2018-2019版高中化学 第二章 化学反应与能量 第一节 化学能与热能学案 新人教版必修2

第一节 化学能与热能一、化学键与化学反应中能量变化的关系 1．化学反应中能量变化的原因——微观角度 (1)化学反应过程(2)化学反应中能量变化的原因2．化学反应中能量的决定因素——宏观角度(1)化学反应的两大基本特征：物质种类发生变化和能量发生变化。

(2)化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因。

例1 H 2＋Cl 2===2HCl 的反应过程如下图所示：(1)根据上图填写下表：(2)该反应______(填“放出”或“吸收”)______ kJ 热量。

考点 化学键与化学反应中的能量变化的关系 题点 由化学键的变化认识反应中的能量变化 答案 (1)679 862 (2)放出 183例2 已知1 g 氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量121 kJ ，且氧气中1 mol O===O 键完全断裂时需要吸收能量496 kJ ，水蒸气中1 mol H —O 键形成时放出能量463 kJ ，则氢气中1 mol H —H 键断裂时吸收的能量为( ) A ．920 kJ B ．557 kJ C ．436 kJD ．188 kJ考点 化学键与化学反应中能量变化的关系 题点 利用化学键求算化学反应中的能量变化 答案 C解析 由1 g H 2完全燃烧生成水蒸气时放出能量121 kJ 可知：2 g H 2(即含1 mol H —H 键)完全燃烧生成水蒸气时放出的能量为121 kJ×2＝242 kJ 。

由化学方程式H 2(g)＋12O 2(g)=====点燃H 2O(g)可设1 mol H —H 键断裂吸收的能量为Q ，则：Q ＋12×496 kJ－2×463 kJ＝－242 kJ ，Q ＝436 kJ 。

二、化学能与热能的相互转化 1．两条基本的自然定律(1)质量守恒定律：自然界的物质发生转化时，总质量不变。

(即反应前后原子个数、元素种类、原子质量不变)。

(2)能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，但是体系包含的总能量不变。

2．放热反应和吸热反应 (1)实验探究(2)概念①放出热量的化学反应为放热反应。

②吸收热量的化学反应为吸热反应。

(3)常见的吸热反应和放热反应①常见的放热反应有：燃烧反应、中和反应、金属与水或酸的反应、大多数化合反应。

②常见的吸热反应有：大多数分解反应、氢氧化钡晶体与氯化铵的反应、C ＋CO 2=====高温2CO 、C ＋H 2O(g)=====高温CO ＋H 2等。

放热反应与吸热反应比较例3 硅是太阳能电池的重要材料。

工业冶炼纯硅的原理是： 粗硅冶炼：①SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑。

精炼硅：②Si＋3HCl=====高温SiHCl 3＋H 2； ③SiHCl 3＋H 2=====高温Si ＋3HCl 。

化学反应与能量变化如图所示，回答下列问题：(1)①是_____________反应，②是_____________反应，③是______________反应(填“吸热”或“放热”)。

(2)反应②破坏反应物中的化学键所吸收的能量______(填“大于”或“小于”)形成生成物中化学键所放出的能量。

考点 化学能与热能的相互转化 题点 常见的吸热反应与放热反应 答案 (1)吸热 放热 吸热 (2)小于解析 (2)因为反应②是放热反应，所以破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量。

例4 下列说法正确的是( )①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 ②放热反应在常温下一定很容易发生 ③反应是放出能量还是吸收能量必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小 ④有的放热反应加热到一定温度引发后，停止加热反应也能继续进行 A ．只有③④ B ．只有①② C ．①②③④D ．②③④考点 化学能与热能的相互转化 题点 多角度认识吸热反应与放热反应 答案 A解析 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N 2与H 2合成NH 3；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 ＋S=====△FeS 。

特别提示(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)2·8H 2O 晶体和NH 4Cl 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。

三、化学能与热能相互转化的应用1．化学能与热能的相互转化在生活、生产中的应用化学物质中的化学能通过化学反应转化成热能，提供了人类生存和发展所需要的能量和动力，如化石燃料的燃烧、炸药开山、发射火箭等；而热能转化为化学能是人们进行化工生产、研制新物质不可或缺的条件和途径，如高温冶炼金属、分解化合物等。

2．生物体中的能量转化及利用能源物质在人体中氧化分解生成CO 2和H 2O ，产生的能量一部分以热量的形式散失；另一部分作为可转移能量在人体内利用(如合成代谢)。

