人教版必修2 第2章第1节 化学能与热能 学案 (3).doc

第一节化学能与热能学习目标核心素养建构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。知 识 梳 理一、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e1e2，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e1e2，则该反应为_热反应。那么在发生化学反应时，反应物需要_才能转化成生成物。该反应过程可看成是_的过程。解析(1)反应物的总能量大于生成物的总能量，则反应进行的结果必然是部分能量被释放出来。(2)反应物的总能量小于生成物的总能量，则反应进行时，必然有外部能量参与到反应中来。答案(1)放热(2)吸吸收能量热能转化为物质内部的能量而被“贮存”起来探究一、化学键与化学反应中能量变化的关系【合作交流】1化学反应中能量变化的原因是任何化学反应中，旧键断裂时_(填“吸收”或“放出”)的能量与新键形成时_(填“吸收”或“放出”)的能量均不相等，所以任何化学反应都有能量变化。提示吸收放出2氢能是一种绿色能源，h2在o2中燃烧，放出大量能量，说明2 mol h2和1 mol o2具有的总能量_(填“大于”或“小于”)2 mol h2o具有的总能量。提示大于3nacl溶于水，化学键有没有变化？如果仅从化学键角度分析，nacl溶于水是吸热还是放热？提示nacl溶于水，nacl=nacl，只有化学键断裂，没有化学键形成，因此nacl溶于水是吸收热量。【点拨提升】1从化学键的角度理解化学反应过程中的能量变化化学反应过程中的能量变化来源于化学反应过程中旧化学键断裂与新化学键形成时的能量变化。(1)若反应物中的化学键断开时吸收的能量高于生成物成键释放的能量，则该反应吸收能量，吸收的能量反应物分解吸收的总能量生成物形成释放的总能量。(2)若反应物中的化学键断开时吸收的能量低于生成物成键释放的能量，则该反应放出能量，放出的能量生成物形成释放的总能量反应物分解吸收的总能量。2从总能量的角度理解化学反应过程中的能量变化一个确定的化学反应完成后的结果是吸收能量还是放出能量取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。具体情况见下表：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金属与水或酸的反应；金属氧化物与水或酸的反应；可燃物的燃烧反应及缓慢氧化；酸与碱的中和反应；大部分化合反应大部分分解反应；ba(oh)28h2o和nh4cl反应高温下焦炭与水的反应【典题例证1】化学反应a2b2=2ab的能量变化如图所示，则下列说法正确的是()a该反应是吸热反应b断裂1 mol aa键和1 mol bb键放出x kj的能量c断裂2 mol ab键需要吸收y kj的能量d2 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项错误，c项正确。答案c【学以致用1】根据下面的信息，判断下列叙述正确的是()a氢气跟氧气反应生成水的同时释放能量b氢气跟氧气反应生成水的同时吸收能量c1 mol h2跟 mol o2反应生成1 mol h2o一定释放能量245 kjd2 mol h2(g)跟1 mol o2(g)反应生成2 mol h2o(g)吸收能量490 kj解析由题中信息可知，1 mol h2(g)的共价键断裂吸收能量436 kj， mol o2(g)的共价键断裂吸收能量249 kj，两项共吸收能量685 kj；形成2 mol ho键时共释放能量930 kj。在1 mol h2(g)跟 mol o2(g)反应生成1 mol h2o(g)的过程中，放出的能量比吸收的能量多245 kj，c项中缺少物质的状态，所以释放的能量不一定是245 kj。答案a探究二、吸热反应与放热反应的比较【合作交流】1不同化学反应所伴随发生的能量变化也不同。化学反应是吸热还是放热由什么决定？是不是放热反应不需加热，吸热反应都要加热？试举例说明。提示化学反应是吸热还是放热决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小，前者大于后者为放热反应，前者小于后者为吸热反应。有的放热反应需要加热才能发生，例如煤的燃烧就是放热反应，但需要加热或点燃引发反应；有的放热反应不需要加热，如磷的自燃。吸热反应大都需要加热，也有不需加热就能反应的，例如ba(oh)28h2o固体与nh4cl固体的反应。2naoh溶于水放出热量、naoh溶于水是放热反应吗？提示吸热反应和放热反应均是化学反应。注意明确某些吸热过程和放热过程不属于化学反应。如：naoh固体溶于水，浓硫酸稀释属于放热过程；nh4no3固体溶于水属于吸热过程，三者都不是化学反应，也就不属于吸热反应或放热反应。【点拨提升】1规避吸热反应和放热反应判断的2个易错点(1)“三个不一定”。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；放热反应常温下不一定容易发生，如铝热反应；吸热反应也不一定需要加热，如ba(oh)28h2o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。