第2章 第2节 第1课时 化学反应中能量变化的本质及转化形式-（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高一化学必修第二册教师用书（鲁科版2019）

第2节　化学反应与能量转化 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式 [核心素养发展目标]　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。 一、认识化学能与热能的转化 1.生产、生活中化学反应的能量变化 (1)木炭在空气中燃烧，释放(填“吸收”或“释放”，下同)能量，能量的转化形式为化学能转化为热能和光能。 (2)利用太阳能光解水制氢气时，吸收能量，能量的转化形式为光能转化为化学能。 (3)利用铝热反应(铝与氧化铁反应)焊接钢轨时，释放能量，化学能转化为热能和光能。 2实验探究化学反应中的能量变化 (1)铁粉和稀盐酸反应 (2)锌粉和柠檬酸反应 (3)碳酸氢钠和柠檬酸反应 实验结论：每一个化学反应都伴随着能量变化，有的反应吸收能量，有的反应释放能量。 思考1　上述实验中，金属与酸的反应都为释放能量的反应吗？化学反应释放的能量一定以热能的形式表现出来吗？ 提示　上述稀盐酸与铁粉，柠檬酸与锌粉的反应均为释放能量的反应。反应中释放出的能量可能以热能、光能、电能、声音等形式表现出来，但是大部分以热能的形式表现出来。 3.吸热反应与放热反应 (1)吸热反应：最终表现为吸收热量的化学反应。 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：最终表现为释放热量的化学反应。 实例：①燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④活泼金属与水或酸的反应；⑤物质的缓慢氧化。 思考2　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 思考3　(1)放热反应一定容易发生，吸热反应一定难以发生吗？ 提示　放热反应不一定容易发生，如合成氨的反应；吸热反应不一定难以发生，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应。 (2)需要加热才能发生的反应一定是吸热反应吗？ 提示　不一定。如木炭的燃烧为放热反应。 (3)有能量放出的变化过程都是放热反应吗？吸收能量的变化过程都是吸热反应吗？ 提示　不一定。如图，物质的聚集状态变化也伴随能量的变化，但它们属于物理变化；而放热反应和吸热反应指的是化学变化。 特别提醒　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。 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(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)× 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” 答案　D 解析　“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。 3.下列设备工作时，将化学能转化为热能的是(　　) 答案　D 解析　硅太阳能电池是把太阳能转化为电能，A不符合题意；锂离子电池将化学能转化为电能，B不符合题意；太阳能集热器将太阳能转化为热能，C不符合题意；燃气灶将化学能转化为热能，D符合题意。 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　　　　　。  答案　(1)①③④⑤⑥⑧　(2)②⑦ 二、化学反应中能量变化的本质 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：436 kJ+249 kJ=685 kJ，生成1 mol H2O，即形成2 mol“O—H”共价键释放的能量为930 kJ；  ②释放的总能量大于吸收的总能量，则该反应为放热反应； ③燃烧1 mol H2生成水蒸气时放出能量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，反应释放能量：E2-E1； E1>E2，反应吸收能量：E1-E2。 (3)重新认识化学变化 化学变化过程中既有物质变化，又伴随能量变化，表示如下： 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+Cl22HCl的化学反应可用如图所示： 请回答下列有关问题： (1)各1 mol反应物断键吸收的总能量是多少？ (2)对应生成物成键放出的总能量是多少？ (3)该反应是吸热反应还是放热反应？ 提示　(1)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为2×431 kJ=862 kJ。 (3)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： 反应物的总能量>生成物的总能量，是放热反应； 反应物的总能量<生成物的总能量，是吸热反应。 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热能、电能等其他形式的能量，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，获得所需物质。 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键放出的能量与断开1 mol H—Cl键吸收的能量相等(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√ 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 答案　A 解析　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。 3.(2024·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 答案　C 解析　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。 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 答案　D 解析　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。 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 答案　D 解析　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。 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。 (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。 (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。 课时对点练　[分值：100分] (选择题1~8题，每小题5分，9~12题，每小题6分，共64分) 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 答案　C 解析　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.(2023·山东师大附中高一期中)下列说法正确的是(　　) A.在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化 B.生成物的总能量大于反应物的总能量，该反应为吸热反应 C.一个化学反应能量变化多少与反应物和生成物的聚集状态无关 D.形成生成物化学键所释放的能量大于破坏反应物化学键所吸收的能量时，该反应为吸热反应 答案　B 解析　在化学反应过程中，发生物质变化的同时一定伴随着能量的变化，A错误；物质的聚集状态不同，能量不同，一个化学反应能量变化多少与反应物和生成物的聚集状态有关，C错误；形成生成物化学键所释放的能量大于破坏反应物化学键所吸收的能量时，该反应为放热反应，D错误。 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 答案　C 解析　铝与稀盐酸的反应为放热反应，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。 4.(2024·泰安宁阳一中月考)下列实验现象或图像信息不能说明相应的化学反应是放热反应的是(　　) A.反应物的总能量大于生成物的总能量 B.反应开始后，甲处液面低于乙处液面 C.反应开始后，针筒活塞向右移动 D.反应开始后，饱和澄清石灰水变浑浊(已知氢氧化钙的溶解度随温度升高而减小) 答案　C 解析　反应开始后，甲处液面低于乙处液面，说明集气瓶内气体受热膨胀，则试管内的反应放热，B项不符合题意；反应开始后，针筒活塞向右移动，可能是反应放热引起的，也可能是反应产生气体引起的，C项符合题意；反应开始后，饱和澄清石灰水变浑浊，说明温度升高使氢氧化钙溶解度减小而析出，则试管内的反应放热，D项不符合题意。 题组三　化学键与反应的能量变化 5.(2023·浙江台州高一检测)已知白磷和P4O6的分子结构如图所示： 化学键 断键吸收的能量或成键释放的能量/(kJ·mol-1) P—P 198 P—O 360 O==O 497 若生成1 mol P4O6，则反应P4(白磷)+3O2===P4O6中的能量变化为(　　) A.吸收1 641 kJ能量 B.放出1 641 kJ能量 C.吸收126 kJ能量 D.放出126 kJ能量 答案　B 解析　反应生成1 mol P4O6时，断开旧键时需要吸收能量6×198 kJ·mol-1+3×497 kJ·mol-1，形成新键时释放能量12×360 kJ·mol-1，所以共释放能量1 641 kJ。 6.(2023·安徽池州高一统考期中)化学反应A2+B2===2AB的能量变化如图所示，则下列说法中正确的是(　　) A.该反应断开化学键消耗的总能量大于形成化学键释放的总能量 B.该反应是吸热反应 C.断裂2 mol AB中化学键需要吸收y kJ能量 D.1 mol A2和1 mol B2的总能量低于2 mol AB的总能量 答案　C 解析　由图可知该反应是放热反应，所以该反应断开化学键消耗的总能量小于形成化学键释放的总能量，故A、B错误；化学键的断裂吸收能量，由图可知，断裂2 mol A—B需要吸收y kJ能量，故C正确；由图可知，1 mol A2和1 mol B2的总能量高于2 mol AB的总能量，故D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 答案　B 解析　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，但是多数燃烧开始时需要加热，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 答案　B 解析　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；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 答案　D 解析　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；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。 10.(2023·广东汕头金山中学高一期中)磷有多种不同的单质，红磷(结构复杂用“P”表示)和白磷(P4)是磷的两种同素异形体，充分燃烧的产物都是P2O5。在25 ℃、101 kPa下，31 g白磷完全转化为红磷，放出11 kJ的热量。下列说法错误的是(　　) A.红磷转化为白磷属于吸热反应 B.红磷的稳定性比白磷强 C.其他条件相同时，等质量的白磷和红磷，能量较高的是白磷 D.等质量的红磷和白磷完全燃烧，放热较多的是红磷 答案　D 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 答案　A 解析　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.断开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 答案　A 解析　设断开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；根据断开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.(15分)某同学设计如下三个实验方案以探究某反应是放热反应还是吸热反应。 方案一：如图Ⅰ，在小烧杯里放一些除去氧化铝保护膜的铝片，然后向烧杯里加入10 mL 2 mol·L-1稀硫酸，再插入一支温度计，温度计的温度由20 ℃逐渐升到75 ℃，随后，温度逐渐下降到30 ℃，最终停留在20 ℃。 方案二：如图Ⅱ，在烧杯底部用熔融的石蜡粘一块小木片，在烧杯里加入10 mL 2 mol·L-1稀硫酸，再向其中加入氢氧化钠溶液，片刻后提起烧杯，发现小木片脱落下来。 方案三：如图Ⅲ，甲试管中发生某化学反应，实验前U形管中两侧红墨水液面相平，在化学反应过程中，通过U形管两侧红墨水液面高低判断该反应是吸热反应还是放热反应。 序号 甲试管中发生反应的物质 U形管中红墨水液面 ① 氧化钙与水 左低右高 ② 氢氧化钡晶体与氯化铵晶体(充分搅拌) ？ ③ 铝片与氢氧化钠溶液 左低右高 ④ 铜与浓硝酸 左低右高 根据上述实验回答相关问题： (1)(3分)铝片与稀硫酸的反应是　　　　(填“吸热”或“放热”)反应，写出该反应的离子方程式： __________________________________________________________________________________________。  (2)方案一中，温度升到最大值后又下降的原因是_______________________________________________ __________________________________________________________________________________________。  (3)(3分)方案二中，小木片脱落的原因是　　　　　　，由此得出的结论是________________________ __________________________________________________________________________________________。  (4)(1分)方案三中，如果甲试管里发生的反应是放热反应，则U形管里红墨水液面：左边　　　　(填“高于”“低于”或“等于”)右边。  (5)(3分)由方案三的现象得出结论：①③④组物质发生的反应都是　　　　　(填“吸热”或“放热”)反应，如果放置较长时间，可观察到U形管里的现象是_______________________________________________ __________________________________________________________________________________________。  (6)(3分)方案三实验②的U形管中的现象为　　　　　　　　，说明反应物的总能量　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)生成物的总能量。  答案　(1)放热　2Al+6H+===2Al3++3H2↑　(2)反应完全后，热量向空气中传递，烧杯里溶液的温度降低　(3)石蜡熔化　氢氧化钠与稀硫酸的反应是放热反应　(4)低于　(5)放热　红墨水液面左右相平　(6)红墨水液面左高右低　小于 解析　(1)根据温度计示数判断铝与稀硫酸的反应是放热反应，金属与非氧化性酸的反应实质是金属与H+反应。(3)石蜡受热熔化，所以小木片脱落，由此推知氢氧化钠与稀硫酸发生的反应是放热反应。(4)U形管里红墨水液面高低由左右管里气体压强的相对大小(外界大气压恒定)决定，当左管内气压大于右管内气压时，红墨水液面会左低右高；当左管内气压小于右管内气压时，红墨水液面会左高右低。(6)氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合发生吸热反应，使锥形瓶里气体温度降低，气体压强小于外界大气压，红墨水液面左高右低。对于吸热反应来说，反应物的总能量小于生成物的总能量。 14.(13分)(1)在25 ℃、101 kPa的条件下， 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。  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。  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)反应生成相同物质的量的HCl(g)时，放出的能量　　　　　　(填“相等”或“不相等”)。  (2)(5分)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。  答案　(1)①放出　吸收　②431　③相等　(2)放出　45.5 解析　(1)①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。②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。③两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。(2)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。 15.(8分)(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。  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　　　　　。  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　　　　　。  (2)科学家研究发现NH3也能用作火箭推进剂，已知下列数据： 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。  答案　(1)①放热　②放热641.6 kJ　③放热2 566.4 kJ　(2)315 000 解析　(1)①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。②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。③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。(2)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，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。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 化学反应中能量变化的本质及转化形式 第1课时 第2章　第2节 <<< 核心素养 发展目标 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。 2 内容索引 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 3 认识化学能与热能的转化 > < 一 一、认识化学能与热能的转化 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 化学能 光能 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 无色气泡 上升 放 (2)锌粉和柠檬酸反应 逐渐溶解 无色气泡 上升 放 (3)碳酸氢钠和柠檬酸反应 无色气泡 降低 吸 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 上述实验中，金属与酸的反应都为释放能量的反应吗？化学反应释放的能量一定以热能的形式表现出来吗？ 提示　上述稀盐酸与铁粉，柠檬酸与锌粉的反应均为释放能量的反应。反应中释放出的能量可能以热能、光能、电能、声音等形式表现出来，但是大部分以热能的形式表现出来。 思考1 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活泼金属与水或酸的反应；⑤物质的缓慢氧化。 吸收热量 释放热量 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。 思考2 (2)写出该反应的化学方程式。 