2.2.1 化学反应中能量变化的本质及转化形式 （课件）-【步步高】2023-2024学年高一化学必修第二册学习笔记（鲁科版2019，京粤闽皖豫宁陕）

第1课时　化学反应中能量变化 　的本质及转化形式 第2章　第2节 1.通过生产、生活、实验中的实例，了解化学能与热能的转化，建立吸热反应、 放热反应的概念，从能量变化的视角发展对化学反应的认识。 2.通过认识化学反应中能量变化的实质，进一步深化对化学反应的微观认识。 核心素养 发展目标 一、认识化学能与热能的转化 二、化学反应中能量变化的本质 课时对点练 内容索引 认识化学能与热能的转化 一 1.生产、生活中化学反应的能量变化 (1)木炭在空气中燃烧， (填“吸收”或“释放”，下同)能量，能量的转化形式为化学能转化为 和 。 (2)利用太阳能光解水制氢气时， 能量，能量的转化形式为_____转化为 。 (3)利用铝热反应(铝与氧化铁反应)焊接钢轨时， 能量，化学能转化为 和光能。 释放 热能 光能 吸收 光能 化学能 释放 热能 2.实验探究化学反应中的能量变化 (1)铁粉和稀盐酸反应 逐渐溶解 有无色气泡 放热反应 上升 (2)锌粉和柠檬酸反应 逐渐溶解 有无色气泡 上升 放热反应 (3)碳酸氢钠和柠檬酸反应 有无色气泡 降低 吸热 反应 实验结论：每一个化学反应都伴随着能量变化，有的反应 能量，有的反应 能量。 吸收 释放 3.吸热反应与放热反应 (1)吸热反应：最终表现为 的化学反应。 实例：①大多数分解反应；②铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2·8H2O或Ca(OH)2与NH4Cl的反应；③以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应，如C与H2O(g)的反应，C与CO2的反应；④NaHCO3与柠檬酸、盐酸的反应。 (2)放热反应：最终表现为 的化学反应。 实例：①燃烧；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。 吸收热量 释放热量 【思考】　为探究Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体反应的能量变化，某小组做了如下实验，实验装置及操作如图。 现象：混合物呈糊状，闻到刺激性气味，玻璃片和烧杯因中间的水结成冰而粘连在一起。 问题探究：(1)该反应为吸热反应还是放热反应？判断的依据是什么？ 提示　由水结冰现象，可知该反应为吸热反应。 (2)写出该反应的化学方程式。 提示　Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O 吸热反应、放热反应与反应条件无必然联系。需要加热的反应不一定是吸热反应，如铝与氧化铁的反应等。不需要加热的反应不一定是放热反应，如Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应。 特别提醒 应用体验 1.判断正误 (1)化学反应既有物质变化，又有能量变化 (2)镁条在空气中燃烧是放热反应，反应过程中所释放的能量全部转化为热能 (3)火药爆炸时所释放的能量包括热、光、声、机械能等多种能量形式 (4)氢气燃烧、浓硫酸溶于水，都放出热量，这些变化都为放热反应 (5)吸热反应需要加热才能进行，放热反应都不需要加热就可以进行 × √ × √ × 应用体验 2.(2023·太原高一期中)中华传统文化蕴含着丰富的化学知识，下列诗句描述中主要涉及吸热反应的是 A.白居易《赋得古原草送别》：“野火烧不尽，春风吹又生” B.李商隐《相见时难别亦难》：“春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干” C.于谦《咏煤炭》：“爝火燃回春浩浩，洪炉照破夜沉沉” D.于谦《石灰吟》：“千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲” √ “野火”涉及燃烧，燃烧是放热反应，故A错误； 蜡烛燃烧是放热反应，故B错误； “爝火燃回春浩浩”涉及物质燃烧，是放热反应，故C错误； “千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲”涉及碳酸钙的分解，为吸热反应，故D正确。 应用体验 3.为了探究化学反应的能量变化情况，某同学设计了如图装置，向盛有A的试管中滴加B试剂时，看到U形管中，甲处液面上升，乙处液面下降，则A试剂和B试剂为 A.金属钠和水 B.碳酸氢钠和盐酸 C.生石灰和水 D.氢氧化钠和硝酸 √ 金属钠和水反应、生石灰和水反应、氢氧化钠和硝酸反应都为放热反应，现象应为甲处液面下降，乙处液面上升，和题意不符，故A、C、D错误； NaHCO3和盐酸反应为吸热反应，温度降低，广口瓶 中气体压强降低，U形管中甲处液面上升，乙处液面下降，故B正确。 