6.1 化学反应与能量变化-2021-2022学年高一化学同步教学讲义（人教版2019必修第二册）

第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 一、化学反应与热能 1．吸热反应和放热反应 1.1.实验探究：化学反应中的能量变化 实验操作 实验现象 有气泡产生；用温度计测量，温度升高 闻到刺激性气味；烧杯壁发凉；木片和烧杯黏结在一起；混合物呈糊状 实验结论 该反应产生气体，放出热量 该反应产生NH3和H2O，吸收热量 化学方程式 Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O 结论：化学反应除了有新物质生成以外，还总会伴随着能量变化，通常主要表现为热能的变化，有的释放热量，有的吸收热量。 1.2.放热反应和吸热反应 (1)概念 ①放热反应：释放热量的化学反应。 ②吸热反应：吸收热量的化学反应。 (2)常见的放热反应和吸热反应 放热反应 吸热反应 ①所有燃烧反应 ②酸碱中和反应 ③大多数化合反应 ④活泼金属跟水或酸的反应 ⑤物质的缓慢氧化 ⑥铝热反应 ①大多数分解反应 ②铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2·8H2O晶体或Ca(OH)2与NH4Cl晶体反应 ③以C、H2、CO为还原剂的部分氧化还原反应，如C与H2O(g)反应，C与CO2反应 ④NaHCO3与盐酸的反应 二、化学反应中能量变化的原因 1.从化学键变化的角度理解能量变化的原因(微观探析) (1)原因 (2)结论 E1＞E2，反应吸收能量(吸热反应)； E1＜E2，反应放出能量(放热反应)。 (3)实例 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应过程如图所示： 根据上图计算1 mol H2和1 mol Cl2断键吸收的总能量为679 kJ，形成2 mol HCl共释放862 kJ能量，断键吸收的总能量<成键释放的总能量，因此该反应为放热反应。 2.从反应物及生成物总能量高低理解能量变化的原因(宏观辨识) 放热反应 吸热反应 化学能转化为热能 热能转化为化学 能被生成物“储存” 三、化学能与热能相互转化的应用 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、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源。 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，目前人们比较关注的新能源有太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。 【例题讲解】 1．有关化学反应中能量变化的说法正确的是 A．任何反应都会吸收或放出热量 B．化学反应中一定会有化学键的断裂和生成 C．根据能量守恒定律，反应物的总能量与生成物的总能量一定相等 D．反应物的总键能大于生成物的总键能，该反应为放热反应 2．已知某反应为放热反应，对于该反应，下列说法正确的是 A．生成物的总能量大于反应物的总能量 B．已知石墨比金刚石稳定，可能是石墨转化为金刚石的反应 C．可能是一个燃烧反应 D．一定是在常温就能发生的反应 3．下列反应中生成物总能量低于反应物总能量的是 A．水蒸气通过灼热的焦炭 B．石灰石高温煅烧 C．盐酸与氢氧化钠溶液的中和反应 D．氢氧化钡晶体和氯化铵晶体混合反应 4．下列各图中表示正反应是吸热反应的图是 A． B． C． D． 5．根据下图信息分析，有关N2＋3H2⇌2NH3的说法正确的是 A．该反应的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(l)+2bkJ B．1molN原子和3molH原子生成1mol氨气时，放出bkJ的热量 C．使用催化剂不会改变反应的热效应，即不会影响a和b的大小 D．1molN2(g)和3molH2(g)的化学能之和小于2molNH3(g)的化学能 6．研究表明，在一定条件下，气态与两种分子的互变反应过程能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．比更稳定 B．转化为，反应条件一定要加热 C． D．加入催化剂，可以减小反应的热效应 7．某反应由两步反应ABC构成，反应过程中的能量变化曲线如图所示(E1、E2表示两反应的活化能)。下列有关叙述正确的是 A．两步反应均为放热反应 B．整个反应的△H=E1-E2+E3-E4 C．加入催化剂可以改变反应AC的焓变 D．三种化合物中B最稳定 8．某类反应的能量变化如图所示，下列有关化学反应与能量变化的说法错误的是 A．白磷转化为红磷的能量变化可由如图表示时，热化学方程式为P4(s，白磷)=4P(s，红磷)       △H=-(E1-E3)kJ•mol-1 B．相同条件下，相同质量的固态硫与气态硫分别和足量氧气充分反应，前者的△H大 C．如图所示能量变化可表示