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2019-2020年高中化學 專題2 化學反應與能量轉化 第2單元 化學反應中的熱量 第1課時教學案 蘇教版必修2 [學習目標定位]　通過生產、生活中的實例熟悉化學能與熱能的相互轉化，會判斷吸熱反應和放熱反應。 一、化學反應中能量變化的探究 1．按照下列各實驗的操作步驟，完成各實驗并將觀察到的實驗現(xiàn)象及其實驗結論填入表中。 (1)鋁與鹽酸反應 實驗操作 實驗現(xiàn)象 實驗結論 產生大量氣泡、溫度計指示溫度升高 鋁與鹽酸反應的離子方程式為2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，該反應放出熱量 (2)Ba(OH)28H2O與NH4Cl晶體反應 實驗操作 實驗現(xiàn)象 實驗結論 ①有刺激性氣味氣體產生 ②用手摸燒杯底部有冰涼感覺 ③用手拿起燒杯，玻璃片粘結到燒杯的底部 ④燒杯內反應物成糊狀 化學方程式為Ba(OH)28H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O，該反應吸收熱量 由上述實驗可知，化學反應都伴隨著能量變化，有的放出能量，有的吸收能量?；瘜W反應中的能量變化有多種形式，但通常主要表現(xiàn)為熱量的變化。化學上把有熱量放出的化學反應稱為放熱反應，把吸收熱量的化學反應稱為吸熱反應。 2．根據前面的學習和生活常識，分析下列反應是吸熱反應還是放熱反應？ ①H2SO4＋2KOH===K2SO4＋2H2O ②Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ ③NH4ClHCl↑＋NH3↑ ④2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe ⑤2Mg＋O22MgO ⑥Ca(OH)2＋2NH4Cl===CaCl2＋2NH3↑＋2H2O ⑦C＋CO22CO ⑧C＋H2O(g)CO＋H2 答案　③⑥⑦⑧為吸熱反應；①②④⑤為放熱反應。 1.常見的放熱反應 (1)所有的燃燒反應，劇烈的發(fā)光、發(fā)熱的化學反應； (2)酸堿中和反應； (3)大多數(shù)的化合反應； (4)鋁熱反應； (5)活潑金屬與酸或H2O的反應。 2．常見的吸熱反應 (1)消石灰與氯化銨固體的反應； (2)大多數(shù)的分解反應； (3)碳與水蒸氣的反應； (4)以C、H2、CO為還原劑的氧化還原反應。 1．下列對化學反應的認識中錯誤的是(　　) A．會引起化學鍵的變化 B．會產生新的物質 C．必然引起物質狀態(tài)的變化 D．必然伴隨著能量的變化 答案　C 解析　化學反應不一定引起物質狀態(tài)的變化，如氣相反應：氮氣與氫氣化合生成氨氣無狀態(tài)變化。 2．下列變化中屬于吸熱反應的是(　　) ①液態(tài)水汽化　②將膽礬加熱變?yōu)榘咨勰、劭列遭c固體溶于水?、苈人徕浄纸庵蒲鯕狻、萆腋磻墒焓摇、薷杀A A．①④ B．②④ C．③⑤ D．④⑥ 答案　B 解析?、佗邰薏皇腔瘜W反應，②④是吸熱反應，⑤是放熱反應。 二、化學反應中能量變化 1．從化學鍵角度分析化學反應中的能量變化 (1)請根據下列信息分析氫氣燃燒生成水蒸氣時，為什么會發(fā)生能量變化？ 答案　從給出的信息可知，在化學反應過程中，反應物分子中舊鍵斷裂需吸收能量，生成物分子中新鍵形成放出能量。斷裂1 mol H2和 mol O2中的化學鍵吸收的能量總和為436 kJ＋249 kJ＝685 kJ，而形成1 mol H2O的共價鍵釋放 930 kJ 能量，放出的能量大于吸收的能量，故該反應要放出能量。 (2)化學反應中的能量變化可以用下圖形象地表示出來： ①若E1>E2，反應吸收能量； ②若E1E2，故D項錯誤。 4．已知斷開1 mol H—H鍵吸收的能量為436 kJ，形成1 mol H—N鍵放出的能量為391 kJ，根據化學方程式N2 ＋3H22NH3，反應完1 mol N2放出的能量為92.4 kJ，則斷開1 mol N≡N鍵需吸收的能量是(　　) A．431 kJ B．945.6 kJ C．649 kJ D．