应用体验 4.根据日常生活和已学化学反应，对下列变化按吸热或放热的标准分类： ①钠投入水中　②煅烧石灰石制生石灰　③食物腐烂　④炸药爆炸　⑤氢气在氯气中燃烧　⑥生石灰与水作用制熟石灰　⑦碳与水蒸气制取水煤气(CO和H2)　⑧硫酸与氢氧化钠的中和反应　⑨氦气球受热爆炸 (1)属于放热反应的有_______________(填序号，下同)。 (2)属于吸热反应的有_______。 ①③④⑤⑥⑧ ②⑦ 返回 化学反应中能量变化的本质 二 1.化学反应中能量变化的实质(微观探析) (1)以氢气燃烧生成水蒸气时的能量变化为例，探究化学变化中能量变化的本质 在25 ℃和101 kPa的条件下， ①断裂1 mol H2和 mol O2中的化学键吸收的总能量：_____________ ，生成1 mol H2O，即形成2 mol “O—H”共价键释放的能量为 ； ②释放的总能量 吸收的总能量，则该反应为 反应； ③燃烧1 mol H2生成水蒸气时 能量 。 436 kJ＋249 kJ ＝685 kJ 930 kJ 大于 放热 放出 245 kJ 特别提醒　根据化学键计算化学反应中的能量变化参考上述过程。 (2)用图示表示化学反应中的能量变化 E1＜E2，反应 能量：E2－E1； E1＞E2，反应 能量：E1－E2。 释放 吸收 (3)重新认识化学变化 化学变化过程中既有 变化，又伴随 变化，表示如下： 物质 能量 吸收 放出 吸热 放热 【思考】　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的化学反应可用如图所示： 请回答下列有关问题： (1)1 mol反应物断键吸收的总能量是多少？ 答案　断裂1 mol H—H键与1 mol Cl—Cl键吸收的能量之和是436 kJ＋243 kJ＝679 kJ。 (2)对应生成物成键放出的总能量是多少？ 答案　对应生成物成键放出的总能量为2×431 kJ＝862 kJ。 (3)该反应是吸热反应还是放热反应？ 答案　由于成键释放的能量大于断键吸收的能量，所以该反应为放热反应。 2.从物质本身所具有的能量角度理解(宏观角度) 只关注反应前后物质的总能量不分析反应过程，用图示表示： 反应物 反应物 生成物 反应物的总能量＞生成物的总能量，是 反应； 反应物的总能量＜生成物的总能量，是 反应。 放热 吸热 3.研究化学反应中能量变化的意义 (1)有效利用化学反应将化学能转化为 、 等其他形式的能量，用于生产、生活和科研。 (2)开发新能源，提高能量利用效率。 (3)利用热能、电能等促使很多化学反应的发生，获得所需 。 热能 电能 物质 应用体验 1.判断正误 (1)伴有能量变化的过程都是化学变化 (2)放热反应为“贮存”能量的过程，吸热反应为“释放”能量的过程 (3)对于一个化学反应来说，当化学键断裂时吸收的能量大于化学键形成时放出的能量时，则反应放热 (4)已知Fe与稀盐酸的反应为放热反应，即Fe的能量大于H2的能量 (5)相同条件下形成1 mol H—Cl放出的能量与断开1 mol H—Cl吸收的能量相等 × × × √ × 应用体验 2.(2023·山东枣庄高一期中)下列过程中的能量变化与图相符的是 A.碳酸氢钠溶液与柠檬酸反应 B.锌与稀硫酸反应 C.NaOH溶液与盐酸反应 D.氢气在氯气中燃烧 √ 从图看出，反应物的总能量小于生成物的总能量，则该反应为吸热反应。碳酸氢钠溶液与柠檬酸反应时吸收热量，A符合题意； 锌与稀硫酸发生置换反应，放出热量，B不符合题意； NaOH溶液与盐酸发生中和反应，放出热量，C不符合题意； 氢气在氯气中燃烧，放出热量，D不符合题意。 应用体验 3.(2023·山东济宁一中高一期中)研究表明，在一定条件下，气态HCN(a)与HNC(b)两种分子的互变反应进程能量变化如图所示。下列说法正确的是 A.生成物HNC(g)比反应物HCN(g)更稳定 B.1 mol HCN(g)中的所有化学键全部断开 需要吸收186.5 kJ的能量 C.1 mol HCN(g)转化为1 mol HNC(g)需要 吸收59.3 kJ的能量 D.HCN(g)→HNC(g)为吸热反应且反应条件一定要加热 √ 物质含有的能量越低，稳定性就越强，根据图示可知等物质的量的HCN(g)比HNC(g)含有的能量更低，因此HCN(g)比HNC(g)更稳定，A项错误； 根据图示可知1 mol HCN(g)转化为中间状态 的物质时需吸收186.5 kJ的能量，但由于该中间状态的物质中仍然存在化学键，断裂化学键需吸收能量，因此1 mol HCN(g)中的所有化学键全部断开需要吸收的能量大于186.5 kJ，B项错误； 根据图示可知1 mol HCN(g)转化为1 mol HNC(g)需要吸收的能量为186.5 kJ－127.2 kJ＝59.3 kJ，C项正确； 由图示可知HCN(g)→HNC(g)时会吸收能量，反应为吸热反应，但反应条件不一定需要加热，D项错误。 应用体验 4.