2019-2020年高中化學 專題2 化學反應與能量轉(zhuǎn)化 第2單元 化學反應中的熱量 第1課時教學案 蘇教版必修2學習目標定位通過生產(chǎn)、生活中的實例熟悉化學能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，會判斷吸熱反應和放熱反應。一、化學反應中能量變化的探究1按照下列各實驗的操作步驟，完成各實驗并將觀察到的實驗現(xiàn)象及其實驗結論填入表中。(1)鋁與鹽酸反應實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結論產(chǎn)生大量氣泡、溫度計指示溫度升高鋁與鹽酸反應的離子方程式為2Al6H=2Al33H2，該反應放出熱量(2)Ba(OH)28H2O與NH4Cl晶體反應實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結論有刺激性氣味氣體產(chǎn)生用手摸燒杯底部有冰涼感覺用手拿起燒杯，玻璃片粘結到燒杯的底部燒杯內(nèi)反應物成糊狀化學方程式為Ba(OH)28H2O2NH4Cl=BaCl22NH310H2O，該反應吸收熱量由上述實驗可知，化學反應都伴隨著能量變化，有的放出能量，有的吸收能量?；瘜W反應中的能量變化有多種形式，但通常主要表現(xiàn)為熱量的變化。化學上把有熱量放出的化學反應稱為放熱反應，把吸收熱量的化學反應稱為吸熱反應。2根據(jù)前面的學習和生活常識，分析下列反應是吸熱反應還是放熱反應？H2SO42KOH=K2SO42H2OMg2HCl=MgCl2H2NH4ClHClNH32AlFe2O3Al2O32Fe2MgO22MgOCa(OH)22NH4Cl=CaCl22NH32H2OCCO22COCH2O(g)COH2答案為吸熱反應；為放熱反應。1.常見的放熱反應(1)所有的燃燒反應，劇烈的發(fā)光、發(fā)熱的化學反應；(2)酸堿中和反應；(3)大多數(shù)的化合反應；(4)鋁熱反應；(5)活潑金屬與酸或H2O的反應。2常見的吸熱反應(1)消石灰與氯化銨固體的反應；(2)大多數(shù)的分解反應；(3)碳與水蒸氣的反應；(4)以C、H2、CO為還原劑的氧化還原反應。1下列對化學反應的認識中錯誤的是()A會引起化學鍵的變化B會產(chǎn)生新的物質(zhì)C必然引起物質(zhì)狀態(tài)的變化D必然伴隨著能量的變化答案C解析化學反應不一定引起物質(zhì)狀態(tài)的變化，如氣相反應：氮氣與氫氣化合生成氨氣無狀態(tài)變化。2下列變化中屬于吸熱反應的是()液態(tài)水汽化將膽礬加熱變?yōu)榘咨勰┛列遭c固體溶于水氯酸鉀分解制氧氣生石灰跟水反應生成熟石灰干冰升華A B C D答案B解析不是化學反應，是吸熱反應，是放熱反應。二、化學反應中能量變化1從化學鍵角度分析化學反應中的能量變化(1)請根據(jù)下列信息分析氫氣燃燒生成水蒸氣時，為什么會發(fā)生能量變化？答案從給出的信息可知，在化學反應過程中，反應物分子中舊鍵斷裂需吸收能量，生成物分子中新鍵形成放出能量。斷裂1 mol H2和 mol O2中的化學鍵吸收的能量總和為436 kJ249 kJ685 kJ，而形成1 mol H2O的共價鍵釋放 930 kJ 能量，放出的能量大于吸收的能量，故該反應要放出能量。(2)化學反應中的能量變化可以用下圖形象地表示出來：若E1>E2，反應吸收能量；若E1<E2，反應放出能量。