高中化学必修2 第1课时　化学反应与热能

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第六章　化学反应与能量 第一节　化学反应与能量变化 第1课时　化学反应与热能 [知 识 梳 理] 知识点一　化学能与热能的相互转化 如图，我们知道有些燃烧反应能够释放出热能，那么其它反应的吸热和放热由什么决定的？请完成下列知识点： 1．吸热反应和放热反应 (1)定义 吸热反应：吸收热量的化学反应； 放热反应：放出热量的化学反应。 (2)实验探究[实验6－1][实验6－2] ①镁和稀盐酸的反应 ②Ba(OH)2·8H2O和氯化铵反应 常见的吸热反应有：大多数的分解反应，C和CO2、C和H2O的反应，Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应等。常见的放热反应有：大多数的化合反应，酸碱中和反应，金属与酸或水的反应，燃烧反应，爆炸反应等。 知识点二　化学键与化学反应中能量变化的关系 如图是氢气与氯气反应的过程示意图，结合本图，完成下列知识点： 1．化学反应中能量变化的原因 　可以用键能计算反应类型 E1>E2，反应吸收能量；E1E2，则该反应为__________热反应，该反应的过程可看成是“贮存”在物质内部的能量转化为________能而被释放出来的过程。 (2)若E1甲>丙 D．氢气和氧气的总能量小于水的能量 解析　根据能量变化可知，1 mol H2与eq \f(1,2) mol O2断键时吸收685 kJ能量，而生成1 mol H2O放出930 kJ能量，所以H2燃烧生成H2O的反应是放热反应，则H2O的分解是吸热反应。 答案　C 9．化学反应A2＋B2===2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是（双选）(　　) A．该反应是吸热反应 B．断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键吸收x kJ的能量 C．断裂2 mol A—B键需要吸收y kJ的能量 D．2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量 解析　从题图可以看出，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应是放热反应，A、D项错误；断键时需要吸收能量，B C项正确。 答案　BC 10．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 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。 答案　B 11．为了研究化学反应A＋B===C＋D的能量变化情况，某同学设计了如图所示装置。当向盛有A的试管中滴加试剂B时，看到U形管中甲处液面下降乙处液面上升。试回答下列问题： (1)该反应________(填“放出”或“吸收”)热量。 (2)A和B的总能量比C和D的总能量________(填“高”或“低”)。 (3)物质中的化学能通过化学反应转化成________释放出来。 (4)反应物化学键断裂吸收的能量________(填“高”或“低”)于生成物化学键形成放出的能量。 (5)写出一个符合题中条件的化学方程式：__________________________________ _______________________________________________________。 答案　(1)放出　(2)高　(3)热能　(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．请根据化学反应与热能的有关知识，填写下列空白： (1)在一个小烧杯里，加入20 g Ba(OH)2·8H2O粉末，将小烧杯放在事先已滴有4～5滴水的玻璃片上。然后加入10 g NH4Cl晶体，并用玻璃棒迅速搅拌。 ①实验中玻璃棒的作用是________________________________________________ ________________________________________________________________。 ②写出有关反应的化学方程式：________________________________________ __________________________________________________________。 ③实验中观察到的现象有__________________________________________ _______________________________________________________________和反应混合物呈糊状。 (2)下列过程中不一定释放能量的是________(填编号)。 ①形成化学键　②燃料燃烧　③化合反应　④葡萄糖在体内的氧化反应　⑤酸碱中和　⑥炸药爆炸 (3)等质量的下列物质分别完全燃烧，放出热量较多的是________(填编号)。 ①固体硫　②硫蒸气 (4)已知H2和O2反应放热，且断开1 mol H—H键、1 mol O===O键、1 mol O—H键需吸收的能量分别为Q1 kJ、Q2 kJ、Q3 kJ，由此可以推知下列关系正确的是________(填编号)。 ①Q1＋Q2＞Q3 ②Q1＋Q2＞2Q3 ③2Q1＋Q2＜4Q3 ④2Q1＋Q2＜2Q3 解析　(1)用玻璃棒迅速搅拌，可以知道玻璃棒的作用是搅拌使混合物充分接触并反应；氯化铵属于铵盐，能和强碱氢氧化钡反应生成氨气、水以及氯化钡，化学方程式为Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O。