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2molH2和1molO2具有的总能量__________（填“大于”或“小于”）2molH2O具有的总能量。
提示 大于
3．NaCl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===Na＋＋Cl－，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
①金属与水或酸的反应；②金属氧化物与水或酸的反应；③可燃物的燃烧反应及缓慢氧化；④酸与碱的中和反应；⑤大部分化合反应
①大部分分解反应；
②Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl反应
③高温下焦炭与水的反应
【典题例证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
（ ）
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1molA2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
C．1molH2跟
molO2反应生成1molH2O一定释放能量245kJ
D．2molH2（g）跟1molO2（g）反应生成2molH2O（g）吸收能量490kJ
解析 由题中信息可知，1molH2（g）的共价键断裂吸收能量436kJ，
molO2（g）的共价键断裂吸收能量249kJ，两项共吸收能量685kJ；形成2molH－O键时共释放能量930kJ。
在1molH2（g）跟
molO2（g）反应生成1molH2O（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245kJ。
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）2·8H2O固体与NH4Cl固体的反应。
2．NaOH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”。
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．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（ ）
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③④ B．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
【学以致用2】 下列说法正确的是（ ）
A．Fe与S在加热条件下才能发生反应，所以该反应属于吸热反应
B．HNO3、H2SO4分别与NaOH溶液反应都放出热量
C．分解反应都是吸热反应，化合反应都是放热反应
D．合成氨的反应是放热反应，所以N2与其他物质的反应也是放热反应
解析 Fe与S虽然需加热才能发生反应，但反应开始后，停止加热，反应能继续进行，加热只是为了引发反应，所以该反应是放热反应，A错误；中和反应都是放热反应，B正确；分解反应不一定是吸热反应，如H2O2的分解反应就是放热反应，化合反应也不一定是放热反应，如CO2与C的反应就是吸热反应，C错误；与N2反应的物质不同，能量变化也不同，不能根据合成氨反应的能量变化来类推N2与其他物质反应的能量变化，如N2和O2在放电条件下生成NO就是吸热反应，D错误。
答案 B
1．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．该反应是放热反应
B．只有在加热条件下才能进行
C．反应物的总能量高于生成物的总能量
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
解析 根据图像可知反应物的总能量低于生成物的总能量，则反应是吸热反应。
A.该反应是吸热反应，错误；B.反应条件与反应是放热反应还是吸热反应无关系，错误；C.反应物的总能量低于生成物的总能量，错误；D.反应吸热，则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，正确。
答案 D
2.下列反应既是氧化还原反应，又是吸热反应的是（ ）
A.铝片与稀硫酸的反应
B.Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应
C.灼热的炭与CO2的反应
D.甲烷在O2中的燃烧反应
解析 解答本题，需要了解常见化学反应的能量变化。
B项和C项涉及的反应是吸热反应，但B项的化学方程式为Ba（OH）2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O，是非氧化还原反应，C项的化学方程式为C＋CO2
2CO，是氧化还原反应。
答案 C
3．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）＋I2（g）
2HI（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
解析 依题意，断裂1molH—H键和1molI—I键吸收的能量为436kJ＋151kJ＝587kJ，生成2molH—I键放出的能量为299kJ×2＝598kJ，因为598kJ＞587kJ，所以，该反应的正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。
答案 B
4．化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。
如图表示N2（g）与O2（g）反应生成NO（g）过程中的能量变化：
下列说法中正确的是（ ）
A．1molN2（g）与1molO2（g）反应放出的能量为180kJ
B．1molN2（g）和1molO2（g）具有的总能量小于2molNO（g）具有的总能量
C．通常情况下，N2（g）与O2（g）混合能直接生成NO（g）
D．NO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水
解析 A．1molN2（g）与1molO2（g）反应吸收的能量为946kJ＋498kJ－2×632kJ＝180kJ，A错误；B.1molN2（g）和1molO2（g）具有的总能量小于2molNO（g）具有的总能量，B正确；C.在放电条件下，N2（g）与O2（g）混合能直接生成NO（g），C错误；D.NO不是酸性氧化物，与NaOH溶液不反应，D错误。
