解析：
选D。
氢气在氯气中燃烧的化学方程式为H2＋Cl2
2HCl，该反应为放热反应，破坏1molH—H键和1molCl—Cl键，形成2molH—Cl键，故Q1＋Q2<2Q3。
3．金刚石和石墨是碳元素的两种结构不同的单质（同素异形体）。
在100kPa时，1mol石墨转化为金刚石，要吸收1.895kJ的能量。
据此，试判断在100kPa时，下列结论正确的是（ ）
A．此变化过程属于物理变化
B．石墨比金刚石稳定
C．金刚石转化为石墨时吸收能量
D．1mol金刚石比1mol石墨的能量低
解析：
选B。
该变化过程有新物质生成，属于化学变化，A错。
1mol石墨转化为金刚石时要吸收能量，则石墨的能量比金刚石的能量低，石墨比金刚石稳定，B对，D错。
金刚石转化为石墨时放出能量，C错。
化学反应中能量变化的有关计算
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。
如图为N2（g）和O2（g）反应生成NO（g）过程中的能量变化：
下列说法正确的是（ ）
A．1molN2（g）和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）和O2（g）混合能直接生成NO
D．NO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水
解析：
选B。
根据题意可知：
1molN2（g）和1molO2（g）反应生成2molNO吸收的能量为180kJ，A项错误；N2（g）和O2（g）要在高压放电时才能生成NO，C项错误；NO不是酸性氧化物，不能与NaOH溶液反应生成盐和水，D项错误。
5．已知101kPa时，1mol白磷（P4）固体转化为红磷，要放出29.2kJ的能量。
回答下列问题：
（1）红磷和白磷互为________。
相同条件下，白磷的稳定性比红磷的稳定性________（填“强”或“弱”）。
（2）白磷在一定条件下转化为红磷时，断裂旧化学键所吸收的能量________（填“高”或“低”）于形成新化学键所放出的能量。
（3）已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能（kJ·mol－1）：
P—P：
198，P—O：
360，O===O：
498。
则1molP4（白磷）与O2反应生成1molP4O6（s）时________（填“吸收”或“放出”）________kJ能量。
解析：
（1）红磷、白磷互为同素异形体，白磷转化为红磷的反应为放热反应，因此白磷的能量高于红磷，白磷的稳定性比红磷的稳定性弱。
（2）白磷转化为红磷的反应释放能量，则断裂旧化学键所吸收的能量低于形成新化学键所放出的能量。
（3）根据题图，1分子P4、O2、P4O6中分别含有6个P—P键、1个O===O键、12个P—O键。
反应过程为P4、O2断开分子中的P—P键、O===O键，然后P、O再结合形成P—O键。
反应过程中形成12molP—O键放出的能量为12×360kJ＝4320kJ，断裂6molP—P键和3molO===O键吸收的总能量为6×198kJ＋3×498kJ＝2682kJ，故反应生成1molP4O6（s）时放出的能量为4320kJ－2682kJ＝1638kJ。
答案：
（1）同素异形体 弱
（2）低 （3）放出 1638
知识点二 化学能与热能的相互转化[学生用书P26]
阅读教材P33～P36，思考并填空。
1．两条基本的自然定律
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；
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
吸收热量的化学反应是吸热反应；
放出热量的化学反应是放热反应。
实验操作
现象及结论
铝与稀盐
酸反应
现象
有气泡产生，用温度计测量，水银柱上升
离子
方程式
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
