6.1.1化学能与热能 讲义-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

化学反应与能量变化（一）化学能与热能 化学反应与能量变化（一） ——化学能与热能 化学能与热能 精品学案 第1页/共13页 学科网（北京）股份有限公司 一、化学反应的基本特征：有物质变化和能量变化。 二、反应热： 研究化学反应吸、放热。比如浓硫酸溶于水放热、氢氧化钠溶于水放热、铵盐溶于水吸收热量，属于溶解热，都不属于反应热，因为它们都没有发生化学变化。 3、 吸热反应和放热反应：对于反应：A+B==C+D 放热反应 吸热反应 定义 EA+EB>EC+ED EA+EB<EC+ED 图示 原因 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量 化学键角度 生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量 生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量 常见的 1、 大多数的化合反应： 如：CaO＋H2O===Ca(OH)2 H2＋F2===2HF 1、极少数化合反应： 如：C＋CO22CO 2、 物质的燃烧： 如：C+O2CO2 CH4+2O2CO2+2H2O 2、大多数分解反应：如：NH4ClNH3↑＋HCl↑ CaCO3CaO＋CO2↑ 3、金属与酸、活泼金属与水反应： 如：2Na＋2H2O===2NaOH+H2↑ Mg＋2HCl===MgCl2+H2↑ 3、以碳、CO、H2为还原剂的氧化还原反应： 如：H2＋CuOH2O＋Cu 4、酸碱中和反应： 如：HCl＋NaOH===NaCl＋H2O 4、铵盐与碱的反应： 2NH4Cl+Ba(OH)2·8H2O===CaCl2+2NH3↑+10H2O 5、缓慢的氧化反应 5、其它：C+H2O(g)CO+H2； 3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 HCl+NaHCO3＝NaCl+H2O+CO2↑ 6、铝热反应：如：2Al＋Fe2O3 2Fe＋Al2O3 7、生成沉淀的反应：SO42－＋Ba2+===BaSO4↓ 8、 其它：CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O； 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑；2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2； 2HCl+Na2CO3＝2NaCl+H2O+CO2↑ 四、为什么H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g)是放热反应？ 五、化学反应能量变化的原因： 化学反应 1 实质 化学反应的过程就是反应物分子中的原子重新组合成生成物分子的过程，也就是反应物分子中化学键断裂和生成物分子中化学键形成的过程。 2 能量变化的原因 断开化学键吸收能量 例：1molH2中含有1molH—H键，常温常压下断开1molH—H键，需要吸收436kJ的热量。 形成化学键放出能量 由2molH原子生成1molH2，有1molH—H键生成，生成过程中向外界释放436kJ的热量。 3 放热反应 吸热反应 4 过程图 生成物总键能大 反应物总键能大 5 陌生反应根据图像，若键能未知，怎么判断反应是吸热反应还是放热反应 方法 比较反应物和生成物的总能量 的相对大小 结论 放热反应 吸热反应 反应物总能量之和>生成物总能量之和 反应物总能量之和<生成物总能量之和 例题精选 一、基本概念： 例题1．下列说法正确的是 A．凡是放热反应的发生均无需加热 B．凡是需要加热后才能发生的反应一定是吸热反应 C．伴有能量变化的物质变化都是化学变化 D．物质发生化学反应都伴随着能量变化 【答案】D 【详解】A．吸热反应、放热反应与反应条件无关，有些放热反应的发生也需要加热，如煤炭燃烧，需先加热点燃，燃烧后才不需提供能量，A错误； B．有些放热反应也需要加热，如铝热反应为放热反应，却需要高温，B错误； C．伴有能量变化的物质变化不一定是化学变化，如物质的三态变化有能量变化，是物理变化，C错误； D．化学变化是旧键断裂和新建形成的过程，断键和成键都有能量变化，D正确； 答案选D。 二、吸热反应、放热反应： 例题2．下列化学反应前后，体系的能量变化与图不符的是 A．氢氧化钠与稀盐酸 B．铝热反应 C．与 D．镁条与稀盐酸 【答案】C 【详解】A．由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应。氢氧化钠与稀盐酸的反应为中和放热反应，A不符题意； B．铝热反应为放热反应，B不符题意； C．和反应为吸热反应，C符合题意； D．镁条与稀盐酸反应为放热反应，D不符题意； 故选C。 