氯化铵和Ba(OH)2·8H2O的反应是吸热反应，温度降低能让水结冰，导致烧杯和玻璃片黏在一起，同时生成的氨气具有刺激性气味。 (2)一般的化合反应放热，但有的化合反应吸热，如二氧化碳和碳反应生成一氧化碳。 (3)固态变为气态需要吸收能量，所以硫蒸气的能量大于固体硫，等质量的固体硫、硫蒸气分别完全燃烧，放出热量较多的是硫蒸气。 (4)已知2 mol H2和1 mol O2反应生成2 mol H2O，反应断开2 mol H—H键吸收能量2Q1 kJ、1 mol O===O键吸收能量Q2 kJ，形成4 mol O—H键放出能量4Q3 kJ，总反应放热，则2Q1＋Q2＜4Q3。 答案　(1)①搅拌使混合物充分接触并反应 ②Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O　③玻璃片与烧杯之间结冰黏在一起，有少许刺激性气味的气体逸出 (2)③　(3)②　(4)③ [能 力 练] 13．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(如图所示)。 (1)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。 (2)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。 (3)太阳能的开发和利用是21世纪的一个重要课题。 利用储能介质储存太阳能的原理是白天在太阳照射下，某种盐熔化，吸收热量；晚间熔盐释放出相应能量，从而使室温得以调节。已知下列数据： 其中最适宜作储能介质的是________(填字母)。 A．CaCl2·6H2O B．Na2SO4·10H2O C．Na2HPO4·12H2O D．Na2S2O3·5H2O 解析　(1)若反应物的总能量E1大于生成物的总能量E2，则为放热反应。(2)若反应物的总能量E1小于生成物的总能量E2，则为吸热反应。(3)选择的物质应该具有的特点：白天在太阳照射下，某种盐熔化，熔化时单位质量的物质吸收热量应该较多，同时价格不能太高，Na2SO4·10H2O的性价比最高，故选B。 答案　(1)放热　A　(2)吸热　B　(3)B 14．化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能：P—P：198 kJ·mol－1、P—O：360 kJ·mol－1、O===O：498 kJ·mol－1，则P4(白磷)＋3O2===P4O6的反应是________(填“吸热”或“放热”)反应，生成1 mol P4O6________的热量为________。 解析　断开旧键吸收的能量为198×6 kJ＋3×498 kJ＝2 682 kJ，形成新键放出的能量为12×360 kJ＝4 320 kJ，故该反应为放热反应，生成1 mol P4O6放出的热量为4 320 kJ－2 682 kJ＝1 638 kJ。 答案　放热　放出　1 638 kJ 学业要求核心素养对接1.知道化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因。 2.知道反应物与生成物总能量的相对高低是反应过程中能量变化的决定因素。 3.了解化学能与热能的相互转化。 4.了解能量转化在生产、生活中的应用。通过对化学能与热能的学习培养学生宏观辨识与微观探析的能力、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知的能力。实验现象有气泡产生；用温度计测量，水银柱上升离子反应Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑实验结论活泼金属与酸反应是放热反应实验现象闻到刺激性气味，烧杯壁发凉；玻璃片和烧杯黏结在一起，混合物呈糊状化学反应Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O实验结论该反应是吸热反应放热反应吸热反应能量变化反应物的总能量大于生成物的总能量反应物的总能量小于生成物的总能量键能变化生成物的总键能大于反应物的总键能生成物的总键能小于反应物的总键能图示常见实例①金属与水或酸的反应；②金属氧化物与水或酸的反应；③可燃物的燃烧反应及缓慢氧化；④酸与碱的中和反应；⑤大部分化合反应①大部分分解反应； ②Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反应 ③高温下焦炭与水的反应(1)吸热反应、放热反应实质⇒培养学生变化观念与平衡思想(2)吸热反应、放热反应判断⇒培养学生证据推理与模型认知水平易错点(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，如铝热反应；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NaOH固体溶于水是放热过程，但不是放热反应；如升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。细分析加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如铜在氯气中燃烧；放热反应在常温下不一定容易发生，如N2与H2合成NH3；反应是放热还是吸热取决于反应物、生成物所具有的总能量的相对大小；需要加热才能发生的放热反应，如果反应放出的热量达到反应所需要的热量，停止加热反应也能继续进行，如Fe＋Seq \o(=====,\s\up7(△))FeS。得答案答案A盐熔点/℃熔化吸热/ kJ·mol－1参考价格/ 元·t－1CaCl2·6H2O29.037.3780～850Na2SO4·10H2O32.477.0800～900Na2HPO4·12H2O36.1100.11600～2000Na2S2O3·5H2O48.549.71400～1800