2019-2020版高中化学第2章化学键化学反应与能量第1节化学键与化学反应第3课时

第3课时化学键与化学反应中的能量变化一、化学能与热能的相互转化1．实验探究实验操作实验现象结论

①看到有气泡产生②用手触摸反应后的试管，手感到热③用温度计测得反应后温度升高该反应放出热量

闻到刺激性气味，烧杯壁发凉，玻璃片和烧杯黏在一起，混合物呈糊状该反应吸收热量

混合后溶液温度比原来的两种溶液的温度高该反应放出热量

2.实验结论每一个化学反应都伴随着能量变化，有的释放能量，有的吸收能量。

(1)放热反应和吸热反应的概念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。(2)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＋CO2=====高温2CO、C＋H2O(g)=====高温CO＋H2等。例1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①②C．①②③④ D．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＋S=====△FeS。易错警示(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)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。(2)化学反应必然有能量变化，但有能量变化的过程不一定发生化学反应。例2下列反应过程中的能量变化与如图一致的是( )

A．2Al＋Fe2O3=====高温2Fe＋Al2O3

B．C＋CO2=====高温2CO C．CaCO3=====高温CaO＋CO2↑D．C＋H2O(g)=====高温CO＋H2答案A 解析A项，铝热反应属于放热反应，反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量，正确；B、C、D三项均为吸热反应，反应物具有的总能量低于生成物具有的总能量，错误。规律总结判断反应放热或吸热的依据是根据反应物和生成物总能量的相对大小。①放热反应：反应物总能量>生成物总能量；②吸热反应：反应物总能量二、化学反应中能量变化的原因分析1．化学反应中能量变化与化学键的关系——微观角度(1)化学反应过程

(2)化学反应中能量变化的原因

(3)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1 mol H2和12 mol O2中的化学键吸收的总能量：436 kJ＋249 kJ＝685 kJ。②形成1 mol H2O时释放的总能量：930 kJ。③燃烧1 mol H2生成水蒸气时放出能量245 kJ。2．化学反应的能量变化与物质内部能量的关系——宏观角度

图示能量相对大小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

3.化学反应中能量的转化形式主要是化学能与热能之间的相互转化，也有其他形式的能量转化，如化学能可以转化成光能、电能等。放热反应与吸热反应比较类型比较放热反应吸热反应

定义放出热量的反应吸收热量的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

与化学键的关系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

图示例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：①SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑；精炼硅：②Si＋3HCl=====高温SiHCl3＋H2；③SiHCl3＋H2=====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 kJ D．188 kJ 考点化学反应中能量变化与化学键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 H2完全燃烧生成水蒸气时放出能量121 kJ可知：2 g H2(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：H2(g)＋12O2(g)点

燃,H2O(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。规律总结反应中放出、吸收能量的计算：吸收能量值＝E吸－E放；放出能量值＝E放－E吸。E吸表示反应物断裂化学键吸收能量，E放表示生成物形成化学键释放能量。

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2H2＋O2=====点燃2H2O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―→Ｏ2(放出能量493 kJ)和N＋N―→Ｎ2(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．下列关于反应能量的说法中正确的是( ) A．化学反应中的能量变化，都表现为热量的变化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．已知反应：Zn(s)＋CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)＋Cu(s)为放热反应，则反应物总能量总能量D．相同条件下，如果1 mol氢原子所具有的能量为E1，1 mol氢分子的能量为E2，则2E1＝E2

答案B

解析化学反应中的能量变化，不是都表现为热量的变化，还可能有其他能量的变化，如光能等，A项错误；放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，C项错误；分子变成原子需要破坏化学键，吸收能量，2E1>E2，D项错误。3．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。4．下列说法正确的是( ) A．任何化学反应都伴随着能量的变化B．H2O(g)―→Ｈ2O(l)该过程放出大量的热，所以该过程是化学变化C．化学反应中能量的变化都表现为热量的变化D．对于如图所示的过程，是吸收能量的过程答案A 解析任何化学反应都有能量的变化，但有能量变化的过程不一定是化学变化，如物质的三态变化，虽然存在能量变化，但不存在旧化学键的断裂与新化学键的形成，故不是化学变化，A项正确，B项错误；化学反应中能量变化的形式有多种，除热能外，还有光能、电能等，C项错误；由图像可知，该过程中反应物的总能量大于生成物的总能量，故该过程中放出了能量，D项错误。5．根据下列信息判断氢气燃烧生成水时的热量变化，其中一定正确的是( )

A．H2O分解为H2与O2时放出热量B．生成1 mol H2O时吸收热量245 kJ C．甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系：乙>甲>丙D．氢气和氧气的总能量小于水的能量答案C

解析根据能量变化可知，1 mol H2与12 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。6．已知断开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡Ｎ键分别需要吸收的能量为436 kJ、391 kJ、946 kJ。一定条件下由氢气和氮气反应生成1 mol NH3需要 (填“放出”或“吸收”） kJ的热量。答案放出46

解析根据化学方程式N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3，生成1 mol NH3时需要消耗0.5 mol的N2

和1.5 mol的H2。因此在上述的反应过程中断裂0.5 mol N≡Ｎ键和1.5 mol H—H键，共吸收热量0.5×946 kJ＋1.5×436 kJ＝1 127 kJ；形成1 mol NH3中的3 mol N—H键，共放出热量3×391 kJ＝1 173 kJ。因为1 173 kJ＞1 127 kJ，因此反应放热，共放出 1 173 kJ－1 127 kJ＝46 kJ的热量。