2022年高中化学人教版必修2（练习）第二章化学反应与能量

第二章化学反应与能量

第一节化学能与热能

目标导航]1.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。2.了解

化学反应中热量变化的实质，理解化学反应吸热或放热的原因。3.了解化学能与热

能的相互转化，理解中和热的概念。4.了解人类能源利用的历史和前景，提高节能

意识。

■基础知识导学--------------------

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)化学反应的实质

原子的重新组合，即反应物中旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成过程。

(2)化学反应中能量变化的原因

①原因

|反串物I-[1^驶化学键卜邛应就能吊

三望一能量变化

国嗑硼一|^6化学键敌能量4

②实例

断裂1molH—H键(H—H―»2H)吸收436kJ能量，

形成1molH—H键(2H—»H—H)放出436kJ能量；

断裂4molC—H键(CH4—Y+4H)吸收1660kJ能量，

形成1molC—H键(C+H—»C—H)放出415kJ能量。

③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.化学反应中能量变化的决定因素——宏观角度

化学反应放出热量

1

I反应物的总能量卜十|生成物的总能量I

I

化学反应吸收热量

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。

点拨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。

议一议

判断正误，正确的打“J”，错误的打“X”

(1)化学键断裂需要吸收能量，化学键形成会放出能量()

(2)化学反应必然伴随能量变化()

(3)相同条件下由原子形成1molH—C1键所放出的能量与断开1molH—Cl键吸收

的能量相等()

(4)放出能量越多的反应通常生成物越不稳定()

答案⑴J(2)7(3)V(4)X

二、化学能与热能的相互转化

1.两个基本自然规律——“质量守恒”和“能量守恒”

(1)质量守恒定律：自然界中的物质发生转化时总质量保持不变。

(2)能量守恒定律：不同形式的能量发生转换时总能量保持不变。

2.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

①铝和稀盐酸的反应

有气泡产生:用温度计测量，水银柱上

实验现象

ft

离子反应2A1+6H==2A13++3H2t

实验结论活泼金属与酸反应是放热反应

②Ba(OH)2-8H2O和氯化核反应

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

实验现象

呈糊状

化学反应Ba(OH)2-8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3t+10H2O

实验结论该反应是吸热反应

③盐酸与氢氧化钠反应

混合后溶液温度比原两种溶液的温

实验现象

度高

-

离子反应H+OH=H2O

实验结论酸碱中和反应是放热反应

3.中和热

酸和碱发生中和反应生成1mol水时所释放的热量。

点拨常见的吸热反应有：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。

议一议.

1.做实验时，不管是吸热反应还是放热反应都可能用到酒精灯，怎样根据加热的

方法判断该反应是吸热反应还是放热反应？放热反应加热的目的是什么？

答案持续用酒精灯加热，撤掉酒精灯反应就停止的反应是吸热反应；开始用酒精

灯加热，反应开始后，撤去酒精灯仍能继续进行的反应是放热反应。放热反应加热

的目的一般是引发反应进行或加快反应速率。

2.放热反应一定容易发生，吸热反应一定难发生吗？

答案不一定。反应放热和吸热与反应的条件无关，有些放热反应必须加热才能发

生，如木炭的燃烧；而有些吸热反应在常温下就能发生，如Ba(OH»8H2。与NH4cl

的反应。

■重点难点探究-------------------

一、化学反应中的能量变化

.例1.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()

2molA+2molB

能

量

&EAE=xkJ

增AE=ykJ

加

1molA2+lmolB2

2molAB

A.该反应是吸热反应

B.断裂1molA—A键和1molB—B键放出xkJ的能量

C.断裂2molA—B键需要吸收ykJ的能量

D.2molAB的总能量高于1molAi和1molB2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；断键时需栗吸收能量，B项错误，C项正确。

答案C

规律总结.

1.如果反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量，反应物转化为生成物

时化学反应放出能量，反之，化学反应吸收能量。

如图所示：

能量］髓鳖能量［反应,能量

“吸收能量、-放出能量

。展会工上一高够量

反应过程反应过程

2.既可以利用所有化学键的键能计算具体反应中的能量变化，又可以根据化学反

应中的能量变化计算某一个具体的化学键的键能。计算公式：化学反应中的能量变

化值=反应物的总键能一生成物的总键能。计算出的数值如果为正值，意味着吸热

反应；计算出的数值如果是负值，意味着是放热反应。

变式训练1根据下面的信息，判断下列叙述正确的是()

1molH2的共价键断裂

H2(g)吸收436kJ能量^H(g)

~ymol02的共价键断裂

—O?(g)--------------------------------*"0(g)

