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第07讲 化学反应与热能
实验探究——化学反应中的热量变化
实验操作 在一只试管中加入2mL2mol/L盐酸，并用温度计测量其温度。再向试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条。
实验现象 镁条逐渐溶解，有气泡产生，温度计温度上升，用手触摸试管壁，有温热感
反应原理 Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
实验结论 该反应放出热量
实验操作 将20gBa(OH)2 8H2O晶体研细后与10gNH4Cl在烧杯中混合，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上，用玻璃棒快速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯，用手触摸烧杯下部，试着用手拿起烧杯。
实验现象 有刺激性气味气体产生；木片上的水结成冰，与烧杯底粘在了一起；用手触摸杯壁下部，有凉的感觉
反应原理 Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O
实验结论 该反应吸收热量
一、吸热反应和放热反应
1.吸热反应：吸收热量的化学反应。
2.放热反应：放出热量的化学反应。
二、常见的放热反应与吸热反应
放热反应 吸热反应
大多数化合反应所有燃烧反应 酸碱中和反应 金属与酸或水的置换反应 铝热反应 大多数分解反应Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 以C、CO、H2为还原剂的氧化还原反应
易错提醒
①吸热反应和放热反应的对象都是化学变化，物理变化除外。
②一个化学反应是吸热还是放热，与反应条件（是否需要加热）没有必然联系。
三、化学反应的本质和特征
1.本质：
(1)化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。
(2)断开化学键要吸收能量，形成化学键要放出能量，吸收的能量与释放的能量不相等。
2.特征：
(1)生成新物质(符合质量守恒定律)；
(2)释放能量或吸收能量(符合能量守恒定律)。
四、从化学键的角度分析化学反应的能量变化
1.键能：断开(形成)1mol某化学键所吸收(放出)的能量叫键能。单位：kJ/mol。
例如，断开(形成)1molH-H键吸收(放出)的能量为436.0kJ，那么H-H键的键能是436.0kJ/mol。
2.化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因：
(1)若吸收能量E1＞释放能量E2，该反应为吸热反应；
(2)若吸收能量E1＜释放能量E2，该反应为放热反应。
3.实例
化学键 H﹣H Cl﹣Cl H﹣Cl
键能kJ/mol 436 243 431
从键能角度分析H2+Cl22HCl反应体系中能量变化情况。
五、从总能量的角度分析化学反应的能量变化
1.一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，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。
(1)若反应物总能量E反＞生成物总能量E生，该反应为放热反应；
(2)若反应物总能量E反＜生成物总能量E生，该反应为吸热反应。
E反＞E生，放热反应 E反＜E生，吸热反应
2.吸热反应与放热反应的真实能量变化图：
E吸＜E放，放热反应 E吸＞E放，吸热反应
题型一：吸热/放热反应的判断
1．下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是
A．灼热的碳与CO2的反应 B．锌与稀硫酸反应
C．Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl的反应 D．铝热反应
题型二：能量变化辨析
2．下列关于能量的变化及反应热的说法中正确的是
A．任何化学反应都伴随能量变化
B．某些化学键断裂时吸收能量，某些化学键断裂时则放出能量
C．形成新化学键不一定放出能量
D．有热量变化的过程一定有化学键的断裂与形成
题型三：吸热/放热反应的探究实验
3．(1)某化学兴趣小组的同学进行了如图1所示的实验来探究复分解反应的热效应。在一个小烧杯中加入晶体，将小烧杯放在事先滴有4~5滴水的玻璃片上，然后向小烧杯中加入晶体，并用玻璃棒迅速搅拌。稍后用手拿起烧杯时发现玻璃片与烧杯黏结在一起。