3．人类对能源的利用 (1)人类利用能源的三个阶段柴草时期、化石能源时期和多能源结构时期。

(2)可再生能源和清洁能源是两类重要的新能源，主要有太阳能、氢能、核能、生物质能等。

例5 “能源分类相关图”如下图所示，四组能源选项中全部符合图中阴影部分的能源是( )A ．煤炭、石油、潮汐能B ．水能、生物能、天然气C ．太阳能、风能、沼气D ．地热能、海洋能、核能考点 化学能与热能相互转化的应用 题点 能源类别 答案 C解析 A 项，煤炭、石油不是新能源，也不是可再生能源；B 项，天然气不是新能源，也不是可再生能源；D 项，地热能是来自地球内部的能源，核能不是可再生能源，也不是来自太阳的能源。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)化学反应过程中不一定都有能量变化( ) (2)镁带燃烧时，化学能全部转化为热能( )(3)有能量放出的变化都是放热反应，吸收能量的变化都是吸热反应( )(4)对于放热反应2H 2＋O 2=====点燃2H 2O 来说，断裂1个H —H 键和1个O==O 键所吸收的能量小于形成1个H —O 键所放出的能量( )(5)由O ＋O ―→O 2(放出能量493 kJ)和N ＋N ―→N 2(放出能量946 kJ)可得在常温下氮气比氧气稳定( ) 考点 化学能与热能的相互转化 题点 化学反应中能量变化的相关综合 答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√2．化学反应的发生必然伴随能量的转化，其最根本的原因是( ) A ．化学反应中一定有新物质生成B ．化学反应中旧的化学键的断裂需要吸收能量，新的化学键的形成需要放出能量C ．化学反应通常需要加热等条件才能发生D ．能量变化是化学反应的基本特征之一 考点 化学键与化学反应中的能量转化 题点 化学反应的基本特征 答案 B解析 断裂旧键时，需要吸收一定的能量来克服原子(或离子)间的作用力，形成新键时，又要释放一定的能量，并且吸收和释放的能量不相等，所以化学反应必然伴随能量的变化。

3．(2017·河北承德一中月考)下列关于图示说法正确的是( )A．该图表明催化剂可以改变反应的热效应B．该图表示某反应能量的变化与生成物状态无关C．该图表示某吸热反应分别在有无催化剂的情况下反应过程中的能量变化D．该图表明化学反应不仅遵循质量守恒定律，也遵循能量守恒定律考点化学键与化学反应中的能量转化题点由图像分析化学反应中的能量转化答案 D解析A项，起始能量与最终能量不变，因此催化剂不能改变反应的热效应，故错误；B项，图中并没有表现出物质的状态，因此不能得出该结论，且反应能量的变化与生成物状态有关，故错误；C项，生成物的总能量低于反应物的总能量，因此该反应为放热反应，故错误；D项，多余的能量以热量的形式释放，因此遵循能量守恒定律，故正确。

4．将铁粉和硫粉混合后加热，待反应一发生即停止加热，反应仍可持续进行，直至反应完全生成新物质硫化亚铁。

这现象说明了( )A．该反应是吸热反应B．该反应是放热反应C．铁粉和硫粉在常温下可以发生反应D．硫化亚铁的总能量高于铁粉和硫粉的总能量考点化学能与热能的转化题点吸热或放热反应的实验或探究答案 B解析反应发生后停止加热，反应仍可持续进行说明反应为放热反应，A错误，B正确；反应需要加热才能发生，常温下不能进行，C错误；反应是放热反应，所以反应物的总能量高于生成物的总能量，D错误。

5．为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。

下列说法正确的是( )A．H2O的分解反应是放热反应B．氢能源已被普遍使用C．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值D．2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2具有的总能量考点化学能与热能的转化题点化学能与热能相互转化的应用答案 D解析水的分解是吸热反应，A错误；氢能源由于受贮存和运输等因素的限制，还未普遍使用，但有巨大的开发利用价值，B、C错误；2 mol H2在1 mol O2中完全燃烧生成2 mol H2O，并放出大量的热，D正确。

6．下表中的数据是破坏1 mol物质中的化学键所消耗的能量：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_______________________________(填字母)。

A．H2 B．Cl2 C．Br2 D．I2(2)下列氢化物中最稳定的是________(填字母)。

A．HCl B．HBr C．HI(3)X2＋H2===2HX(X代表Cl、Br、I)的反应是______(填“吸热”或“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______________。

考点化学键与化学反应中能量变化题点化学反应中能量变化与物质的稳定性答案(1)A (2)A (3)放热(4)Cl2解析(1)、(2)破坏1 mol物质中的化学键所消耗的能量越高，则物质越稳定，所具有的能量越低。

(3)、(4)以氯元素为例计算断开1 mol Cl—Cl键和1 mol H—H键需吸收能量：243 kJ＋436 kJ＝679 kJ，而形成2 mol H—Cl 键放出的能量为2×432 kJ＝864 kJ，所以在Cl2＋H2===2HCl反应中放出864 kJ－679 kJ＝185 kJ的热量，同理可计算在Br2＋H2===2HBr、I2＋H2===2HI反应中分别放出103 kJ、9 kJ的热量。