2一三吸收249kJ能量

形成1molH?0的共价键

------------------=-----------------H；O(g)

释放930kJ能量2岂

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

C.1molH2跟;molO2反应生成1molH2O一定释放能量245kJ

D.2molH2(g)跟1mol02(g)反应生成2molH20(g)吸收能量490kJ

答案A

解析由题中信息可知，1molH2(g)的共价键断裂吸收能量436kJ,gmol02(g)的

共价键断裂吸收能量249kJ,两项共吸收能量685kJ;形成2moiH-O键时共释放

能量930kJo在1molH2(g)跟3mol02(g)反应生成1molH20(g)的过程中，放出的

能量比吸收的能量多245kJ,C项中缺少物质的状态，所以释放的能量不一定是245

kJo

二、放热反应和吸热反应理解

.例2,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③④B.只有①②

C.①②③④D.②③④

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。

答案A

点拨化学反应是吸热还是放热，取决于反应物与生成物总能量的相对大小，与反

应条件无关。

规律总结.

1•易错点提示

(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)2-8H2O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。

2.常见的放热反应和吸热反应

---活泼金属与水或酸的反应，如2Na+2H2。

=2NaOH+H2t

热

一酸碱中和反应，NaOH+HC1=NaCl+H2O

反一

V一燃烧反应，如C+O2=^:CO2

一多数化合反应，如CaO+H2O=Ca(OH)2

L多数分解反应，如CaCO3=CaO+CO2t

岫Ba(0H)2•8H2O+2NH,C1=

BaCl2+10H2O+2NHj

C+H2O(g)McO+H2

A

C+CO=2CO

E2

变式训练2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()

A.NH4HCO3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

D.NH4HCO3的能量一定低于NH4cl的能量

答案B

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NH4C1的能量

的结论，D错误。

■随堂达标检测--------------------

1.下列各图中，表示该化学反应是吸热反应的是()

能量

反应物

反应过感

A

熊量八

反应物

反应物生成物

反应过瘟反应过程

CD

答案A

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。

2.已知断裂1mol共价键所需要吸收的能量分别为H—H：436kJ,I—I：151kJ,

H—I：299kJ,下列对H2(g)+L(g)澎磊琅2Hl(g)的反应类型判断错误的是()

A.放出能量的反应B.吸收能量的反应

C.氧化还原反应D.可逆反应

答案B

解析依题意，断裂1molH—H键和1moll—l键吸收的能量为436kJ+151kJ=

587kJ,生成2moiH—I键放出的能量为299kJX2=598kJ,因为598kJ>587kJ,

所以，该反应的正反应是放出能量的反应，即该反应是放出能量的反应；根据反应

式可知该反应是可逆反应，也是氧化还原反应。

3.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C02的反应

B.Ba(OH)2-8H2O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

答案A

解析灼热的碳与C02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)2-8H2O与NH4cl的反应生成BaCb、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

i天o

4.飞机用铝粉与高氯酸铁(NH4C1O4)的混合物作固体燃料，点燃时铝粉氧化放热引

发高氯酸镂反应，其方程式可表示为2NH4C1O4=JN2f+4H2O+CI2t+2O2f

△“=一。(。〉0)。下列对此反应的叙述中错误的是()

A.上述反应属于分解反应

B.上述反应瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行

C.从能量变化上说，此反应主要是化学能转变为热能和动能

D.在反应中高氯酸镂只起氧化剂作用

答案D

解析由一种反应物发生化学反应后生成两种或两种以上的物质的反应为分解反

应，反应物高氟酸装为一种物质，产物为N2、H2O、02、02四种物质，符合定义,

A正确；该反应为放热反应，反应瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行，B正

确；航天飞机用的铝粉与高氯酸佞(NH4C1O4)的混合物为固体燃料，燃料反应为放

热反应，反应从能量变化上说，主要是化学能转变为热能和动能，C正确；

2NH4C1O4==^=N2t+4H2O+CI2t+202t,2molNH4CIO4参加反应，2mol的十

7价Cl原子变成0价的1molC12转移14moi电子，NHK104中氮、氧元素被氧化,

氯元素被还原，高氯酸锭既是氧化剂，又是还原剂，D错误。

5.如图所示，把试管放入盛有25c饱和石灰水的烧杯中，试管中开始放入几小块

镁片，再滴入5mL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____________________________________________

