2023年新版高中化学 同步讲义（必修第二册） 第10讲 化学反应与热能 含解析

J第10讲化学反应与热能

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化学反应的本质和特征

模块一化学反应中的热量变化

⅛知识精讲

一、化学反应的本质和特征

1.本质：

⑴化学反应的本质是旧化学键的和新化学键的O

⑵断开化学键要能量，形成化学键要能量，吸收的能量与释放的能量

2.特征：■

（1）生成新物质（符合质量守恒定律）；

（2）释放能量或吸收能量（符合能量守恒定律）。

【答案】（1）断裂形成（2）吸收放出不相等

实验探究

在一只试管中加入2mL2mol∕L盐酸，并用温度计测量

实验操作

其温度。再向试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条

镁条逐渐溶解，有气泡产生，温度计温度上升，用手触

实验现象

摸试管壁，有温热感

反应原理

Mg+2HC1=MgCl2+H2↑

实验结论该反应放出热量

将20gBa（OH）2∙8H2O晶体研细后与10gNH4Cl在烧杯中

混合，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上，用玻璃棒快

实验操作

速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯，用手触摸

烧杯下部，试着用手拿起烧杯

有刺激性气味气体产生；木片上的水结成冰，与烧杯底

实验现象ʌ

粘在了一起；用手触摸杯壁下部，有凉的感觉

\

反应原理Ba(OH)2SH2O+2NH4C1=BaCl2+2NH3↑+IOH2O

实验结论该反应吸收热量

二、吸热反应和放热反应

1.吸热反应：吸收热量的化学反应。.

