专题6 第2单元 化学反应中的热(Word教参)-【精讲精练】2024-2025学年高中化学必修第二册（苏教版2019）

第二单元　化学反应中的热 课程目标 核心素养 1．理解化学反应中能量变化的主要原因——化学键的断裂和形成。 2．了解吸热反应和放热反应的概念，熟知常见的吸热反应和放热反应。 1．宏观辨识与微观探析 能从宏观(反应物、生成物总能量)和微观(化学键的断裂和形成)相结合的视角分析化学反应中的能量变化。 2．变化观念 知道化学反应遵循一定的规律；认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的变化。 [对应学生用书P12] 知识点一　化学反应中的热量变化 1．化学反应中的能量变化 (1)化学反应的基本特征 都有新物质生成，常伴随着能量变化及发光、变色、放出气体、生成沉淀等现象。 ①能量的变化主要表现为热量的__放出__或__吸收__。 ②在化学反应中，反应前后能量守恒。 (2)反应热 ①含义：在化学反应中放出或吸收的热量通常叫做反应热。 ②符号与单位：反应热用符号__ΔH__表示，单位一般采用__kJ·mol－1__。 2．放热反应与吸热反应 (1)化学能与热能转化的实验探究 ①镁与盐酸反应 实验操作 实验现象 实验结论 产生大量__气泡__、温度计指示温度__升高__ 镁与盐酸反应的离子方程式为　Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑　，该反应__放出__热量 ②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体反应 实验操作 实验现象 实验结论 a.有__刺激性气味__气体产生 b．用手摸烧杯底部有__冰凉__感觉 c．用手拿起烧杯，玻璃片黏结到烧杯的底部 d．烧杯内反应物成糊状 化学方程式为　Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O　，该反应__吸收__热量 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。 (2)放热反应：有热量放出的化学反应； 吸热反应：吸收热量的化学反应。 [特别提醒]　需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应(如碳的燃烧)，不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应[如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应]。 1．化学反应的本质是什么？断裂化学键、形成化学键与物质能量之间有什么关系？ 提示　化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成；断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量。 2．已知下列物质的键能： H—H Cl—Cl H—Cl 键能/(kJ·mol－1) 436.4 242.7 431.8 对于反应：H2＋Cl2===2HCl，若生成2 mol HCl，反应过程中断裂化学键共吸收的能量是多少？形成化学键共放出的能量是多少？依据以上两个数据判断该反应是放出还是吸收能量，并确定放出或吸收能量的多少？ 提示　反应过程中断裂化学键共吸收的能量是436.4 kJ＋242.7 kJ＝679.1 kJ，形成化学键共放出的能量是431.8 kJ×2＝863.6 kJ，由于863.6＞679.1，故该反应放出能量，放出的能量为863.6 kJ－679.1 kJ＝184.5 kJ。 3．氢氧化钠固体溶于水放出大量的热，该过程是放热反应吗？ 提示　不是；因为NaOH固体溶于水不是化学反应，过程中尽管放出热量，但不属于化学反应。 4．加热条件下进行的反应是否一定是吸热反应？常温下进行的反应是否一定是放热反应？ 提示　都不一定；化学反应是吸热还是放热，与反应条件无关，常温下进行的反应有的是吸热反应(如氢氧化钡与NH4Cl的反应)；有的是放热反应(如NaOH与盐酸的反应)。 加热条件下进行的反应有的是吸热反应(如灼热碳与CO2的反应)；有的是放热反应(如碳与氧气加热条件下的反应)。 1．关于吸热反应和放热反应的易错点 (1)“三个不一定”。①需加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如碳和氧气的反应；②放热反应常温下不一定容易发生；③吸热反应也不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。 (2)吸热反应和放热反应都是化学变化，如升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。 2．常见的放热反应和吸热反应 1．下列属于吸热反应的是(　　) 解析　酸碱中和反应为放热反应，故盐酸和氢氧化钠溶液的反应为放热反应，故A错误；铵盐和强碱的反应为吸热反应，故Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应吸热，故B正确；金属和盐酸的反应为放热反应，故铝条和盐酸的反应为放热反应，故C错误；物质的燃烧一定为放热反应，故蜡烛的燃烧放热，故D错误。 