2吸热反应和放热反应的判断方法(1)根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断决定因素。若反应物的总能量大于生成物的总能量，属于放热反应，反之是吸热反应。(2)根据化学键断裂或形成时的能量变化判断用于计算。若断裂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，属于放热反应，反之是吸热反应。(3)根据反应物和生成物的相对稳定性判断。由不稳定的物质(能量高)生成稳定的物质(能量低)的反应为放热反应，反之为吸热反应。(4)根据反应条件判断。凡是持续加热才能进行的反应一般就是吸热反应。【典题例证2】下列说法正确的是()需要加热才能发生的反应一定是吸热反应放热反应在常温下一定很容易发生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b只有c d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fesfes。答案a【学以致用2】下列变化中属于吸热反应的是()液态水汽化将胆矾加热变为白色粉末苛性钠固体溶于水氯酸钾分解制氧气生石灰跟水反应生成熟石灰干冰升华a bc d解析注意吸热或放热过程与吸热反应或放热反应的区别。水汽化是物理变化，不属于吸热反应。cuso45h2o受热分解生成cuso4和h2o，属于吸热反应。kclo3分解是吸热反应。是放热反应，均为物理变化。答案b1下列各图中，表示该化学反应是吸热反应的是()解析吸热反应中反应物的总能量小于生成物的总能量，a项正确。答案a2生活中每时每刻都发生着各种化学反应，下列反应不一定属于放热反应的是()ah2so4与ba(oh)2溶液的反应b燃烧反应c复分解反应d中和反应解析h2so4与ba(oh)2溶液混合，酸与碱发生中和反应，是放热反应；燃烧是指剧烈的发光、发热的反应，因而都是放热反应；复分解反应，有的是放热反应，如酸碱中和反应，有的是吸热反应，如氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应。答案c3下列反应既属于氧化还原反应，又是吸热反应的是()a灼热的碳与co2的反应bba(oh)28h2o与nh4cl的反应c铝片与稀盐酸的反应d甲烷在氧气中的燃烧反应解析灼热的碳与co2的反应生成co，属于氧化还原反应，也是吸热反应，a正确；ba(oh)28h2o与nh4cl的反应生成bacl2、nh3和h2o，属于非氧化还原反应，b错误；铝片与稀盐酸的反应放热，c错误；甲烷在氧气中的燃烧反应放热，d错误。答案 a4已知反应xy=mn为放热反应，对该反应的说法正确的是()ax的能量一定高于mby的能量一定高于ncx和y的总能量一定高于m和n的总能量d因为该反应为放热反应，故不必加热就可发生解析从物质储存的能量来分析，各种物质都储存有化学能，不同的物质所包含的化学能各不相同。一个确定的化学反应的热效应，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。在化学反应中，“能量的变化”与反应发生的“需要条件”没有必然的联系。有些放热反应在常温下就可进行，如白磷的缓慢氧化、自燃和酸碱中和反应等。有些放热反应却需要较高温度才能发生，如铁丝在氧气中燃烧、铁粉和硫粉的反应等。答案c5如图所示，把试管放入盛有25 饱和石灰水的烧杯中，试管中开始放入几小块镁片，再滴入5 ml稀盐酸。回答下列问题：(1)实验中观察到的现象是_。(2)产生上述现象的原因是_。(3)写出有关反应的离子方程式_。(4)由实验推知，mgcl2溶液和h2的总能量_(填“大于”、“小于”或“等于”)镁片和盐酸的总能量。解析(1)镁与盐酸剧烈反应，可观察到产生大量气体，反应放出热量使饱和溶液温度升高，析出固体溶质，观察到溶液变浑浊。(3)镁与盐酸发生置换反应，生成氯化镁和氢气，反应的离子方程式为：mg2h=mg2h2，析出固体的离子方程式为：ca22oh=ca(oh)2。(4)当反应物的总能量高于生成物的总能量时，反应是放热反应，则 mgcl2溶液和h2的总能量小于镁片和盐酸的总能量。答案(1)镁片上有大量气泡产生，镁片逐渐溶解，烧杯中溶液变浑浊(2)镁与盐酸反应放热，ca(oh)2的溶解度随温度升高而减小，故有固体析出(3)mg2h=mg2h2、ca22oh=ca(oh)2(4)小于课时作业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，c正确。答案c2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，分子种类增加了解析某些物理变化也能释放能量，如浓h2so4、naoh等溶于水放出热量，白炽灯工作时发光、发热等。答案c3用玻璃棒迅速搅拌如图一所示装(小烧杯与玻璃片之间有一薄层水)的固体混合物。后手拿起烧杯时发现玻璃片与烧杯粘在一起。