5.3 化学变化中的能量变化 第1课时（同步讲义）化学沪科版必修第二册

第五章 金属及其化合物 第三节 化学变化中的能量变化 第1课时 吸热反应与放热反应 教学目标 1.知道吸热反应和放热反应。 2.了解化学反应体系能量改变与化学键的断裂和形成有关。 重点和难点 重点：吸热反应和放热反应对比与判断。 难点：化学反应中的能量变化示意图分析。 ◆知识点一 放热反应与吸热反应 1.化学反应中的变化 化学反应中的变化 ① 变化：有新物质生成——遵循质量守恒定律 ② 变化 吸收热量——遵循能量守恒定律 放出热量——遵循能量守恒定律 2.实验探究：铝热反应 实验装置 实验现象 ①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中 实验结论 高温下，铝与氧化铁发生反应，放出 ：Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3 铝热反应特点 ①在高温下进行； ②反应迅速并放出大量的热； ②新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3分离。 3.放热反应与吸热反应的对比 放热反应 吸热反应 含义 热量的化学反应 热量的化学反应 能量转化 能转化为 能释放出来 转化为 能被生成物所“储存” 化学反应中的能量变化(宏观角度) 反应物的总能量 生成物的总能量 反应物的总能量 生成物的总能量 常见反应举例 ①大多数 反应； ②所有的 及缓慢 反应； 如：CH4+ 2O2CO2+ 2H2O ③ 反应； ④活泼金属与 或 的反应； ⑤少数 反应，如过氧化氢分解制氧气； ⑥ 反应（2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe） ①大多数的 反应； ② 与 的反应；如Ba(OH)2·8H2O或Ca(OH)2与NH4Cl反应：Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===2NH3↑+BaCl2+10H2O； ③以 、 、 为还原剂的氧化还原反应，如CO2+C2CO； C+H2O(g)CO+H2； 3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 ④盐酸与 的反应 特别提醒 ①一个化学反应是吸热还是放热取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对 。若反应物的总能量>生成物的总能量，则为 反应；若反应物的总能量<生成物的总能量，则为 反应。 ②化学反应是吸热还是放热与反应条件(是否需要加热等)和反应类型(如化合反应、分解反应等) 。 ③绝大多数吸热反应需在 条件下进行，但也有部分吸热反应 即可进行。例如，Ba(OH)2·8H2O晶体与NH₄Cl晶体的反应为吸热反应，二者混合后就能进行反应，不需要加热。 ④需要加热才能发生的反应 是吸热反应，某些放热反应也需要加热，如Fe+SFeS开始时需要加热才能发生，但该反应是放热反应。 ⑤若某反应为放热反应，则该反应的逆向反应为 反应，如H2与O2化合生成H2O为放热反应，则H2O分解生成H2和O2为吸热反应。 ⑥放热反应和吸热反应均是 反应。有些物质的变化过程虽然也有热量变化，但并不是放热反应或吸热反应。如NaOH固体溶于水、浓H2SO4的稀释等放热，但不属于放热反应；NH4NO3固体溶于水、碘升华等吸热，但不属于吸热反应。 即学即练 1．下列反应属于放热反应的是 A．C＋CO22CO B．2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 C．C＋H2OCO＋H2 D．CaCO3CaO＋CO2↑ 2．下列反应能量变化与下图一致的是 A．金属钠与水的反应 B．盐酸与氢氧化钠的反应 C．铝与氧化铁的铝热反应 D．碳酸钙分解 ◆知识点二 反应体系中能量改变与化学键的关系 1.化学反应的实质 （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 和生成物分子中化学键 的过程。 （2）特征：① 变化：有新物质生成，遵循 定律；② 变化：释放或吸收能量，遵循 定律。 2.化学反应中能量变化的原因 化学反应是放出能量还是吸收能量主要取决于反应物中化学键断裂所吸收的能量和生成物中化学键形成所放出的能量的相对大小。化学键与化学反应中能量变化的关系如图所示： E1>E2,反应 能量，为 反应；E1<E2,反应 能量，为 反应。 3.从宏观角度和微观角度分析化学反应的能量变化 宏观角度 能量变化类型 表现形式 反应物的总能量<生成物的总能量 吸收能量 吸热 反应物的总能量>生成物的总能量 释放能量 放热 结论：ΔE= 。若ΔE>0，反应为吸热反应；若ΔE<0，反应为放热反应。 微观角度 能量变化类型 表现形式 断裂反应物化化学键的总能量<形成生成物化学键释放的总能量 释放能量 放热 断裂反应物化化学键的总能量>形成生成物化学键释放的总能量 吸收能量 吸热 特别提醒 ①物质本身所具有的能量越 ，说明其结构越 ，热稳定性 ，断裂其化学键所吸收的能量就越 ，而形成其化学键所释放的能量也越 。 　　②反应的条件与反应的热效应没有必然的联系，每一个反应都有特定的条件，需要点燃或加热的反应 是吸热反应。例如燃烧都是放热反应，但是反应要达到着火点。 即学即练 1．下列说法正确的是 A．键能越小，表示化学键越牢固，越难以断裂 B．键能越大，构成的物质能量越高，分子越稳定 C．破坏化学键时吸收能量，而形成化学键时放出能量 D．键能只能定性地分析化学键的强弱 2．