答案　B 2．根据你的生活经验和所学知识，判断下列反应是放热反应还是吸热反应。 ①镁条的燃烧　②高温煅烧石灰石　③氧化钙和水反应　④盐酸和氢氧化钙反应 属于放热反应的是____________；属于吸热反应的是____________。 答案　①③④　② 知识点二　热化学方程式 1．概念 表示化学反应中放出或吸收的__热量__的化学方程式。 2．意义 不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的__能量__变化。 3．实例 8 g CH4气体完全燃烧生成CO2和液态水，放出445 kJ的热量，则反应的热化学方程式为　CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890 kJ·mol－1　。 氢气在氧气中燃烧的热量变化，可用下列热化学方程式分别表示： ①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 ②H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1 ③H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol－1 1．①与化学方程式2H2＋O22H2O相比较，有何特点？ 提示　注明了反应物、生成物的状态；在化学方程式的右边注明了反应热ΔH的正负、数值和单位。 2．①与②相比较，ΔH不同的原因是什么？ 提示　化学计量数不同，参加反应的H2的物质的量不同，ΔH不同。 3．②和③相比较，ΔH不同的原因是什么？ 提示　参加反应H2的物质的量相同，生成H2O的状态不同，ΔH不同。 4．③表示的意义是什么？ 提示　在一定条件下，1 mol氢气与 mol氧气完全反应，生成1 mol气态水放出241.8 kJ的热量。 1．书写热化学方程式的“三步骤” 2．理解热化学方程式的“四注意” (1)反应条件 书写热化学方程式时应注明ΔH的测定条件，一般情况下ΔH是在25 ℃、1.01×105 Pa下测定的，可不注明温度和压强。 (2)能量变化 ΔH表明反应放出或吸收的能量，ΔH只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边，并用空格隔开。若为放热反应，ΔH＜0；若为吸热反应，ΔH＞0。ΔH的单位一般为kJ·mol－1。 (3)物质状态 反应物和生成物的聚集状态不同，ΔH不同。因此，必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。热化学方程式中不标“↑”和“↓”。 (4)化学计量数 热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，因此化学计量数可以是整数，也可以是分数，且ΔH与化学计量数对应成比例。 1．请写出298 K 101 kPa时，下列反应的热化学方程式。 (1)1 mol C与1 mol水蒸气反应生成1 mol CO和1 mol H2，吸热131.5 kJ：________________________________________________________________________。 (2)用CO(g)还原1 mol Fe2O3(s)，放热24.8 kJ： ______________________________ ________________________________________________________________________。 解析　(1)物质反应中的热量变化与能量变化相对应。1 mol C与1 mol水蒸气反应生成1 mol CO和1 mol H2，吸热131.5 kJ，则该反应的热化学方程式是C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝131.5 kJ·mol－1。(2)用CO(g)还原1 mol Fe2O3(s)，放热24.8 kJ，则反应的热化学方程式是3CO(g)＋Fe2O3(s)===3CO2(g)＋2Fe(s)　ΔH＝－24.8 kJ·mol－1。 答案　(1)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝131.5 kJ·mol－1 (2)3CO(g)＋Fe2O3(s)===3CO2(g)＋2Fe(s) ΔH＝－24.8 kJ·mol－1 2．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.6 kJ(　　) (2)2CO＋O2===2CO2　ΔH＝－565.2 kJ·mol－1(　　) (3)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝889.6 kJ·mol－1(　　) (4)H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－184.5 kJ·mol－1(　　) 解析　ΔH的单位是kJ·mol－1，(1)错误；热化学方程式必须注明物质的状态，(2)错误；CH4燃烧为放热反应，ΔH＜0，(3)错误；(4)正确。 