已知反应A＋B===C＋D的能量变化如图所示，下列说法正确的是 A.该反应是放热反应 B.只有在加热条件下才能进行 C.反应物的总能量高于生成物的总能量 D.反应中断开化学键吸收的总能量高于 形成化学键放出的总能量 √ 根据图像可知反应物的总能量低于生成物的总能量，所以该反应是吸热反应，故A、C错误； 某些吸热反应不需要加热也可以发生，如氢氧化钡晶体和氯化铵晶体发生的反应为吸热反应，故B错误； 断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量，该反应是吸热反应，所以反应中断开化学键吸收的总能量高于形成化学键放出的总能量，D正确。 应用体验 5.根据图示信息，下列叙述正确的是 A.2 mol H2(g)和1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(g)吸收的能量为490 kJ B.化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少无关 C.1 mol H2(g)与0.5 mol O2(g)反应生成1 mol H2O(l)释放的能量为245 kJ D.2 mol H2O(g)的能量比2 mol H2(g)与1 mol O2(g)的能量之和低 √ 2 mol H2(g)和1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(g)释放的能量为490 kJ，A项错误； 化学反应中能量变化的大小与参加反应的反应物的质量成正比，B项错误； 1 mol H2(g)与0.5 mol O2(g)反应生成1 mol H2O(g)释放的能量为245 kJ，C项错误； 2 mol H2(g)与1 mol O2(g)生成2 mol H2O(g)的反应是放热反应，故2 mol H2O(g)的能量比2 mol H2(g)与1 mol O2(g)的能量之和低，D项正确。 归纳总结 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关系判断 破坏反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量的反应为吸热反应；反之为放热反应。 归纳总结 (3)从能量变化曲线判断 可根据能量曲线的起点、终点的位置高低进行判断，起点位置高于终点的为放热反应，反之则为吸热反应。 (4)根据反应条件判断 需要持续加热才能进行的反应一般是吸热反应；反之，一般为放热反应。 归纳总结 (5)根据反应类型判断 物质的燃烧、酸碱中和反应、活泼金属与酸的反应等通常为放热反应；大多数分解反应等通常为吸热反应。 返回 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 题组一　化学反应的特征——物质变化和能量变化 1.下列对化学反应的认识错误的是 A.存在化学键的变化 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 √ 10 11 12 13 14 15 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 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项符合题意。 2.下列对化学反应过程的理解错误的是 A.化学反应过程中同时存在物质和能量的变化 B.凡是能量变化一定发生在化学变化中 C.化学反应中同时存在质量守恒和能量守恒 D.能量的释放和吸收以发生变化的物质为基础 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 15 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 化学反应过程中都会伴随着物质变化和能量变化，A正确； 化学变化过程中往往伴随着能量的变化，但有能量变化时不一定发生了化学变化，如灯泡通电发光放热，B错误； 化学反应的实质是原子的重新组合，符合质量守恒定律；反应过程中往往伴随着能量的变化，符合能量守恒定律，C正确； 化学反应过程中同时存在物质和能量的变化，且能量的释放和吸收是以发生变化的物质为基础的，二者密不可分，D正确。 题组二　常见的吸热反应和放热反应 3.(2023·福州高一期中)下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是 A.铝片与稀盐酸反应 B.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 C.灼热的碳与CO2的反应 D.