提示　Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3↑+10H2O 思考2 (2)需要加热才能发生的反应一定是吸热反应吗？ (1)放热反应一定容易发生，吸热反应一定难以发生吗？ 提示　放热反应不一定容易发生，如合成氨的反应；吸热反应不一定难以发生，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应。 (2)需要加热才能发生的反应一定是吸热反应吗？ 提示　不一定。如木炭的燃烧为放热反应。 思考3 (2)需要加热才能发生的反应一定是吸热反应吗？ (3)有能量放出的变化过程都是放热反应吗？吸收能量的变化过程都是吸热反应吗？ 提示　不一定。如图，物质的聚集状态变化也伴随能量的变化，但它们属于物理变化；而放热反应和吸热反应指的是化学变化。 思考3 (2)需要加热才能发生的反应一定是吸热反应吗？ 特别提醒　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。 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” √ 应用体验 “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.下列设备工作时，将化学能转化为热能的是 √ 应用体验 硅太阳能电池是把太阳能转化为电能，A不符合题意； 锂离子电池将化学能转化为电能，B不符合题意； 太阳能集热器将太阳能转化为热能，C不符合题意； 燃气灶将化学能转化为热能，D符合题意。 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 应用体验 化学反应中能量变化的本质 > < 二 二、化学反应中能量变化的本质 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______； 436 kJ+249 kJ=685 kJ 930 kJ 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 。  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。 大于 放热 放出 245 kJ (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 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： 思考 请回答下列有关问题： (1)各1 mol反应物断键吸收的总能量是多少？ 提示　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？ 提示　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？ 提示　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。 思考 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 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键放出的能量与断开1 mol H—Cl键吸收的能量相等 × √ × × × 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 √ 应用体验 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.(2024·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 √ 应用体验 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； 应用体验 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 √ 应用体验 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 √ 应用体验 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； 应用体验 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。 应用体验 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 返回 (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。 课时对点练 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C B C C B C B B 题号 9 10 11 12 答案 D D A A 对一对 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 (1)放热　2Al+6H+===2Al3++3H2↑　 (2)反应完全后，热量向空气中传递，烧杯里溶液的温度降低　 (3)石蜡熔化　氢氧化钠与稀硫酸的反应是放热反应　 (4)低于　 (5)放热　红墨水液面左右相平　 (6)红墨水液面左高右低　小于 13. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 (1)①放出　吸收　②431　③相等　 (2)放出　45.5 14. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 (1)①放热　②放热641.6 kJ　③放热2 566.4 kJ (2)315 000 15. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 对点训练 2.(2023·山东师大附中高一期中)下列说法正确的是 A.在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化 B.生成物的总能量大于反应物的总能量，该反应为吸热反应 C.一个化学反应能量变化多少与反应物和生成物的聚集状态无关 D.形成生成物化学键所释放的能量大于破坏反应物化学键所吸收的能量 时，该反应为吸热反应 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 √ 对点训练 在化学反应过程中，发生物质变化的同时一定伴随着能量的变化，A错误； 物质的聚集状态不同，能量不同，一个化学反应能量变化多少与反应物和生成物的聚集状态有关，C错误； 形成生成物化学键所释放的能量大于破坏反应物化学键所吸收的能量时，该反应为放热反应，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 对点训练 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 答案 对点训练 铝与稀盐酸的反应为放热反应，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 答案 对点训练 4.