对于化学反应中的能量变化，表述正确的是 A．需要加热的化学反应都是吸热反应 B．中和反应都是放热反应 C．浓硫酸溶于水为放热反应 D．反应中旧键断裂放出的能量大于新键形成吸收的能量时，反应为放热反应 一、放热反应和吸热反应的比较与判断 1.对放热反应和吸热反应的理解 （1）放热反应不一定容易发生，如合成氨反应需要在高温、高压和催化剂作用下才能发生；吸热反应不一定难发生，如盐酸与碳酸氢钠的反应在常温下就能发生。 （2）需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如硫与铁的反应；吸热反应不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。 （3）放热过程不一定是放热反应，如NaOH固体的溶解和浓硫酸的稀释是放热过程，但不是放热反应；吸热过程不一定是吸热反应，如升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。 2.放热反应与吸热反应的比较 放热反应 吸热反应 形成原因 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 与化学键强弱的关系 生成物成键时释放的总能量大于反应物断键时吸收的总能量 生成物成键时释放的总能量小于反应物断键时吸收的总能量 反应过程示意图 3.判断吸热反应和放热反应的两种方法 ①根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断——反应物的总能量高于生成物的总能量的反应为放热反应，反之为吸热反应(宏观角度)。 ②根据化学键断裂和形成时能量变化大小关系判断——断裂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(微观角度)。 实践应用 1．下列选项中，前者是吸热反应，后者是放热反应的是 A．灼热的炭与二氧化碳反应，氢气在氯气中燃烧 B．镁条在二氧化碳中燃烧，碳酸氢钠受热分解 C．与反应，氢氧化钠溶于水 D．酸碱中和反应，在高温下焦炭与水蒸气反应 2．下图是反应的能量变化图。下列说法错误的是 A．的能量为bkJ B．反应物总能量小于生成物总能量 C．是吸热反应 D．断开和的化学键需要吸收akJ的能量 3．化学反应中的能量变化是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。如下图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化： 下列说法正确的是 A．N元素非金属性较强，故通常情况下N2不稳定，易发生化学反应 B．通常情况下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO C．1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的总能量 D．1molN2(g)和1molO2(g)反应放出的能量为180kJ 考点一 吸热反应和放热反应的认识与辨别 【例1】下列图示变化为吸热反应的是 A．B． C． D． 【变式1-1】下列属于吸热反应的是 A．铝与氧化铁在高温下反应 B．氢氧化钾溶液与硝酸溶液反应 C．铁丝在纯氧中燃烧 D．八水合氢氧化钡固体与氯化铵固体混合搅拌 【变式1-2】化学反应常伴随着能量变化，下列反应属于吸热反应的是 A． B． C． D． 考点二 化学变化中能量变化的原因 【例2】下列关于化学反应中物质或能量变化的判断正确的是 A．加热条件下进行的化学反应一定是吸热反应 B．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因 C．一定条件下进行的化学反应，只能将化学能转化为热能 D．将NH4Cl固体与Ba(OH)2·8H2O固体混合并搅拌，反应放出热量 【变式2-1】下列关于化学反应与能量的说法中，不正确的是 A．化学反应必然伴随发生能量变化 B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应属于放热反应 C．放热反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 D．化学变化中的能量变化主要是由化学键变化引起的 【变式2-2】利用太阳光在催化剂表面实现高效分解液态水，主要过程如图所示。下列说法错误的是 A．过程I有H-O键断裂并吸收能量 B．过程Ⅱ有O-O键和H-H键的形成并放出能量 C．整个过程中既有极性键的断裂，又有非极性键的形成 D．的总能量大于和的总能量 考点三 分析能量变化图 【例3】在一定条件下，金刚石转化为石墨的能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．金刚石比石墨更稳定 B．反应物的总键能大于生成物的总键能 C．等物质的量的金刚石完全燃烧释放的能量比石墨多 D．1mol石墨转化为1mol金刚石，可释放kJ能量 【变式3-1】甲醇重整反应的原理为，其能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．该反应是一个吸收热量的过程 B．反应物的总能量小于生成物的总能量 C．由氢原子形成H-H键时吸收能量 D．H-C键断裂时吸收能量 【变式3-2】已知反应A＋B===C＋D的能量变化如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．该反应为吸热反应 B．该反应吸收的能量为E1－E2 C．