧键 断裂时 填 吸收 或 放出 下同 的能量与 新键形成时 的能量均不相等 所以任何化学反应 都有能量变化 提示 吸收 放出 因为任何化学反应中
6、旧键断裂时 吸收的能量与新键形成时放出的能量均不相等 所以任 何化学反应都有能量变化 2 氢能是一种绿色能源 H2在O2中燃烧 放出大量能量 说明2 mol H2和1 mol O2具有的总能量 填 大 于 或 小于 2 mol H2O具有的总能量 提示 大于 化学反应放出能量 说明反应物具有的总 能量大于生成物具有的总能量 H2在O2中燃烧 放出能 量 故2 mol H2和1 mol O2具有的总能量大于2 mol H2O 具有的总能量 3 完成探究实验 铝和稀盐酸的反应 实验现实验现 象有 产产生 用温度计测计测 量 水银银柱 离子反应应2Al 6H 2Al3 3H2 实验结实验结 论论 活
7、泼泼金属与酸反应应是 反应应 气泡 放热 上升 Ba OH 2 8H2O和氯化铵反应 实验现实验现 象 闻闻到 气味 烧烧杯壁 玻璃片 和烧烧杯 混合物呈 化学反应应Ba OH 2 8H2O 2NH4Cl BaCl2 2NH3 10H2O 实验结论实验结论该该反应应是 反应应 刺激性发凉 黏结在一起糊状 吸热 盐酸与氢氧化钠反应 实验现实验现 象 混合后溶液温度比原两种溶液的温度高 离子反应应H OH H2O 实验结实验结 论论 酸碱中和反应应是 反应应 放热 4 做实验时 不管是吸热反应还是放热反应都可能用到 酒精灯 怎样根据加热的方法判断该反应是吸热反应还 是放热反应 放热反应加热的目的是
8、什么 提示 持续用酒精灯加热 撤掉酒精灯反应就停止的反 应是吸热反应 开始用酒精灯加热 反应开始后 撤去酒 精灯仍能继续进行的反应是放热反应 放热反应加热 的目的一般是引发反应进行或加快反应速率 5 任何化学反应都有化学键的断裂 有化学键断裂的过 程都是化学反应吗 提示 不是 化学反应中既有旧化学键的断裂 同时也 有新化学键的形成 若过程中只有旧化学键的断裂而没 有新化学键的形成 如NaCl的熔化 HCl溶于水 则不 属于化学反应 6 一定条件下 1 mol石墨转化为1 mol金刚石 要吸收 1 895 kJ的热量 说明相同物质的量的金刚石和石墨 具有的总能量高 更稳定 提示 金刚石 石墨 因
9、1 mol石墨转化为1 mol金刚石 需要吸收能量 故1 mol金刚石具有的能量高 依据能量 越低越稳定可知石墨更稳定 探究总结 1 吸热反应和放热反应的比较 类类型 比较较 放热热反应应吸热热反应应 定义义 有热热量放出的化学 反应应 吸收热热量的化学反应应 形成原因 反应应物具有的总总能 量大于生成物具有 的总总能量 反应应物具有的总总能量 小于生成物具有的总总能 量 类类型 比较较 放热热反应应吸热热反应应 与化学键键 强弱的关 系 生成物分子成键时键时 释释放出的总总能量大 于反应应物分子断键键 时时吸收的总总能量 生成物分子成键时释键时释 放出的总总能量小于反 应应物分子断键时键时
10、吸收 的总总能量 图图示 类类型 比较较 放热热反应应吸热热反应应 举举例 一切燃烧烧反应应 活泼泼金属与酸 或水的反应应 酸碱中和反应应 大多数化合反 应应 物质质的缓缓慢氧 化 大多数分解反应应 铵盐铵盐 与碱的反应应 如 2NH4Cl s Ba OH 2 8H2O BaCl2 2NH3 10H2O C CO2 2CO C H2 CO与氧化物发发 生的氧化还还原反应应 2 吸热反应和放热反应的判断方法 1 根据反应物和生成物的总能量大小判断 反应物 的总能量大于生成物的总能量的反应为放热反应 反之 为吸热反应 2 根据化学键断裂和形成时能量变化大小判断 反 应物中破坏化学键吸收的能量大于生
11、成物中形成化学 键放出的能量的反应为吸热反应 反之为放热反应 3 根据经验规律判断 用常见吸热和放热的反应类 型来判断 4 根据生成物和反应物的相对稳定性判断 由稳定 的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应 反之为放 热反应 5 根据反应条件判断 需持续加热才能进行的反应 为吸热反应 反之 一般为放热反应 拓展提升 利用化学键计算化学反应中的能量变化 1 化学键与能量变化的关系 化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变 化的主要原因 利用化学键的能量变化可粗略计算化 学反应过程中的能量变化 以H2 Cl2 2HCl为例 由此可推知 1 mol H2和1 mol Cl2完全反应生成2 mo