下列有关该反应的说法中正确的是()a反应中有化学能转化为热能b反应中的能量关系如图二c是吸热反应d化学键的总键能：反应物生成物答案c4下列说法正确的是()a任何化学反应都伴随着能量的变化bh2o(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正确，b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错误。答案a5下列反应一定属于放热反应的是()a氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应b能量变化如图所示的反应c化学键断裂吸收的能量比化学键形成放出的能量少的反应d不需要加热就能发生的反应解析氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应属于吸热反应；生成物的总能量比反应物的总能量多的反应为吸热反应；化学键断裂吸收的能量比化学键形成放出的能量少的反应为放热反应；不需要加热就能发生的反应可能为吸热反应，也可能为放热反应。答案c6石墨和金刚石都是碳的单质，石墨在一定条件下可以转化为金刚石。已知12 g石墨完全转化为金刚石时，要吸收a kj的能量。下列说法中正确的是()石墨不如金刚石稳定金刚石不如石墨稳定等质量的石墨和金刚石完全燃烧，金刚石放出的能量多等质量的石墨和金刚石完全燃烧，石墨放出的能量多a bc d解析由石墨完全转化为金刚石时吸热，说明石墨的能量比金刚石低，石墨比金刚石更稳定；同质量的石墨和金刚石完全燃烧时，消耗氧气的量相同，生成同样多的二氧化碳，由于金刚石的能量高，所以金刚石燃烧后放出的能量要多。答案b7将盛有nh4hco3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。由此可知()anh4hco3和盐酸的反应是放热反应b该反应中，热能转化为产物内部的能量c反应物的总能量高于生成物的总能量dnh4hco3的能量一定低于nh4cl的能量解析醋酸逐渐凝固，说明nh4hco3与盐酸反应使醋酸的温度降低，因此该反应为吸热反应，a错误；吸热反应中反应物吸收能量，吸收的能量转化为产物内部的能量储存在产物中，b正确；由于nh4hco3和盐酸的反应是吸热反应，故反应物的总能量低于生成物的总能量，c错误；nh4hco3粉末与盐酸的反应是吸热反应，是各反应物的总能量低于各生成物的总能量，而nh4hco3仅是两种反应物之一、nh4cl仅是三种生成物之一，故无法得出nh4hco3的能量一定低于nh4cl的能量的结论，d错误。答案b8已知2 mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量484 kj，且氧气中1 mol o=o键完全断裂时吸收能量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键断裂时吸收能量为()a920 kj b557 kjc436 kj d188 kj解析设1 mol hh键断裂时吸收能量为x kj。首先写出化学反应方程式：2h2o22h2o，然后分析过程，2hho=o2hoh，由过程可知2 mol氢气完全燃烧生成水蒸气时应该拆开2 mol hh键、1 mol o=o键，吸收的能量为(2x496)kj；生成2 mol h2o形成4 mol ho键，放出的能量为4463 kj1 852 kj，依据能量守恒定律放出能量484 kj1 852 kj(2x496)kj，即可求出x436。答案c9(1)下列过程中不一定释放能量的是_(填编号)。a化合反应b分解反应c形成化学键d燃料燃烧e酸碱中和f炸药爆炸(2)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)。a硫蒸气 b硫固体(3)已知：通常条件下，酸碱稀溶液中和生成1 mol水放出的热量为中和热。稀溶液中1 mol h2so4和naoh恰好反应时放出q kj热量，则其中和热为_kj/mol。(4)已知h2和o2反应放热，且断开1 mol hh、1 moloo、1 mol oh键需吸收的能量分别为q1、q2、q3 kj。由此可以推知下列关系正确的是_(填编号)。aq1q3 bq2q3c2q1q22q3 d2q1q24q3eq1q2q3 fq1q2q3解析(1)化学键的形成过程中一定会放出能量，燃料的燃烧、酸碱中和反应都是放热反应，炸药爆炸过程中会放出热量，而化合反应、分解反应不一定是放热反应；(2)硫固体变为硫蒸气需要吸收热量，所以硫蒸气燃烧放出的热量较多；(3)1 mol硫酸与氢氧化钠完全反应生成2 mol水，中和热是指强酸与强碱稀溶液发生中和反应生成1 mol水时放出的热量，所以中和热为 kj/mol；(4)氢气与氧气的反应是放热反应，根据反应热与键能的关系，则2q1q24q30，即2q1q24q3，三种键能之间的大小关系不能判断。答案(1)ab(2)a(3)(4)d10化学反应的过程都是旧键断裂、新键形成的过程。对于反应：h2i22hi，已知断开1 mol hh键、1 mol ii键分别需要吸收的能量是436 kj和151 kj，形成1 mol hi键需要放出的能量是299 kj。(1)1 mol h2和1 mol i2充分反应，反应物断键吸收的总能量是_kj，生成物成键放出的总能量为_kj，反应共_(填“放出”或“吸收”)能量_kj。(2)如图两个图像中，能够正确反映该反应能量变化的图像是_(填“a”或“b”)