该图可表示为酸和碱的反应图像 D．该反应中反应物的总能量低于生成物的总能量 基础达标 1．下列说法正确的是 A．凡需加热的反应一定是吸热反应 B．水汽化需要吸收能量，所以水汽化属于吸热反应 C．任何化学反应都伴随有能量变化 D．已知在100 kPa时，1 mol石墨转化为金刚石要吸收1.895 kJ的热能，据此判断：金刚石比石墨稳定 2．下列诗句包含的过程涉及吸热反应的是 A．只要功夫深，铁杵磨成针 B．千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲 C．火树银花合，星桥铁锁开 D．雪融山顶响流泉 3．下列变化过程中，属于放热的有几个 ①液态水汽化；②Fe丝在纯氧中燃烧；③高温下分解；④Mg和HCl反应；⑤稀释浓硫酸；⑥固体溶于水；⑦铝热反应；⑧与固体混合；⑨生石灰溶于水；⑩碳与二氧化碳反应 A．2个 B．3个 C．4个 D．5个 4．白磷和红磷的能量转化关系如图所示，下列说法正确的是    A．白磷和红磷互为同分异构体 B．白磷转化为红磷是物理变化 C．白磷转化为红磷时吸收热量 D．相同条件下，白磷的稳定性低于红磷 5．已知某化学反应，反应过程中的能量变化如图所示，下列说法正确的是    A．该反应的进行一定需要加热或点燃 B．生成2molAB2(g)，放出热量(E1-E2)kJ C．1molA2(g)和2molB2(g)的总能量高于2molAB2(g)的能量 D．该反应断开化学键吸收的总能量大于形成化学键放出的总能量 6．研究表明，在一定条件下，气态HCN转化为气态CNH的能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．断开1molHCN(g)中所有化学键需要放出127.2kJ的能量 B．CNH(g)比HCN(g)更稳定 C．1molHCN(g)转化为1molCNH(g)需要吸收59.3kJ的能量 D．HCN(g)转化为CNH(g)一定要加热 7．与、均能发生反应，如图为与发生反应生成HF过程中的能量变化示意图，回答下列问题： （1）完成转化Ⅰ、Ⅱ (填“吸收”或“放出”，下同)能量，完成转化Ⅲ 能量。 （2）和反应的能量变化图可用 (填“A”或“B”)表示。 （3）在中燃烧的过程主要是 能转化为 能的过程。 综合应用 8．下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。下列说法正确的是 A．图甲：固态硫转化为气态硫，发生放热反应 B．图乙：红磷和白磷互为同素异形体，且白磷比红磷更稳定 C．图丙：和1molCO断键吸收的总能量小于1molNO和成键放出的总能量 D．图丁：将与充入密闭容器中发生反应，充分反应后放热99.0kJ 9．计算机模拟催化剂表面水煤气产氢反应[]，反应过程与能量变化如图所示，初始时反应物均为气体，忽略催化剂吸附时的能量变化。下列说法错误的是 A．过程Ⅰ、Ⅱ均表示断键的吸收能量过程 B．由图可知，CO2比CO稳定 C．过程Ⅲ既有共价键断裂，又有共价键形成 D．该反应为放热反应 10．利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水蒸气，其主要过程如图所示： 已知：几种物质中化学键的键能如下表，表示阿伏加德罗常数。 化学键 键能 463 496 436 138 若反应过程中分解了2mol水蒸气，下列说法正确的是 A．过程I断裂了个极性键 B．过程Ⅱ释放了574kJ能量 C．过程Ⅲ属于放热反应 D．结合过程I、Ⅱ、Ⅲ可知该反应的反应物的总能量比生成物的总能量高 拓展培优 11．回答下列问题： （1）①已知断裂或形成1mol化学键所吸收或放出的能量叫做该化学键的键能，单位为kJ·mol-1.白磷在氧气中燃烧的化学方程式可用结构式表示如图： 根据下表中数据计算：0.1molP4(白磷)在氧气中充分反应 (填“吸收”或“放出”) kJ能量，在此过程中能量的转化形式为 。 化学键 P-P P-O O=O P=O 键能/kJ·mol-1 198 360 498 585 ②白磷在氧气中燃烧的能量变化可用图中的 (填字母)表示。 ③已知在一定条件下，白磷转化为红磷释放能量，故白磷比红磷的稳定性 (填“强”或“弱”)。 （2）根据下图所示的转化关系判断，生成16gCH3OH(l)放出 kJ能量。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第五章 金属及其化合物 第三节 化学变化中的能量变化 第1课时 吸热反应与放热反应 教学目标 1.知道吸热反应和放热反应。 2.了解化学反应体系能量改变与化学键的断裂和形成有关。 重点和难点 重点：吸热反应和放热反应对比与判断。 难点：化学反应中的能量变化示意图分析。 ◆知识点一 放热反应与吸热反应 1.化学反应中的变化 化学反应中的变化 ①物质变化：有新物质生成——遵循质量守恒定律 ②能量变化 吸收热量——遵循能量守恒定律 放出热量——遵循能量守恒定律 2.实验探究：铝热反应 实验装置 实验现象 ①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中 实验结论 高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热：Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3 铝热反应特点 ①在高温下进行； ②反应迅速并放出大量的热； ②新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3分离。 3.