2化學反應的能量變化與物質(zhì)內(nèi)部能量的關系(1)從物質(zhì)內(nèi)部能量分析化學反應過程：化學反應的過程可看作“儲存”在物質(zhì)內(nèi)部的能量(化學能)轉(zhuǎn)化為熱能、電能或光能等形式釋放出來，或者是熱能、電能或光能等轉(zhuǎn)化為物質(zhì)內(nèi)部的能量(化學能)被“儲存”起來的過程。(2)化學反應的能量變化與物質(zhì)內(nèi)部能量的關系圖中反應物內(nèi)部的總能量大于生成物內(nèi)部的總能量，反應釋放能量；圖中反應物內(nèi)部的總能量小于生成物內(nèi)部的總能量，反應吸收能量。1.化學反應的基本特征：一是物質(zhì)發(fā)生了變化，即有新物質(zhì)生成；二是能量發(fā)生了變化，即吸收能量或放出能量。2由于拆開不同的化學鍵消耗的能量不同，形成不同的化學鍵釋放的能量也不同，所以化學反應中總會伴有能量的變化，最終的反應結果表現(xiàn)為吸收能量和放出能量。3下列關于反應能量的說法中正確的是()A化學反應中的能量變化，都表現(xiàn)為熱量的變化B化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因C已知反應：Zn(s)CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)Cu(s)為放熱反應，則反應物總能量<生成物總能量D相同條件下，如果1 mol氫原子所具有的能量為E1，1 mol氫分子的能量為E2，則2E1E2答案B解析化學反應中的能量變化，不是都表現(xiàn)為熱量的變化，還可能有其他能量的變化，如光能等，故A項錯誤；放熱反應中反應物的總能量大于生成物的總能量，故C項錯誤；分子變成原子需要破壞化學鍵，吸收能量，2E1>E2，故D項錯誤。4已知斷開1 mol HH鍵吸收的能量為436 kJ，形成1 mol HN鍵放出的能量為391 kJ，根據(jù)化學方程式N23H22NH3，反應完1 mol N2放出的能量為92.4 kJ，則斷開1 mol NN鍵需吸收的能量是()A431 kJ B945.6 kJ C649 kJ D869 kJ答案B解析設斷開1 mol NN鍵需吸收的能量為x，根據(jù)反應放出的能量形成新鍵放出的能量斷開舊鍵吸收的能量，代入數(shù)據(jù)：92.4 kJ6391 kJ3436 kJx，x945.6 kJ。1判斷下列說法的正誤，正確的在括號內(nèi)劃“”，錯誤的在括號內(nèi)劃“”。(1)所有化學反應必然引起物質(zhì)狀態(tài)的變化()(2)不同的化學反應放出或吸收的能量一般是不相同的()(3)同一化學反應中反應物的用量不同時，放出或吸收的能量卻相同()(4)放出能量越多的反應，通常生成物越不穩(wěn)定()(5)因為氫氣在氧氣中燃燒是放出能量的，所以水的分解反應一定是吸收能量的()答案(1)(2)(3)(4)(5)解析(4)放出能量越多的反應，說明生成物的能量越低，生成物越穩(wěn)定。2下列說法正確的是()A物質(zhì)發(fā)生化學反應時都伴隨著能量變化B伴有能量變化的物質(zhì)變化都是化學變化C在一個確定的化學反應體系中，反應物的總能量與生成物的總能量一定相同D在一個確定的化學反應體系中，反應物的總能量總是高于生成物的總能量答案A解析物質(zhì)發(fā)生化學反應時都伴隨著能量變化，伴有能量變化的物質(zhì)變化不一定是化學變化，如物質(zhì)發(fā)生核變(如原子彈的爆炸)時也伴有能量變化。在一個確定的化學反應體系中，反應物的總能量(設為x)與生成物的總能量(設為y)之間的關系：xy，化學反應為放熱反應；xy，化學反應為吸熱反應。