甲烷在氧气中的燃烧反应 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 铝与稀盐酸的反应为放热反应，该反应中Al、H元素的化合价发生变化，属于氧化还原反应，故A错误； Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应，但反应中没有元素化合价的变化，不是氧化还原反应，故B错误； 灼热的C与CO2的反应为吸热反应，且反应中C元素的化合价发生变化，属于氧化还原反应，故C正确； 甲烷在氧气中的燃烧反应是放热反应，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 4.(2023·山东滕州高一期中)如图所示，若锥形瓶内是水，分液漏斗内的液体也是水，向烧杯内滴加水时，发现U形管内液面左边低于右边，恢复到原温度后液面左边与右边基本相平，则烧杯内的物质是 A.过氧化钠 B.氧化钠 C.钠 D.氯化钠 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 过氧化钠与水反应放出热量并生成氧气，使容器内温度升高，压强增大，U形管内液体慢慢右移，但恢复到原温度后液面左边仍然比右边低，故A错误； 氧化钠与水反应放出热量，使容器内温度升高，压 强增大，U形管内液体慢慢右移，反应中没有气体生成，恢复到原温度后液面左边与右边基本相平，故B正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 钠与水反应放热并生成氢气，使容器内温度升高，压强增大，U形管内液体慢慢右移，但恢复到原温度后液面左边仍然比右边低，故C错误； 氯化钠与水不反应，溶于水热效应不明显，故U形管内液体几乎不移动，故D错误。 题组三　化学键与反应的能量变化 5.氢气燃烧生成水蒸气时的能量变化如图所示。下列说法正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 A.燃烧时化学能全部转化为热能 B.断开1 mol氢氧键吸收930 kJ能量 C.相同条件下，1 mol氢原子的能量为E1,1 mol氢分子的能量为E2，则2E1＜E2 D.该反应生成1 mol水蒸气时能量变化为245 kJ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 燃烧时化学能可转化为热能、光能等形式，故A项错误； 由题图可知，断开2 mol氢氧键吸收930 kJ的能量，故B项错误； 氢分子变成氢原子要吸收能量，所以2E1＞E2，故C项错误； 该反应生成1 mol水蒸气时的能量变化为930 kJ－436 kJ－249 kJ＝245 kJ，故D项正确。 6.最新报道，科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程如图： 下列说法正确的是 A.CO和O生成CO2是吸热反应 B.在该过程中，CO断键形成C和O C.CO和O形成了含有共价键的CO2 D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 A项，由图知反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应，错误； B项，由图示可知，反应过程不存在CO的断键过程，错误； C项，由状态Ⅰ→状态Ⅲ可知，CO和O在催化剂表面形成CO2，正确； D项，状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO和O反应的过程，错误。 题组四　反应前后的总能量与吸热反应和放热反应 7.如图所示，下列有关化学反应和能量变化的说法正确的是 A.图a表示的是吸热反应的能量变化 B.图b中反应物M比生成物N稳定 C.图a可以表示C与CO2反应生成CO 的能量变化 D.图a不需要加热就能发生，图b一定需要加热才能发生 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 图a中反应物的总能量高于生成物的总能量，为放热反应，A项错误； 图b中反应物M的能量比生成物N的能量低，故反应物M较稳定，B项正确； 图a表示的是放热反应的能量变化， C与CO2反应生成CO是吸热反应， C项错误； 图a表示的是放热反应，所有的燃烧均为放热反应，但是多数燃烧开始需要加热，D项错误。 8.将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。下列说法正确的是 A.NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应 B.该反应中，热能转化为产物内部的能量 C.