①实验中玻璃棒的作用是 ，所发生反应的化学方程式是 。
②若用手触摸烧杯外壁，将会有 的感觉，说明该反应为 反应，反应热 (填“＞”“＜”或“=”)0.由该实验能否得出复分解反应就是吸热反应或放热反应的结论？ (填“能”或“不能”)，原因是 。
(2)某反应的反应过程如图2所示。
据图可判断出反应物的总键能 (填“＞”“＜”或“=”，下同)生成物的总键能，则该反应的反应热 0。
题型三：总能量与吸热/反应反应
4．如图所示，有关化学反应和能量变化的说法正确的是
A．铝热反应属于氧化还原反应，故能量变化不符合该图
B．Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体反应能量变化如图所示
C．反应物总键能小于产物总键能的反应符合该图的能量变化
D．符合该能量变化的化学反应均可用于设计成原电池
题型四：键能的计算
5．已知断裂1mol化学键所需的能量：键为942、键为500、键为154，键为452.5，则断裂1键所需的能量是
A．194 B．316 C．391 D．658
题型五：化学反应的历程
6．臭氧层中氧分解历程如图所示，下列说法正确的是
A．催化反应①②均为放热反应
B．催化剂不能改变该反应的反应热
C．ClO是该反应的催化剂
D．在该反应过程中没有化学键的断裂与生成
7．研究化学反应历程有利于调控化学反应速率。已知反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)的反应进程和能量变化图如下：
i：2NO(g) N2O2(g) △H1 活化能Eal
ii：N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g) △H2 活化能Ea2
活化能Ea1A．反应i的△H1<0
B．Ea1较小，则反应i平衡转化率小
C．反应ii是决速步骤
D．分离NO2的瞬间对反应ii的正反应速率没有影响
8．下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是
A．碳酸钙受热分解 B．乙醇的燃烧
C．铝粉与氧化铁粉末反应 D．氧化钙溶于水
9．下列说法中正确的是
A．物质发生化学反应都伴随着能量变化
B．伴有能量变化的物质变化都是化学变化
C．在一个确定的化学反应体系中，反应物的总焓与反应产物的总焓可能相同
D．在一个确定的化学反应体系中，反应物的总焓总是高于反应产物的总焓
10．25℃和101下，的能量变化如图所示，下列说法正确的是
A．转化为是一个放热过程
B．1和1的总能量比2的总能量高
C．1个分子中的化学键断裂时需要吸收431能量
D．的反应热
11．根据如图提供的信息，下列所得结论不正确的是
A．该反应是吸热反应
B．该反应中旧键断裂吸收的能量高于新键形成放出的能量
C．该反应可能是碳酸钙的分解反应
D．该反应一定需要加热才能发生
12．对于放热反应2H2(g)＋O2(g) = 2H2O(l)，下列说法正确的是（）
A．产物H2O所具有的总能量高于反应物H2和O2所具有的总能量
B．反应物H2和O2所具有的总能量高于产物H2O所具有的总能量
C．反应物H2和O2所具有的总能量等于产物H2O所具有的总能量
D．反应物H2和O2比产物H2O稳定
13．现代社会生活离不开能量。
(1)冷敷袋在日常生活中有降温、保鲜和镇痛等用途。制作冷敷袋可以利用 (填“放热”或“吸热”)的化学变化或物理变化。
(2)“即热饭盒”给人们生活带来方便，它可利用下面 (填序号)反应释放的热量加热食物。
A.生石灰和水 B.Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl
(3)硫在氧气中燃烧是 (填“放热”或“吸热”)反应，其能量变化可用如图中的 (填序号)表示。
14．对于数以千万计的化学物质和为数众多的化学反应，分类法的作用几乎是无可代替的。现有以下物质：①液氯；②Cu；③；④澄清石灰水；⑤溶液；⑥干冰；⑦氢氧化钠溶液；⑧熔融氯化钠；⑨碳酸氢钠固体；⑩胶体。
回答下列问题：
(1)以上物质中属于混合物的是 (填序号，下同)，属于电解质的是 ，能导电的化合物是 。
(2)向⑨中加入少量水后，固体溶解，并伴有 (填“吸热”或“放热”)现象。
(3)上述物质中 (填序号，下同)和 反应可用表示。
(4)写出过量的⑥和④发生反应的总的离子方程式： 。
(5)1.28 g某气体含有的分子数目为，则该气体的摩尔质量为 。