放热反应与吸热反应的对比 放热反应 吸热反应 含义 释放热量的化学反应 吸收热量的化学反应 能量转化 化学能转化为热能释放出来 热能转化为化学能被生成物所“储存” 化学反应中的能量变化(宏观角度) 反应物的总能量>生成物的总能量 反应物的总能量<生成物的总能量 常见反应举例 ①大多数化合反应； ②所有的燃烧及缓慢氧化反应； 如：CH4+ 2O2CO2+ 2H2O ③酸碱中和反应； ④活泼金属与酸或H2O的反应； ⑤少数分解反应，如过氧化氢分解制氧气； ⑥铝热反应（2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe） ①大多数的分解反应； ②铵盐与碱的反应；如Ba(OH)2·8H2O或Ca(OH)2与NH4Cl反应：Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===2NH3↑+BaCl2+10H2O； ③以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应，如CO2+C2CO； C+H2O(g)CO+H2； 3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 ④盐酸与碳酸氢钠的反应 特别提醒 ①一个化学反应是吸热还是放热取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小。若反应物的总能量>生成物的总能量，则为放热反应；若反应物的总能量<生成物的总能量，则为吸热反应。 ②化学反应是吸热还是放热与反应条件(是否需要加热等)和反应类型(如化合反应、分解反应等)无必然关系。 ③绝大多数吸热反应需在加热条件下进行，但也有部分吸热反应不加热即可进行。例如，Ba(OH)2·8H2O晶体与NH₄Cl晶体的反应为吸热反应，二者混合后就能进行反应，不需要加热。 ④需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，某些放热反应也需要加热，如Fe+SFeS开始时需要加热才能发生，但该反应是放热反应。 ⑤若某反应为放热反应，则该反应的逆向反应为吸热反应，如H2与O2化合生成H2O为放热反应，则H2O分解生成H2和O2为吸热反应。 ⑥放热反应和吸热反应均是化学反应。有些物质的变化过程虽然也有热量变化，但并不是放热反应或吸热反应。如NaOH固体溶于水、浓H2SO4的稀释等放热，但不属于放热反应；NH4NO3固体溶于水、碘升华等吸热，但不属于吸热反应。 即学即练 1．下列反应属于放热反应的是 A．C＋CO22CO B．2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 C．C＋H2OCO＋H2 D．CaCO3CaO＋CO2↑ 【答案】B 【解析】A．该反应是碳与二氧化碳在高温下的反应，属于吸热反应，因为需要持续高温提供能量才能进行（如工业制水煤气过程），A不选； B．该反应是铝热反应，铝与氧化铁反应生成铁和氧化铝，过程中释放大量热量（常用于焊接或冶炼），属于典型的放热反应，B选； C．该反应是水煤气反应，碳与水蒸气在高温下反应生成一氧化碳和氢气，需要外部加热维持，属于吸热反应，C不选； D．该反应是碳酸钙分解反应，需要高温提供能量才能分解（如石灰石煅烧），属于吸热反应，D不选； 故选B。 2．下列反应能量变化与下图一致的是 A．金属钠与水的反应 B．盐酸与氢氧化钠的反应 C．铝与氧化铁的铝热反应 D．碳酸钙分解 【答案】D 【分析】由图象可知，反应物能量低，生成物能量高，所以该反应是吸热反应。 【解析】A．金属钠与水的反应是放热反应，A不选； B．酸碱中和反应是放热反应，B不选； C．铝热反应是放热反应，C不选； D．碳酸钙分解是分解反应，是吸热的，D选； 故选D。 ◆知识点二 反应体系中能量改变与化学键的关系 1.化学反应的实质 （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）特征：①物质变化：有新物质生成，遵循质量守恒定律；②能量变化：释放或吸收能量，遵循能量守恒定律。 2.化学反应中能量变化的原因 化学反应是放出能量还是吸收能量主要取决于反应物中化学键断裂所吸收的能量和生成物中化学键形成所放出的能量的相对大小。化学键与化学反应中能量变化的关系如图所示： E1>E2,反应吸收能量，为吸热反应；E1<E2,反应放出能量，为放热反应。 3.从宏观角度和微观角度分析化学反应的能量变化 宏观角度 能量变化类型 表现形式 反应物的总能量<生成物的总能量 吸收能量 吸热 反应物的总能量>生成物的总能量 释放能量 放热 结论：ΔE=E生成物的总能量-E反应物的总能量。若ΔE>0，反应为吸热反应；若ΔE<0，反应为放热反应。 微观角度 能量变化类型 表现形式 断裂反应物化化学键的总能量<形成生成物化学键释放的总能量 释放能量 放热 断裂反应物化化学键的总能量>形成生成物化学键释放的总能量 吸收能量 吸热 特别提醒 ①物质本身所具有的能量越低，说明其结构越稳定，热稳定性强，断裂其化学键所吸收的能量就越高，而形成其化学键所释放的能量也越多。 　　②反应的条件与反应的热效应没有必然的联系，每一个反应都有特定的条件，需要点燃或加热的反应不一定是吸热反应。例如燃烧都是放热反应，但是反应要达到着火点。 即学即练 1．下列说法正确的是 A．键能越小，表示化学键越牢固，越难以断裂 B．键能越大，构成的物质能量越高，分子越稳定 C．破坏化学键时吸收能量，而形成化学键时放出能量 D．键能只能定性地分析化学键的强弱 【答案】C 【解析】A．