答案 B
5．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_______________________________
____________________________________________________________。
（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：
Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，析出固体的离子方程式为：
Ca2＋＋2OH－===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）Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑、Ca2＋＋2OH－===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 C
2.下列变化过程，属于放热反应的是（ ）
①液态水变成水蒸气 ②酸碱中和反应
③浓硫酸稀释 ④固体NaOH溶于水
⑤H2在Cl2中燃烧 ⑥电离
A.②③④⑤B.②③④
C.②⑤D.①③⑤
解析 ①液态水变成水蒸气，需要吸收热量且不是化学反应，故不符合题意；②酸碱中和反应是放热反应，故符合题意；③浓硫酸稀释放出大量的热，但不属于化学反应，故不符合题意；④固体NaOH溶于水放出大量的热，但不属于化学反应，故不符合题意；⑤燃烧是放热反应，故符合题意；⑥电离不属于化学变化，故不符合题意。
答案 C
3.下列说法中正确的是（ ）
A.物质发生化学反应时都伴随着能量变化，伴随能量变化的物质变化一定是化学变化
B.需要加热的化学反应一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应一定是放热反应
C.吸热反应就是反应物的总能量比生成物的总能量高；也可以理解为化学键断裂时吸收的能量比化学键形成时放出的能量多
D.因为3O2===2O3是吸热反应，所以臭氧比氧气的化学性质更活泼
解析 化学反应发生的过程中都有能量变化，但有能量变化的不一定是化学变化，也可能是物理变化，如水蒸气变成液态水的过程是放热过程，但它是物理变化，A项错误；一个反应是吸热反应还是放热反应和反应条件没有必然联系，如碳燃烧需要加热，但此反应为放热反应；氢氧化钡与氯化铵的反应是吸热反应，不需要加热也能自发进行，B项错误；一个反应是吸热反应，从宏观来看，说明反应物的总能量比生成物的总能量低；从微观来看，旧键断裂吸收的能量比新键形成放出的能量多，C项错误；因为3O2===2O3为吸热反应，臭氧具有的总能量比氧气的总能量高，所以臭氧比氧气活泼，D项正确。
答案 D
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．H2O（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 A
5．肼（H2NNH2）是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示，已知断裂1mol化学键所需的能量（kJ）：
N≡N键为942、O===O键为498、N—N键为154，则断裂1molN—H键所需的能量（kJ）是（ ）
A．194B．391.5
C．516D．658
解析 利用图示可知1mol肼和氧气断键变成原子时需要吸收的能量为2752kJ－534kJ＝2218kJ。
肼和氧气断键变为原子时要断裂1个N—N键，4个N—H键，1个O===O键，所以1×154kJ＋4×E（N—H键）＋1×498kJ＝2218kJ，解得断裂1molN—H键所需的能量为391.5kJ。
答案 B
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．②③
C．①④D．③④
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 B
7．已知：
2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）反应放出的热量为483.6kJ。
有关键能数据如表所示：
化学键
H—H
O===O
键能/
（kJ·mol－1）
436
498
则水分子中O—H键键能为（ ）
A．463.4kJ·mol－1B．926.8kJ·mol－1
C．221.6kJ·mol－1D．413kJ·mol－1
解析 设水分子中O—H键键能为xkJ·mol－1，则反应放出的热量ΔQ＝Q（放）－Q（吸）＝2×2x－（436×2＋498）＝483.6，则x＝463.4。
答案 A
8.已知化学反应S（l）＋O2（g）===SO2（g），通常情况下，燃烧1molS液体生成SO2气体放出293.23kJ的热量。
下列说法正确的是（ ）
A.1mol固体S单质燃烧放出的热量大于293.23kJ
B.1mol气体S单质燃烧放出的热量小于293.23kJ
C.1molSO2（g）的键能总和大于1molS（l）和1molO2（g）的键能之和
D.1molSO2（g）的键能总和小于1molS（l）和1molO2（g）的键能之和
解析 固体S转化为液体硫，需要吸热，1mol固体S单质燃烧放出的热量小于293.23kJ，A错误；气体S转化为液体硫要放出热量，1mol气体S单质燃烧放出的热量大于293.23kJ，B错误；硫的燃烧是放热反应，表示1molSO2（g）的键能的总和大于1molS（l）和1molO2（g）的键能之和，D错误，C正确。
答案 C
9.如图是某同学设计的放热反应的观察装置。
其实验操作步骤如下：
①按图所示将实验装置连接好；
②在U形管内加入少量红墨水（或品红溶液），打开T形管活塞，使U形管内两边的液面处于同一水平面，再关闭T形管活塞；
③在盛有1.0g氧化钙的小试管里滴入2mL左右的蒸馏水，观察现象。
试回答：
（1）实验前必须进行的一步实验操作是_____________________________________________________________。
（2）实验中观察到的现象是____________________________________________________________。
（3）实验中发生反应的化学方程式：
____________________________
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