(6)在标准状况下，和CO的混合气体密度是的密度的19倍，则与CO的体积比为 。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】A．灼热的碳与CO2反应产生CO，反应前后元素化合价发生了变化，因此该反应属于氧化还原反应；反应发生吸收热量，因此该反应又属于吸热反应，A符合题意；
B．锌与稀硫酸发生置换反应产生ZnSO4、H2，反应前后元素化合价发生了变化，因此该反应属于氧化还原反应；反应发生放出热量，因此该反应又属于放热反应，B不符合题意；
C．Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl发生复分解反应产生BaCl2、NH3 H2O，反应过程中元素化合价不变，因此不属于氧化还原反应，C不符合题意；
D．铝热反应是金属间的置换反应，反应前后元素化合价发生了变化，因此该反应属于氧化还原反应；反应发生放出热量，因此该反应又属于放热反应，D不符合题意；
故合理选项是A。
2．A
【详解】A．化学反应的实质是反应物化学键断裂和生成物中化学键的形成，过程中一定伴随能量变化，所以任何化学反应都伴随能量变化，故A正确；
B．化学键断裂时是吸收能量，不能放出能量，故B错误；
C．化学反应的实质是反应物化学键断裂和生成物中化学键的形成，断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量，故C错误；
D．有热量变化的反应不一定有化学键的断裂与形成，如氢氧化钠溶解过程中化学键断裂，无化学键形成，故D错误；
故选A。
3． 使反应物充分接触并发生反应 冰凉 吸热 ＞ 不能 只进行了一个复分解反应的实验，不能科学地得出结论 ＜ ＜
【详解】(1)①反应物为固体，使用玻璃棒搅拌，可以使反应物充分接触并发生反应；Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl发生复分解反应，即反应方程式为Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋10H2O；故答案为可以使反应物充分接触并发生反应；Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋10H2O；
②玻璃片和小烧杯之间滴有水，一段时间后用手拿起烧杯时发现玻璃片与烧杯黏结在一起，说明该反应为吸热反应，用手触摸烧杯外壁，将会有冰凉的感觉；反应热＞0；只进行了一个复分解反应的实验，不能科学地得出结论；故答案为冰凉；吸热；＞；不能；只进行了一个复分解反应的实验，不能科学地得出结论；
(2)根据图象，反应物的总能量大于生成物的总能量，说明该反应为放热反应，即＜0；断键吸收能量，形成化学键释放能量，利用=反应物键能总和－生成物键能总和，因为该反应为放热反应，＜0，因此反应物的键能总和小于生成物的键能总和；故答案为＜；＜。
4．C
【分析】图示反应物的总能量高于生成物的总能量，故为放热反应。
【详解】A．铝热反应属于放热反应，故能量变化符合该图，错误；
B．Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体反应为吸热反应，能量变化不符合图示，错误；
C．反应物总键能小于产物总键能的反应属于放热反应，符合该图的能量变化，正确；
D．放热反应不一定可用于设计成原电池，如酸碱中和反应，设计成原电池的反应还必须是氧化还原反应，错误；
故选C。
5．C
【详解】依据题图分析，反应为，反应的焓变，反应的焓变=反应物断键吸收的能量 生成物成键放出的能量，设断裂1键吸收的能量为x，则，解得：；故C符合题意。
综上所述，答案为C。
6．B
【详解】A．从图上可知，①反应中生成物总能量高于反应物总能量，①是吸热反应，故A错误；
B．催化剂不影响反应物和生成物总能量的高低，不能改变反应热，故B正确；
C．从方程式可以看出，Cl反应前后不变，所以Cl是催化剂，ClO是中间产物，故C错误；
D．任何化学反应都是旧键断裂与新键生成的过程，故D错误；
故选B。
7．B
【详解】A． 由图可知，反应ⅰ的反应物总能量大于生成物总能量，则反应ⅰ为放热反应，反应i的△H1<0，故A正确；
B． Ea1较小，说明反应ⅰ速率快，但不能说明反应ⅰ平衡转化率小，故B错误；
C． 由图可知反应ⅱ的活化能大于反应ⅰ，则反应ⅱ是决速步骤，故C正确；
D． 分离NO2的瞬间，此时反应ⅱ的反应物的浓度不变，即反应ⅱ的正反应速率不变，故D正确；
故选：B。
8．A