键能越大，断开该键所需的能量越多，化学键越牢固，越难以断裂，故A错误； B．键能越大，分子的能量越低，故B错误； C．破坏化学键时需要吸收能量，形成化学键时放出能量，故C正确； D．键能键长也可用于定量分析化学键的强弱，故D错误； 故选C。 2．对于化学反应中的能量变化，表述正确的是 A．需要加热的化学反应都是吸热反应 B．中和反应都是放热反应 C．浓硫酸溶于水为放热反应 D．反应中旧键断裂放出的能量大于新键形成吸收的能量时，反应为放热反应 【答案】B 【解析】A．碳的燃烧需要加热，但是属于放热反应，A错误； B．中和反应的实质是一样的，都是放热反应，B正确； C．浓硫酸溶于水为放热过程，不是化学反应，C错误； D．化学反应过程中,旧键断裂所吸收的总能量大于新键形成所放出的总能量,反应为吸热反应,反之则为放热反应，D错误； 答案选B。 一、放热反应和吸热反应的比较与判断 1.对放热反应和吸热反应的理解 （1）放热反应不一定容易发生，如合成氨反应需要在高温、高压和催化剂作用下才能发生；吸热反应不一定难发生，如盐酸与碳酸氢钠的反应在常温下就能发生。 （2）需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如硫与铁的反应；吸热反应不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。 （3）放热过程不一定是放热反应，如NaOH固体的溶解和浓硫酸的稀释是放热过程，但不是放热反应；吸热过程不一定是吸热反应，如升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。 2.放热反应与吸热反应的比较 放热反应 吸热反应 形成原因 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 与化学键强弱的关系 生成物成键时释放的总能量大于反应物断键时吸收的总能量 生成物成键时释放的总能量小于反应物断键时吸收的总能量 反应过程示意图 3.判断吸热反应和放热反应的两种方法 ①根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断——反应物的总能量高于生成物的总能量的反应为放热反应，反之为吸热反应(宏观角度)。 ②根据化学键断裂和形成时能量变化大小关系判断——断裂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(微观角度)。 实践应用 1．下列选项中，前者是吸热反应，后者是放热反应的是 A．灼热的炭与二氧化碳反应，氢气在氯气中燃烧 B．镁条在二氧化碳中燃烧，碳酸氢钠受热分解 C．与反应，氢氧化钠溶于水 D．酸碱中和反应，在高温下焦炭与水蒸气反应 【答案】A 【解析】A．C与在高温下生成CO为吸热反应；在中燃烧生成HCl为放热反应，A正确； B．镁燃烧放热，分解吸热，B错误； C．氢氧化钠溶于水为物理溶解过程，非化学反应，C错误； D．中和反应放热，焦炭与水蒸气反应吸热，D错误； 故答案选A。 2．下图是反应的能量变化图。下列说法错误的是 A．的能量为bkJ B．反应物总能量小于生成物总能量 C．是吸热反应 D．断开和的化学键需要吸收akJ的能量 【答案】A 【解析】A．题图中表明断裂2mol键吸收bkJ能量，而的总能量未知，A项错误； B．题图表明反应物的总能量低于生成物的总能量，B项正确； C．题图表明反应物的总能量低于生成物的总能量，则属于吸热反应，C项正确； D．题图表明断裂1mol键和1mol键吸收kJ能量，D项正确； 故选：A。 3．化学反应中的能量变化是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。如下图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化： 下列说法正确的是 A．N元素非金属性较强，故通常情况下N2不稳定，易发生化学反应 B．通常情况下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO C．1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的总能量 D．1molN2(g)和1molO2(g)反应放出的能量为180kJ 【答案】C 【解析】A．N元素非金属性较强，但是氮氮三键的键能很大，故通常情况下N2很稳定，不易发生化学反应，A错误；B．通常情况下，N2(g)和O2(g)混合不能能直接生成NO，需要放电或高温，B错误；C．根据示意图可知断键吸收的总能量是946kJ+498kJ＝1444kJ，形成化学键放出的总能量是632kJ×2＝1264kJ，反应吸热，所以1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的总能量，C正确；D．1molN2(g)和1molO2(g)反应吸收的能量为1444kJ－1264kJ＝180kJ，D错误；答案选C。 考点一 吸热反应和放热反应的认识与辨别 【例1】下列图示变化为吸热反应的是 A．B． C． D． 【答案】A 【解析】A．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，A正确；B．B项生成物的总能量低于反应物的总能量，属于放热反应，B错误；C．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，C错误；D．金属与酸反应大多数属于放热反应，D错误；答案选A。 【变式1-1】下列属于吸热反应的是 A．铝与氧化铁在高温下反应 B．