人教版高中化学必修二化学能与热能 讲义及习题.docx

1、人教版高中化学必修二化学能与热能 讲义及习题化学能与热能学习目标核心素养建构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。知 识 梳 理一、化学键与化学反应中能量变化的关系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)

2、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2 mol H2和1 mol O2具有的总能量_(填“大于”或“小于”)2 m

3、ol 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。【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

4、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【典题例证1】化学反应A2B2=2AB的能

5、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1 mol AA键和1 mol BB键放出x kJ的能量C断裂2 mol AB键需要吸收y kJ的能量D2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2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C1 mol H2跟 mol O2反应生成1 mol H2O一定释放能量245 kJD2 mol H2(g

6、)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

7、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，浓硫酸稀释属于放热过程；NH4NO3固体溶于水属于吸

8、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”。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

9、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()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解析加热才能发生

10、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。答案A【学以致用2】下列说法正确的是()AFe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BHNO3、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

11、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B1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

12、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D2.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)28H2O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)28H2O2NH4Cl=BaCl22NH310H2O，是非氧化还原反应，

13、C项的化学方程式为CCO22CO，是氧化还原反应。答案C3已知断裂1 mol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

14、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()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

15、(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(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

16、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

17、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C2.下列变化过程，属于放热反应的是()液态水变成水蒸气酸碱中和反应浓硫酸稀释固体NaOH溶于水H2在Cl2中燃烧电离A. B.C. D.解析液态水变成水蒸气，需要吸收热量且不是化学反应，故不符合题意；酸碱中和反应是放热反应，故符合题意；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；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；燃烧是放热反应，故符合题意；电离不属于化学变化，

18、故不符合题意。答案C3.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

19、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D4下列说法正确的是()A任何化学反应都伴随着能量的变化BH2O(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

20、，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A5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1 mol化学键所需的能量(kJ)：NN键为942、O=O键为498、NN键为154，则断裂1 mol NH键所需的能量(kJ)是()A194 B391.5 C516 D658解析利用图示可知1 mol肼和氧气断键变成原子时需要吸收的能量为2 752 kJ534 kJ2 21

21、8 kJ。肼和氧气断键变为原子时要断裂1个NN键，4个NH键，1个O=O键，所以1154 kJ4E(NH键)1498 kJ2 218 kJ，解得断裂1 mol NH键所需的能量为391.5 kJ。答案B6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12 g石墨完全转化为金刚石时，要吸收a kJ的能量。下列说法中正确的是()石墨不如金刚石稳定金刚石不如石墨稳定等质量的石墨和金刚石完全燃烧，金刚石放出的能量多等质量的石墨和金刚石完全燃烧，石墨放出的能量多A B C D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，

22、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B7已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)反应放出的热量为483.6 kJ。有关键能数据如表所示：化学键HHO=O键能/(kJmol1)436498则水分子中OH键键能为()A463.4 kJmol1 B926.8 kJmol1C221.6 kJmol1 D413 kJmol1解析设水分子中OH键键能为x kJmol1，则反应放出的热量QQ(放)Q(吸)22x(4362498)483.6，则x463.4。答案A8.已知化学反应S(l)O2(g)=SO2(g)，通常情况下，燃烧1 mol S液体

23、生成SO2气体放出293.23 kJ的热量。下列说法正确的是()A.1 mol固体S单质燃烧放出的热量大于293.23 kJB.1 mol气体S单质燃烧放出的热量小于293.23 kJC.1 mol SO2(g)的键能总和大于1 mol S(l)和1 mol O2(g)的键能之和D.1 mol SO2(g)的键能总和小于1 mol S(l)和1 mol O2(g)的键能之和解析固体S转化为液体硫，需要吸热，1 mol固体S单质燃烧放出的热量小于293.23 kJ，A错误；气体S转化为液体硫要放出热量，1 mol气体S单质燃烧放出的热量大于293.23 kJ，B错误；硫的燃烧是放热反应，表示1 mol SO2(g)的键能的总和大于1 mol S(l)和1 mol O2(g)的键能之和，D错误，C正确。答案C9.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：按图所示将实验装置连接好；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；在盛有1.0 g氧化钙的小试管里滴入2 mL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：_