2.放热反应：放出热量的化学反应。

三、常见的放热反应与吸热反应

放热反应吸热反应

大多数化合反应

所有燃烧反应大多数分解反应

酸碱中和反应Ba（OH）2SH2O与NH4Cl反应

金属与酸或水的置换反应以C、CO、H2为还原剂的氧化还原反应

铝热反应

注意

1.吸热反应和放热反应的对象都是化学变化，物理变化除外。・

2.一个化学反应是吸热还是放热，与反应条件（是否需要加热）没有必然联系。

经典例题

。题型一：化学反应的本质与能量变化

【例1】下列说法正确的是（）

A.物质发生化学变化都伴随着能量变化

B.任何反应中的能量变化都表现为热量变化

C.物质变化时若伴有能量变化，则一定是化学变化-

D.没有物质的化学变化，也就没有能量的变化

【答案】A

题型二：吸热反应与放热反应的判断

【变2-1】下列变化中属于吸热反应的是（）

①冰融化成水②胆破受热分解③浓硫酸加水稀释④高锯酸钾分解制取氧气

∣⅛∣

⑤生石灰与水反应生成熟石灰⑥石灰石高温分解⑦CCh+C_2C0

高温

⑧Ba（C）H）2∙8H2O与固体NH4Cl混合⑨C+H2O（g）==CO+H2

A.②④©⑦⑨B.①②④⑥⑦⑧©

C.②③④⑤⑥⑧D.②④⑥⑦⑧⑨

【答案】D

百题型三：吸热反应与放热反应的实验探究

【变3】为了探究化学反应的热效应，某兴趣小组进行了如下实验：

（1）将纯固体物质X分别装入有水的锥形瓶里（发生化学反应），立即塞紧带U形管的塞子,

发现U形管内红墨水的液面高度如图所示。

①若如图1所示，发生的反应（假设没有气体生成）是（填“放热”或“吸热”）反应，X是

（填两种物质的化学式）。

②若如图2所示，发生的反应（假设没有气体生成）是（填“放热”或"吸热”）反应，以

下选项中与其能量变化相同的是（填序号）。•

A.CO还原CUo的反应B.CaCO3的分解反应C.Al和Fe2O3的反应

（2）如图所示，把试管放入盛有25℃饱和澄清石灰水的烧杯中，试管中开始放几小块镁片，

再滴入5mL稀盐酸。试回答下列问题：

卜盐酸

-U三二/镁片

Lk/饱和石灰水

①实验中观察到的现象是：镁片逐渐溶解、有大量气泡产生、

②产生上述现象的原因是。

【答案】⑴①放热Na、NazO或CaO（填两种即可）②吸热B

（2）饱和澄清石灰水中出现白色浑浊镁和稀盐酸反应生成H”且该反应是放热反应,

Ca（OH）2的溶解度随温度的升高而降低

模块二化学反应中的能量变化分析

知识精讲

一、从化学键的角度分析化学反应的能量变化

1.键能：断开(形成)1mol某化学键所吸收(放出)的能量叫键能。单位：kJ/moU

例如，断开(形成)1molH-H键吸收(放出)的能量为436.0kJ,那么H-H键的键能是436.0

kJ/molo

2.化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因：

(1)若吸收能量释放能量E2,该反应为吸热反应；

(2)若吸收能量E∣＜释放能量E2,该反应为放热反应。

3.实例

化学键H-HCl-ClH-Cl

键能kJ/mol436243431

从键能角度分析H2+Cl2=⅛驾2HC1反应体系中能量变化情况。

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原出S⅛)(≡Λ2)簸囱“

1molH2与1molCl2反应生成2molHCl分子的过程中，了kJ的能量。

【答案】吸收；吸收；431；431；释放；183。

及时小练

计算2出+。252H2O反应体系中的能量变化情况。已知:

化学键H-HO=OH-O

键能kJ/mol436498465

【答案】2molH2与1mol02反应生成2molH2O分子，放出490kJ的能量。

二、从总能量的角度分析化学反应的能量变化

1.一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，决定于反应物的总能量与

生成物的总能量的相对大小。

(1)若反应物总能量E反＞生成物总能量E生，该反应为放热反应；

(2)若反应物总能量E反V生成物总能量E⅛,该反应为吸热反应。

反应

【答案】>,放热；<,吸热。

2.吸热反应与放热反应的真实能量变化图:

E吸>Ea,吸热反应

资料卡片——能量与稳定性

I一般来说，物质具有的能量越低，物质越稳定。即“能量越低越稳定”。

叁典例题

小题型四：能量变化图

【例4】已知反应A+B=C+D的能量变化如图所示，下列关于此反应的说法不正确的

是（）

A,是吸热反应切

B.该反应不符合能量守恒定律.

C.生成物的总能量高于反应物的总能量

D.反应中断开化学键吸收的总能量高于形成化学键放出的总能量

【答案】B

。题型五：键能的计算

【例5】已知部分键能如下表所示，计算下列三个反应中的能量变化情况。.

化学键H-HH-NN≡N0=0C-HC=OH-OP-PP-O

键能

436391X498414750465198360

(kJ∕mol)

占燃

(DCH4+2θ2=÷^=CO2+2H2O,lmolCH4完全反应时，(填吸收/放出)

kJ能量。

(2)已知N2+3H2-∙2NH3,消耗1molN2时放出92kJ的热量，则上表中X的数

值为O

(3)如下图为白磷(PQ和P4O6的结构，Irnol白磷完全燃烧,(填吸收/放出)kJ

能量。

【答案】(1)放出,708；(2)946；(3)放出，1638

妗题型六：能量越低越稳定

【变6-2】已知25CIOlkPaT,含Imol碳原子的石墨完全燃烧生成CCh放出热量393.51

kJ；含1mol碳原子的金刚石完全燃烧生成CCh放出395.41kJ的热量。据此判断，下列说

法正确的是()