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√ 知识点三　燃料燃烧释放的能量　氢燃料的应用前景 1．热值 已知下列几种燃料的热值： 物质 天然气 煤炭 氢气 乙醇 热值/(kJ·g－1) 56 33 143 30 其热化学方程式分别为： ①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－396 kJ·mol－1 ②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－896 kJ·mol－1 ③H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－286 kJ·mol－1 ④C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－1 380 kJ·mol－1 (1)完全燃烧相等物质的量的上述物质，放出热量的大小顺序是__④＞②＞①＞③__。 (2)完全燃烧等质量的上述物质，放出热量的大小顺序是__③＞②＞①＞④__。 (3)我国实施的“西气东输”工程中的“气”是指__天然气__，主要成分是__甲烷__，与煤等燃料相比较其优点是热值高，使用起来更经济，对环境污染小。 (4)燃料燃烧放出热量的大小常用热值来衡量。燃料的热值是指在一定条件下__单位质量__的物质完全燃烧所放出的__热量__，单位是__kJ·g－1__。 2．以煤为例，探究提高燃料燃烧效率问题 (1)煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉的依据是与空气中O2的__接触面积__增大，煤粉燃烧更充分，反应速率加快。 (2)通入适当过量空气的依据是空气充足，煤粉燃烧充分，生成CO2，放出热量__多__；若空气不足，煤燃烧不完全，生成CO，产生热量__减少__，且会造成污染。 (3)选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料的主要目的是__防止热量散失__。 (4)充分利用煤燃烧后的废气中的热量可采取的措施是将燃烧后的废气通过交换装置，供其他方面使用。 3．氢燃料的应用前景 (1)氢能的优点 (2)氢能利用存在的问题 ①廉价的制氢技术——首要难点 原因：制氢需要消耗大量的__电__且效率低。 ②安全可靠的贮氢和输氢方法——关键 原因：H2易汽化、易燃、易爆。 1．可燃物燃烧必须具备的条件是什么？ 提示　一是温度达到着火点以上；二是可燃物与O2充分接触。 2．煤、石油、天然气是可再生能源吗？ 提示　是不可再生能源。 3．氢气作为一种新型能源，未来发展潜力很大，请分析H2作为新型能源有哪些优点？ 提示　①生产H2的原料来源广(如水)； ②H2的热值高，即单位质量的H2完全燃烧放出的热量多； ③H2的燃烧产物是水，无污染。 4．我国科学家研究氢能源取得了哪些成就？ 提示　①发射人造卫星和载人飞船的运载火箭常用液氢作燃料；②1980年研制成功低温条件下也容易发动，对发动机腐蚀作用小的氢动力汽车；③2017年10月，氢燃料混合动力有轨电车在世界上首次成功投入商业运行，最高运行时速达70 km。 1．燃料燃烧释放的热量特点 质量相同的不同燃料，由于它们的热值不同，完全燃烧后放出的热量不相同。 2．提高燃料的使用效率 (1)当今世界上使用最多的能源：化石燃料，即煤、石油、天然气。 (2)化石燃料需有待解决的问题 化石燃料不完全燃烧产生大量的烟尘和CO某些煤灰分含量大，水分多，热值效率低燃烧废气含SO2和氮氧化物，易形成酸雨 (3)解决燃料燃烧存在问题的研究方向 ①研究化石燃料完全燃烧的条件和减少燃料燃烧产生的热量损耗的技术，研究提高燃料利用率的措施； ②防止燃料燃烧造成的环境污染； ③通过化学方法把石油、煤等化石燃料转化为洁净燃料； ④开发氢能、核能、太阳能等洁净、高效的新能源。 1．下列说法不正确的是(　　) ①化石燃料在任何条件下都能充分燃烧 ②化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、SO2等有害气体 ③直接燃烧煤不如将煤进行深加工后再燃烧的效果好 ④固体煤变为气体燃料后，燃烧效率更低 A．①④　　　　　　 B．②③④ C．②③ D．①③④ 解析　①化石燃料不完全燃烧会生成一氧化碳等气体，故①错误；②化石燃料在燃烧过程中产生的CO、SO2等有害气体会污染环境，故②正确；③将煤进行深加工后，脱硫等处理很好地减少污染气体，提高燃烧效率，燃烧的效果好，故③正确；④固体煤变为气体燃料后，燃烧效率更高，故④错误。 答案　A 2．氢气是未来的“绿色能源”，科学家们最新研制出利用太阳能产生激光，再用激光使水分解制得氢气的新技术，其中水的分解可以用化学方程式表示为2H2O2H2↑＋O2↑。下列有关说法不正确的是(　　) A．TiO2在反应中作氧化剂，且该反应不需任何其他条件就能自发进行 B．水分解不产生污染物 C．TiO2在反应中作催化剂 D．该技术将太阳能转化为化学能 解析　由化学方程式可知反应物为H2O，产物为H2和O2，TiO2为催化剂，将太阳能转化为化学能，故A错误，B、C、D正确。 