(2024·泰安宁阳一中月考)下列实验现象或图像信息不能说明相应的化学反应是放热反应的是 A.反应物的总能量大于生成物的总能量 B.反应开始后，甲处液面低于乙处液面 C.反应开始后，针筒活塞向右移动 D.反应开始后，饱和澄清石灰水变浑浊(已知氢氧化钙的溶解度随温度升 高而减小) √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 反应开始后，甲处液面低于乙处液面，说明集气瓶内气体受热膨胀，则试管内的反应放热，B项不符合题意； 反应开始后，针筒活塞向右移动，可能是反应放热引起的，也可能是反应产生气体引起的，C项符合题意； 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 反应开始后，饱和澄清石灰水变浑浊，说明温度升高使氢氧化钙溶解度减小而析出，则试管内的反应放热，D项不符合题意。 对点训练 题组三　化学键与反应的能量变化 5.(2023·浙江台州高一检测)已知白磷和P4O6的分子结构如图所示： 若生成1 mol P4O6，则反应P4(白磷)+3O2===P4O6中的能量变化为 A.吸收1 641 kJ能 B.放出1 641 kJ能量 C.吸收126 kJ能量 D.放出126 kJ能量 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 化学键 断键吸收的能量或成键释放的能量/(kJ·mol-1) P—P 198 P—O 360 O==O 497 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 反应生成1 mol P4O6时，断开旧键时需要吸收能量6×198 kJ·mol-1+3 ×497 kJ·mol-1，形成新键时释放能量12×360 kJ·mol-1，所以共释放能量1 641 kJ。 化学键 断键吸收的能量或成键释放的能量/(kJ·mol-1) P—P 198 P—O 360 O==O 497 对点训练 6.(2023·安徽池州高一统考期中)化学反应A2+B2===2AB的能量变化如图所示，则下列说法中正确的是 A.该反应断开化学键消耗的总能量大于形 成化学键释放的总能量 B.该反应是吸热反应 C.断裂2 mol AB中化学键需要吸收y kJ能量 D.1 mol A2和1 mol B2的总能量低于2 mol AB的总能量 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 由图可知该反应是放热反应，所以该反应断开化学键消耗的总能量小于形成化学键释放的总能量，故A、B错误； 化学键的断裂吸收能量，由图可知，断裂 2 mol A—B需要吸收y kJ能量，故C正确； 由图可知，1 mol A2和1 mol B2的总能量高于2 mol AB的总能量，故D错误。 对点训练 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 答案 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 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； 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 图a表示的是放热反应，所有的燃烧均为放热反应，但是多数燃烧开始时需要加热，D项错误。 对点训练 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 答案 √ 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 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； 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 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。 对点训练 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 答案 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 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； 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 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； 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·广东汕头金山中学高一期中)磷有多种不同的单质，红磷(结构复杂用“P”表示)和白磷(P4)是磷的两种同素异形体，充分燃烧的产物都是P2O5。在25 ℃、101 kPa下，31 g白磷完全转化为红磷，放出11 kJ的热量。下列说法错误的是 A.红磷转化为白磷属于吸热反应 B.红磷的稳定性比白磷强 C.其他条件相同时，等质量的白磷和红磷，能量较高的是白磷 D.等质量的红磷和白磷完全燃烧，放热较多的是红磷 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 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 答案 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 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。 综合强化 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.断开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 答案 √ 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 设断开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； 根据断开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。 综合强化 13.某同学设计如下三个实验方案以探究某反应是放热反应还是吸热反应。 方案一：如图Ⅰ，在小烧杯里放一些除去氧化铝保护膜的铝片，然后向烧杯里加入10 mL 2 mol·L-1稀硫酸，再插入一支温度计，温度计的温度由20 ℃逐渐升到75 ℃，随后，温度逐渐下降到30 ℃，最终停留在20 ℃。