例题3．下列反应中，属于吸热反应的是 A． B． C． D． 【答案】C 【分析】常见的放热反应有：大多数的化合反应、中和反应、金属和酸产生氢气的置换反应、燃烧反应等，常见的吸热反应有大多数的分解反应、碳和水蒸气、碳和二氧化碳的反应等，据此分析； 【详解】A．Mg与HCl反应是金属与酸发生的置换反应，属于放热反应，A错误； B．NaOH与HCl发生的是酸碱中和反应，属于放热反应，B错误； C．C与CO2在高温下反应生成CO，属于吸热反应，C正确； D．H2与O2反应是燃烧反应，属于放热反应，D错误； 故选C。 例题4．葡萄糖在人体内与反应生成和的能量变化如图所示，下列说法不正确的是 A．该反应属于放热反应 B．过程I断开化学键要吸收能量 C．过程II形成化学键要释放能量 D．反应物的总能量小于生成物的总能量 【答案】D 【详解】A．从能量变化图可以看出，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此该反应属于放热反应， A正确； B．过程Ⅰ是反应物分子中旧化学键断裂的过程，断裂化学键需要吸收能量，B正确； C．过程Ⅱ是生成物分子中新化学键形成的过程，形成化学键会释放能量， C正确； D．从能量图中可以看出，反应物的总能量高于生成物的总能量，D错误； 故答案选D。 例题5．金刚石与石墨是同素异形体。100 kPa时，1 mol石墨转化为金刚石的能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．石墨转化为金刚石的反应为放热反应 B．石墨比金刚石更稳定 C．金刚石比石墨更稳定 D．破坏1 mol石墨的化学键所吸收的能量小于形成1 mol金刚石的化学键所放出的能量 【答案】B 【详解】A．根据图象，反应物石墨的总能量小于生成物金刚石总能量，因此石墨转化为金刚石的反应为吸热反应，故A错误； B．石墨能量低，石墨比金刚石更稳定，故B正确； C．石墨能量低，石墨比金刚石更稳定，故C错误； D．石墨转化为金刚石的反应为吸热反应，破坏1mol石墨的化学键所吸收的能量大于形成1mol金刚石的化学键所放出的能量，故D错误； 故选B。 三、综合图像分析： 例题6．反应A + B → C过程中的能量变化如图所示，下列有关说法正确是（ ） A. 1 mol A的能量高于 1mol C的能量 B. 该反应的反应热：∆H = E2 – E1 C. 该反应第一阶段吸热，第二阶段放热 D. 稳定性：X > C 【答案】C 解析：图像解析：反应物A + B ，生成物C，中间X为过渡态；A+B→X是第一阶段，X→C是反应第二阶段。能量越低的物质越稳定。 A．根据图象，反应物A + B 的总能量大于生成物C总能量，无法判断A、C能量关系，故A错误； B．反应的反应热为生成物能量减去反应物能量：∆H =E1 – E2 ，故B错误； C．该反应第一阶段：A+B→X能量升高，为吸热，第二阶段：X→C，能量变小，放热；整个反应：A+B→C能量变少，属于放热反应。故C正确； D．能量越低的物质越稳定，C能量小于X，故C稳定。故D错误； 故选C。 四、键能计算 例题7．计算 根据下列信息分析氢气燃烧生成水蒸气时能量的变化情况 (1)断裂和中的化学键吸收的总能量：______。 (2)形成时释放的总能量：______。 (3)燃烧生成水蒸气时______能量______kJ。 【答案】(1) (2)930 kJ (3) 放出 245 【详解】（1）由图中数据可知，断裂和中的化学键吸收的总能量为； （2）形成时释放的总能量为930 kJ； （3）燃烧生成水蒸气时放出能量930 kJ -685kJ=245kJ。 例题8．已知化学反应N2＋3H22NH3的能量变化如图所示： (1)1 mol N和3 mol H生成1 mol NH3(g)是________(填“吸收”或“释放”)能量的过程 (2)由 mol N2(g)和 mol H2(g)生成1 mol NH3(g)过程________(填“吸收”或“释放”)________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)的能量高b kJ，所以1 mol N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)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 N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)的过程释放出(b－a)kJ能量。 巩固练习： 【练习1】下列反应中能量变化趋势与如图一致的是(　　) A．氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合 B．中和反应 C．木炭在氧气中发生不完全燃烧 D．生石灰和水的反应 【答案】A。解析：生成物的总能量大于反应物的总能量，说明此反应为吸热反应。Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应为吸热反应，A项正确；中和反应、2C＋O22CO、CaO＋H2O===Ca(OH)2均为放热反应，B、C、D项错误。 【练习2】下图中，能表示灼热的炭与二氧化碳反应的能量变化的是(　　) 【答案】C。解析：C和CO2反应生成CO是吸热反应，生成物总能量应大于反应物总能量。 【练习3】已知2SO2＋O22SO3为放热反应，下列关于该反应的说法正确的是(　　) A．O2的能量一定高于SO2的能量 B．2 mol SO2和1 mol O2的总能量一定高于2 mol SO3的总能量 C．SO2的能量一定高于SO3的能量 D．因该反应放热，故不加热反应就可发生 【答案】B。解析：放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应，故2 mol SO2和1 mol O2的总能量一定高于2 mol SO3的总能量，该反应需加热且有催化剂存在才能进行。 【练习4】氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　) 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的能量 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水蒸气时放出能量245 kJ 【答案】D。解析：燃烧时化学能可转化为热能、光能等，A项错误；由题图可知，断开2 mol氢氧键吸收930 kJ的能量，B项错误；氢分子变成氢原子要吸收能量，所以2E1＞E2，C项错误；该反应生成1 mol水蒸气时放出的能量为930 kJ－436 kJ－249 kJ＝245 kJ，D项正确。 【练习5】肼(H2N—NH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示，已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ)：N≡N键为942、O===O键为500、N—N键为154，则断裂1 mol N—H键所需的能量(kJ)是(　　) A．194 B．391 C．516 D．658 【答案】B。解析：利用图示可知1 mol肼和氧气变成原子时断键需要的能量为2 752 kJ－534 kJ＝2 218 kJ。肼和氧气断键变为原子时要断裂1个N—N键、4个N—H键和1个O===O键，所以1×154 kJ＋4×E(N—H)＋1×500 kJ＝2 218 kJ，解得断裂1 mol N—H键所需的能量为391 kJ。 【练习6】化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图表示N2(g)与O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化，下列说法中正确的是(　　) A．1 mol N2(g)与1 mol O2(g)反应放出的能量为180 kJ B．1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量 C．通常情况下，N2(g)与O2(g)混合能直接生成NO(g) D．NO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水 【答案】B。解析：A．1 mol N2(g)与1 mol O2(g)反应吸收的能量为946 kJ＋498 kJ－2×632 kJ＝180 kJ，A错误；B.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量，B正确；C.在放电条件下，N2(g)与O2(g)混合能直接生成NO(g)，C错误；D.NO不是酸性氧化物，与NaOH溶液不反应，D错误。 【练习7】某化学反应中，设反应物的总能量为E1，生成物的总能量为E2， I.若E1>E2，则该反应为_____(填“放热”或“吸热”)反应。该反应可用图____(填“A”或“B”)表示。 II.若E1＜E2，则该反应为______(填“放热”或“吸热”)反应。该反应可用图_____(填“A”或“B”)表示 III.下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的最小能量： 物质 Cl2 Br2 I2 HCl HBr HI H2 键能(kJ/mol) 243 193 151 432 366 298 436 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)的反应是吸热反应还是放热反应？_______。 （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_____（填写化学式）。 