人教版必修2 第2章第1节 化学能与热能（第1课时） 学案.doc

第一节化学能与热能第1课时化学键与化学反应中能量变化的关系学习目标定位1.运用微观的思想，从反应物分子和生成物分子中化学键变化的角度，在本质上认识物质变化与能量变化的关系。2.知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因，知道化学反应中的能量变化和物质具有的能量之间的关系。一、断开或形成1 mol某化学键的能量变化1.化学反应的本质是原子(或原子团)的重新组合，即反应物中旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成。2.物质中的原子之间是通过化学键结合的。断开反应物中的化学键要吸收能量，形成生成物中的化学键要放出能量。3.断开或形成1 mol h2中化学键的能量变化(1)在1 mol氢分子中，含有2 mol氢原子，含有1 mol hh键。(2)已知在25 和101 kpa的条件下，由2 mol h原子形成1 mol hh键时，放出436 kj的能量。若要使1 mol氢分子变为2 mol氢原子时，需要断开1 mol hh键，其能量变化是吸收436 kj的能量。4.断开或形成1 mol ch4中化学键的能量变化(1)ch4的电子式是，结构式是，1 mol ch4分子中含有4 mol ch键。(2)在ch4中，断开1 mol ch键要吸收415 kj的能量。若要形成1 mol ch4中的ch键，其能量变化是放出4 mol415 kjmol11 660 kj的能量。在25 和101 kpa的条件下，由原子形成1 mol化学键时所放出的能量，与断开1 mol相同化学键所吸收的能量是相等的。1.键能是指在25 、101 kpa的条件下，将1 mol理想气体分子ab拆分为中性气态原子a和b时所需要的能量。显然键能越大，化学键越牢固，含有该键的分子越稳定。如hh键的键能是436 kjmol1，是指使1 mol h2分子变成2 mol h 原子需要吸收436 kj的能量。(1)已知hcl键的键能为431 kjmol1，下列叙述正确的是 (填字母，下同)。a.每生成1 mol hcl键要放出431 kj的能量b.每生成1 mol hcl键要吸收431 kj的能量c.每拆开1 mol hcl键要放出431 kj的能量d.每拆开1 mol hcl键要吸收431 kj的能量(2)已知键能：hh为436 kjmol1；hf为565 kjmol1；hcl为431 kjmol1；hbr为366 kjmol1。则下列分子受热时最稳定的是 。a.hf b.hclc.hbr d.h2答案(1)ad(2)a解析由题目所给信息可知，键能是指将1 mol理想气体分子拆分为中性气态原子时所需要的能量。键能越大，分子的稳定性越强，键能影响物质的化学性质。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 ho键形成时放出能量463 kj，则氢气中1 mol hh键断裂时吸收的能量为()a.920 kj b.557 kjc.436 kj d.188 kj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 hh键)完全燃烧生成水蒸气时放出的能量为121 kj2242 kj。由化学方程式h2(g)o2(g)h2o(g)可设1 mol hh键断裂吸收的能量为q，则：q496 kj2463 kj242 kj，q436 kj。二、化学反应中的能量变化1.化学反应包含两个过程，一是要断开反应物中的化学键，这一过程需要克服原子间的相互作用，因此要吸收能量；二是要形成生成物中的化学键，这一过程会释放能量。因此，化学键的断裂和形成是化学反应中发生能量变化的主要原因。2.化学反应中存在两大变化，即物质变化和能量变化。由于断开不同的化学键吸收的能量不同，形成不同的化学键释放的能量也不同，所以化学反应中总会伴有能量的变化，最终的反应结果表现为吸收能量和放出能量。3.化学反应中发生能量变化的两种类型：放出能量和吸收能量。(1)从化学键的角度理解以2h2o22h2o为例：(已知断开1 mol hh键吸收能量436 kj，断开1 mol o=o键吸收能量496 kj，断开1 mol ho键吸收能量463 kj)则1 mol h2完全燃烧放出的能量为(4463 kj)/2(2436 kj496 kj)/2242 kj。结论：化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂和形成。(2)从物质储存化学能的角度理解结论：化学反应中的能量变化决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。1.各种物质都储存有化学能，不同的物质所储存的化学能不同。化学反应中，物质发生了变化，化学能也随之而改变，化学反应过程中吸收或放出能量可用下图形象地表示：2.物质具有的能量越低，断开其中的化学键需要的能量越多，该物质越稳定；物质具有的能量越高，断开其中的化学键需要的能量越少，该物质越不稳定。3.已知在高温、高压、催化剂作用下，1 mol石墨转化为金刚石，吸收1.9 kj的热量。