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2019-2020年高中化學 專題2 化學反應與能量變化 第二單元 化學反應中的熱量 第1課時教學案 蘇教版必修2 知識條目 必考要求 加試要求 1.化學反應中能量轉化的主要形式 a b 2.吸熱反應和放熱反應 a a 3.從化學反應中的反應物的總能量與生成物的總能量變化理解反應中的熱效應 b b 4.化學鍵的斷裂和形成與反應中能量變化的關系 b c 能力要求 1.通過生產(chǎn)、生活中的實例了解化學能與熱能的相互轉化。2.知道吸熱反應和放熱反應的涵義和常見的放熱反應、吸熱反應。3.知道化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因。 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2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，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 ①有刺激性氣味氣體產(chǎn)生 ②用手摸燒杯底部有冰涼感覺 ③用手拿起燒杯，玻璃片粘結到燒杯的底部 ④燒杯內反應物成糊狀 化學方程式為Ba(OH)28H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O，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？ ①H2SO4＋2KOH===K2SO4＋2H2O ②Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ ③NH4ClHCl↑＋NH3↑ ④2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe ⑤2Mg＋O22MgO ⑥Ca(OH)2＋2NH4Cl===CaCl2＋2NH3↑＋2H2O ⑦C＋CO22CO ⑧C＋H2O(g)CO＋H2 答案?、邰蔻撷酁槲鼰岱磻?；①②④⑤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 C．必然引起物質狀態(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(　　) ①液態(tài)水汽化?、趯⒛懙\加熱變?yōu)榘咨勰、劭列遭c固體溶于水?、苈人徕浄纸庵蒲鯕狻、萆腋磻墒焓摇、薷杀A A．①④B．②④C．③⑤D．④⑥ 答案　B 解析　①③⑥不是化學反應，②④是吸熱反應，⑤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1molH2和molO2中的化學鍵吸收的能量總和為436kJ＋249kJ＝685kJ，而形成1molH2O的共價鍵釋放930kJ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： ①若E1>E2，反應吸收能量； ②若E1E2，故D項錯誤。 4．已知斷開1molH—H鍵吸收的能量為436kJ，形成1molH—N鍵放出的能量為391kJ，根據(jù)化學方程式N2＋3H22NH3，反應完1molN2放出的能量為92.4kJ，則斷開1molN≡N鍵需吸收的能量是(　　) A．431kJB．945.6kJC．649kJD．869kJ 答案　B 解析　設斷開1molN≡N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)：92.4kJ＝6391kJ－3436kJ－x，x＝945.6kJ。  1．判斷下列說法的正誤，正確的在括號內劃“√”，錯誤的在括號內劃“”。 (1)所有化學反應必然引起物質狀態(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．根據(jù)下圖提供的信息，下列所得結論不正確的是(　　) A．該反應為吸熱反應 B．該反應一定有能量轉化成了化學能 C．反應物比生成物穩(wěn)定 D．因為生成物的總能量高于反應物的總能量，所以該反應不需要加熱 答案　D 解析　由圖可知，生成物的總能量高于反應物的總能量，故一定有其他的能量轉化成了化學能，該反應應為吸熱反應，A、B正確；物質能量越低越穩(wěn)定，C正確；吸熱反應一般需要加熱才能發(fā)生，D錯誤。 3．下列說法正確的是(　　) ①需要加熱才能發(fā)生的反應一定是吸熱反應?、诜艧岱磻诔叵乱欢ê苋菀装l(fā)生　③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?、苡械姆艧岱磻訜岬揭欢囟纫l(fā)后，停止加熱反應也能繼續(xù)進行 A．只有③④ B．只有①② C．①②③④ D．②③④ 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小；需要加熱才能發(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Fe＋SFeS。 4．如圖為反應2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)的能量變化示意圖。下列說法中正確的是(　　) A．拆開2molH2(g)和1molO2 (g)中的化學鍵成為H、O原子，共放出1368kJ能量 B．由H、O原子形成2molH2O(g)，共吸收1852kJ能量 C．2molH2(g)和1molO2(g)反應生成2molH2O(l)，共吸收484kJ能量 D．2molH2(g)和1molO2 (g)反應生成2molH2O(g)，共放出484kJ能量 答案　D 5．已知在高溫、高壓、催化劑作用下，1mol石墨轉化為金剛石，吸收1.9kJ的熱量。 (1)石墨轉化為金剛石屬于________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1mol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化是化學變化；1 mol石墨轉化為金剛石，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　化學變化的本質及特征 1．物質在發(fā)生化學變化時，下列說法正確的是(　　) A．反應物的總質量等于生成物的總質量 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，則一定有新物質生成，C項不正確。 2．(xx杭州期中)下列與化學反應能量變化相關的說法不正確的是(　　) A．任何化學反應都伴隨著熱量的變化 B．一個反應是吸熱反應還是放熱反應要看反應物和生成物具有總能量的相對大小 C．化學鍵的斷裂一定吸收能量，化學鍵的形成一定釋放能量 D．化學反應過程中的能量變化除熱能外，也可以是光能、電能等 答案　A 3．(xx臺州市月考)下列說法不正確的是(　　) A．化學反應的實質是舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成 B．物質由高能量向低能量轉化時，放出熱量 C．將一定質量的C燃燒，生成CO2時比生成CO時放出的熱量多 D．干冰升華時放出大量的熱 答案　D 題組二　放熱反應和吸熱反應的判斷 4．(xx杭州市期末)對于化學反應中的能量變化，表述正確的是(　　) A．中和反應是吸熱反應 B．燃燒屬于放熱反應 C．斷開化學鍵的過程會放出能量 D．加熱才能發(fā)生的反應一定是吸熱反應 答案　B 解析　常見的放熱反應：所有的物質燃燒，所有金屬與酸反應、金屬與水反應，所有中和反應，絕大多數(shù)的化合反應和鋁熱反應。 5．(xx湖州市期中)下列物質放入水中，會顯著放熱的是(　　) A．生石灰 B．硝酸銨 C．氯化鈉 D．蔗糖 答案　A 6．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 D．Ba(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。 7．有下列物質：①NaOH固體；②濃硫酸；③NH4NO3晶體；④CaO固體?，F(xiàn)將它們分別裝入有水的錐形瓶里，立即塞緊帶U形管的塞子，發(fā)現(xiàn)U形管內紅墨水的水面呈現(xiàn)如下圖所示狀態(tài)。判斷加入的物質可能是(　　) A．①②③④ B．①②④ C．②③④ D．①②③ 答案　B 解析　U形管內右側液面高于左側，說明錐形瓶中氣體受熱膨脹，NaOH固體、濃硫酸溶于水放熱，NH4NO3晶體溶于水吸熱，CaO與水反應放熱。 8．(xx溫州期末)已知放熱反應：Zn(s)＋H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)＋H2(g)，則下列敘述不正確的是(　　) A．該反應中舊鍵斷裂所吸收的能量大于新鍵形成所放出的能量 B．該反應放出熱量的多少與反應物的用量有關 C．該反應在常溫下可以發(fā)生 D．反應物的總能量高于生成物的總能量 答案　A 9．研究物質變化時，人們可以從不同的角度、不同的層面來認識物質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．物質燃燒可看作是儲存在物質內部的能量(化學能)轉化為熱能釋放出來 C．氮氣分子內部存在著很強的化學鍵，故通常情況下氮氣的化學性質很活潑 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　C 10．下列能正確表示氫氣與氯氣反應生成氯化氫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。 11．參照反應Br＋H2===HBr＋H的能量對反應歷程的示意圖，下列敘述中正確的是(　　) A．該反應為放熱反應 B．HBr能量一定高于H2的能量 C．反應物的總能量高于生成物的總能量 D．該反應為儲能過程 答案　D 解析　從圖像可知，反應物的能量低于生成物的能量，所以該反應為吸熱反應，A、C項錯誤；吸熱反應是能量儲存的過程，D項正確；從圖像無法確定某一反應物的能量與某一生成物的能量高低，B項錯誤。 題組三　化學鍵與化學反應中的能量變化 12．SF6是一種優(yōu)良的絕緣氣體，分子結構中只存在S—F鍵。已知：1molS(s)轉化為氣態(tài)硫原子吸收能量280kJ，斷裂1molF—F、S—F鍵需吸收的能量分別為160kJ、330kJ。則反應S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的能量變化為(　　) A．放出1780kJ的能量 B．放出1220kJ的能量 C．放出450kJ的能量 D．放出430kJ的能量 答案　B 解析　斷開3molF—F鍵共需要吸收160kJ3的能量，1molS(s)變成氣態(tài)需要吸收280kJ的能量，反應共吸收的能量為760kJ。生成1molSF6釋放330kJ6＝1980kJ的能量，因此反應S(s)＋3F2(g)===SF6(g)放出能量：1980kJ－760kJ＝1220kJ。 13．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(　　) A．H2O分解為H2與O2時放出熱量 B．生成1molH2O時吸收熱量245kJ C．甲、乙、丙中物質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，1molH2與molO2斷鍵時吸收685kJ能量，而生成1molH2O放出930kJ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] 14．為了探究化學能與熱能的轉化，某實驗小組設計了如下圖所示的三套實驗裝置： (1)上述3個裝置中，不能驗證“銅與濃硝酸的反應是吸熱反應還是放熱反應”的是裝置________(填裝置序號)。 (2)某同學選用裝置Ⅰ進行實驗(實驗前U形管里液面左右相平)，在甲試管中加入適量Ba(OH)2溶液與稀硫酸，U形管中可觀察到的現(xiàn)象是__________________，說明該反應屬于________(填“吸熱”或“放熱”)反應。 (3)為探究固體M溶于水的熱效應，選擇裝置Ⅱ進行實驗(反應在甲試管中進行)。 ①若M為鈉，則實驗過程中燒杯中可觀察到的現(xiàn)象是_____________________。 ②若觀察到燒杯中產(chǎn)生氣泡，則說明M溶于水________(填“一定是放熱反應”或“一定是吸熱反應”或“可能是放熱反應”)，理由是_________________________________。 ③若觀察到燒杯中的導管內形成一段水柱，則M可能是__________________________。 (4)至少有兩種實驗方法能驗證超氧化鉀與水的反應(4KO2＋2H2O===4KOH＋3O2↑)是放熱反應還是吸熱反應。 方法①：選擇裝置________(填裝置序號)進行實驗； 方法②：取適量超氧化鉀粉末用脫脂棉包裹并放在石棉網(wǎng)上，向脫脂棉上滴加幾滴蒸餾水，片刻后，若觀察到脫脂棉燃燒，則說明該反應是________(填“吸熱”或“放熱”)反應。 答案　(1)Ⅲ　(2)左端液面降低，右端液面升高　放熱 (3)①產(chǎn)生氣泡，反應完畢后，冷卻至室溫，燒杯中的導管內形成一段水柱?、诳赡苁欠艧岱磻∧承┪镔|(如NaOH固體)溶于水放熱，但不是放熱反應　③硝酸銨(或其他合理答案) (4)Ⅰ(或Ⅱ)　放熱 解析　裝置Ⅰ可通過U形管中紅墨水液面的變化判斷銅與濃硝酸的反應是放熱反應還是吸熱反應；裝置Ⅱ可通過燒杯中是否產(chǎn)生氣泡判斷銅與濃硝酸的反應是放熱反應還是吸熱反應；裝置Ⅲ只是一個銅與濃硝酸反應并將生成的氣體用水吸收的裝置，不能驗證該反應是放熱反應還是吸熱反應。(2)Ba(OH)2溶液與稀硫酸的反應屬于中和反應，中和反應都是放熱反應。(3)NaOH固體、硝酸銨等溶于水時有熱量的變化，但發(fā)生的是物理變化，不屬于化學反應，故不是放熱或吸熱反應。 15．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20gBa(OH)28H2O粉末，將小燒杯放在事先已滴有4～5滴水的玻璃片上。然后加入10gNH4Cl晶體，并用玻璃棒迅速攪拌。 ①實驗中玻璃棒的作用是_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②寫出有關反應的化學方程式：______________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③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)。 ①形成化學鍵?、谌剂先紵、刍戏磻、芷咸烟窃隗w內的氧化反應　⑤酸堿中和?、拚ㄋ幈? (3)等質量的下列物質分別完全燃燒，放出熱量較多的是________(填編號)。 ①固體硫②硫蒸氣 (4)已知H2和O2反應放熱，且斷開1molH—H鍵、1molO===O鍵、1molO—H鍵需吸收的能量分別為Q1kJ、Q2kJ、Q3kJ，由此可以推知下列關系正確的是________(填編號)。 ①Q(mào)1＋Q2＞Q3②Q1＋Q2＞2Q3 ③2Q1＋Q2＜4Q3④2Q1＋Q2＜2Q3 答案　(1)①攪拌使混合物充分接觸并反應 ②Ba(OH)28H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O?、鄄Ａc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　(3)②　(4)③ 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)28H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O。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 H—H鍵吸收能量2Q1 kJ、1 mol O===O鍵吸收能量Q2 kJ，形成4 mol O—H鍵放出能量4Q3 kJ，總反應放熱，則2Q1＋Q2＜4Q3。 16．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N2＋3H22NH3的能量變化如圖所示， ①1molN和3molH生成1molNH3(g)是________(填“吸收”或“釋放”)能量的過程。由molN2(g)和molH2(g)生成1molNH3(g)的過程________(填“吸收”或“釋放”)________kJ能量。 ②已知斷開1molH—H鍵，1molN—H鍵、1molN≡N鍵分別需要吸收的能量為436kJ、391kJ、946kJ。一定條件下由氫氣和氮氣反應生成1molNH3需要______(填“放出”或“吸收”)________kJ的熱量。 答案　(1)吸收　放出 (2)①釋放　釋放　b－a?、诜懦觥?6 解析　(2)①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1molN和3molH具有的總能量比1molNH3(g)高bkJ，所以1molN和3molH生成1molNH3(g)是釋放能量的過程。由圖像可知molN2(g)和molH2(g)具有的總能量比1molN和3molH具有的總能量低akJ，而1molNH3(g)具有的總能量比1molN和3molH具有的總能量低bkJ，b>a，所以由molN2(g)和molH2(g)生成1molNH3(g)的過程釋放出(b－a) kJ能量。②根據(jù)化學方程式N2＋3H22NH3，生成1molNH3時需要消耗0.5mol的N2和1.5mol的H2。因此在上述的反應過程中斷裂0.5molN≡N鍵和1.5molH—H鍵，共吸收熱量0.5946kJ＋1.5436kJ＝1127kJ；形成1molNH3中的3molN—H鍵，共放出熱量3391kJ＝1173kJ。因為1173kJ＞1127kJ，因此反應放熱，共放出1173kJ－1127kJ＝46kJ的熱量。