该反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量 D.NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 醋酸逐渐凝固，说明NH4HCO3与盐酸反应使醋酸的温度降低，因此该反应为吸热反应，A错误； 吸热反应中反应物吸收能量，吸收的能量转化为生成物内部的能量储存在生成物中，B正确； 由于NH4HCO3和盐酸的反应是吸热反应，故反应物的总能量低于生成物的总能量，C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 NH4HCO3粉末与盐酸的反应是吸热反应，反应物的总能量低于生成物的总能量，而NH4HCO3仅是两种反应物之一、NH4Cl仅是三种生成物之一，故无法得出NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量的结论，D错误。 9.(2023·长沙明德中学高一期中)已知石墨和金刚石与氧气反应生成二氧化碳的能量变化如图所示。下列说法正确的是 A.这两个反应放出的热量相等 B.由石墨制备金刚石的过程是物理变化 C.因为金刚石的能量比石墨的能量高， 所以金刚石比石墨稳定 D.断开1 mol石墨中的化学键吸收的能量大于断开1 mol金刚石中的化学 键吸收的能量 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 由于金刚石和石墨能量不等，则这两个反应放出的热量不相等，故A错误； 石墨和金刚石是碳元素组成的不 同单质，由石墨制备金刚石的过程是化学变化，故B错误； 由图可知，石墨的能量较低，能量越低越稳定，则石墨比金刚石稳定，故C错误； 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 由图可知，石墨的能量较低，则断开1 mol石墨中的化学键吸收能量比断开1 mol金刚石中的化学键吸收能量多，故D正确。 综合强化 10.(2023·山东日照高一期中)化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A.该反应为放热反应 B.三种物质中AB的能量最高 C.该反应生成2 mol AB(g)，需吸收(a－b) kJ能量 D.断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键时放出a kJ能量 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 √ 该反应反应物的总能量小于生成物的总能量，是吸热反应，A错误； 由图可知，2 mol AB(g)的能量高于1 mol A2(g)和1 mol B2(g)的总能量，但是1 mol AB(g)的能量不一定比1 mol A2(g)或1 mol B2(g)的能量高，B错误； 根据题图，该反应生成2 mol AB(g) 吸收(a－b) kJ能量，C正确； 断键应该吸收能量，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 11.某反应由两步构成：A＋B―→C―→D，该反应过程的能量变化如图所示，下列叙述正确的是 A.D比C稳定 B.两步反应均为吸热反应 C.D比A稳定 D.反应A＋B―→C一定需要加热才能发生 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 根据能量越低物质越稳定的原则可知，D比C稳定，故A项正确； 由图示可知，第一步反应为吸热反应，第二步反应为放热反应，故B项错误； 由图示可知，A＋B―→D是放热反应，D的能量比A、B的总能量低，但无法比较D与A能量的高低，故无法判断D与A谁更稳定，C项错误； A＋B―→C是吸热反应，但吸热反应不一定需要加热才能发生，故D项错误。 12.1 mol H2(g)与1 mol I2(g)反应生成2 mol HI(g)释放出8.7 kJ热量，有关数据如图所示： 下列说法不正确的是 A.H2(g)和I2(g)的总能量低于HI(g)的能量 B.破坏1 mol H—I键需要吸收的能量是298.7 kJ C.1 mol HI(g)完全分解生成H2(g)和I2(g)时吸收4.35 kJ热量 D.H2(g)中的H—H键比HI(g)中的H—I键牢固 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 15 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 设破坏1 mol H—I键需要吸收的能量为x kJ，则有2x kJ－436 kJ－152.7 kJ＝8.7 kJ，解得x＝298.7，B项正确； 生成2 mol HI(g)释放出8.7 kJ热量，则1 mol HI(g)完全分解生成H2(g)和I2(g)时吸收的热量为 ＝4.35 kJ，C项正确； 根据破坏1 mol H—H键和1 mol H—I键所需能量的数据可知，H2(g)中的H—H键比HI(g)中的H—I键牢固，D项正确。 13.