(1)石墨转化为金刚石属于 变化。(2)石墨和金刚石相比， 能量高， 更稳定。(3)推测石墨与金刚石各1 mol在相同条件下燃烧， 放出的热量多。答案(1)化学(2)金刚石石墨(3)金刚石解析同素异形体之间的转化是化学变化；1 mol石墨转化为金刚石，该反应吸收1.9 kj的热量，属于吸热反应，金刚石的能量高，石墨的能量低，故石墨更稳定；石墨与金刚石各1 mol在相同条件下燃烧时金刚石放出的热量多。4.已知化学反应2c(s)o2(g)2co(g)、2co(g)o2(g)2co2(g)都是放热反应。据此判断，下列说法不正确的是(其他条件相同)()a.12 g c所具有的能量一定高于28 g co所具有的能量b.56 g co和32 g o2所具有的总能量大于88 g co2所具有的总能量c.12 g c和32 g o2所具有的总能量大于44 g co2所具有的总能量d.将一定质量的c燃烧，生成co2比生成co时放出的热量多答案a解析放出热量的化学反应，反应物的总能量一定高于生成物的总能量。c和co的燃烧反应都是放热反应，所以co2co2必然是放热反应，因此，b、c两项的说法正确；12 g c并不代表反应物的全部，o2也是反应物，所以a项不正确；由于cco放热、coco2放热，所以cco2比cco放出的热量要多，即d项说法正确。易错警示化学变化过程中肯定会伴有能量的变化，但伴有能量变化的过程不一定是化学变化。化学变化过程中既有能量变化又有物质变化。1.判断下列说法的正误，正确的在括号内划“”，错误的在括号内划“”。(1)所有化学反应必然引起物质状态的变化()(2)不同的化学反应放出或吸收的能量一般是不相同的()(3)同一化学反应中反应物的用量不同时，放出或吸收的能量却相同()(4)放出能量越多的反应，通常生成物越不稳定()(5)因为氢气在氧气中燃烧是放出能量的，所以水的分解反应一定是吸收能量的()答案(1)(2)(3)(4)(5)解析(4)放出能量越多的反应，说明生成物的能量越低，生成物越稳定。2.下列说法正确的是()a.物质发生化学反应时都伴随着能量变化b.伴有能量变化的物质变化都是化学变化c.在一个确定的化学反应体系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定相同d.在一个确定的化学反应体系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量答案a解析物质发生化学反应时都伴随着能量变化，伴有能量变化的物质变化不一定是化学变化，如物质发生核变(如原子弹的爆炸)时也伴有能量变化。在一个确定的化学反应体系中，反应物的总能量(设为x)与生成物的总能量(设为y)之间的关系：xy，化学反应为放热反应；xy，化学反应为吸热反应。3.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，所以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。4.已知反应a2b2=2ab，破坏1 mol a2中的化学键消耗的能量为q1 kj，破坏1 mol b2中的化学键消耗的能量为 q2 kj，形成1 mol ab中的化学键释放的能量为q3 kj，则下列说法正确的是()a.若a2和b2的总能量之和大于生成的ab的总能量，则反应放热b.若a2和b2的总能量之和小于生成的ab的总能量，则反应放热c.若该反应放出能量，则q1q2q3d.若该反应吸收能量，则q1q2q3答案a解析若反应物总能量之和大于生成物总能量之和，则反应放热，反之，反应吸热。若破坏反应物化学键消耗的能量小于形成生成物化学键释放的能量，则反应放热，反之，反应吸热。5.断开1 mol hh键、1 mol nh键、1 mol nn键分别需要吸收的能量为436 kj、391 kj、946 kj。求：(1)1 mol n2完全反应生成nh3需 (填“吸收”或“放出”)能量 kj。(2)1 mol h2完全反应生成nh3需 (填“吸收”或“放出”)能量 kj(不考虑可逆反应)。答案(1)放出92(2)放出30.67解析本题可以从断键吸收的能量数值与成键放出的能量数值的相对大小来判断，若e(断键)e(成键)，则为吸热反应；若e(断键)e(成键)，则为放热反应。(1)n23h2?2nh3，生成2 mol nh3形成6 mol nh键时要放出6 mol391 kjmol12 346 kj的能量，拆开1 mol nn键和3 mol hh键时吸收的总能量为946 kj3 mol436 kjmol12 254 kj，整个过程中的能量变化为放出能量，为2 346 kj2 254 kj92 kj。(2)方法一：n2h2?nh3，生成 mol nh3即形成2 mol nh键时，需放出2 mol391 kjmol1782 kj的能量，拆开 mol nn键和1 mol hh键时吸收的总能量为 mol946 kjmol1436 kj751.33 kj，整个过程中的能量变化为放出能量，为782 kj751.33 kj30.67 kj。方法二：由(1)知3 mol h2生成nh3需放出能量92 kj，则1 mol h2生成nh3需放出能量为92 kj30.67 kj。基础过关题组一化学变化的本质特征1.下列对化学反应的认识错误的是()a.会引起化学键的变化 b.会产生新的物质c.必然引起物质状态的变化 d.必然伴随着能量的变化答案c解析化学反应的本质是化学键的断裂和形成，表现为有新物质生成，并伴随着能量的变化，而化学变化中的反应物和生成物的状态在反应前后可能相同，也可能不相同，故c项符合题意。2.从宏观来看化学变化的本质是有新物质生成。从微观角度来看，下列变化不能说明发生了化学变化的是()a.变化时有电子的得失或共用电子对的形成b.变化过程中有化学键的断裂和形成c.变化时释放出能量d.变化前后原子的种类和数目没有改变，分子种类增加了答案c解析某些物理变化也能释放能量，如浓h2so4、naoh溶于水放出热量，白炽灯工作时发光发热等。3.物质在发生化学变化时，下列说法正确的是()a.反应物的总质量等于生成物的总质量b.发生电子得失或偏移c.有化学键的断裂，不一定有新物质生成d.反应物所具有的总能量等于生成物所具有的总能量答案a解析a项符合质量守恒，正确；非氧化还原反应没有电子得失或偏移，b项不正确；化学变化时有化学键的断裂，则一定有新物质生成，c项不正确。题组二化学反应中的能量变化4.氢气在氯气中燃烧产生苍白色火焰。在反应过程中，破坏1 mol氢气中的化学键消耗的能量为q1 kj，破坏1 mol氯气中的化学键消耗的能量为q2 kj，形成1 mol氯化氢中的化学键释放的能量为q3 kj。下列关系式中正确的是()a.q1q2q3c.q1q22q3答案a解析由于cl2和h2反应生成hcl要放出热量，所以q1q2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 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。9.已知断开1 mol hh键吸收的能量为436 kj，形成1 mol hn键放出的能量为391 kj，根据化学方程式n23h22nh3，反应完1 mol n2放出的能量为92.4 kj，则断开1 mol nn键需吸收的能量是()a.431 kj b.945.6 kj c.649 kj d.869 kj答案b解析设断开1 mol nn键需吸收的能量为x，根据反应放出的能量形成新键放出的能量断开旧键吸收的能量，代入数据：92.4 kj6391 kj3436 kjx，x945.6 kj。能力提升10.据报道，科学家首次用x射线激光技术观察到co与o在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：下列说法正确的是()a.co和o生成co2是吸热反应b.在该过程中，co断键形成c和oc.co和o形成了具有极性共价键的co2d.状态状态表示co与o2反应的过程答案c解析状态总能量为反应物总能量，状态总能量为生成物总能量，由图示可知反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应，a错误；从状态、的图示可以看出，反应中co并未断裂成c和o，b错误；由图示可以看出，co和o生成了co2，co2分子中c与o之间为极性共价键，c正确；状态状态表示co与o反应生成co2的过程，并不是co与o2反应的过程，d错误。11.为了研究化学反应ab=cd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)2al6hcl=2alcl33h2(或2na2h2o=2naohh2或naohhcl=naclh2o等合理答案均可)12.在25 、101 kpa的条件下，断裂1 mol hh键吸收436 kj能量，断裂1 mol clcl键吸收243 kj能量，形成 1 mol hcl键放出431 kj能量。h2cl2=2hcl的化学反应可用下图表示：请回答下列有关问题：(1)反应物断键吸收的总能量为 。(2)生成物成键放出的总能量为 。(3)判断h2cl2=2hcl是 (填“吸收”或“放出”)能量。(4)反应物的总能量 (填“”“”或“”)生成物的总能量。答案(1)679 kj(2)862 kj(3)放出(4)解析(1)反应物断键吸收的总能量应该是断裂1 mol hh键与1 mol clcl键吸收的能量之和，即436 kj243 kj679 kj。(2)生成物成键放出的总能量为2431 kj862 kj。(3)、(4)由于吸收的总能量小于放出的总能量，所以反应放热，即反应物的总能量大于生成物的总能量。13.已知化学反应n23h22nh3的能量变化如图所示：(1)1 mol n和3 mol h生成1 mol nh3(g)是 (填“吸收”或“放出”)能量的过程。(2)由 mol n2(g)和 mol h2(g)生成1 mol nh3(g)的过程 (填“吸收”或“放出”) kj能量。答案(1)放出(2)放出(ba)解析如果反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量，整个反应就放出能量，反之就吸收能量。(1)由图像可知1 mol n和3 mol h具有的总能量比1 mol nh3(