869 kJ 答案　B 解析　設斷開1 mol N≡N鍵需吸收的能量為x，根據反應放出的能量＝形成新鍵放出的能量－斷開舊鍵吸收的能量，代入數(shù)據：92.4 kJ＝6391 kJ－3436 kJ－x，x＝945.6 kJ。  1．判斷下列說法的正誤，正確的在括號內劃“√”，錯誤的在括號內劃“”。 (1)所有化學反應必然引起物質狀態(tài)的變化(　　) (2)不同的化學反應放出或吸收的能量一般是不相同的(　　) (3)同一化學反應中反應物的用量不同時，放出或吸收的能量卻相同(　　) (4)放出能量越多的反應，通常生成物越不穩(wěn)定(　　) (5)因為氫氣在氧氣中燃燒是放出能量的，所以水的分解反應一定是吸收能量的(　　) 答案　(1)　(2)√　(3)　(4)　(5)√ 解析　(4)放出能量越多的反應，說明生成物的能量越低，生成物越穩(wěn)定。 2．下列說法正確的是(　　) A．物質發(fā)生化學反應時都伴隨著能量變化 B．伴有能量變化的物質變化都是化學變化 C．在一個確定的化學反應體系中，反應物的總能量與生成物的總能量一定相同 D．在一個確定的化學反應體系中，反應物的總能量總是高于生成物的總能量 答案　A 解析　物質發(fā)生化學反應時都伴隨著能量變化，伴有能量變化的物質變化不一定是化學變化，如物質發(fā)生核變(如原子彈的爆炸)時也伴有能量變化。在一個確定的化學反應體系中，反應物的總能量(設為x)與生成物的總能量(設為y)之間的關系：①x＞y，化學反應為放熱反應；②x＜y，化學反應為吸熱反應。 3．下列說法正確的是(　　) ①需要加熱才能發(fā)生的反應一定是吸熱反應?、诜艧岱磻诔叵乱欢ê苋菀装l(fā)生?、鄯磻欠懦瞿芰窟€是吸收能量必須看反應物和生成物所具有的總能量的相對大小?、苡械姆艧岱磻訜岬揭欢囟纫l(fā)后，停止加熱反應也能繼續(xù)進行 A．只有③④ B．只有①② C．①②③④ D．②③④ 答案　A 解析　加熱才能發(fā)生的反應不一定是吸熱反應，如銅在氯氣中燃燒；放熱反應在常溫下不一定容易發(fā)生，如N2與H2合成NH3；反應是放熱還是吸熱取決于反應物、生成物所具有的總能量的相對大小；需要加熱才能發(fā)生的放熱反應，如果反應放出的熱量達到反應所需要的熱量，停止加熱反應也能繼續(xù)進行，如Fe＋SFeS。 4．已知反應A2＋B2===2AB，破壞1 mol A2中的化學鍵消耗的能量為Q1 kJ，破壞1 mol B2中的化學鍵消耗的能量為 Q2 kJ，形成1 mol AB中的化學鍵釋放的能量為Q3 kJ，則下列說法正確的是(　　) A．若A2和B2的總能量之和大于生成的AB的總能量，則反應放熱 B．若A2和B2的總能量之和小于生成的AB的總能量，則反應放熱 C．若該反應放出能量，則Q1＋Q2＞Q3 D．若該反應吸收能量，則Q1＋Q2Q3 C．Q1＋Q22Q3 答案　A 解析　由于Cl2和H2反應生成HCl要放出熱量，所以Q1＋Q2<2Q3。 7．研究物質變化時，人們可以從不同的角度、不同的層面來認識物質變化時所引起的化學鍵及能量變化。據此判斷以下敘述中錯誤的是(　　) A．金屬鈉與氯氣反應生成氯化鈉后，其結構的穩(wěn)定性增強，體系的能量降低 B．物質燃燒可看作是儲存在物質內部的能量(化學能)轉化為熱能釋放出來 C．氮氣分子內部存在著很強的化學鍵，故通常情況下氮氣的化學性質很活潑 D．需要加熱才能發(fā)生的反應不一定是吸收能量的反應 答案　C 8．下列能正確表示氫氣與氯氣反應生成氯化氫的過程中能量變化的示意圖是(　　) 答案　B 解析　氫氣與氯氣的反應是放熱反應，反應物的總能量大于生成物的總能量，反應物斷鍵先吸收能量，總能量增大，然后形成化學鍵時放出能量。 題組四　化學鍵與化學反應中的能量變化 9. H2和I2在一定條件下能發(fā)生反應：H2(g) ＋I2(g) 2HI(g)　ΔH＝－a kJmol－1 已知： (a、b、c均大于零)下列說法不正確的是(　　) A．反應物的總能量高于生成物的總能量 B．斷開1 mol H—H鍵和1 mol I—I鍵所需能量大于斷開2 mol H—I鍵所需能量 C．斷開2 mol H—I鍵所需能量約為(c＋b＋a) kJ D．