3下列說法正確的是()需要加熱才能發(fā)生的反應一定是吸熱反應放熱反應在常溫下一定很容易發(fā)生反應是放出能量還是吸收能量必須看反應物和生成物所具有的總能量的相對大小有的放熱反應加熱到一定溫度引發(fā)后，停止加熱反應也能繼續(xù)進行A只有 B只有C D答案A解析加熱才能發(fā)生的反應不一定是吸熱反應，如銅在氯氣中燃燒；放熱反應在常溫下不一定容易發(fā)生，如N2與H2合成NH3；反應是放熱還是吸熱取決于反應物、生成物所具有的總能量的相對大?。恍枰訜岵拍馨l(fā)生的放熱反應，如果反應放出的熱量達到反應所需要的熱量，停止加熱反應也能繼續(xù)進行，如FeSFeS。4已知反應A2B2=2AB，破壞1 mol A2中的化學鍵消耗的能量為Q1 kJ，破壞1 mol B2中的化學鍵消耗的能量為 Q2 kJ，形成1 mol AB中的化學鍵釋放的能量為Q3 kJ，則下列說法正確的是()A若A2和B2的總能量之和大于生成的AB的總能量，則反應放熱B若A2和B2的總能量之和小于生成的AB的總能量，則反應放熱C若該反應放出能量，則Q1Q2Q3D若該反應吸收能量，則Q1Q2<Q3答案A解析若反應物總能量之和大于生成物總能量之和，則反應放熱，反之，反應吸熱。若破壞反應物化學鍵消耗的能量小于形成生成物化學鍵釋放的能量，則反應放熱，反之，反應吸熱。5已知在高溫、高壓、催化劑作用下，1 mol石墨轉(zhuǎn)化為金剛石，吸收1.9 kJ的熱量。(1)石墨轉(zhuǎn)化為金剛石屬于_變化。(2)石墨和金剛石相比，_能量高，_更穩(wěn)定。(3)推測石墨與金剛石各1 mol在相同條件下燃燒，_放出的熱量多。答案(1)化學(2)金剛石石墨(3)金剛石解析同素異形體之間的轉(zhuǎn)化是化學變化；1 mol石墨轉(zhuǎn)化為金剛石，該反應吸收1.9 kJ的熱量，屬于吸熱反應，金剛石的能量高，石墨的能量低，故石墨更穩(wěn)定；石墨與金剛石各1 mol在相同條件下燃燒時金剛石放出的熱量多。基礎過關題組一化學變化的本質(zhì)特征1物質(zhì)在發(fā)生化學變化時，下列說法正確的是()A反應物的總質(zhì)量等于生成物的總質(zhì)量B發(fā)生電子得失或偏移C有化學鍵的斷裂，不一定有新物質(zhì)生成D反應物所具有的總能量等于生成物所具有的總能量答案A解析A項符合質(zhì)量守恒，正確；非氧化還原反應沒有電子得失或偏移，B項不正確；化學變化時有化學鍵的斷裂，則一定有新物質(zhì)生成，C項不正確。2在研究物質(zhì)變化時，人們可以從不同的角度、不同的層面來認識物質(zhì)變化所引起的化學鍵及能量的變化，據(jù)此判斷以下敘述錯誤的是()A化學反應中物質(zhì)變化的實質(zhì)是舊化學鍵斷裂和新化學鍵形成B物質(zhì)的燃燒過程可看成“儲存”在物質(zhì)內(nèi)部的能量(化學能)轉(zhuǎn)化為熱能釋放出來的過程C在化學反應中，破壞舊化學鍵吸收的能量大于形成新化學鍵釋放的能量時，該反應是吸熱反應D需要在高溫條件下才能發(fā)生的反應一定是吸收能量的反應答案D解析化學反應的實質(zhì)是舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成，故A項正確；物質(zhì)燃燒放出熱量，化學能轉(zhuǎn)化為熱能，故B項正確；若反應時形成新化學鍵釋放的能量大于破壞舊化學鍵吸收的能量，則該反應為放熱反應，反之，為吸熱反應，故C項正確；合成氨反應需要在高溫條件下進行，但該反應卻是釋放能量的反應，故D項錯誤。