【答案】 放热 A 吸热 B A A 放热 Cl2 【分析】I、反应物的总能量大于生成物的总能量为放热反应，反之为吸热反应；III、键能越大，反应时释放的能量越多，物质本身具有的能量越低，则越稳定；旧键断裂吸收的总能量小于新键形成释放的总能量为放热反应，反之为吸热反应； 【详解】I.若E1>E2，反应物的总能量大于生成物的总能量，为图象A，反应放热；答案为：放热；A； II.若E1＜E2，反应物的总能量小于生成物的总能量，为图象B，反应吸热，答案为：吸热；B III. （1）键能越大，反应时释放的能量越多，物质本身具有的能量越低，则越稳定，根据表中数据，答案为A； （2）键能越大，反应时释放的能量越多，则越稳定，答案为A； （3）X2＋H2===2HX(X代表Cl、Br、I)，以氯气为例，旧键断裂吸收的总能量=243+436=679；新键形成释放的总能量=432×2=864，反应为放热反应，答案为：放热； （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，释放的热量分别为：185、103、9，答案为：Cl2； $化学反应与能量变化（一）化学能与热能 化学反应与能量变化（一） ——化学能与热能 化学能与热能 精品学案 第1页/共13页 学科网（北京）股份有限公司 一、化学反应的基本特征：有物质变化和能量变化。 二、反应热： 研究化学反应吸、放热。比如浓硫酸溶于水放热、氢氧化钠溶于水放热、铵盐溶于水吸收热量，属于溶解热，都不属于反应热，因为它们都没有发生化学变化。 3、 吸热反应和放热反应：对于反应：A+B==C+D 放热反应 吸热反应 定义 EA+EB>EC+ED EA+EB<EC+ED 图示 原因 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量 化学键角度 生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量 生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量 常见的 1、 大多数的化合反应： 如：CaO＋H2O===Ca(OH)2 H2＋F2===2HF 1、极少数化合反应： 如：C＋CO22CO 2、 物质的燃烧： 如：C+O2CO2 CH4+2O2CO2+2H2O 2、大多数分解反应：如：NH4ClNH3↑＋HCl↑ CaCO3CaO＋CO2↑ 3、金属与酸、活泼金属与水反应： 如：2Na＋2H2O===2NaOH+H2↑ Mg＋2HCl===MgCl2+H2↑ 3、以碳、CO、H2为还原剂的氧化还原反应： 如：H2＋CuOH2O＋Cu 4、酸碱中和反应： 如：HCl＋NaOH===NaCl＋H2O 4、铵盐与碱的反应： 2NH4Cl+Ba(OH)2·8H2O===CaCl2+2NH3↑+10H2O 5、缓慢的氧化反应 5、其它：C+H2O(g)CO+H2； 3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 HCl+NaHCO3＝NaCl+H2O+CO2↑ 6、铝热反应：如：2Al＋Fe2O3 2Fe＋Al2O3 7、生成沉淀的反应：SO42－＋Ba2+===BaSO4↓ 8、 其它：CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O； 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑；2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2； 2HCl+Na2CO3＝2NaCl+H2O+CO2↑ 四、为什么H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g)是放热反应？ 五、化学反应能量变化的原因： 化学反应 1 实质 化学反应的过程就是反应物分子中的原子重新组合成生成物分子的过程，也就是反应物分子中化学键断裂和生成物分子中化学键形成的过程。 2 能量变化的原因 断开化学键吸收能量 例：1molH2中含有1molH—H键，常温常压下断开1molH—H键，需要吸收436kJ的热量。 形成化学键放出能量 由2molH原子生成1molH2，有1molH—H键生成，生成过程中向外界释放436kJ的热量。 3 放热反应 吸热反应 4 过程图 生成物总键能大 反应物总键能大 5 陌生反应根据图像，若键能未知，怎么判断反应是吸热反应还是放热反应 方法 比较反应物和生成物的总能量 的相对大小 结论 放热反应 吸热反应 反应物总能量之和>生成物总能量之和 反应物总能量之和<生成物总能量之和 例题精选 一、基本概念: 例题1．下列说法正确的是（ ） A．凡是放热反应的发生均无需加热 B．凡是需要加热后才能发生的反应一定是吸热反应 C．伴有能量变化的物质变化都是化学变化 D．物质发生化学反应都伴随着能量变化 二、吸热反应、放热反应: 例题2．下列化学反应前后，体系的能量变化与图不符的是（ ） A．