2017-2018学年高中化学第2章化学键化学反应与能量第1节化学键与化学反应第2课时化学键与化学反应中的能量变化同步备课学案鲁科版必修2

1、第2课时化学键与化学反应中的能量变化目标导航1.了解化学反应中存在能量变化。2.知道常见的放热反应和吸热反应。3.了解化学反应能量变化的实质。一、化学反应中的能量变化实验操作实验现象有关化学方程式及结论混合液的温度升高化学方程式：NaOHHCl=NaClH2O结论：反应过程释放热量有刺激性气味气体产生，烧杯温度降低化学方程式：Ca(OH)22NH4Cl=CaCl22NH32H2O结论：反应过程吸收热量结论每一个化学反应都伴随着能量的变化，有的释放能量，有的吸收能量【议一议】1放热反应一定容易发生，吸热反应一定难以发生吗？答案不一定，放热反应不一定容易发生，有些放热反应需要加热才能进行，如铜与氧

2、气、硫与铁的反应。吸热反应不一定难发生，有些吸热反应常温下能进行，如Ca(OH)2与NH4Cl的反应。2需要加热才能发生的反应一定是吸热反应吗？答案不一定，有些需要加热进行的反应是放热反应，如硫与铁的反应。二、化学反应中能量变化的实质及转化的形式1化学反应的实质化学反应是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。2化学反应中能量变化的实质在化学反应过程中，旧化学键的断裂需要吸收一定的能量；新化学键的形成需要释放一定的能量，二者不相等。3化学反应中放出或吸收能量的原因在化学反应过程中，最终是吸收能量还是释放能量，取决于旧化学键断裂所吸收的总能量与新化学键形成所释放的总能量的相对大小。若形成新化学键所释放

3、的总能量大于破坏旧化学键所吸收的总能量，则该反应放出能量；如果形成新化学键所释放的能量小于破坏旧化学键所吸收的能量，则该反应吸收能量。4化学反应中能量转化的形式(1)化学反应的能量变化还可以看做是“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能、电能或光能等释放出来的过程。(2)化学反应的能量变化也可以看做是热能、电能或光能等物质外部的能量转化为物质内部的能量(化学能)被“储存”起来的过程。【议一议】1为什么所有化学反应前后都有能量的变化？答案因为化学反应一定有旧化学键的断裂和新化学键的形成，化学键断裂吸收的能量与新化学键形成释放的能量不等。2化学反应中能量变化全部表现为热能和光能吗？答案化学反应

4、中能量变化不全部表现为热能和光能。化学反应中的能量还可以表现为电能等其他形式的能量。3根据以下信息，判断1 mol H2(g)完全燃烧生成水蒸气时放出的能量为多少？已知：1 mol HH键完全断裂时吸收能量为436 kJ，1 mol O=O键完全断裂时吸收能量为498 kJ,1 mol HO键形成时放出能量为465 kJ。答案因为化学反应一定有旧化学键的断裂和新化学键的形成，断开1 mol HH键和 mol O=O键需要吸收的能量为436 kJ498 kJ685 kJ，生成1 mol H2O(g)放出的能量为2465 kJ930 kJ。1 mol H2(g)完全燃烧生成水蒸气时放出的能量为93

5、0 kJ 685 kJ245 kJ。一、化学反应中能量变化的原因1从化学键的角度分析若E1E2，反应吸收能量；若E1E2，反应释放能量。2从反应物和生成物所具有能量的角度分析若反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量，则反应释放能量(如图1)；若反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量，则反应吸收能量(如图2)。【特别提醒】化学反应中能量的转化不一定都表现为化学能与热能的转化。【例1】已知反应XY=MN为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是()AX的能量一定高于M的，Y的能量一定高于N的B破坏反应物中的化学键所吸收的总能量大于形成生成物中化学键所放出的总能量CX和Y的总能量一定高于M

