学年同步备课一体资料之化学鲁科必修2讲义第2章 化学键 化学反应与能量 第1节 第2课时Word格式.docx

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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。

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1molH2（g）完全燃烧生成水蒸气时放出的能量为多少？

已知：

1molH—H键完全断裂时吸收能量为436kJ，1molO===O键完全断裂时吸收能量为498kJ,1molH—O键形成时放出能量为465kJ。

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1molH—H键和

molO===O键需要吸收的能量为436kJ＋

×

498kJ＝685kJ，生成1molH2O（g）放出的能量为2×

465kJ＝930kJ。

1molH2（g）完全燃烧生成水蒸气时放出的能量为930kJ－685kJ＝245kJ。

一、化学反应中能量变化的原因

1．从化学键的角度分析

若E1＞E2，反应吸收能量；

若E1＜E2，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X＋Y===M＋N为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是（　　）

A．X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

C．X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，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H2＋Cl2===2HCl，破坏1molH2中的化学键消耗的能量为Q1kJ，破坏1molCl2中的化学键消耗的能量为Q2kJ，形成1molHCl中的化学键释放的能量为Q3kJ，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Q1＋Q2<

Q3

C．该反应需要在点燃或光照下进行，所以为吸热反应

D．该反应中化学能只能转化为热能

答案　A

解析　所有的燃烧反应都是放热反应，所以该反应反应物的总能量高于生成物的总能量，A正确；

放热反应形成化学键释放的能量2Q3kJ大于破坏化学键吸收的能量（Q1＋Q2）kJ，B不正确；

该反应为放热反应，反应放热还是吸热取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小，与条件无关，C不正确；