氢氧化钠与稀盐酸 B．铝热反应 C．与 D．镁条与稀盐酸 例题3．下列反应中，属于吸热反应的是（ ） A． B． C． D． 例题4．葡萄糖在人体内与反应生成和的能量变化如图所示，下列说法不正确的是（ ） A． 该反应属于放热反应 B． 过程I断开化学键要吸收能量 C． 过程II形成化学键要释放能量 D． 反应物的总能量小于生成物的总能量 例题5．金刚石与石墨是同素异形体。100 kPa时，1 mol石墨转化为金刚石的能量变化如图所示，下列说法正确的是（ ） A．石墨转化为金刚石的反应为放热反应 B．石墨比金刚石更稳定 C．金刚石比石墨更稳定 D．破坏1 mol石墨的化学键所吸收的能量小于形成1 mol金刚石的化学键所放出的能量 三、综合图像分析: 例题6．反应A + B → C过程中的能量变化如图所示，下列有关说法正确是（ ） A. 1 mol A的能量高于 1mol C的能量 B． 该反应的反应热:∆H = E2 – E1 C． 该反应第一阶段吸热，第二阶段放热 D． 稳定性:X > C 四、键能计算 例题7．计算 根据下列信息分析氢气燃烧生成水蒸气时能量的变化情况 (1)断裂和中的化学键吸收的总能量: 。 (2)形成时释放的总能量: 。 (3)燃烧生成水蒸气时______能量______kJ。 例题8．已知化学反应N2+3H22NH3的能量变化如图所示: (1)1 mol N和3 mol H生成1 mol NH3(g)是________(填“吸收”或“释放”)能量的过程 (2)由 mol N2(g)和 mol H2(g)生成1 mol NH3(g)过程________(填“吸收”或“释放”)________kJ能量 巩固练习: 1、下列反应中能量变化趋势与如图一致的是(　　) A．氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合 B．中和反应 C．木炭在氧气中发生不完全燃烧 D．生石灰和水的反应 2、下图中，能表示灼热的炭与二氧化碳反应的能量变化的是(　　) 3、已知2SO2+O22SO3为放热反应，下列关于该反应的说法正确的是(　　) A．O2的能量一定高于SO2的能量 B．2 mol SO2和1 mol O2的总能量一定高于2 mol SO3的总能量 C．SO2的能量一定高于SO3的能量 D．因该反应放热，故不加热反应就可发生 4、氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　) 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的能量 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水蒸气时放出能量245 kJ 5、肼(H2N—NH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示，已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ):N≡N键为942、O===O键为500、N—N键为154，则断裂1 mol N—H键所需的能量(kJ)是(　　) A．194 B．391 C．516 D．658 6、化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图表示N2(g)与O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化，下列说法中正确的是(　　) A．1 mol N2(g)与1 mol O2(g)反应放出的能量为180 kJ B．1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量 C．通常情况下，N2(g)与O2(g)混合能直接生成NO(g) D．NO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水 7、某化学反应中，设反应物的总能量为E1，生成物的总能量为E2， I．若E1>E2，则该反应为 (填“放热”或“吸热”)反应。该反应可用图____(填“A”或“B”)表示。 II.若E1<E2，则该反应为______(填“放热”或“吸热”)反应。该反应可用图_____(填“A”或“B”)表示 III.下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的最小能量: 物质 Cl2 Br2 I2 HCl HBr HI H2 键能(kJ/mol) 243 193 151 432 366 298 436 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)的反应是吸热反应还是放热反应? 。 (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 （填写化学式）。 $