6、和N的总能量D因为该反应为放热反应，所以不必加热就可发生解析由于该反应为放热反应，所以X和Y的总能量一定高于M和N的总能量，A不正确，C正确；破坏反应物中的化学键所吸收的总能量大于形成生成物中化学键所放出的总能量时，该反应则为吸热反应，B不正确；放热反应在通常情况下不一定就能反应，有些放热反应需要在一定的条件(如加热或光照等)下才能发生。答案C【归纳总结】(1)断裂或形成化学键的能量表示：吸收能量值E吸E放放出能量值E放E吸(2)物质内部能量H表示：放热：H反H产吸热：H产H反变式训练1已知反应H2Cl2=2HCl，破坏1 mol H2中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，破坏1 mol Cl2

7、中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol HCl中的化学键释放的能量为Q3 kJ，则下列说法中正确的是()A该反应反应物的总能量高于生成物的总能量B该反应的能量关系为Q1Q20，则为吸热反应；若E 4Q3 B2Q1Q24Q3CQ1Q2Q3D2Q1Q24Q3(4)已知1 g H2(g)完全燃烧生成水蒸气时放出能量122.5 kJ，且O2(g)中1 mol O=O 键完全断裂时吸收能量 498 kJ，H2O(g)中1 mol HO 键形成时放出能量465 kJ，则H2(g)中1 mol HH 键断裂时吸收能量为_ kJ。A920B557C436D188 答案(1)表示断裂1 mol HH键

8、和0.5 mol O=O 键所吸收的总能量表示形成2 mol HO 键所放出的总能量表示1 mol H2(g)和0.5 mol O2(g)完全反应生成1 mol H2O(g)放出的能量(2)放热bac(3)B(4)C解析(1)化学反应发生时，首先断裂反应物中的化学键，再形成生成物中的化学键，H2(g)和O2(g)与2H(g)和O(g)之间的能量差是H22H(g)和O2(g)O(g)过程中断开1 mol HH 键和0.5 mol O=O键需吸收的能量。故a表示断裂1 mol HH 键和0.5 mol O=O 键所吸收的总能量。同理，b表示形成2 mol HO 键所放出的总能量，c表示 1 mol

9、 H2(g)和0.5 mol O2(g)完全反应生成 1 mol H2O(g)放出的能量。(2)由图可知该反应中反应物总能量大于生成物总能量，所以该反应为放热反应。旧化学键断裂吸收的能量小于新化学键生成放出的能量。所以a代表旧键断裂吸收的能量，b代表2H(g)O(g)结合成HO键所放出的能量，c则代表成键所释放的能量断键所吸收的能量，即bac。(3)氢气在氧气中燃烧的反应为2H2(g)O2(g)=2H2O(g)，反应释放能量。在该反应中破坏2 mol HH键、1 mol O=O 键，形成4 mol HO 键，所以2Q1Q24Q3。(4)因为1 g H2 (g)完全燃烧生成H2O(g)时放出热量

10、122.5 kJ，所以1 mol H2(g)与 mol O2(g)完全燃烧生成 1 mol H2O(g)时放出热量245 kJ。反应过程中断裂1 mol HH 键和 mol O=O 键需要吸收的能量为498 kJEHH，形成2 mol OH键释放的能量为2465 kJ930 kJ，所以930 kJ(498 kJEHH)245 kJ，解得EHH436 kJ。分层训练基础过关题组1化学反应中能量变化的实质及转化1某化学反应中生成物的总能量为60 kJ，如果该反应是放热反应，那么反应物的总能量可能是()A50 kJB30 kJC80 kJD20 kJ答案C解析因放热反应中，反应物的总能量高于生成物的