(2022·浙江宁波高一期中)为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如图所示的三套实验装置： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 (1)上述3个装置中，不能验证“铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应”的装置是______(填装置序号)。 Ⅲ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 装置Ⅰ中，若反应放热，锥形瓶内温度会升高，压强增大，会出现红墨水左低右高的现象；若反应吸热，锥形瓶内温度会降低，压强减小，会出现红墨水左高右低的现象。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 装置Ⅱ中，若反应放热，具支试管内温度会升高，压强增大，会出现导管口冒泡，恢复室温后水倒吸形成一段水柱的现象；若反应吸热，具支试管内温度会降低，压强减小，会出现水倒吸，形成水柱，恢复室温后水柱消失的现象。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 装置Ⅲ不能验证反应是吸热反应还是放热反应。 铜与浓硝酸反应产生气体，不能用装置Ⅲ验证反应是吸热反应还是放热反应。 (2)某同学选用装置Ⅰ进行实验(实验前U形管里液面左右相平)，在甲试管中加入适量的Ba(OH)2溶液与稀硫酸，U形管中可观察到的现象是____ ________________________。说明该反应属于_______(填“吸热”或“放热”)反应。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 液面降低，右端液面升高 左端 放热 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 Ba(OH)2溶液与稀硫酸反应属于中和反应，中和反应放热，结合分析可知U形管中可观察到的现象是左端液面降低，右端液面升高，该现象说明该反应属于放热反应。 (3)至少有两种实验方法能验证超氧化钾与水的反应(4KO2＋2H2O===4KOH＋3O2↑)是放热反应还是吸热反应。 方法①：选择装置_________(填装置序号)进行实验； 方法②：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察到脱脂棉燃烧，则说明该反应是_____(填“吸热”或“放热”)反应。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 Ⅰ(或Ⅱ) 放热 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 方法①：结合分析可知装置Ⅰ或Ⅱ均能验证超氧化钾与水的反应(4KO2 ＋2H2O===4KOH＋3O2↑)是放热反应还是吸热反应；方法②：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察到脱脂棉燃烧，则说明该反应的进行使温度达到了脱脂棉的着火点，因此说明该反应是放热反应。 14.(1)在25 ℃、101 kPa的条件下，发生反应： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 请回答下列有关问题： ①由H＋H―→H2，当生成1 mol H2时，要______(填“吸收”或“放出”，下同)436 kJ的能量；由Cl2―→Cl＋Cl，当断裂1 mol Cl2中的共价键时，要______243 kJ的能量。 放出 吸收 由H＋H―→H2是成键过程，成键释放能量，当生成1 mol H2时，要放出436 kJ的能量；由Cl2―→Cl＋Cl是断键过程，断键吸收能量，当断裂1 mol Cl2中的共价键时，要吸收243 kJ的能量。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 ②对于反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)，测得生成2 mol HCl(g)时，反应过程中放出183 kJ的热量，则断开1 mol H—Cl键所需的能量是_____kJ。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 431 断裂1 mol H—H键与1 mol Cl—Cl键吸收的能量之和为436 kJ＋243 kJ＝679 kJ，设断开1 mol H—Cl键吸收的能量为E(H—Cl)，则有2×E(H—Cl)－679 kJ＝183 kJ，则E(H—Cl)＝431 kJ。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 相等 两个反应的能量转化形式主要是化学能转化为热能，一个具体的反应释放能量的多少与反应条件无关，而与断开旧化学键和形成新化学键的能量变化有关，所以生成等量的生成物所释放的能量相等。