氢氧化钾溶液与硝酸溶液反应 C．铁丝在纯氧中燃烧 D．八水合氢氧化钡固体与氯化铵固体混合搅拌 【答案】D 【解析】A．铝与氧化铁在高温下发生的铝热反应是反应物总能量高于生成物总能量的放热反应，A不符合题意； B．氢氧化钾溶液与硝酸溶液发生的中和反应是反应物总能量高于生成物总能量的放热反应，B不符合题意； C．铁丝在纯氧中燃烧生成四氧化三铁的反应是反应物总能量高于生成物总能量的放热反应，C不符合题意； D．八水合氢氧化钡固体与氯化铵固体的反应是反应物总能量低于生成物总能量的吸热反应，D符合题意； 故选D。 【变式1-2】化学反应常伴随着能量变化，下列反应属于吸热反应的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A．铝热反应（Fe2O3与Al高温反应）是典型的放热反应，反应一旦引发会剧烈释放热量，A错误； B．金属（Zn）与酸（H2SO4）反应生成盐和氢气，属于置换反应且明显放热，B错误； C．CO2与C在高温下生成CO，该反应需要持续高温条件，说明反应本身吸收热量，属于吸热反应，C正确； D．CaO与水反应生成Ca(OH)2，放出大量热（如生石灰遇水发热），属于放热反应，D错误； 故选C。 考点二 化学变化中能量变化的原因 【例2】下列关于化学反应中物质或能量变化的判断正确的是 A．加热条件下进行的化学反应一定是吸热反应 B．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因 C．一定条件下进行的化学反应，只能将化学能转化为热能 D．将NH4Cl固体与Ba(OH)2·8H2O固体混合并搅拌，反应放出热量 【答案】B 【解析】A．放热反应有的也需要加热才能发生，如煤炭的燃烧，即加热条件下进行的化学反应不一定是吸热反应，A错误；B．化学变化中一定有新物质生成，则一定有化学键的断裂和生成，断裂化学键吸收能量、成键释放能量，则化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因，B正确；C．一定条件下进行的化学反应，可以将化学能转化成光能、热能或电能等，还可能是热能转化为化学能，C错误；D．将NH4Cl固体与Ba(OH)2·8H2O固体混合并搅拌，反应吸收热量，D错误；答案选B。 【变式2-1】下列关于化学反应与能量的说法中，不正确的是 A．化学反应必然伴随发生能量变化 B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应属于放热反应 C．放热反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 D．化学变化中的能量变化主要是由化学键变化引起的 【答案】B 【解析】A．化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成，旧化学键断裂时需要吸收能量，新化学键形成时会放出能量，则化学反应必然伴随发生能量变化，故A正确； B．八水氢氧化钡与氯化铵的反应是反应物总能量小于生成物总能量的吸热反应，故B错误； C．反应物的总能量高于生成物的总能量的反应为放热反应，故C正确； D．化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成，旧化学键断裂时需要吸收能量，新化学键形成时会放出能量，所以化学变化中的能量变化主要是由化学键变化引起的，故D正确； 故选B。 【变式2-2】利用太阳光在催化剂表面实现高效分解液态水，主要过程如图所示。下列说法错误的是 A．过程I有H-O键断裂并吸收能量 B．过程Ⅱ有O-O键和H-H键的形成并放出能量 C．整个过程中既有极性键的断裂，又有非极性键的形成 D．的总能量大于和的总能量 【答案】D 【解析】A．根据催化基元转化流程，过程I是，有键的断裂并吸收能量，A正确； B．过程Ⅱ为，有O-O键和H-H键的形成并放出能量，B正确； C．根据过程I和过程Ⅱ，在整个过程中既有极性键的断裂，又有非极性键的形成，C正确； D．该过程中需要吸收太阳能才能实现转化，即需要吸收能量，则的总能量小于和的总能量，D错误； 故答案为：D。 考点三 分析能量变化图 【例3】在一定条件下，金刚石转化为石墨的能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．金刚石比石墨更稳定 B．反应物的总键能大于生成物的总键能 C．等物质的量的金刚石完全燃烧释放的能量比石墨多 D．1mol石墨转化为1mol金刚石，可释放kJ能量 【答案】C 【分析】由图可知，1mol金刚石的能量高于1mol石墨的能量，反应为放热反应，。 【解析】A．因为金刚石能量高于石墨，能量越低越稳定，所以石墨比金刚石更稳定，A错误； B．反应热（）=反应物总键能-生成物总键能。由图可知，金刚石转化为石墨是放热反应（反应物能量高于生成物），即。所以“反应物总键能-生成物总键能< 0”，推出反应物总键能<生成物总键能，B错误； C．等物质的量的金刚石和石墨，金刚石能量更高。燃烧是将物质的化学能转化为热能，能量高的物质完全燃烧时，释放的能量更多。所以等物质的量的金刚石完全燃烧释放的能量比石墨多，C正确； D．由图可知，1mol金刚石转化为1mol石墨，释放(b-a)kJ能量（因为金刚石能量高，转化为低能量的石墨会放热）。反之，1mol石墨转化为1mol金刚石，需要吸收(b - a)kJ能量（能量低的物质转化为能量高的物质，需要吸热），D错误； 综上，答案是C。 【变式3-1】甲醇重整反应的原理为，其能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．