【分析】吸热反应为生成物的总能量大于反应物的总能量；而放热反应为生成物的总能量小于反应物的总能量。
【详解】A．碳酸钙受热分解生成二氧化碳和氧化钙，反应是吸热反应，是生成物的总能量大于反应物的总能量，故A符合题意；
B．乙醇的燃烧反应是一个放热反应，是生成物的总能量小于反应物的总能量，故B不符题意；
C．铝与氧化铁粉未反应是一个放热反应，是生成物的总能量小于反应物的总能量，故C与题意不符；
D．氧化钙溶于水是一个放热反应，是生成物的总能量小于反应物的总能量，故D与题意不符。
故选A。
9．A
【详解】A．化学反应中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不相同，所以化学变化中都伴随能量变化，且遵守能量守恒原理，故A正确；
B．物质三态变化中有能量变化，但无新物质产生，则伴有能量变化的物质变化不都是化学变化，故B错误；
C．化学反应中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不相同，所以在一个确定的化学反应体系中，反应物的总焓与反应产物的总焓不可能相同，故C错误；
D．对于放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，对于吸热反应，反应物的总能量低于生成物的总能量，所以在一个确定的化学反应体系中，反应物的总焓不可能总是高于反应产物的总焓，故D错误；
故选A。
10．B
【分析】根据图示可知，1mol氢气分子吸收436kJ能量，共价键断裂生成氢原子，1mol氯气分子吸收243kJ能量共价键断裂生成氯原子，氢原子和氯原子结合生成2molHCl，释放862kJ能量，释放的能量大于吸收的能量，反应为放热反应。
【详解】A．转化为，共价键断裂，吸收热量，A错误；
B．由题图可知该反应为放热反应，1和1的总能量比2的总能量高，B正确；
C．由题图可知1HCl(g)分子中的化学键断裂时需要吸收431能量，C错误；
D．题图所示反应的，与其逆过程的焓变的数值相同、符号相反，则的反应热，D错误；
故答案选B。
11．D
【分析】图中反应物总能量小于生成物总能量，所以该反应是吸热反应。
【详解】A. 根据图中反应物总能量小于生成物总能量，所以该反应是吸热反应，A正确；
B. 该反应是吸热反应，所以旧键断裂吸收的能量大于新键形成放出的能量，B正确；
C. 碳酸钙的分解反应为吸热反应，C正确；
D. 吸热反应不一定需要加热才能发生，如氯化铵和氢氧化钡反应不需要加热也能进行，D错误。
答案选D。
【点睛】当反应物总能量小于生成物总能量，反应是吸热反应，反应物总能量大于生成物总能量，反应是放热反应；吸热反应时旧键断裂吸收的能量大于新键形成放出的能量，放热反应时旧键断裂吸收的能量小于新键形成放出的能量。
12．B
【详解】反应2H2(g)＋O2(g) = 2H2O(l)是放热反应，则说明反应物氢气和氧气的总能量高于生成物水的总能量。
答案选B。
13．(1)吸热
(2)A
(3) 放热 A
【详解】（1）根据冷敷袋在日常生活中有降温、保鲜和镇痛等用途可判断，制作冷敷袋可以利用吸热的化学变化或物理变化。
（2）“即热饭盒”给人们生活带来方便，说明使用过程中需要放热，生石灰溶于水放热，Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl混合反应吸热，答案选A。
（3）硫在氧气中燃烧生成二氧化硫是放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，其能量变化可用如图中的A表示。答案选A。
14．(1) ④⑤⑦⑩ ③⑧⑨ ⑧
(2)吸热
(3) ⑤ ⑦
(4)
(5)64
(6)5∶3
【详解】（1）溶液和胶体属于混合物，故选④⑤⑦⑩；、熔融氯化钠、碳酸氢钠固体在熔融状态下均能导电，为电解质，选③⑧⑨；能导电的化合物为：熔融氯化钠，选⑧；
（2）碳酸氢钠固体溶于水时，伴随着吸热现象；
（3）硫酸氢钠溶液中氢离子能完全电离出来，与氢氧化钠溶液反应时可用离子方程式表示，故选⑤和⑦；
（4）过量的二氧化碳和澄清石灰水反应生成碳酸氢 ，可溶，离子方程式为：；
（5）1.28 g某气体含有的分子数目为，其物质的量为：，则该气体的摩尔质量为：；
（6）在标准状况下，和CO的混合气体密度是的密度的19倍，混合气体的平均相对分子质量为，设和CO的物质的量为xmol和ymol，则，与CO的体积比等于两者的物质的量之比，故x:y=5:3。
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