11、总能量，生成物的总能量为60 kJ，所以反应物总能量大于60 kJ。2下列说法不正确的是()A化学反应放热还是吸热与反应条件无关B在加热条件下进行的反应不一定是吸热反应C所有的燃烧反应都是放热反应D在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化答案D解析化学反应是放热还是吸热取决于反应物和生成物总能量的相对大小，或取决于断开反应物的化学键所吸收的总能量和形成生成物的化学键所放出的总能量的相对大小，与反应条件无关，A正确；在加热条件下进行的反应，可能是吸热反应，也可能是放热反应，B正确；燃烧是发光发热的剧烈的氧化还原反应，一定是放热反应，C正确；化学反应过程中发生物质变化的同时，一定发生

12、能量变化，D不正确。3化学反应中的能量变化常表现为热量变化，如有的反应为放热反应，有的为吸热反应，请从下列选项中选出对此解释合理的为()A旧化学键断裂时吸收的能量高于新化学键形成时所释放的总能量为吸热反应B旧化学键断裂时吸收的能量低于新化学键形成时所释放的总能量为吸热反应C在化学反应中需要加热的反应就是吸热反应D在化学反应中需要降温的反应为放热反应答案A解析在化学反应中，如果形成新化学键所释放的能量小于破坏旧化学键所吸收的能量，该反应就需要不断吸收能量，即为吸热反应，故A正确，B不正确；有的放热反应开始需要加热，只是断裂旧的化学键需要能量而已，如合成氨的反应，铁与硫的反应等，故C、D不正确。4

13、下列反应中反应物总能量小于生成物总能量的是()AFe粉与硫粉混合加热B常温下将氢氧化钡晶体与氯化铵粉末混合反应C将铁片投入到稀硝酸溶液中DAl粉与NaOH溶液反应答案B解析反应物的总能量小于生成物总能量的反应是吸热反应。5可以从不同角度、不同的层面来认识物质变化时所引起的化学键及能量变化。据此判断下列叙述中错误的是()A钠原子与氯原子反应生成NaCl后，其结构的稳定性增强，体系的能量降低B物质燃烧可看作“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能释放出来C氮分子内部存在着很强的共价键，故通常状况下氮气的化学性质很活泼D需要加热才能发生的反应不一定是吸收能量的反应答案C解析物质燃烧时放热，化学能

14、转化为热能，属于放热反应，但该类反应往往需要先加热到其燃点才能进行，故B、D正确；化学反应首先是旧键的断裂，然后才是新键的形成。氮元素的非金属性虽然较强，但反应时，氮分子中的化学键很难断裂，故通常状况下氮气的化学性质很稳定，故C不正确。题组2放热反应和吸热反应6如图所示，在锥形瓶上放置装有水的小试管，往小试管中分别加入下列物质时：烧碱固体浓硫酸硝酸铵固体NaCl固体，其中能使a端液面高于b端液面的是_(填序号)。答案解析a端液面高于b端液面，即锥形瓶内气体的压强减小，推知加入的A物质溶解时应吸热，使温度下降，而溶于水吸热的只有NH4NO3。7已知化学反应2C(s)O2(g)2CO(g)、2CO

15、(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) ()A12 g C所具有的能量一定高于28 g CO所具有的能量B56 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C12 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CC

16、O放热、COCO2放热，所以CCO2比CCO放出的热量要多，即D项说法正确。8如图为反应2H2(g)O2(g)=2H2O(g)的能量变化示意图。下列说法正确的是()A拆开2 mol H2(g)和1 mol O2(g)中的化学键成为H、O原子，共放出1 368 kJ能量B由H、O原子形成2 mol H2O(g)，共吸收1 852 kJ能量C2 mol H2(g)和1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(l)，共吸收484 kJ能量D2 mol H2(g)和1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(g)，共放出484 kJ能量答案D解析由图示可以看出，断键需要吸收能量，成键时放出

17、能量，A、B错；2 mol H2(g)和1 mol O2(g)反应生成2 mol气态水时放出484 kJ能量，C错，D对。题组3化学反应的能量变化与化学键的关系9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E2，故D不正确。10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B1 mol AA键和1 mol BB键断裂能放出x kJ的能量C2 mol AB键断裂需要吸收y kJ的能