題組二放熱反應和吸熱反應的判斷3下列反應既屬于氧化還原反應，又屬于吸熱反應的是()A鋅粒與稀硫酸的反應B灼熱的木炭與CO2反應C甲烷在氧氣中的燃燒反應DBa(OH)28H2O晶體與NH4Cl晶體的反應答案B解析鋅粒與稀硫酸的反應、甲烷的燃燒反應均是放熱反應，不合題意；Ba(OH)28H2O晶體與NH4Cl晶體的反應是吸熱反應，但元素的化合價無變化，是非氧化還原反應，D項不合題意。4下列有關化學反應能量變化的敘述中正確的是()如果反應物的總能量低于生成物的總能量，該反應一定是吸熱反應只要是在點燃條件下進行的反應就一定是吸熱反應只要是在常溫常壓下進行的反應就一定是放熱反應燃燒反應一定是放熱反應化合反應都是放熱反應，分解反應都是吸熱反應A BC D答案A解析燃燒反應和鋁熱反應雖需點燃，但屬于放熱反應。NH4Cl和Ba(OH)28H2O的反應是吸熱反應。C和CO2生成CO的反應屬于吸熱反應，而分解反應通常是吸熱反應。5在25 、101 kPa的條件下，1 mol的白磷(化學式為P4)完全燃燒放出的熱量比4 mol的紅磷(化學式為P)完全燃燒放出的熱量多?；瘜W方程式分別為P4(s)5O2(g)=P4O10(s)；4P(s)5O2(g)=P4O10(s)。由此判斷，下列說法正確的是()A由紅磷轉(zhuǎn)化為白磷是吸熱反應，等質(zhì)量時紅磷能量比白磷高B由紅磷轉(zhuǎn)化為白磷是放熱反應，等質(zhì)量時紅磷能量比白磷低C由紅磷轉(zhuǎn)化為白磷是放熱反應，等質(zhì)量時紅磷能量比白磷高D由紅磷轉(zhuǎn)化為白磷是吸熱反應，等質(zhì)量時紅磷能量比白磷低答案D解析白磷和紅磷燃燒的生成物相同，但白磷釋放的熱量較多，說明等質(zhì)量的白磷具有較高的能量，白磷轉(zhuǎn)化為紅磷要放熱，反之要吸熱。題組三化學反應中的能量變化6氫氣在氯氣中燃燒產(chǎn)生蒼白色火焰。在反應過程中，破壞1 mol氫氣中的化學鍵消耗的能量為Q1 kJ，破壞1 mol氯氣中的化學鍵消耗的能量為Q2 kJ，形成1 mol氯化氫中的化學鍵釋放的能量為Q3 kJ。下列關系式中正確的是()AQ1Q2<2Q3 BQ1Q2>Q3CQ1Q2<Q3 DQ1Q2>2Q3答案A解析由于Cl2和H2反應生成HCl要放出熱量，所以Q1Q2<2Q3。7研究物質(zhì)變化時，人們可以從不同的角度、不同的層面來認識物質(zhì)變化時所引起的化學鍵及能量變化。據(jù)此判斷以下敘述中錯誤的是()A金屬鈉與氯氣反應生成氯化鈉后，其結構的穩(wěn)定性增強，體系的能量降低B物質(zhì)燃燒可看作是儲存在物質(zhì)內(nèi)部的能量(化學能)轉(zhuǎn)化為熱能釋放出來C氮氣分子內(nèi)部存在著很強的化學鍵，故通常情況下氮氣的化學性質(zhì)很活潑D需要加熱才能發(fā)生的反應不一定是吸收能量的反應答案C8下列能正確表示氫氣與氯氣反應生成氯化氫的過程中能量變化的示意圖是()答案B解析氫氣與氯氣的反應是放熱反應，反應物的總能量大于生成物的總能量，反應物斷鍵先吸收能量，總能量增大，然后形成化學鍵時放出能量。