向密閉容器中加入2 mol H2和2 mol I2，充分反應后放出的熱量小于2a kJ 答案　B 解析　ΔH<0，該反應為放熱反應，所以反應物的總能量高于生成物的總能量，A項正確；因為該反應為放熱反應，所以斷開1 mol H—H鍵和1 mol I—I鍵所需能量小于斷開2 mol H—I鍵所需能量，B項不正確；設斷開2 mol H—I鍵所需能量為x，則b＋c－x＝－a，所以x＝a＋b＋c，C項正確；因為該反應為可逆反應，所以向密閉容器中加入2 mol H2和2 mol I2，充分反應后放出的熱量小于2a kJ，D項正確。 10．根據下列信息判斷氫氣燃燒生成水時的熱量變化，其中一定正確的是(　　) A．H2O分解為H2與O2時放出熱量 B．生成1 mol H2O時吸收熱量245 kJ C．甲、乙、丙中物質所具有的總能量大小關系為乙>甲>丙 D．氫氣和氧氣的總能量小于水的能量 答案　C 解析　根據能量變化可知，1 mol H2與 mol O2斷鍵時吸收685 kJ能量，而生成1 mol H2O放出930 kJ能量，所以H2燃燒生成H2O的反應是放熱反應，則H2O的分解是吸熱反應。 [能力提升] 11．為了研究化學反應A＋B===C＋D的能量變化情況，某同學設計了如圖所示裝置。當向盛有A的試管中滴加試劑B時，看到U形管中甲處液面下降乙處液面上升。試回答下列問題： (1)該反應________(填“放出”或“吸收”)熱量。 (2)A和B的總能量比C和D的總能量________(填“高”或“低”)。 (3)物質中的化學能通過化學反應轉化成________釋放出來。 (4)反應物化學鍵斷裂吸收的能量________(填“高”或“低”)于生成物化學鍵形成放出的能量。 (5)寫出一個符合題中條件的化學方程式：__________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)放出　(2)高　(3)熱能　(4)低 (5)2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑(或2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑或NaOH＋HCl===NaCl＋H2O等合理答案均可) 12．請根據化學反應與熱能的有關知識，填寫下列空白： (1)在一個小燒杯里，加入20 g Ba(OH)28H2O粉末，將小燒杯放在事先已滴有4～5滴水的玻璃片上。然后加入10 g NH4Cl晶體，并用玻璃棒迅速攪拌。 ①實驗中玻璃棒的作用是__________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②寫出有關反應的化學方程式：______________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③實驗中觀察到的現(xiàn)象有________________________________________________ ________________________________________________________________________ 和反應混合物呈糊狀。 (2)下列過程中不一定釋放能量的是________(填編號)。 ①形成化學鍵?、谌剂先紵、刍戏磻、芷咸烟窃隗w內的氧化反應?、菟釅A中和?、拚ㄋ幈? (3)等質量的下列物質分別完全燃燒，放出熱量較多的是________(填編號)。 ①固體硫 ②硫蒸氣 (4)已知H2和O2反應放熱，且斷開1 mol H—H鍵、1 mol O===O鍵、1 mol O—H鍵需吸收的能量分別為Q1 kJ、Q2 kJ、Q3 kJ，由此可以推知下列關系正確的是________(填編號)。 ①Q1＋Q2＞Q3 ②Q1＋Q2＞2Q3 ③2Q1＋Q2＜4Q3 ④2Q1＋Q2＜2Q3 答案　(1)①攪拌使混合物充分接觸并反應 ②Ba(OH)28H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O?、鄄Ａc燒杯之間結冰黏在一起，有少許刺激性氣味的氣體逸出 (2)③　(3)②　(4)③ 解析　(1)用玻璃棒迅速攪拌，可以知道玻璃棒的作用是攪拌使混合物充分接觸并反應；氯化銨屬于銨鹽，能和強堿氫氧化鋇反應生成氨氣、水以及氯化鋇，化學方程式為Ba(OH)28H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O。