A.由石墨制备金刚石是吸热反应；石墨比金刚石稳定

B.由石墨制备金刚石是吸热反应；金刚石比石墨稳定

C.由石墨制备金刚石是放热反应：石墨比金刚石稳定

D.由石墨制备金刚石是放热反应；金刚石比石墨稳定

【答案】A

模块三人类对能源的利用

视知识精讲

一、人类对能源的利用

1.获取热能的途径——物质的燃烧

(1)早期：以树枝杂草为主要能源。

(2)现代：以煤、石油和天然气为主要能源。

2.面临问题

(1)短期内不可再生，储量有限；

(2)煤和石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、Nc)x、CO等造成大气污染。

3.解决方法

⑴节能减排

⑵开发利用新能源

明辨是非

（1）任何反应中的能量变化都表现为热量变化（）

（2）伴有能量变化的物质变化都是化学变化（）

（3）太阳能热水器是将光能转化为热能（）

（4）在动物体内的葡萄糖被氧化成CO?是热能转变成化学能的过程（）

（5）化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能（）

（6）柴草燃烧时，化学能全部转化为热能（）

（7）电解水生成氢气和氧气时，电能转化为化学能（）

（8）利用化石燃料燃烧放出的热量使水分解产生氢气，是氢能开发的研究方向（）

【答案】××√×!√×√×

经典例题

题型七：能源的利用

【例7】下列叙述不正确的是（）

A.开发氢能、太阳能、风能、生物质能等新能源是践行低碳生活的有效途径

B.火力发电是将燃料中的化学能直接转化为电能的过程

C.利用生物质能就是间接利用太阳省各

D.绿色植物进行光合作用时，将太阳能转化为化学能

【答案】B

【变7】氢气是未来的理想能源，理由是（）

①燃烧放热多②燃烧时不污染环境B

③用于制取H2的水资源丰富④密度小，便于运输

A.①②③B.②③④C.①③④D.①②③④

【答案】A

提分特训I

【题1】意大利罗马大学的FUIVioCaCaCe等人获得了极具理论研究意义的N4分子，分子

结构与白磷（P4）相同，如图所示，己知断裂ImOIN—N键吸收167kJ能量，而生成ImolN三N

放出942kJ能量，根据以上信息和数据判断下列说法不正确的是

A.N4中每个N均满足8e—稳定结构

B.N4和N2互为同素异形体

C.N4只含有非极性共价键≡

D.ImolN4完全转化为N2时会释放60kJ能量

【答案】D

【解析】

【详解】

A.由分子结构可知，N4分子中每个氮原子与3个氮原子形成共价键,均满足8e稳定结构，

故A正确；

B.N4和N2是氮元素形成的不同种单质，互为同素异形体，故B正确；

C.由分子结构可知，N4分子中每个氮原子与3个氮原子只形成氮氮非极性共价键，故C

正确；

D.由断裂ImolN-N键吸收167kJ能量，而生成ImOIN≡N放出942kJ能量可知，Imolg

完全转化为N2时会释放的能量为942kJ∕mol×2mol-167kJ∕mol×6mol=882kJ,故D错误；

故选D。

【题2】关于能源和能量转化，下列说法正确的是

A.太阳能电池的能量转化：光能一化学能一电能

B.生物光合作用中的能量转化：光能（太阳能）-生物质能（化学能）

C.化学反应过程中，除了物质变化外，可能伴有能量变化

D.燃气灶具中的能量转化：化学能全部转化为热能

【答案】B

【解析】

【详解】

A.太阳能电池的能量转化：光能通过化学反应转化为电能，故A错误；

B.生物光合作用中的能量转化：光能（太阳能）通过化学反应转化为生物质能（太阳能），故B

正确；

C.化学反应过程中，旧键断裂和新键形成，除了物质变化外，一定伴有能埴变化，故C错

误；

D.燃气灶具中的能量转化：化学能主要转化为热能、光能形式，故D错误；

故选：Bo

【题3】下列反应既是氧化还原反应又是放热反应的是

A.NaOH和HCl反应B.Zn和HCl反应・

C.Ba（OH）2.8H2O和NH（1反应D.C与CCh反应

【答案】B

【解析】

【详解】

A.Nac）H和HCl反应为放热反应，但不是氧化还原反应，选项A不合题意；

B.Zn和HCl反应为放热反应，也是氧化还原反应，选项B符合题意；

C.Ba（C）H）2∙8H2O和NH（1反应是吸热反应，也不是氧化还原反应，选项C不合题意；

D.C与CCh反应是吸热反应，是氧化还原反应，选项D不合题意；

答案选B。

【题4】下列逻辑关系图示中正确的是

A.B.C.D.

吸，氧、

热化反

反还应

应原，

】D

【答案

】

【解析

】

【详解

误；

项错

酸，A

属于

盐，不

，属于

离子

酸根

子、硫

、钠离

离子

生氢

离产

中电

钠在水

硫酸氢

A.

，

反应

还原

氧化

于非

应属

热反

些吸

2,有

原CO

C还

，如

反应

还原

氧化

属于

反应

吸热

有些

B.

热反应

有些放

烧，

，如燃

反应

还原

氧化

属于

反应

放热

有些

应，

hCI反

和NF

∙8H2O

(OH)2

如Ba

，

叉关系

属于交

原反应

氧化还

反应和

/放热

热反应

，故吸

反应

中和

应，如

原反

化还

非氧

属于

误；

项错

系，B

含关

于包

不属

；

错误

C项

CO,

h、K

aCC

如Na

系，

列关

于并

，不属

关系

交叉

属于

钾盐

盐或

和钠

酸盐

C.碳

3

2