題組四化學鍵與化學反應中的能量變化9. H2和I2在一定條件下能發(fā)生反應：H2(g) I2(g) 2HI(g)Ha kJmol1已知： (a、b、c均大于零)下列說法不正確的是()A反應物的總能量高于生成物的總能量B斷開1 mol HH鍵和1 mol II鍵所需能量大于斷開2 mol HI鍵所需能量C斷開2 mol HI鍵所需能量約為(cba) kJD向密閉容器中加入2 mol H2和2 mol I2，充分反應后放出的熱量小于2a kJ答案B解析H<0，該反應為放熱反應，所以反應物的總能量高于生成物的總能量，A項正確；因為該反應為放熱反應，所以斷開1 mol HH鍵和1 mol II鍵所需能量小于斷開2 mol HI鍵所需能量，B項不正確；設斷開2 mol HI鍵所需能量為x，則bcxa，所以xabc，C項正確；因為該反應為可逆反應，所以向密閉容器中加入2 mol H2和2 mol I2，充分反應后放出的熱量小于2a kJ，D項正確。10根據(jù)下列信息判斷氫氣燃燒生成水時的熱量變化，其中一定正確的是()AH2O分解為H2與O2時放出熱量B生成1 mol H2O時吸收熱量245 kJC甲、乙、丙中物質(zhì)所具有的總能量大小關系為乙>甲>丙D氫氣和氧氣的總能量小于水的能量答案C解析根據(jù)能量變化可知，1 mol H2與 mol O2斷鍵時吸收685 kJ能量，而生成1 mol H2O放出930 kJ能量，所以H2燃燒生成H2O的反應是放熱反應，則H2O的分解是吸熱反應。能力提升11為了研究化學反應AB=CD的能量變化情況，某同學設計了如圖所示裝置。當向盛有A的試管中滴加試劑B時，看到U形管中甲處液面下降乙處液面上升。試回答下列問題：(1)該反應_(填“放出”或“吸收”)熱量。(2)A和B的總能量比C和D的總能量_(填“高”或“低”)。(3)物質(zhì)中的化學能通過化學反應轉(zhuǎn)化成_釋放出來。(4)反應物化學鍵斷裂吸收的能量_(填“高”或“低”)于生成物化學鍵形成放出的能量。(5)寫出一個符合題中條件的化學方程式：_。答案(1)放出(2)高(3)熱能(4)低(5)2Al6HCl=2AlCl33H2(或2Na2H2O=2NaOHH2或NaOHHCl=NaClH2O等合理答案均可)12請根據(jù)化學反應與熱能的有關知識，填寫下列空白：(1)在一個小燒杯里，加入20 g Ba(OH)28H2O粉末，將小燒杯放在事先已滴有45滴水的玻璃片上。然后加入10 g NH4Cl晶體，并用玻璃棒迅速攪拌。實驗中玻璃棒的作用是_。寫出有關反應的化學方程式：_。實驗中觀察到的現(xiàn)象有_和反應混合物呈糊狀。(2)下列過程中不一定釋放能量的是_(填編號)。形成化學鍵燃料燃燒化合反應葡萄糖在體內(nèi)的氧化反應酸堿中和炸藥爆炸(3)等質(zhì)量的下列物質(zhì)分別完全燃燒，放出熱量較多的是_(填編號)。固體硫 硫蒸氣(4)已知H2和O2反應放熱，且斷開1 mol HH鍵、1 mol O=O鍵、1 mol OH鍵需吸收的能量分別為Q1 kJ、Q2 kJ、Q3 kJ，由此可以推知下列關系正確的是_(填編號)。Q1Q2Q3 Q1Q22Q32Q1Q24Q3 2Q1Q22Q3答案(1)攪拌使混合物充分接觸并反應Ba(OH)28H2O2NH4Cl=BaCl22NH310H2O玻璃片與燒杯之間結冰黏在一起，有少許刺激性氣味的氣體逸出(2)(3)(4)解析(1)用玻璃棒迅速攪拌，可以知道玻璃棒的作用是攪拌使混合物充分接觸并反應；氯化銨屬于銨鹽，能和強堿氫氧化鋇反應生成氨氣、水以及氯化鋇，化學方程式為Ba(OH)28H2O2NH4Cl=BaCl22NH310H2O。氯化銨和Ba(OH)28H2O的反應是吸熱反應，溫度降低能讓水結冰，導致燒杯和玻璃片黏在一起，同時生成的氨氣具有刺激性氣味。(2)一般的化合反應放熱，但有的化合反應吸熱，如二氧化碳和碳反應生成一氧化碳。