_0

(3)写出有关反应的离子方程式______________________________________

(4)由实验推知，MgCb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。

答案(1)镁片上有大量气泡产生，镁片逐渐溶解，烧杯中溶液变混浊

(2)镁与盐酸反应放热，Ca(0H)2的溶解度随温度升高而减小，故有固体析出

2h2+-

(3)Mg+2H-=Mg+H2t、Ca+2OH=Ca(OH)2I

(4)小于

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Mg+2H+

2+2+

=Mg+H2t,析出固体的离子方程式为Ca+20H-=Ca(OH)2I。

(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MgCb溶液和

H2的总能量小于镁片和盐酸的总能量。

■分层训练------------------------

基础过关］

题组1化学变化的判断

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，C正确。

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等溶于水放出热量，白炽

灯工作时发光、发热等。

题组2放热反应、吸热反应的判断

3.下列变化中属于吸热反应的是（）

①液态水汽化②将胆帆加热变成白色粉末③浓硫酸稀释④氯酸钾分解制氧

气⑤生石灰跟水反应生成熟石灰

A.①④B.②③C.①④⑤D.②④

答案D

解析放热反应和吸热反应都是化学反应。放热反应为⑤，吸热反应为②④，液态

水汽化是吸热过程，浓H2s04稀释是放热过程，二者均为物理变化。

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.H20（g）-H20⑴该过程放出大量的热，所以该过程是化学变化

能量

反应物生成物

反应过程

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。

5.下列反应一定属于放热反应的是（）

A.氢氧化钢晶体和氯化镂晶体的反应

B.能量变化如图所示的反应

反应过程

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

答案C

解析氢氧化领晶体和氯化镁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。

题组3化学键、能量变化、物质的稳定性

6.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12g

石墨完全转化为金刚石时，要吸收akJ的能量。下列说法中正确的是（）

①石墨不如金刚石稳定②金刚石不如石墨稳定③等质量的石墨和金刚石完全

燃烧，金刚石放出的能量多

④等质量的石墨和金刚石完全燃烧，石墨放出的能量多

A.①②B.②③C.①④D.③④

答案B

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。

7.已知2mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量484kJ,且氧气中1mol0=0

键完全断裂时吸收能量496kJ,水蒸气中1molH—0键形成时放出能量463kJ,则

氢气中1molH—H键断裂时吸收能量为()

A.920kJB.557kJC.436kJD.188kJ

答案C

解析设1molH—H键断裂时吸收能量为xkJ。首先写出化学反应方程式2H2+

O2空m=2H2O,然后分析过程，2H—H+0=0=^=2H—O—H,由过程可知2moi

氢气完全燃烧生成水蒸气时应该拆开2moiH—H键、1mol0-0键，吸收的能量

为(2x+496)kJ;生成2molH2O形成4molH—0键，放出的能量为4X463kJ=1852

kJ,依据能量守恒定律放出能量484kJ=l852kJ—(2x+496)kJ,即可求出x=436。

8.已知化学反应2c(s)+02(g)上燮=2C0(g)、2co(g)+O2(g)q=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.12gC所具有的能量一定高于28gCO所具有的能量

B.56gCO和32gO2所具有的总能量大于88gCO2所具有的总能量

C.12gC和32gO2所具有的总能量大于44gCO2所具有的总能量

D.将一定质量的C燃烧，生成C02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C+02空当:C02必定是放热反应，所以，B、C正

确。12gC并不代表反应物的全部，02也是反应物，因此A项不正确。由于C—/

CO放热、C0—、C02放热，所以C——C02比C一、CO放出的热量栗多，因

此D正确。

9.在25°C、101kPa的条件下，断裂1molH—H键吸收436kJ能量，断裂1mol

Cl—Cl键吸收243kJ能量，形成1molH—Cl键放出431kJ能量。H2+C12==2HC1

的化学反应可用下图表示：

划

kJ-

解

吸

川

能

出

放

1m

431kJor

能

最

请回答下列有关问题：

(I)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o

⑶判断H2+Cb=2HCl反应是（填“吸收”或“放出”）能量。

（4）反应物的总能量________（填“>”、"=”或"V”）生成物的总能量。

答案⑴679kJ（2）862kJ（3）放出（4）>

解析（1）反应物断键吸收的总能量应该是断裂1molH—H键与1molCl—Cl键吸

收的能量之和，即436kJ+243kJ=679kJ。

（2）生成物成键放出的总能量为2X431kJ=862kJ。

（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。

能力提升］

10.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（kJmo「）：P—P：198kJmoF\P—O：360kJmo「、0=0：498

kJ.moL,则P4（白磷）+3O2=P4O6的反应是（填“吸热”或“放热”）反应,

生成1molP4O6的热量为

白磷P。

答案放热放出1638kJ

解析断开旧键吸收的能量为198X6kJ+3X498kJ=2682kJ,形成新键放出的能

量为12X360kJ=4320kJ,故该反应为放热反应，生成1molPd06