答案　A [对应学生用书P17] 1．下列说法正确的是(　　) A．化学反应中的能量变化都表现为热量的变化 B．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 C．放热反应在常温下一定很容易发生 D．反应是吸热还是放热必须看旧键断裂时吸收能量和新键形成时释放能量的相对大小 解析　化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化，但不一定就只有热量变化，有时有电能、光能产生，A项错误；任何反应都需要在一定条件下才能反应，需要加热才能发生的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应，B项错误；放热反应在常温下也不一定很容易发生，C项错误；化学反应是原子重新组合的过程，化学反应吸热还是放热必须看旧键断裂时吸收能量和新键形成时释放能量的相对大小，D项正确。 答案　D 2．下列属于氧化还原反应，且为吸热反应的是(　　) A．CaO＋H2O===Ca(OH)2 B．C＋H2OCO＋H2 C．Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ D．2NaOH＋H2SO4===Na2SO4＋2H2O 解析　CaO＋H2O===Ca(OH)2和2NaOH＋H2SO4===Na2SO4＋2H2O为非氧化还原反应；Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑是放热的氧化还原反应；C＋H2OCO＋H2是吸热的氧化还原反应。 答案　B 3．下列图示变化为吸热反应的是(　　) 解析　A项中生成物的总能量高于反应物的总能量，只能通过吸收能量才能实现；B项则恰好相反；C项中浓硫酸溶于水要放出热量，但此过程是物理变化，没有发生化学反应；D项是放热反应。 答案　A 4．已知充分燃烧a g乙炔(C2H2)气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量b kJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是(　　) A．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－2b kJ·mol－1 B．C2H2(g)＋5/2O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝2b kJ·mol－1 C．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－4b kJ·mol－1 D．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝b kJ·mol－1 解析　由于乙炔(C2H2)分子中含有2个C原子，所以若产生1 mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量b kJ，则燃烧的乙炔的物质的量是0.5 mol。所以乙炔燃烧的热化学方程式是2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－4b kJ·mol－1。 答案　C 5．(1)20世纪30年代，Eyring和Pzer在碰撞理论的基础上提出化学反应的过渡态理论：化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的，而是在反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。如图是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，说明这个反应是____________(填“吸热”或“放热”)反应，NO2和CO的总能量____________(填“大于”“小于”或“等于”)CO2和NO的总能量。 (2)已知在高温、高压、催化剂作用下，1 mol石墨转化为金刚石，吸收1.9 kJ的热量。 ①该反应____________(填“是”或“不是”)吸热反应。 ②石墨和金刚石相比，__________能量高，____________更稳定。 ③推测石墨与金刚石各1 mol在相同条件下燃烧，________________放出的热量多。 (3)根据下面的信息。 求出1 mol H2(g)和1 mol O2(g)反应生成1 mol H2O(g)应____________(释放或吸收)热量__________kJ。 解析　(1)根据图像可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放热；(2)1 mol石墨转化为金刚石吸收1.9 kJ的热量，属于吸热反应，金刚石的能量高，石墨的能量低，故石墨更稳定，石墨与金刚石各1 mol在相同条件下燃烧时金刚石放出的热量多。 (3)ΔQ＝Q(吸)－Q(放)＝436 kJ＋249 kJ－930 kJ＝－245 kJ。 答案　(1)放热　大于 (2)①是　②金刚石　石墨　③金刚石 (3)释放　245 学科网（北京）股份有限公司 $$