(3)固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)需要吸收能量，所以硫蒸氣的能量大于固體硫，等質(zhì)量的固體硫、硫蒸氣分別完全燃燒，放出熱量較多的是硫蒸氣。(4)已知2 mol H2和1 mol O2反應生成2 mol H2O，反應斷開2 mol HH鍵吸收能量2Q1 kJ、1 mol O=O鍵吸收能量Q2 kJ，形成4 mol OH鍵放出能量4Q3 kJ，總反應放熱，則2Q1Q24Q3。13在25 、101 kPa的條件下，斷裂1 mol HH鍵吸收436 kJ能量，斷裂1 mol ClCl鍵吸收243 kJ能量，形成 1 mol HCl鍵放出431 kJ能量。H2Cl2=2HCl的化學反應可用下圖表示：請回答下列有關問題：(1)反應物斷鍵吸收的總能量為_。(2)生成物成鍵放出的總能量為_。(3)判斷H2Cl2=2HCl是_(填“吸收”或“放出”)能量。(4)反應物的總能量_(填“”“”或“”)生成物的總能量。答案(1)679 kJ(2)862 kJ(3)放出(4)解析(1)反應物斷鍵吸收的總能量應該是斷裂1 mol HH鍵與1 mol ClCl鍵吸收的能量之和，即436 kJ243 kJ679 kJ。(2)生成物成鍵放出的總能量為2431 kJ862 kJ。(3)、(4)由于吸收的總能量小于放出的總能量，所以反應放熱，即反應物的總能量大于生成物的總能量。14能源是人類生活和社會發(fā)展的基礎，研究化學應用中的能量變化，有助于更好地利用化學反應為生產(chǎn)和生活服務。(1)化學鍵斷裂和形成是化學反應的本質(zhì)和化學反應能量產(chǎn)生的原因。從能量的角度看，斷開舊化學鍵需要_(填“吸收”或“放出”，下同)能量，形成新化學鍵需要_能量。(2)已知化學反應N23H22NH3的能量變化如圖所示，1 mol N和3 mol H生成1 mol NH3(g)是_(填“吸收”或“釋放”)能量的過程。由mol N2(g)和mol H2(g)生成1 mol NH3(g)的過程_(填“吸收”或“釋放”)_ kJ能量。已知斷開1 mol HH鍵，1 mol NH鍵、1 mol NN鍵分別需要吸收的能量為436 kJ、391 kJ、946 kJ。一定條件下由氫氣和氮氣反應生成1 mol NH3需要_(填“放出”或“吸收”)_ kJ的熱量。答案(1)吸收放出 (2)釋放釋放(ba)放出46解析(2)如果反應物具有的總能量大于生成物具有的總能量，整個反應就放出能量，反之就吸收能量。由圖像可知1 mol N和3 mol H具有的總能量比1 mol NH3(g)高b kJ，所以1 mol N和3 mol H生成1 mol NH3(g)是釋放能量的過程。由圖像可知 mol N2(g)和 mol H2(g)具有的總能量比1 mol N和3 mol H具有的總能量低a kJ，而1 mol NH3(g)具有的總能量比1 mol N和3 mol H具有的總能量低b kJ，b>a，所以由 mol N2(g)和 mol H2(g)生成1 mol NH3(g)的過程釋放出(ba) kJ能量。根據(jù)化學方程式N23H22NH3，生成1 mol NH3時需要消耗0.5 mol的N2和1.5 mol的H2。因此在上述的反應過程中斷裂0.5 mol NN鍵和1.5 mol HH鍵，共吸收熱量0.5946 kJ1.5436 kJ1 127 kJ；形成1 mol NH3中的3 mol NH鍵，共放出熱量3391 kJ1 173 kJ。因為1 173 kJ1 127 kJ，因此反應放熱，共放出1 173 kJ1 127 kJ46 kJ的熱量。