该反应化学能可以转化为热能，也可以转化为其他形式的能，如电能、光能等，D不正确。

【解题感悟】　ΔE（化学反应中能量的变化）＝E（断开反应物化学键所吸收的能量）－E（形成生成物化学键所释放的能量）。

若ΔE>

0，则为吸热反应；

若ΔE<

0，则为放热反应。

二、放热反应和吸热反应

反应类型

放热反应

吸热反应

定义

放出热量的化学反应

吸收热量的化学反应

判断方法

根据反应物和生成物总能量的大小

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

根据反应前后化学键总能量的大小

断开化学键吸收的总能量小于形成化学键释放的总能量

断开化学键吸收的总能量大于形成化学键释放的总能量

根据化学反应的互逆性

可逆反应的正向反应若是放热反应，则逆向反应为吸热反应

根据图示

根据化学反应类别

①活泼金属与水或酸的反应；

②酸碱中和反应；

③活泼金属氧化物与水、酸的反应；

④燃烧反应；

⑤金属单质间的置换反应，如铝热反应；

⑥大多数化合反应（C与CO2反应等除外），如合成氨反应、SO2与O2生成SO3的反应等；

⑦氨的催化氧化反应

①大多数分解反应，如CaCO3、NH4Cl、NH4HCO3等的分解反应；

②铵盐与碱的反应，如Ba（OH）2·

8H2O或Ca（OH）2与NH4Cl的反应；

③以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应，如C与H2O（g）反应，C与CO2反应

根据反应条件

若反应在开始时需要加热，反应开始后不再加热就能继续进行，如铁与硫的反应

需要持续加热才能进行的反应一般是吸热反应，如碳酸钙的受热分解

【例2】　下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是（　　）

A．铝粉与稀硫酸的反应

B．灼热的木炭与CO2反应

C．甲烷在氧气中的燃烧反应

D．Ba（OH）2·

8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应

解析　铝粉与稀硫酸的反应、甲烷的燃烧反应均是放热反应，A、C不符合；

Ba（OH）2·

8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是吸热反应，但是一个非氧化还原反应，D不符合；

灼热的木炭与CO2的反应既是吸热反应，又是氧化还原反应，B符合。

答案　B

【易错警示】　吸热反应与放热反应判断的注意事项

（1）与反应条件（是否需加热）无关

①需要点燃、加热、光照的反应不一定是吸热反应，有些放热反应需要加热等条件引发反应。

如H2在O2中点燃、铁粉与硫粉混合反应需要加热。

②不需要加热（在常温下）能进行的反应不一定是放热反应。

如Ba（OH）2·

8H2O与NH4Cl的反应为吸热反应，在常温下能反应。

③在高温下或持续加热条件下进行的反应一般是吸热反应。

④放热反应在常温下不一定能进行反应，吸热反应在常温下也可能进行反应。

（2）不能将反应类型（吸、放热反应）与能量变化过程等同起来。

化学反应中必然有能量的变化，但发生能量变化的却不一定是化学反应。

如水蒸气变成液态水会放出能量，但这一过程属于物理变化。

变式训练2　下列说法正确的是（　　）

A．化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化

B．放热反应不需要加热就可以发生

C．反应条件是加热的反应都是吸热反应

D．化学反应放热还是吸热，取决于反应条件

解析　根据化学反应中除了遵循质量守恒定律，还遵循能量守恒定律，所以化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化，故A正确；

放热反应有的需加热，有的不需加热，如木炭的燃烧是一个放热反应，但需要点燃，点燃的目的是使其达到着火点，故B、C错误；

放热反应是指反应物所具有的总能量高于生成物的总能量，在反应中会有一部分能量转变为热能的形式释放，反之，就是吸热反应，与反应条件无关，故D错误。

1．下列说法正确的是（　　）

A．任何化学反应都伴随有能量的变化

B．化学反应中的能量变化都表现为热量的变化

C．反应物的总能量高于生成物的总能量时，发生吸热反应

D．在化学反应中一定有化学键的变化，但不一定有能量的变化

解析　任何化学反应，破坏旧化学键所吸收的能量和形成新化学键所放出的能量不相等，所以任何化学反应都有能量的变化，A正确；

化学反应过程中的能量变化除了热能外，还可以是光能、电能等，B不正确；

C发生的是放热反应，C不正确；

在化学反应过程中一定有化学键的变化，也一定有能量的变化，D不正确。

2．已知反应A＋B===C＋D的能量变化如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．该反应为放热反应

B．该反应为吸热反应

C．反应物的总能量高于生成物的总能量

D．该反应只有在加热条件下才能进行

解析　由图示可知：

该反应为吸热反应；

生成物总能量高于反应物总能量；

吸热反应，不一定需要加热才能进行。

3．化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。

共价键的键能是两种原子间形成1mol共价键（或其可逆过程）时释放（或吸收）的能量。

已知H—H键的键能为436kJ·

mol－1、Cl—Cl键的键能为243kJ·

mol－1、H—Cl键的键能为x，若1molH2（g）与1molCl2（g）反应生成2molHCl（g）放出183kJ的热量，则x为（　　）

A．496kJ·

mol－1B．431kJ·

mol－1

C．862kJ·

mol－1D．248kJ·

解析　2x－436kJ·

mol－1－243kJ·

mol－1＝183kJ·

mol－1，x＝431kJ·

mol－1。

4．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（　　）

A．石墨不如金刚石稳定

B．等质量的石墨和金刚石完全燃烧，金刚石放出的能量多

C．石墨转化为金刚石的反应是放热反应

D．等质量的石墨的能量高于金刚石的能量

解析　由石墨完全转化为金刚石时吸热，属吸热反应，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。

5．下列变化属于吸热反应的是________（填序号）。

①葡萄糖在人体内被氧化成CO2；

②天然气的燃烧；

③煅烧大理石；

④稀盐酸与稀氨水混合；

⑤生石灰与水反应生成熟石灰；

⑥干冰的升华；

⑥钠与水反应；

⑦消石灰与氯化铵晶体的反应。

答案　③⑦

解析　葡萄糖在人体内的主要作用是通过氧化反应提供人体所需要的能量，为放热反应；

燃料的燃烧放出热量，为放热反应；

煅烧大理石，碳酸钙分解为吸热反应；

盐酸和稀氨水发生中和反应为放热反应；

生石灰与水发生化合反应，属放热反应；

干冰升华吸收热量，属于物理变化，不属于化学反应；

钠与水的置换反应为放热反应；

铵盐与碱的反应属于吸热反应。

6．已知H2（g）＋

O2（g）===H2O（g），如图是1molH2燃烧的反应过程中能量变化如图。

请回答下列问题：

（1）a、b、c分别代表什么意义？

a________________________________________________________________________；

b________________________________________________________________________；

c________________________________________________________________________。

（2）该反应是________（填“吸热”或“放热”）反应，a、b、c的关系为________。

（3）氢气在氧气中燃烧，破坏1molH—H键吸收Q1kJ的能量，破坏1molO===O键吸收Q2kJ的能量，形成1molH—O键释放Q3kJ的能量，则下列关系式正确的是________（填字母，下同）。

A．2Q1＋Q2>

4Q3B．2Q1＋Q2<

4Q3

C．Q1＋Q2<

Q3D．2Q1＋Q2＝4Q3

（4）已知1gH2（g）完全燃烧生成水蒸气时放出能量122.5kJ，且O2（g）中1molO===O键完全断裂时吸收能量498kJ，H2O（g）中1molH—O键形成时放出能量465kJ，则H2（g）中1molH—H键断裂时吸收能量为________kJ。

A．920B．557

C．436D．188

答案　

（1）表示断裂1molH—H键和0.5molO===O键所吸收的总能量　表示形成2molH—O键所放出的总能量　表示1molH2（g）和0.5molO2（g）完全反应生成1molH2O（g）放出的能量

（2）放热　b－a＝c　（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H2→2H（g）和

O2（g）→O（g）过程中断开1molH—H键和0.5molO===O键需吸收的能量。

故a表示断裂1molH—H键和0.5molO===O键所吸收的总能量。

同理，b表示形成2molH—O键所放出的总能量，c表示1molH2（g）和0.5molO2（g）完全反应生成1molH2O（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H—O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b－a＝c。

（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2molH—H键、1molO===O键，形成4molH—O键，所以2Q1＋Q2<

4Q3。

（4）因为1gH2（g）完全燃烧生成H2O（g）时放出热量122.5kJ，所以1molH2（g）与

molO2（g）完全燃烧生成1molH2O（g）时放出热量245kJ。

反应过程中断裂1molH—H键和

molO===O键需要吸收的能量为

498kJ＋EH—H，形成2molO—H键释放的能量为2×

465kJ＝930kJ，所以930kJ－（

498kJ＋EH—H）＝245kJ，解得EH—H＝436kJ。

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60kJ，如果该反应是放热反应，那么反应物的总能量可能是（　　）

A．50kJB．30kJ

C．80kJD．20kJ

解析　因放热反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量，生成物的总能量为60kJ，所以反应物总能量大于60kJ。

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

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．下列反应中反应物总能量小于生成物总能量的是（　　）

A．Fe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

D．Al粉与NaOH溶液反应

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

解析　物质燃烧时放热，化学能转化为热能，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：

①烧碱固体　②浓硫酸　③硝酸铵固体　④NaCl固体，其中能使a端液面高于b端液面的是________（填序号）。

答案　③

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（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．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CO2比生成CO时放出的热量多

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＋O2

CO2必然是放热反应，因此B、C两项的说法正确；

12gC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C

CO放热、CO

CO2放热，所以C

CO2比C

CO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2molH2（g）和1molO2（g）中的化学键成为H、O原子，共放出1368kJ能量

B．由H、O原子形成2molH2O（g），共吸收1852kJ能量

C．2molH2（g）和1molO2（g）反应生成2molH2O（l），共吸收484kJ能量

D．2molH2（g）和1molO2（g）反应生成2molH2O（g），共放出484kJ能量

解析　由图示可以看出，断键需要吸收能量，成键时放出能量，A、B错；

2molH2（g）和1molO2（g）反应生成2mol气态水时放出484kJ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<

生成物总能量

D．相同条件下，如果1mol氢原子所具有的能量为E1，1mol氢分子所具有的能量为E2，则2E1＝E2

解析　化学反应中的能量变化，不是都表现为热量的变化，还可能有其他能量的变化，如光能等，故A不正确；

放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，故C不正确；

分子变成原子需要破坏化学键，吸收能量，故2E1>

E2，故D不正确。

10．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（　　）

A．该反应是吸热反应

B．1molA—A键和1molB—B键断裂能放出xkJ的能量

C．2molA—B键断裂需要吸收ykJ的能量

D．2molAB的总能量高于1molA2和1molB2的总能量

解析　由图知，1molA2和1molB2的总能量高于2molAB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；

2molA—B键断裂变成2molA原子和2molB原子吸收ykJ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）已知化学反应N2＋3H2

2NH3的能量变化如图所示：

①1molN和3molH生成1molNH3（g）是________（填“吸收”或“释放”）能量的过程。

由

molN2（g）和

molH2（g）生成1molNH3（g）过程________（填“吸收”或“释放”）________kJ能量。

②已知断开1molH—H键、1molN—H键、1molN