氯化銨和Ba(OH)28H2O的反應是吸熱反應，溫度降低能讓水結冰，導致燒杯和玻璃片黏在一起，同時生成的氨氣具有刺激性氣味。 (2)一般的化合反應放熱，但有的化合反應吸熱，如二氧化碳和碳反應生成一氧化碳。 (3)固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)需要吸收能量，所以硫蒸氣的能量大于固體硫，等質量的固體硫、硫蒸氣分別完全燃燒，放出熱量較多的是硫蒸氣。 (4)已知2 mol H2和1 mol O2反應生成2 mol H2O，反應斷開2 mol H—H鍵吸收能量2Q1 kJ、1 mol O===O鍵吸收能量Q2 kJ，形成4 mol O—H鍵放出能量4Q3 kJ，總反應放熱，則2Q1＋Q2＜4Q3。 13．在25 ℃、101 kPa的條件下，斷裂1 mol H—H鍵吸收436 kJ能量，斷裂1 mol Cl—Cl鍵吸收243 kJ能量，形成 1 mol H—Cl鍵放出431 kJ能量。H2＋Cl2===2HCl的化學反應可用下圖表示： 請回答下列有關問題： (1)反應物斷鍵吸收的總能量為________。 (2)生成物成鍵放出的總能量為________。 (3)判斷H2＋Cl2===2HCl是________(填“吸收”或“放出”)能量。 (4)反應物的總能量________(填“＞”“＝”或“＜”)生成物的總能量。 答案　(1)679 kJ　(2)862 kJ　(3)放出　(4)＞ 解析　(1)反應物斷鍵吸收的總能量應該是斷裂1 mol H—H鍵與1 mol Cl—Cl鍵吸收的能量之和，即436 kJ＋243 kJ＝679 kJ。 (2)生成物成鍵放出的總能量為2431 kJ＝862 kJ。 (3)、(4)由于吸收的總能量小于放出的總能量，所以反應放熱，即反應物的總能量大于生成物的總能量。 14．能源是人類生活和社會發(fā)展的基礎，研究化學應用中的能量變化，有助于更好地利用化學反應為生產和生活服務。 (1)化學鍵斷裂和形成是化學反應的本質和化學反應能量產生的原因。從能量的角度看，斷開舊化學鍵需要________(填“吸收”或“放出”，下同)能量，形成新化學鍵需要________能量。 (2)已知化學反應N2＋3H22NH3的能量變化如圖所示， ①1 mol N和3 mol H生成1 mol NH3(g)是________(填“吸收”或“釋放”)能量的過程。由mol N2(g)和mol H2(g)生成1 mol NH3(g)的過程________(填“吸收”或“釋放”)________ kJ能量。 ②已知斷開1 mol H—H鍵，1 mol N—H鍵、1 mol N≡N鍵分別需要吸收的能量為436 kJ、391 kJ、946 kJ。一定條件下由氫氣和氮氣反應生成1 mol NH3需要________(填“放出”或“吸收”)________ kJ的熱量。 答案　(1)吸收　放出 (2)①釋放　釋放　(b－a)?、诜懦觥?6 解析　(2)①如果反應物具有的總能量大于生成物具有的總能量，整個反應就放出能量，反之就吸收能量。由圖像可知1 mol N和3 mol H具有的總能量比1 mol NH3(g)高b kJ，所以1 mol N和3 mol H生成1 mol NH3(g)是釋放能量的過程。由圖像可知 mol N2(g)和 mol H2(g)具有的總能量比1 mol N和3 mol H具有的總能量低a kJ，而1 mol NH3(g)具有的總能量比1 mol N和3 mol H具有的總能量低b kJ，b>a，所以由 mol N2(g)和 mol H2(g)生成1 mol NH3(g)的過程釋放出(b－a) kJ能量。②根據化學方程式N2＋3H22NH3，生成1 mol NH3時需要消耗0.5 mol的N2和1.5 mol的H2。因此在上述的反應過程中斷裂0.5 mol N≡N鍵和1.5 mol H—H鍵，共吸收熱量0.5 946 kJ＋1.5436 kJ＝1 127 kJ；形成1 mol NH3中的3 mol N—H鍵，共放出熱量3391 kJ＝1 173 kJ。因為1 173 kJ＞1 127 kJ，因此反應放熱，共放出1 173 kJ－1 127 kJ＝46 kJ的熱量。