18、量D2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量答案C解析由图知，1 mol A2和1 mol B2的总能量高于2 mol AB 的能量，所以该反应放热，A和D不正确；化学键断裂时需吸收能量，B不正确；2 mol AB键断裂变成 2 mol A 原子和2 mol B原子吸收y kJ的能量，C项正确。能力提升11能源是人类生活和社会发展的基础，研究化学应用中的能量变化，有助于更好地利用化学反应为生产和生活服务。(1)化学键断裂和形成是化学反应的本质和化学反应能量产生的原因。从能量的角度看，断开旧化学键需要_(填“吸收”或“放出”，下同)能量，形成新化学键需要_能量。(2

19、)已知化学反应N23H22NH3的能量变化如图所示：1 mol N和3 mol H生成1 mol NH3(g)是_(填“吸收”或“释放”)能量的过程。由 mol N2(g)和 mol H2(g)生成1 mol NH3(g)过程_(填“吸收”或“释放”)_ kJ能量。已知断开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。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的能量。答案(1)吸收放出(2)释放释放ba放出46解析(2)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

20、出能量，反之就吸收能量。由图像可知1 mol N和3 mol H具有的总能量比1 mol NH3(g)高b kJ，所以1 mol N和3 mol H生成1 mol NH3(g)是释放能量的过程。由图像可知 mol N2(g)和 mol H2(g)总能量比1 mol N和3 mol H具有的总能量低 a kJ，而1 mol NH3(g)具有的总能量比1 mol N 和3 mol H具有的总能量低b kJ，ba，所以由 mol N2(g)和 mol H2(g)生成1 mol NH3(g)的过程释放出(ba) kJ能量。根据化学方程式N23H22NH3，生成1 mol NH3时需要消耗0.5 mol

21、 的N2和1.5 mol 的H2。因此在上述的反应过程中断裂0.5 mol NN键和1.5 mol HH键，共吸收能量0.5946 kJ1.5436 kJ1 127 kJ；形成1 mol NH3中的3 mol NH键，共放出能量3391 kJ1 173 kJ。因为1 173 kJ1 127 kJ，因此反应放热，共放出1 173 kJ1 127 kJ46 kJ的能量。12如图所示，把试管放入盛有25 的饱和澄清石灰水的烧杯中，试管开始放入几小块镁片，再用滴管滴入5 mL盐酸于试管中，试回答下列问题：(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

22、)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。答案(1)镁片上有大量气泡产生；镁片逐渐溶解；烧杯中析出固体(或烧杯中溶液变浑浊)(2)镁与盐酸反应产生氢气，该反应为放热反应，Ca(OH)2在水中的溶解度随温度升高而减小(3)Mg2H=Mg2H2(4)小于解析镁片与盐酸反应放热，是由于反应物(Mg和盐酸)的总能量高于生成物(MgCl2和H2)的总能量。放出的热量通过小试管传递给饱和石灰水，使Ca(OH)2因溶解度下降而析出Ca(OH)2固体。13(1)在25 、101 kPa的条件下，请回答下列有关问题：由HHH2，当生成1 mol H2时，要

23、_(填“吸收”或“放出”，下同)436 kJ的能量；由Cl2ClCl，当断裂1 mol Cl2中的共价键时，要_243 kJ的能量。对于反应H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)，测得生成2 mol HCl(g)时，反应过程中放出183 kJ的热量，则断开 1 mol HCl 键所需的能量是_kJ。有两个反应：a.H2(g)Cl2(g)2HCl(g)，b.H2(g)Cl2(g)2HCl(g)。这两个反应的能量转化方式主要是_能转化为_能，相同物质的量的H2(g)、Cl2(g)反应生成相同质量的HCl(g)时，放出的能量_(填“相等”或“不相等)。(2)根据图示的能量转化关系判断，生成16 g CH3OH(l