12、l HCl放出183 kJ的能量 2 计算公式 Q Q 吸 Q 放 Q Q 吸 Q 放 反应物的总键能 生成物的总键能 生成物的总能量 反应物的总能量 Q 0 为吸热反应 探究训练 1 2017 兰州高一检测 已知反应X Y M N为吸收 能量的反应 下列对这个反应的说法中正确的是 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 因为该反应为吸收能量的反应 故一定要加热才能进 行 C 破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成 物中化学键所放出的能量 D X和Y的总能量一定低于M和N的总能量 解题指南 解答本题要注意以下两点 1 吸热反应中反应物总能量小于生成物总能量 2 旧键断
13、裂吸收的能量与新键形成放出的能量相对大 小决定一个反应是吸热反应还是放热反应 解析 选D 吸收能量的反应中 反应物的总能量小 于生成物的总能量 但X的能量不一定低于M或Y的能量 不一定低于N 故A错 D对 若从化学键角度分析 吸收能 量的反应中旧键断裂时吸收能量多 新键形成时放出能 量少 故C错 吸收能量的反应不一定需要加热 故B错 2 对于放热反应 H2 Cl2 2HCl 下列说法错误的是 A 反应物的总能量大于生成物的总能量 B 该反应遵循能量守恒定律 C 该反应中 化学能只转变成热能 D 断开1 mol H H键和1 mol Cl Cl键所吸收的总能 量小于形成2 mol H Cl键所放
14、出的总能量 解题指南 解答本题时应注意以下两点 1 反应吸热 放热与反应物总能量和生成物总能量的 相对大小有关 2 反应吸热 放热与反应断键吸收的能量和成键放出 的能量的相对大小有关 解析 选C 该反应为放热反应 所以反应物的总能 量大于生成物的总能量 A正确 所有化学反应都遵循能 量守恒定律 B正确 该反应中 化学能除了转变成热能 外 还有部分化学能转变为光能 C错误 该反应为放热 反应 所以断开1 mol H H键和1 mol Cl Cl键所吸收 的总能量小于形成2 mol H Cl键所放出的总能量 D正 确 延伸探究 若将A项改为 Cl2的总能量大于HCl的总 能量 A项正确吗 提示 不
15、正确 反应物的总能量大于生成物的总能量 但Cl2的总能量与HCl的总能量无法比较 3 如图所示 把试管放入盛有25 饱和澄清石灰水的烧 杯中 试管中开始放入几小块镁片 再用滴管滴入5 mL 稀盐酸于试管中 试回答下列问题 1 烧杯中观察到的现象是 2 产生上述现象的原因是 3 写出有关反应的离子方程式 4 由实验推知 MgCl2和H2的总能量 填 大 于 小于 或 等于 镁片和盐酸的总能量 解析 镁片与盐酸的反应是放热反应 反应物 Mg和 HCl 的总能量高于生成物 MgCl2和H2 的总能量 放出 的热量通过试管传递给饱和石灰水溶液 使Ca OH 2的溶 解度降低而析出Ca OH 2固体 答
16、案 1 溶液变浑浊 2 镁与盐酸的反应为放热反应 Ca OH 2在水中的溶解 度随温度升高而减小 故析出Ca OH 2固体 3 Mg 2H Mg2 H2 4 小于 延伸探究 你还有哪些方法证明试管中的反应为放热反应 提示 可以用温度计测量试管中温度的变化或用手摸试 管感受温度的变化等 只要方法合理即可 补偿训练 1 已知 能量越低的物质越稳定 白 磷转化成红磷放出热量 据此 下列判断或说法中正确 的是 A 在相同的条件下 红磷比白磷稳定 B 在相同的条件下 白磷比红磷稳定 C 红磷和白磷的结构相同 D 红磷容易发生自燃而白磷则不会自燃 解析 选A 白磷转化成红磷放出热量 可见红磷能 量更低 所以更稳定 2 2017 沈阳高一检测 已知2 mol氢气完全燃烧生成 水蒸气时放出能量484 kJ 且氧气中1 mol O O键完全 断裂时吸收能量496 kJ 水蒸气中1 mol H O键形成时 放出能量463 kJ 则氢气中1 mol H H键断裂时吸收能 量为 A 920 kJ B 557 kJ C 436 kJD 188 kJ 解析 选C 设1 mol H H键断裂时吸收能量为 xkJ 首