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 综合强化 方案二：如图Ⅱ，在烧杯底部用熔融的石蜡粘一块小木片，在烧杯里加入10 mL 2 mol·L-1稀硫酸，再向其中加入氢氧化钠溶液，片刻后提起烧杯，发现小木片脱落下来。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 综合强化 方案三：如图Ⅲ，甲试管中发生某化学反应，实验前U形管中两侧红墨水液面相平，在化学反应过程中，通过U形管两侧红墨水液面高低判断该反应是吸热反应还是放热反应。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 序号 甲试管中发生反应的物质 U形管中红墨水液面 ① 氧化钙与水 左低右高 ② 氢氧化钡晶体与氯化铵晶体(充分搅拌) ？ ③ 铝片与氢氧化钠溶液 左低右高 ④ 铜与浓硝酸 左低右高 根据上述实验回答相关问题： (1)铝片与稀硫酸的反应是　　　　(填“吸热”或“放热”)反应，写出该反应的离子方程式：______________________。 放热 2Al+6H+===2Al3++3H2↑ 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 根据温度计示数判断铝与稀硫酸的反应是放热反应，金属与非氧化性酸的反应实质是金属与H+反应。 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 (2)方案一中，温度升到最大值后又下降的原因是____________________ _________________________________。 (3)方案二中，小木片脱落的原因是　　　　　，由此得出的结论是__________________________________。 反应完全后，热量向 空气中传递，烧杯里溶液的温度降低 石蜡熔化 氢氧化钠与稀硫酸的反应是放热反应 石蜡受热熔化，所以小木片脱落，由此推知氢氧化钠与稀硫酸发生的反应是放热反应。 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 (4)方案三中，如果甲试管里发生的反应是放热反应，则U形管里红墨水液面：左边　　　　(填“高于”“低于”或“等于”)右边。 U形管里红墨水液面高低由左右管里气体压强的相对大小(外界大气压恒定)决定，当左管内气压大于右管内气压时，红墨水液面会左低右高；当左管内气压小于右管内气压时，红墨水液面会左高右低。 低于 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 (5)由方案三的现象得出结论：①③④组物质发生的反应都是_____(填 “吸热”或“放热”)反应，如果放置较长时间，可观察到U形管里的现象是____________________。  (6)方案三实验②的U形管中的现象为　　　　　　 　　，说明反应物的总能量　 　(填“大于”“小于”或“等于”)生成物的总能量。 放热 红墨水液面左右相平 红墨水液面左高右低 小于 氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合发生吸热反应，使锥形瓶里气体温度降低，气体压强小于外界大气压，红墨水液面左高右低。对于吸热反应来说，反应物的总能量小于生成物的总能量。 综合强化 14.(1)在25 ℃、101 kPa的条件下， 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。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 放出 吸收 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 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。 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 答案 431 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 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。 综合强化 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)反应生成相同物质的量的HCl(g)时，放出的能量　　　(填“相等”或“不相等”)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 相等 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 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。 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 答案 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。 放出 45.5 综合强化 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。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 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。 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 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　　　　 　。  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。 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案  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　　 　 　 　。 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。 综合强化 (2)科学家研究发现NH3也能用作火箭推进剂，已知下列数据： 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 答案 化学键 H—N H—O N≡N O==O 断键所需能量/(kJ·mol-1) 391 463 942 496 315 000 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 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，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。 返回 综合强化 本课结束 第2章　第2节 <<< $$