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 (2)根据图示的能量转化关系判断，生成16 g CH3OH(l)________(填“吸收”或“放出”)_______kJ能量。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 放出 45.5 根据题图变化可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应属于释放能量的反应，生成1 mol CH3OH(l)放出的能量为510 kJ－419 kJ＝91 kJ，16 g CH3OH(l)的物质的量为0.5 mol，故生成16 g CH3OH(l)放出的能量为45.5 kJ。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15.(1)很多运载火箭的推进器中装有还原剂肼(N2H4)和强氧化剂过氧化氢，一定量的(N2H4)(l)和H2O2(l)完全反应生成氮气和1 mol气态水的过程中的能量变化如图所示。 ①该反应属于_____(填“吸热”或“放热”)反应。 15 综合强化 放热 根据N2H4(l)与H2O2(l)反应的能量变化图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，所以该反应属于放热反应。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 ②一定量的N2H4(l)与H2O2(l)完全反应生成4 mol H2O(g)时，能量变化情况为_____________。 15 综合强化 放热641.6 kJ 由题意可知，火箭推进器中N2H4(l)与H2O2(l)反应的化学方程式为N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)，生成1 mol H2O(g)放出160.4 kJ热量，则生成4 mol H2O(g)放出的热量为4×160.4 kJ＝641.6 kJ。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 ③若该反应过程中N2H4中有16 mol极性键发生断裂，则能量变化情况为_______________。 15 综合强化 放热2 566.4 kJ 由N2H4的电子式 可知，1 mol N2H4中含4 mol极性键，若该反应过程中N2H4中有16 mol极性键发生断裂，则反应消耗4 mol N2H4(l)，生成16 mol H2O(g)，放出的热量为16×160.4 kJ＝2 566.4 kJ。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (2)科学家研究发现NH3也能用作火箭推进剂，已知下列数据： 15 综合强化 315 000 化学键 H—N H—O N≡N O==O 断键所需能量 /(kJ·mol－1) 391 463 942 496 则17 kg氨完全燃烧生成氮气和气态水放出的热量为_________kJ。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 氨燃烧生成氮气和气态水的化学方程式为4NH3(g)＋3O2(g) 2N2(g)＋6H2O(g)，断裂4 mol NH3(g)与3 mol O2(g)中的化学键吸收的总能量为4 mol×3×391 kJ·mol－1＋3 mol×496 kJ·mol－1＝6 180 kJ，形成2 mol N2(g)和6 mol H2O(g)中的化学键放出的总能量为2 mol×942 kJ·mol－1＋6×2 mol×463 kJ·mol－1＝7 440 kJ ，7 440 kJ－6 180 kJ＝1 260 kJ， 化学键 H—N H—O N≡N O==O 断键所需能量 /(kJ·mol－1) 391 463 942 496 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 化学键 H—N H—O N≡N O==O 断键所需能量 /(kJ·mol－1) 391 463 942 496 返回 ③有两个反应：a.H2(g)＋Cl2(g)2HCl(g)，b.H2(g)＋Cl2(g)2HCl(g)。这两个反应中，相同物质的量的H2(g)、Cl2(g)反应生成相同质量的HCl(g)时，放出的能量________(填“相等”或“不相等”)。 则1 mol NH3(g)完全燃烧生成氮气和气态水放出的热量为＝315 kJ，故17 kg氨完全燃烧生成氮气和气态水放出的热量为×315 kJ＝315 000 kJ。 $$