该反应是一个吸收热量的过程 B．反应物的总能量小于生成物的总能量 C．由氢原子形成H-H键时吸收能量 D．H-C键断裂时吸收能量 【答案】D 【解析】A．反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热过程，A错误； B．由图示可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，B错误； C．由氢原子形成H-H键时放出能量，C错误； D．断裂化学键吸收能量，D正确； 故选D。 【变式3-2】已知反应A＋B===C＋D的能量变化如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．该反应为吸热反应 B．该反应吸收的能量为E1－E2 C．该图可表示为酸和碱的反应图像 D．该反应中反应物的总能量低于生成物的总能量 【答案】C 【解析】由图可知，该反应中反应物的总能量低于生成物的总能量，为吸热反应，A、D正确；酸碱中和反应为放热反应，图为吸热反应，C错误；故选C。 基础达标 1．下列说法正确的是 A．凡需加热的反应一定是吸热反应 B．水汽化需要吸收能量，所以水汽化属于吸热反应 C．任何化学反应都伴随有能量变化 D．已知在100 kPa时，1 mol石墨转化为金刚石要吸收1.895 kJ的热能，据此判断：金刚石比石墨稳定 【答案】C 【解析】A．铝热反应为放热反应，但需要在高温条件下进行，A错误；B．水汽化时并未发生化学变化，不属于吸热反应，B错误；C．化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，任何化学反应都伴随有能量变化，C正确；D．物质具有的能量越低越稳定，根据题意，石墨具有的能量低，故石墨更稳定，D错误；故选C。 2．下列诗句包含的过程涉及吸热反应的是 A．只要功夫深，铁杵磨成针 B．千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲 C．火树银花合，星桥铁锁开 D．雪融山顶响流泉 【答案】B 【解析】A．吸热反应需满足化学反应且吸收热量，铁杵磨成针为物理形变，A错误； B．“烈火焚烧”对应碳酸钙分解（高温分解为和，吸热），B正确； C．涉及燃烧或焰色反应（放热），C错误； D．描述的为物理变化，不符合题意，D错误； 故选B。 3．下列变化过程中，属于放热的有几个 ①液态水汽化；②Fe丝在纯氧中燃烧；③高温下分解；④Mg和HCl反应；⑤稀释浓硫酸；⑥固体溶于水；⑦铝热反应；⑧与固体混合；⑨生石灰溶于水；⑩碳与二氧化碳反应 A．2个 B．3个 C．4个 D．5个 【答案】D 【解析】①液态水汽化是吸热过程；②Fe丝在纯氧中燃烧生成四氧化三铁，属于放热反应；③高温下分解是吸热反应；④Mg和HCl反应生成氯化镁和氢气，属于放热反应；⑤稀释浓硫酸是放热过程；⑥固体溶于水是吸热过程；⑦铝热反应是放热反应；⑧与固体混合反吸热反应；⑨生石灰溶于水生成氢氧化钙，属于放热反应；⑩碳与二氧化碳反应生成一氧化碳，属于吸热反应。属于放热的有②④⑤⑦⑨，共5个，选D。 4．白磷和红磷的能量转化关系如图所示，下列说法正确的是    A．白磷和红磷互为同分异构体 B．白磷转化为红磷是物理变化 C．白磷转化为红磷时吸收热量 D．相同条件下，白磷的稳定性低于红磷 【答案】D 【解析】A．白磷和红磷是磷元素的两种不同性质的单质，二者互为同素异形体，A错误；B．白磷与红磷是两种不同物质，白磷转化为红磷时有新物质的生成，因此是化学变化，B错误；C．据图示可知白磷的能量比等质量的红磷高，故白磷转化为红磷时会放出热量，C错误；D．物质含有的能量越低，物质的稳定性就越强。根据图示可知白磷的能量比等质量的红磷高，故在相同条件下，红磷的稳定性大于白磷，D正确；故选D。 5．已知某化学反应，反应过程中的能量变化如图所示，下列说法正确的是    A．该反应的进行一定需要加热或点燃 B．生成2molAB2(g)，放出热量(E1-E2)kJ C．1molA2(g)和2molB2(g)的总能量高于2molAB2(g)的能量 D．该反应断开化学键吸收的总能量大于形成化学键放出的总能量 【答案】D 【解析】A．反应前后能量守恒可知，反应物能量之和小于生成物的能量之和，反应是吸热反应，吸热反应不一定都要加热，例如氢氧化钡和氯化铵在常温下就反应，A错误； B．根据图象，该反应是吸热反应，生成2molAB2(g)则吸收的热量为(E1-E2)kJ，B错误； C．1molA2(g)和2molB2(g)的总能量低于2molAB2(g)的能量，C错误； D．断裂化学键吸收热量，形成化学键放出热量，由信息可知，该反应为吸热反应，则断开化学键吸收的总能量大于形成化学键释放的总能量，D正确； 故选D。 6．研究表明，在一定条件下，气态HCN转化为气态CNH的能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．断开1molHCN(g)中所有化学键需要放出127.2kJ的能量 B．CNH(g)比HCN(g)更稳定 C．1molHCN(g)转化为1molCNH(g)需要吸收59.3kJ的能量 D．HCN(g)转化为CNH(g)一定要加热 【答案】C 【解析】A．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的热量，但由于该中间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热量大于186.5 kJ，故A错误；B．