高中化学必修二优质学案221化学反应中能量变化的本质及转化形式.docx

1、高中化学必修二优质学案221 化学反应中能量变化的本质及转化形式第2节化学反应与能量转化第1课时化学反应中能量变化的本质及转化形式学业要求核心素养对接1.知道化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因。2.知道反应物与生成物总能量的相对高低是反应过程中能量变化的决定因素。3.了解化学能与热能的相互转化。4.了解能量转化在生产、生活中的应用。通过对化学能与热能的学习培养学生宏观辨识与微观探析的能力、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知的能力。知识梳理知识点一化学能与热能的相互转化如图，我们知道有些燃烧反应能够释放出热能，那么反应的吸热和放热是由什么决定的？请完成下列知识点：1实验探究课本

2、P47活动探究镁、铁与HCl的反应离子反应Mg2H=Mg2H2Fe2H=Fe2H2实现现象有气泡产生；用温度计测量，水银柱上升实验结论活泼金属与酸反应是放热反应盐酸与NaHCO3的反应实验现象有气泡产生，用温度计测量，水银柱下降离子反应HHCO=H2OCO2实验结论NaHCO3与HCl反应是吸热反应2.定义吸热反应：最终表现为吸收热量的化学反应；如碳酸氢钠与柠檬酸的反应、碳酸钙受热分解的反应、二氧化碳与碳单质化合生成一氧化碳的反应等。放热反应：最终表现为放出热量的化学反应。如燃烧反应、活泼金属与酸(或水)的反应、中和反应等。熟记常见反应知识点二化学键与化学反应中能量变化的关系如图是氢气与氧气反

3、应的过程示意图，结合本图，完成下列知识点：1化学反应中能量变化的原因E1E2，反应吸收能量；E1E2，则该反应为_热反应，该反应的过程可看成是“贮存”在物质内部的能量转化为_能而被释放出来的过程。(2)若E1E2，则该反应为_热反应。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”起来微思考1不同化学反应所伴随发生的能量变化也不同

4、。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)28H2O固体与NH4Cl固体的反应。2NaOH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

5、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。学习任务1化学键与化学反应中能量变化的关系如图是氢气与氧气反应的示意图，结合本图完成下列讨论：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2 mol H2和1 mol O2具有的总能量_(填“大于”或“小于”)2 mol H2O具有的总能量。提示大于3NaCl溶于水，化学键有没有变化？如果仅从化学键角度

6、分析，NaCl溶于水是吸热还是放热？提示NaCl溶于水，NaCl=NaCl，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。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，吸收的能量反应物断键吸收的总能量生成物成键释放的总能量。(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，放出的能量生成物成键释放的总能量反应物断键吸收的总能量。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

7、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金属与水或酸的反应；金属氧化物与水或酸的反应；可燃物的燃烧反应及缓慢氧化；酸与碱的中和反应；大部分化合反应大部分分解反应；Ba(OH)28H2O和NH4Cl反应高温下焦炭与水的反应【例题】已知化学反应A2(g)B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是()A每生成2分子AB(g)吸收b kJ热量B

8、该反应热H(ab) kJ /molC该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量D断裂1 mol AA和1 mol BB键，放出a kJ能量解析形成化学键放出热量，每生成2 mol AB放出b kJ热量，A项错误；该反应焓变断裂化学键吸收热量形成化学键所放出热量，所以焓变为H(ab)kJ/mol；B项正确；反应是吸热反应，依据能量守恒可知，反应中反应物的总能量低于生成物的总能量，故C项错误；断裂1 mol AA键和1 mol BB键，吸收a kJ能量，D项错误。答案B变式训练根据下面的信息，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C1 mol

9、 H2跟 mol O2反应生成1 mol H2O一定释放能量245 kJD2 mol H2(g)跟1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(g)吸收能量490 kJ解析由题中信息可知，1 mol H2(g)的共价键断裂吸收能量436 kJ， mol O2(g)的共价键断裂吸收能量249 kJ，两项共吸收能量685 kJ；形成2 mol HO键时共释放能量930 kJ。在1 mol H2(g)跟 mol O2(g)反应生成1 mol H2O(g)的过程中，放出的能量比吸收的能量多245 kJ，C项中缺少物质的状态，所以释放的能量不一定是245 kJ。答案A学习任务2(核心素养)吸热反应与

10、放热反应的比较一、知识要点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。二、核心素养吸热反应、放热反应实质培养学生变化观念与平衡思想吸热反应、放热反应判

11、断培养学生证据推理与模型认知水平【素养解题】典例示范下列说法正确的是()需要加热才能发生的反应一定是吸热反应放热反应在常温下一定很容易发生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 B只有C D解题指导易错点(1)“三个不一定”。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；放热反应常温下不一定容易发生，如铝热反应；吸热反应也不一定需要加热，如Ba(OH)28H2O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

12、程是吸热过程，但不是吸热反应。细分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FeSFeS。得答案A三、对点训练1. 已知反应AB=CD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

13、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D2生活中每时每刻都发生着各种化学反应，下列反应不一定属于放热反应的是()AH2SO4与Ba(OH)2溶液的反应B燃烧反应C复分解反应D中和反应解析H2SO4与Ba(OH)2溶液混合，酸与碱发生中和反应，是放热反应；燃烧是指剧烈的发光、发热的反应，因而都是放热反应；复分解反应，有的是放热反应，如酸碱中和反应，有的是吸热反应，如氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应。答案C3已知断裂1 mol

14、共价键所需要吸收的能量分别为HH：436 kJ，II：151 kJ，HI：299 kJ，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1 mol HH键和1 mol II键吸收的能量为436 kJ151 kJ587 kJ，生成2 mol HI键放出的能量为299 kJ2598 kJ，因为598 kJ587 kJ，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B4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。

15、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()A1 mol N2(g)与1 mol O2(g)反应放出的能量为180 kJB1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(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)DNO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水解析A1 mol N2(g)与1 mol O2(g)反应吸收的能量为946 kJ498 kJ2632 kJ180 kJ，A错误；B.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总

16、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B5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5 mL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：Mg2H=Mg2H2，析出固体的离子方程式为：Ca22OH=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)镁与盐酸反应生成氢气，且该反应放热，Ca(OH)2的溶解度随温度升高而减小，故有固体析出(3)Mg2H=Mg2H2、Ca22OH=Ca(OH)2(4)小于