结论
活泼金属与酸的反应为放热反应
氢氧化钡
晶体与氯
化铵反应
现象
闻到刺激性气味，烧杯壁发凉；玻璃片（或小木板）和烧杯底黏在一起，混合物呈糊状
化学
方程式
Ba（OH）2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
结论
该反应为吸热反应
盐酸与
氢氧化
钠反应
现象
混合后溶液温度比原两种溶液的温度高
离子
方程式
H＋＋OH－===H2O
结论
酸碱中和反应为放热反应
3．能源的分类
（1）按取得方式
（2）按能源结构
1．判断正误
（1）化学反应中的能量变化都是化学能转化成热能。
（ ）
（2）化合反应都是放热反应。
（ ）
（3）放出能量的变化都是放热反应，吸收能量的变化都是吸热反应。
（ ）
（4）需要加热或点燃才能发生的反应一定是吸热反应。
（ ）
答案：
（1）×
（2）× （3）× （4）×
2．下列反应的能量变化与其他三项不相同的是（ ）
A．铝粉与氧化铁反应
B．碳与二氧化碳反应
C．锌片与稀硫酸反应
D．氢氧化钠与盐酸反应
解析：
选B。
A、C、D三项均为放热反应，B项反应为吸热反应。
3．“能源分类相关图”如图所示，四组能源选项中全部符合图中阴影部分的能源是（ ）
A．煤炭、石油、潮汐能
B．水能、生物质能、天然气
C．太阳能、风能、沼气
D．地热能、海洋能、核能
解析：
选C。
A项，煤炭、石油不是新能源，也不是可再生能源；B项，天然气不是新能源，也不是可再生能源；D项，核能不是可再生能源，也不是来自太阳能的能源。
4．下列反应中，属于放热反应的是____________，属于吸热反应的是________（填序号）。
①煅烧石灰石（主要成分是CaCO3）制生石灰（CaO）
②燃烧蜂窝煤取暖 ③炸药爆炸 ④硫酸与氢氧化钾溶液反应 ⑤生石灰与水作用制熟石灰 ⑥食物腐败
⑦碳与水蒸气反应制得水煤气
答案：
②③④⑤⑥ ①⑦
放热反应与吸热反应的比较及判断方法
类型
比较
放热反应
吸热反应
定义
放出热量的反应
吸收热量的反应
形成原因
反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量
反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量
与化学键
的关系
生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量
生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量
图示
判断
①大部分化合反应；
②酸碱中和反应；
③所有的燃烧反应；
④活泼金属与水或酸的反应
⑤铝热反应
①需要加热的分解反应；
②少数化合反应，如
CO2＋C
2CO；
③Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应
④C（s）＋H2O（g）
CO（g）＋H2（g）
（2016·石家庄高一检测）由图分析，下列叙述正确的是（ ）
A．A（g）===B（g）＋C（g）和B（g）＋C（g）===A（g）两个反应吸收或放出的能量不相等
B．A（g）===B（g）＋C（g）是放热反应
C．A（g）具有的能量高于B（g）和C（g）具有的总能量
D．B（g）＋C（g）===A（g）是放热反应
[解析] 根据能量守恒定律可知选项A错误，A（g）具有的能量低于B（g）和C（g）具有的总能量，故A（g）===B（g）＋C（g）为吸热反应，B（g）＋C（g）===A（g）为放热反应，选项B、C错误，D正确。
[答案] D
例题中：
（1）B（g）＋C（g）===A（g）发生反应一定不需要加热吗？
（2）1molB（g）的能量一定大于1molA（g）的能量吗？
答案：
（1）不一定，反应条件与反应放热还是吸热无关。
（2）不一定。
放热反应和吸热反应
1．下列说法正确的是（ ）
A．铁与硫在加热条件下才能发生反应，所以该反应属于吸热反应
B．含等物质的量溶质的HNO3、HCl溶液分别与等量NaOH溶液反应释放的热量相等
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：
选B。
A项，需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应；B项，中和反应实质为H＋＋OH－===H2O，由于二者生成H2O的量相同，故释放的能量相等；C项，有些化合反应是吸热反应，如C＋CO2
2CO；D项，有N2参与的反应不一定是放热反应。
2．已知发射火箭的常规推进剂为四氧化二氮和偏二甲肼（C2H8N2）,5.00gC2H8N2完全燃烧可放出212.5kJ热量。
下列叙述正确的是（ ）
A．燃烧不一定有氧气参加
B．火箭燃料燃烧时化学能全部转化为热能
C．火箭燃料燃烧时不会对环境产生污染
D．火箭点火后，喷出的红棕色火焰是金属的焰色反应产生的
解析：
选A。
燃烧反应不一定有氧气参加，如钠、氢气等在氯气中燃烧，A对；火箭燃料燃烧后把部分化学能转化为热能和光能，B错；由于燃烧产物中可能会有少量氮氧化物，如二氧化氮，可能会对环境产生一定的污染，C错。
3．（2016·长沙高一检测）丙烷（C3H8）是一种优质燃料，其燃烧时发生反应的化学方程式为C3H8（g）＋5O2（g）
3CO2（g）＋4H2O（g）。
下列说法中不正确的是（ ）
A．丙烷燃烧时化学能只能转化为热能
B．所有的燃烧反应都会释放出热量
C．1molC3H8（g）和5molO2（g）具有的总能量高于3molCO2（g）和4molH2O（g）具有的总能量
D．丙烷是一种有机物
解析：
选A。
所有的燃烧反应都会放出热量，该过程中化学能转化为热能、光能等，A项错误，B项正确；放热反应的反应物总能量高于生成物总能量，C项正确；C3H8是一种碳氢化合物，是有机物，D项正确。
4．（2015·高考北京卷）最新报道：
科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。
反应过程的示意图如下：
下列说法正确的是（ ）
A．CO和O生成CO2是吸热反应
B．在该过程中，CO断键形成C和O
C．CO和O形成了具有极性共价键的CO2
D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
解析：
选C。
A.状态Ⅰ总能量为反应物总能量，状态Ⅲ总能量为生成物总能量，由图示知反应物的总能量大于生成物的总能量，故该反应为放热反应。
B.从状态Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的图示可以看出，反应中CO并未断裂成C和O，C、O原子间一直有化学键。
C.由图示可以看出，CO和O生成了CO2，CO2分子中C与O形成极性共价键。
D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应生成CO2的过程，并不是CO与O2的反应过程。
能 源
5．氢气是未来的理想能源，理由是（ ）
①热值高 ②燃烧时不污染环境 ③用于制取H2的水资源丰富 ④密度小，便于运输
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②③④
解析：
选A。
氢气密度小，但氢气是可燃性气体，不便于贮存和运输。
6．下列选项中说明乙醇作为燃料的优点是（ ）
①燃烧时发生氧化反应 ②燃烧时放出大量的热量
③充分燃烧的产物不污染环境 ④乙醇是一种可再生能源
A．①②③ B．①②④
C．①③④ D．②③④
解析：
选D。
所有的燃烧均为氧化反应，这并不是乙醇作为燃料的优点。
重难易错提炼
1.化学反应吸热还是放热决定于反应物总能量（E1）和生成物总能量（E2）的相对大小。
若E1＞E2，则为放热反应；若E1＜E2，则为吸热反应。
2.若反应中，断裂反应物中的化学键吸收能量为Q吸，形成生成物中的化学键放出能量为Q放，则化学反应过程中的能量变化为ΔQ＝Q吸－Q放，若ΔQ＜0为放热反应，若ΔQ＞0为吸热反应。
3.
（1）常见的放热反应：
所有的燃烧反应、酸碱中和反应、活泼金属与水或酸的反应、绝大多数的化合反应、铝热反应。
（2）常见的吸热反应：
Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应，少数化合反应（如CO2＋C
2CO），C（s）与H2O（g）的反应，大多数的分解反应。
（3）反应放热还是吸热，与反应条件无关。
4.物质具有的能量越低，物质的稳定性越强，即能量越低越稳定。
课后达标检测[学生用书P91（独立成册）]
[基础巩固]
1．下列各图所表示的反应或过程吸热的是（ ）
解析：
选A。
B项中反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应。
C项中浓硫酸的稀释属于放热过程。
D项中锌粒与稀盐酸的反应为放热反应。
2．下列反应一定属于放热反应的是（ ）
①硫酸与Ba（OH）2溶液混合 ②Mg与CH3COOH溶液的反应 ③燃烧 ④中和反应 ⑤复分解反应
A．①②③④ B．②③④⑤
C．①③④⑤ D．全部
解析：
选A。
硫酸与Ba（OH）2溶液混合，属于酸碱发生中和反应，是放热反应。
镁与CH3COOH溶液的反应是放热反应。
燃烧是指可燃物与助燃剂发生的剧烈的发光、发热的反应，因而是放热反应。
复分解反应有的是放热反应，如中和反应；有的是吸热反应，如氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应。
3．有下列物质：
①NaOH固体；②浓硫酸；③NH4NO3晶体；④CaO固体。
现将它们分别装入有水的锥形瓶中，立即塞紧带U形管的塞子，发现U形管内滴有红墨水的液面呈现如图所示状态，判断加入的物质可能是（ ）
A．①②③④ B．①②④
C．②③④ D．①②③
解析：
选B。
U形管内右侧液面高于左侧，说明锥形瓶中气体受热膨胀。
NaOH固体、浓硫酸溶于水放热，NH4NO3晶体溶于水吸热，CaO与水反应放热，故选B。
4．如图是某化学反应过程中能量变化的曲线图。
下列叙述正确的是（ ）
A．该反应为吸热反应
B．该图可以表示Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应
C．该反应先发生物质变化后发生能量变化
D．断开反应物化学键吸收的能量小于形成生成物化学键放出的能量
解析：
选D。
从图示看，反应物的总能量大于生成物的总能量，则该反应为放热反应，A错；Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应为吸热反应，B错；该反应中物质变化和能量变化同时发生，C错。
5．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。
下列说法中不正确的是（ ）
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．反应物的总能量低于生成物的总能量
D．NH4HCO3和盐酸的反应是吸热反应
解析：
选A。
醋酸逐渐凝固，说明NH4HCO3粉末和盐酸的反应吸收热量，即NH4HCO3与盐酸的反应为吸热反应，A错误、D正确；该反应为吸热反应，即热能转化为产物内部的能量，B正确；因该反应为吸热反应，故生成物的总能量高于反应物的总能量，C正确。
6．冬天用煤炉取暖时要预防发生一氧化碳中毒事故。
一氧化碳的产生主要是因为煤炉中发生了反应：
CO2＋C
2CO，试分析下列有关叙述中不正确的是（ ）
A．C在O2充足时，发生的反应主要是放热反应
B．煤燃烧时吹入的氧气越多越好
C．CO2＋C
2CO属于吸热反应
D．煤燃烧时，反应物自身总能量高于生成物总能量，所以放出热量
解析：
选B。
煤燃烧时吹入过多氧气会带走一部分热量，造成能源浪费。
7．环境保护是目前人类面临的一项重大课题。
为应对燃料使用造成的环境污染，科学家提出了利用太阳能促进燃料循环使用的构想，其构想可用如图表示：
其中过程Ⅰ的主要反应为①2CO2
2CO＋O2，②2H2O
2H2↑＋O2↑，③2N2＋6H2O
4NH3＋3O2，④2CO2＋4H2O
2CH3OH＋3O2，⑤CO2＋2H2O
CH4＋2O2。
下列说法中不正确的是（ ）
A．过程Ⅱ中发生的反应均为放热反应
B．太阳能最终主要转化为热能
C．经过上述一个循环后放出O2
D．要实现上述循环，当前需要解决的关键问题是过程Ⅰ
解析：
选C。
过程Ⅱ中发生的反应为燃烧反应，均为放热反应，A对；太阳能最终主要转化为热能，B对；经过一个循环后不会产生新物质，C错；要实现题述循环，当前需要解决的关键问题是过程Ⅰ，D对。
8．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键可放出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：
选C。
该反应中反应物总能量大于生成物总能量，因此为放热反应，A错、D错；断裂1molA—A键和1molB—B键需要吸收xkJ的能量，B错；断裂化学键需要吸收能量，C正确。
9．在研究化学反应中的能量变化时，我们通常做下面的实验。
在一个小烧杯里，加入20gBa（OH）2·8H2O粉末，将小烧杯放在已滴有3～4滴水的玻璃片上，然后向小烧杯中加入10gNH4Cl晶体，并用玻璃棒迅速搅拌。
（1）实验中玻璃棒的作用是
________________________________________________________________________。
（2）写出有关反应的化学方程式：
____________________
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