由图可知，HCN具有的能量较低，能量越低物质越稳定，则HCN比HNC更稳定，故B错误；C．根据图示可知1 mol HCN(g)转化为1 molCNH(g)需要吸收的能量为186.5 kJ-127.2 kJ=59.3 kJ，故C正确；D．由图可知，反应物总能量小于生成物总能量，则该反应为吸热反应，但吸热反应不一定需要加热才能发生，所以HCN(g)转化为CNH(g)不一定要加热，故D错误；故选：C。 7．与、均能发生反应，如图为与发生反应生成HF过程中的能量变化示意图、请回答下列问题： （1）完成转化Ⅰ、Ⅱ (填“吸收”或“放出”，下同)能量，完成转化Ⅲ 能量。 （2）和反应的能量变化图可用 (填“A”或“B”)表示。 （3）在中燃烧的过程主要是 能转化为 能的过程。 【答案】（1）吸收 放出 （2）A （3）化学能 热能 【解析】（1）转化Ⅰ、Ⅱ化学键断裂，要吸收能量，转化Ⅲ是化学键生成，要放出能量； （2）如图可知，H2和F2生成HF的反应，能量变化为，是放热反应，则反应物的总能量大于生成物的总能量，故选A； （3）H2在O2中燃烧是放热反应，主要是化学能转化为热能的过程。 综合应用 8．下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。下列说法正确的是 A．图甲：固态硫转化为气态硫，发生放热反应 B．图乙：红磷和白磷互为同素异形体，且白磷比红磷更稳定 C．图丙：和1molCO断键吸收的总能量小于1molNO和成键放出的总能量 D．图丁：将与充入密闭容器中发生反应，充分反应后放热99.0kJ 【答案】C 【解析】A．固态硫能量低于气态硫，固态硫转化为气态硫为吸热过程，A错误； B．能量越低越稳定，故红磷比白磷更稳定，B错误； C．由图可知为放热反应，故和断键吸收的总能量小于和成键放出的总能量，C正确； D．将与充入密闭容器中发生反应为可逆反应，充分反应后放热小于99kJ，D错误； 故选C。 9．计算机模拟催化剂表面水煤气产氢反应[]，反应过程与能量变化如图所示，初始时反应物均为气体，忽略催化剂吸附时的能量变化。下列说法错误的是 A．过程Ⅰ、Ⅱ均表示断键的吸收能量过程 B．由图可知，CO2比CO稳定 C．过程Ⅲ既有共价键断裂，又有共价键形成 D．该反应为放热反应 【答案】B 【解析】A．根据图示，过程Ⅰ、Ⅱ均为O—H键断裂过程，故均需要吸收能量，故A正确； B．根据图示数据，不能判断CO和CO2的稳定性强弱，故B错误； C．过程Ⅲ中既有O—H键断裂，又有键、O—H键、H—H键形成，故C正确； D．生成物总能量低于反应物总能量，则总反应为放热反应，故D正确； 故选B。 10．利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水蒸气，其主要过程如图所示： 已知：几种物质中化学键的键能如下表，表示阿伏加德罗常数。 化学键 键能 463 496 436 138 若反应过程中分解了2mol水蒸气，下列说法正确的是 A．过程I断裂了个极性键 B．过程Ⅱ释放了574kJ能量 C．过程Ⅲ属于放热反应 D．结合过程I、Ⅱ、Ⅲ可知该反应的反应物的总能量比生成物的总能量高 【答案】B 【解析】A．过程I为2mol H2O分解的第一步，每个H2O分子含2个H-O极性键，但通常分步断裂，第一步断裂1个H-O键，2mol H2O断裂2mol H-O键，即2NA个极性键，并非4NA，A错误； B．过程Ⅱ若为形成化学键释放能量，形成1mol O-O键和1mol H-H键，释放能量为138kJ+436kJ=574kJ，B正确； C．过程Ⅲ断裂和，吸收能量为，形成和，释放能量为，故过程III属于吸热反应，C错误； D．总反应为2H2O=2H2+O2，ΔH=反应物总键能-生成物总键能=4×463kJ/mol-(2×436kJ/mol+496kJ/mol)=＋484kJ/mol>0，为吸热反应，反应物总能量低于生成物，D错误； 故选B。 拓展培优 11．回答下列问题： （1）①已知断裂或形成1mol化学键所吸收或放出的能量叫做该化学键的键能，单位为kJ·mol-1.白磷在氧气中燃烧的化学方程式可用结构式表示如图： 根据下表中数据计算：0.1molP4(白磷)在氧气中充分反应 (填“吸收”或“放出”) kJ能量，在此过程中能量的转化形式为 。 化学键 P-P P-O O=O P=O 键能/kJ·mol-1 198 360 498 585 ②白磷在氧气中燃烧的能量变化可用图中的 (填字母)表示。 ③已知在一定条件下，白磷转化为红磷释放能量，故白磷比红磷的稳定性 (填“强”或“弱”)。 （2）根据下图所示的转化关系判断，生成16gCH3OH(l)放出 kJ能量。 【答案】（1）放出 298.2 化学能转化成热能 a 弱 （2）45.5 【解析】（1）①1 mol白磷在氧气中燃烧断键吸收的总能量为198×6＋498×5=3678 kJ，成键放出的总能量为585×4＋360×12=6660 kJ，0.1 mol P4(白磷)在氧气中充分反应放出(6 660-3 678)×0.1 kJ=298.2 kJ能量，在此过程中能量的转化形式为化学能转化为热能； ②白磷在氧气中燃烧是放热反应，能量变化可用图a表示。 ③能量越低越稳定，白磷转化为红磷释放能量，红磷能量低，白磷比红磷的稳定性弱。 故答案为：放出、298.2、化学能转化成热能、a、弱； （2）16 g CH3OH（l）的物质的量为，根据图示的转化关系，生成1 mol液体甲醇放出91 kJ的能量，生成0.5 mol CH3OH放出91×0.5=45.5 kJ能量。 故答案为：45.5。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $