第二单元 化学反应中的能量教案1

第二单元

化学反应中的热量

第1课时

化学反应中的热量变化

[学习目标定位]

1.通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化。2.知道吸热反应和放热反应的涵义和常见的放热反应、吸热反应。3.知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。

一

化学反应中能量变化的探究

1．按照下列各实验的操作步骤，完成各实验并将观察到的实验现象及其实验结论填入表中。

(1)铝与盐酸反应

实验操作

实验现象

实验结论

铝与盐酸反应的离子方程式为2Al＋6H===2Al3＋＋＋产生大量气泡、温度计指示温度升高

(2)Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体反应

实验操作

实验现象

①有刺激性气味气体产生

3H2↑，该反应放出热量

实验结论

化学方程式为Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O，该反应吸收热量

②用手摸烧杯底部有冰凉感觉

③用手拿起烧杯，玻璃片粘结到烧杯的底部

④烧杯内反应物成糊状

2.由上述实验可知，化学反应都伴随着能量变化，有的放出能量，有的吸收能量。化学反应中的能量变化有多种形式，但通常主要表现为热量的变化。化学上把有热量放出的化学反应称为放热反应，把吸收热量的化学反应称为吸热反应。

3．根据前面的学习和生活常识，分析下列反应是吸热反应还是放热反应？

①H2SO4＋2KOH===K2SO4＋2H2O ②Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑

③NH4Cl△,HCl↑＋NH3↑

④2Al＋Fe2O3=====Al2O3＋2Fe ⑤2Mg＋O2=====2MgO ⑥Ca(OH)2＋2NH4Cl===CaCl2＋2NH3↑＋2H2O 点燃高温

⑦C＋CO2=====2CO ⑧C＋H2O(g)

=====CO＋H2

答案

③⑥⑦⑧为吸热反应；①②④⑤为放热反应。

[归纳总结]

1．常见的放热反应

(1)所有的燃烧反应，剧烈的发光、发热的化学反应；

(2)酸碱中和反应；

(3)大多数的化合反应；

(4)铝热反应；

(5)活泼金属与酸或H2O的反应。

2．常见的吸热反应

(1)消石灰与氯化铵固体的反应；

(2)大多数的分解反应；

(3)碳与水蒸气的反应；

(4)以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应。

[活学活用]

1．下列对化学反应的认识中错误的是(

) 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

答案

C 解析

化学反应不一定引起物质状态的变化，如气相反应：氮气与氢气化合生成氨气无状态变化。

2．下列变化中属于吸热反应的是(

) ①液态水汽化

②将胆矾加热变为白色粉末

③苛性钠固体溶于水

④氯酸钾分解制氧气

⑤生石灰跟水反应生成熟石灰

⑥干冰升华

A．①④

B．②④

C．③⑤

D．④⑥

答案

B 解析

①③⑥不是化学反应，②④是吸热反应，⑤是放热反应。

二

化学反应中能量变化

1．从化学键角度分析化学反应中的能量变化

(1)请根据下列信息分析氢气燃烧生成水蒸气时，为什么会发生能量变化？

高温高温

答案

从给出的信息可知，在化学反应过程中，反应物分子中旧键断裂需吸收能量，生成物1分子中新键形成放出能量。断裂1 mol H2和

mol O2中的化学键吸收的能量总和为436 kJ＋2249 kJ＝685 kJ，而形成1 mol H2O的共价键释放

930 kJ 能量，放出的能量大于吸收的能量，故该反应要放出能量。

(2)化学反应中的能量变化可以用下图形象地表示出来：

①若E1>E2，反应吸收能量；

②若E1

2．化学反应的能量变化与物质内部能量的关系

(1)从物质内部能量分析化学反应过程：化学反应的过程可看作“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能、电能或光能等形式释放出来，或者是热能、电能或光能等转化为物质内部的能量(化学能)被“储存”起来的过程。

(2)化学反应的能量变化与物质内部能量的关系

①图Ⅰ中反应物内部的总能量大于生成物内部的总能量，反应释放能量；

②图Ⅱ中反应物内部的总能量小于生成物内部的总能量，反应吸收能量。

[归纳总结]

1．化学反应的基本特征：一是物质发生了变化，即有新物质生成；二是能量发生了变化，即吸收能量或放出能量。

2．由于拆开不同的化学键消耗的能量不同，形成不同的化学键释放的能量也不同，所以化学反应中总会伴有能量的变化，最终的反应结果表现为吸收能量和放出能量。

[活学活用]

3．下列关于反应能量的说法中正确的是(

) A．化学反应中的能量变化，都表现为热量的变化

B．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因

C．已知反应：Zn(s)＋CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)＋Cu(s)为放热反应，则反应物总能量<生成物总能量

D．相同条件下，如果1 mol氢原子所具有的能量为E1，1 mol氢分子的能量为E2。则2E1＝E2

答案

B 解析

化学反应中的能量变化，不都是表现为热量的变化，还可能有其他能量的变化，如光能等，故A项错误；放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，故C项错误；原子变成分子需要形成化学键，放出能量，2E1>E2，故D项错误。

当堂检测

1．判断下列说法的正误。

(1)所有化学反应都伴随着能量的变化(

) (2)不同的化学反应放出或吸收的能量一般是不相同的(

) (3)同一化学反应中反应物的用量不同时，放出或吸收的能量却相同(

) (4)放出能量越多的反应，通常生成物越不稳定(

) (5)因为氢气在氧气中燃烧是放出能量的，所以水的分解反应一定是吸收能量的(

) 答案

(1)√

(2)√

(3)×

(4)×

(5)√

解析

(4)放出能量越多的反应，说明生成物的能量越低，生成物越稳定。

2．下列过程中一定释放出能量的是(

) A．化合反应

C．分子拆成原子

答案

D 3．下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是(

) A．锌粒与稀硫酸的反应

B．灼热的木炭与CO2反应

C．甲烷在氧气中的燃烧反应

D．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应

答案

B B．分解反应

D．原子组成分子

解析

锌粒与稀硫酸的反应、甲烷的燃烧反应均是放热反应，不合题意；Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是吸热反应，但元素的化合价无变化，是一个非氧化还原反应，D项不合题意。

4．回答下列问题：

(1)化学键的________，既是化学反应过程的本质，又是化学反应中________变化的主要原因。从能量的角度看，断开化学键要________，形成化学键要________。一个化学反应是吸收能量还是放出能量，取决于_______________________________________________ _____________________________________________________________________。

(2)某化学反应，设反应物总能量为E1，生成物总能量为E2。若E1＞E2，则该反应为__________热反应，该反应过程可看成__________________________________________。

答案

(1)断裂与形成

能量

吸收能量

放出能量

断开化学键吸收的能量与形成化学键放出的能量的相对大小

(2)放

储存在物质内部的能量部分转化为热能释放出来

5．已知H—H键的键能为436 kJ·mol1，H—N键的键能为391 kJ·mol1。根据化学方程式：－－N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3,1 mol N2反应放出的热量为92.4 kJ，则N≡N键的键能是多少？

－－答案

设N≡N键的键能为x，据能量守恒则有：x＋3×436 kJ·mol1－6×391 kJ·mol1＝－92.4 kJ·mol1，x＝945.6 kJ·mol1

－－解析

本题主要考查化学键键能的计算。ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。

40分钟课时作业

[基础过关]

一、化学变化的本质特征

1．从宏观来看化学变化的本质是有新物质生成。从微观角度来看，下列变化不能说明发生了化学变化的是(

) A．变化时有电子的得失或共用电子对的形成

B．变化过程中有化学键的断裂和形成

C．变化时释放出能量

D．变化前后原子的种类和数目没有改变，分子种类增加了

答案

C 解析

某些物理变化也能释放能量，如浓H2SO4、NaOH等溶于水放出热量，白炽灯工作时发光发热等。

2．从化学键的角度看化学反应的实质是“旧化学键的断裂，新化学键的形成”。下列既有旧化学键断裂，又有新化学键形成的变化是(

) A．酒精溶解于水

B．一定条件下O3转化为O2

C．氢氧化钠晶体受热熔化

D．溴的挥发

答案

B 解析

A项，无化学键变化；C项，离子键断裂，但无新化学键形成；D项，破坏的是分子间作用力。

二、化学反应中能量的变化

3．下列说法中正确的是(

) A．物质发生化学反应时都会伴随有能量变化

B．伴有能量变化的物质变化过程都是化学变化

C．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是低于生成物的总能量

D．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量

答案

A 解析

在一个化学反应中，反应物具有的总能量与生成物具有的总能量一定是不相等的，但两者之间的大小关系与物质的种类有关，因此无法确定两者的大小关系。正因为上述原因，只要物质发生化学反应，都会伴随有能量的变化。但有能量变化的过程不一定是化学变化，如物质的三态变化(固→液→气)、灯泡通电后发光发热，这些变化过程中均未涉及新物质生成，不是化学变化。

4．下列说法正确的是(

) A．H2O(g)―→H2O(l)该过程放出大量的热，所以该过程是化学变化

B．化学反应中能量的变化都表现为热量的变化

C．对于如图所示的过程，是放出能量的过程

D．对于如图所示的过程，是吸收能量的过程

答案

C 解析

任何化学反应都有能量的变化，但有能量变化的过程不一定是化学变化，如物质的三态变化，虽然存在能量变化，但不存在旧化学键的断裂与新化学键的形成，故不是化学变化，A项错误；化学反应中能量变化的形式有多种，除热能外，还有光能、电能等，B项错误；由图像知，该过程中反应物的总能量大于生成物的总能量，该过程中放出了能量，故C项正确，D项错误。

5．已知断裂1 mol共价键所需要吸收的能量分别为H—H：436 kJ，I—I：151 kJ，H—I：299 kJ，下列对H2(g)＋I2(g)A．放出能量的反应

2HI(g)的反应类型判断错误的是(

) B．吸收能量的反应

C．氧化还原反应

答案

B D．可逆反应

解析

依题意，断裂1 mol H—H键和1 mol I—I键吸收的能量为436 kJ＋151 kJ＝587 kJ，生成2 mol H—I键放出的能量为299 kJ×2＝598 kJ，因为598 kJ＞587 kJ，所以，该反应是放出能量的反应；根据反应式可知该反应是可逆反应，也是氧化还原反应。

6．化学键的键能是形成(或断开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能(kJ·mol1)：

－P—P：198

P—O：360

O===O：498

若生成1 mol P4O6，则反应P4(白磷)＋3O2===P4O6中的能量变化为(

) A．吸收1 638 kJ能量

C．吸收126 kJ能量

答案

B 解析

断键吸收的能量为6 mol P—P键为6×198 kJ；3 mol O===O键为3×498 kJ，共为2 682 kJ；成键放出的能量为12 mol P—O键，共12×360 kJ＝4 320 kJ；故放出能量大于吸收能量，放出的能量为4 320 kJ－2 682 kJ＝1 638 kJ。

三、放热反应和吸热反应

7．关于吸热反应和放热反应，下列说法中错误的是(

) A．任何放热反应在常温条件下一定能发生

B．化学反应中的能量变化，除了表现为热量的变化外，还可以是电能、光能等

C．化学反应中的能量变化，也要服从能量守恒定律

D．反应物的总能量低于生成物的总能量时，发生的反应一定是吸热反应

答案

A 解析

有的放热反应的发生也必须要加热后才能进行，如木炭的燃烧，当温度达到木炭的着火点之后，反应才能发生。质量守恒定律和能量守恒定律是两条基本的自然定律，化学反应中的能量变化也必须遵循能量守恒定律，其形式可以有多种，如木炭燃烧时，既有热量放出，又产生光能；电池中的化学反应放出电能。如果反应物具有的总能量低于生成物的总能量，则在发生反应的过程中，反应物就需要吸收能量才能转化为生成物，这就是吸热反应。

8．下列关于吸热反应的说法中，正确的是(

) A．凡需要加热的反应一定是吸热反应

B．只有分解反应才是吸热反应

C．使用催化剂的反应是吸热反应

B．放出1 638 kJ能量

D．放出126 kJ能量

D．CO2与CaO的化合是放热反应，而CaCO3的分解是吸热反应

答案

D 解析

A中吸热反应不一定需要加热，如：Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体的反应不需加热，需加热的反应不一定是吸热反应，如：C＋O2=====CO2；B中大多数的分解反应是吸热反应，但有些化合反应也是吸热反应，如：C＋CO2=====2CO；C中吸热反应是由于反应物的总能量低于生成物的总能量，与加热、催化剂、反应类型没有直接关系。

9．下列说法正确的是(

) A．干冰升华吸收大量的热，这就是化学反应中的吸热反应

B．电解Al2O3制取Al是吸热反应，则Al在O2中燃烧是放热反应

C．木炭在常温下不燃烧，加热才能燃烧，说明木炭燃烧是吸热反应

D．人类利用的能源都是通过化学反应获得的

答案

B 解析

选项A，干冰升华时，由固态的CO2转变成气态的CO2，这是物理变化；选项B，同一化学键断裂时吸收的能量等于形成该化学键时放出的能量，电解Al2O3是吸热反应，则Al在O2中燃烧的反应是放热反应；选项C，木炭加热才能燃烧，是因为燃料的燃烧要达到该物质的着火点才行，故有些反应是需要一定的热量才能发生的，但这不能说明该反应就是吸热反应；选项D，太阳能和风能都不是通过化学反应获得的。

10．已知反应：X＋Y===M＋N为放热反应，下列对该反应的说法中正确的是(

) A．X的能量一定高于M B．Y的能量一定高于N C．X和Y的总能量一定高于M和N的总能量

D．因为该反应为放热反应，所以不必加热就可发生

答案

C 解析

放热反应是由于反应物的总能量高于生成物的总能量，这样多余的能量就以热的形式释放出来；但是放热反应并不一定都能够在常温下发生，有的需要在一定的条件(如加热或光照等)下才能发生。

[能力提升]

11．已知化学反应2C(s)＋O2(g)=====2CO(g)、2CO(g)＋O2(g)=====2CO2(g)都是放热反应。据此判断，下列说法不正确的是(其他条件相同)(

) A．12 g C所具有的能量一定高于28 g CO所具有的能量

B．56 g CO和32 g O2所具有的总能量大于88 g CO2所具有的总能量

C．12 g C和32 g O2所具有的总能量大于44 g CO2所具有的总能量

D．将一定质量的C燃烧，生成CO2比生成CO时放出的热量多

点燃点燃高温点燃

答案

A 解析

放出热量的化学反应，反应物的总能量一定高于生成物的总能量。C和CO的燃烧反应都是放热反应，所以C＋O2=====CO2必然是放热反应，因此，B、C两项的说法正确；12 g C并不代表反应物的全部，O2也是反应物，所以A项不正确；由于C――→CO放热、CO――→CO2放热，所以C――→CO2比C――→CO放出的热量要多，即D项说法正确。

12．石墨和金刚石都是碳的单质，石墨在一定条件下可以转化为金刚石。已知12 g石墨完全转化为金刚石时，要吸收

a kJ 的能量。下列说法中正确的是(

) ①石墨不如金刚石稳定

②金刚石不如石墨稳定

③等质量的石墨和金刚石完全燃烧，金刚石放出的能量多

④等质量的石墨和金刚石完全燃烧，石墨放出的能量多

A．①②

C．①④

答案

B 解析

由石墨完全转化为金刚石时吸热，说明石墨的能量比金刚石低，石墨比金刚石更稳定；同质量的石墨和金刚石完全燃烧时，消耗氧气的量相同，生成同样多的二氧化碳，由于金刚石的能量高，所以金刚石燃烧后放出的能量要多。

13．在25 ℃、101 kPa的条件下，断裂1 mol H—H键吸收436 kJ能量，断裂1 mol Cl—Cl键吸收243 kJ能量，形成

1 mol H—Cl键放出431 kJ能量。H2＋Cl2===2HCl的化学反应可用下图表示：

B．②③

D．③④

O2O2O2O2点燃

请回答下列有关问题：

(1)反应物断键吸收的总能量为________。

(2)生成物成键放出的总能量为________。

(3)判断H2＋Cl2===2HCl是________(填“吸收”或“放出”)能量。

(4)反应物的总能量________(填“＞”、“＝”或“＜”)生成物的总能量。

答案

(1)679 kJ

(2)862 kJ

(3)放出

(4)＞

解析

(1)反应物断键吸收的总能量应该是断裂1 mol H—H键与1 mol Cl—Cl键吸收的能量之和，即436 kJ＋243 kJ＝679 kJ。

(2)生成物成键放出的总能量为2×431 kJ＝862 kJ。

(3)、(4)由于吸收的总能量小于放出的总能量，所以反应放热即反应物的总能量大于生成物的

总能量。

14．已知化学反应N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3的能量变化如图所示：

(1)1 mol N和3 mol H生成1 mol NH3(g)是________能量的过程(填“吸收”或“释放”)。

13(2)由

mol N2(g)和

mol H2(g)生成1 mol NH3(g)过程________(填“吸收”或“释22放”)________ kJ能量。

答案

(1)释放

(2)释放

(b－a) 解析

如果反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量，整个反应就放出能量，反之就吸收能量。(1)由图像可知1 mol N和3 mol H具有的总能量比1 mol NH3(g)高

b kJ，所以1 mol 13N和3 mol H生成1 mol NH3(g)是释放能量的过程。(2)由图像可知

mol N2(g)和

mol H2(g)22总能量比1 mol N和3 mol H具有的总能量低a kJ，而1 mol NH3(g)具有的总能量比1 mol N13和3 mol H具有的总能量低b kJ，b>a，所以由

mol N2(g)和

mol H2(g)生成1 mol NH3(g)的22过程释放出(b－a) kJ能量。

[拓展探究]

15．下表中的数据是破坏1 mol物质中的化学键所消耗的能量(kJ)：

物质

能量(kJ) Cl2

243 Br2

193 I2

151 HCl 432 HBr 366 HI 298 H2

436 根据上述数据回答下列问题。

(1)下列物质本身具有的能量最低的是________。

A．H2

B．Cl2

C．Br2

D．I2

(2)下列氢化物中最稳定的是________。

A．HCl

B．HBr

C．HI

(3)X2＋H2===2HX(X代表Cl、Br、I)的反应是______________(填吸热反应或放热反应)。

(4)相同条件下，X2(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收的热量最多的是______________。

答案

(1)A

(2)A

(3)放热反应

(4)Cl2

解析

(1)、(2)破坏1 mol物质中的化学键所消耗的能量越大，则物质越稳定，所具有的能量越低。(3)、(4)以氯元素为例计算断开1 mol Cl—Cl键和1 mol H—H键需吸收能量：243 kJ

＋436 kJ＝679 kJ，而形成2 mol HCl放出的能量为2×432 kJ＝864 kJ，所以在Cl2＋H2===2HCl反应中放出864 kJ－679 kJ＝185 kJ的热量，同理可计算在Br2＋H2===2HBr、I2＋H2===2HI反应中分别放出103 kJ、9 kJ的热量。