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第六章 化学反应与能量
第一节 化学反应与能量变化
)
知识思维导图
第1课时 化学反应与热能
课程学习目标
1.了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。
2.了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。
3.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。
【新知学习】
知识点01化学反应与热能的转化
化石燃料燃烧会放出大量的热，除了燃烧，其它化学反应也伴随着放热或吸热现象。
1.两条基本规律
质量守恒定律： 自然界的物质发生转化时，总质量保持不变
能量守恒定律： 一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，但体系包含的总能量不变。
2、化学反应过程中存在热量变化实验探究
(1)镁和稀盐酸的反应
实验过程 在一支试管中加入2 mL 2mol/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，观察现象，并测量溶液温度的变化
实验操作示意图
实验现象 有气泡产生；用手触摸反应后的试管，温热；用温度计测得反应后温度升高
离子反应 Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
实验结论 活泼金属与酸反应是放热反应
(2)Ba(OH)2·8H2O和氯化铵反应
实验过程 将20 g Ba(OH)2·8H2O晶体研细后与NH4Cl晶体一起放入烧杯中，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，用手触摸杯壁下部，试着用手拿起烧杯。观察现象
实验操作示意图
实验现象 混合物呈糊状；闻到刺激性气味；用手触摸杯壁下部，冰凉；用手拿起烧杯，木片与烧杯粘在一起
化学反应 Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
实验结论 该反应是吸热反应
(3)结论：化学反应中总会伴随着能量变化，通常主要表现为热能的变化，有的放出热量，有的吸收热量
3、吸热反应和放热反应
(1)概念
①放热反应：把释放热量的化学反应称为放热反应
②吸热反应：把吸收热量的化学反应称为吸热反应
(2)常见的放热反应和吸热反应
①常见的放热反应
a．所有的燃烧反应，如：木炭、CH4等在空气或氧气中的燃烧，Na、H2在Cl2中燃烧，镁条在CO2中燃烧
b．所有的酸碱中和反应，如：HCl＋NaOH===NaCl＋H2O
c．大多数的化合反应，如：CaO＋H2O===Ca(OH)2 H2＋F2===2HF
d．活泼金属与水、与酸的反应，如：2Na＋2H2O===2NaOH+H2↑ Mg＋2H+===Mg2++H2↑
e．铝热反应，如：2Al＋Fe2O3 2Fe＋Al2O3
f．生成沉淀的反应，如：SO42－＋Ba2+===BaSO4↓
②常见的吸热反应
a．大多数分解反应，如：NH4ClNH3↑＋HCl↑ CaCO3CaO＋CO2↑
b．以碳、CO、H2为还原剂的氧化还原反应：如：H2＋CuOH2O＋Cu
c．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应(固态铵盐与碱的反应)
d．C和CO2发生的化合反应及C和H2O(g)的反应
e．NaHCO3与盐酸的反应
【易错提醒】
(1)吸热反应和放热反应的理解
①“四个不一定”
a．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
b．放热反应在常温下不一定容易发生，如：N2与H2合成NH3
c．高温条件下进行的反应不一定是吸热反应，如：铝热反应
d．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
③反应前需要加热的化学反应，停止加热后若反应还能继续进行，则该反应为放热反应
④一般情况下，持续加热或持续高温的化学反应，通常为吸热反应
(2)化学反应的能量变化，除转化为热能外，还转化为机械能、光、声、电等多种能量形式
(3)化学反应遵循的两条基本规律：质量守恒定律和能量守恒定律
(4)物质发生化学反应一定伴随着能量变化，但伴随能量变化的物质变化不一定都是化学变化
如：水蒸气变成液态水的过程放热，但该变化为物理变化
(5)能量越低越稳定。同一物质能量由高到低：气体(g)>液体(l)>固体(s)；稳定性：气体(g)<液体(l)<固体(s)
(6)任何化学反应在发生物质变化的同时都伴随着能量的变化，通常表现为热量变化，即放出热量或吸收热量。
知识点02化学反应存在能量变化的原因
1、从化学键的变化理解——主要原因
(1)以H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反应的能量变化为例说明
反应中能量变化
由图可知 1 mol H2分子中的化学键断裂吸收的能量是436 kJ 共吸收679 kJ
1 mol Cl2分子中的化学键断裂吸收的能量是243 kJ
1 mol HCl分子中的化学键形成释放的能量是431 kJ 共放出2×431＝862 kJ
结论 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应放出的热量为183 kJ
(2)化学反应是旧键断裂，新键生成的反应，两者吸收和释放能量的差异表现为反应能量的变化。化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因
化学反应的过程
规律 新键生成释放的总能量大于旧键断裂吸收的总能量，则反应放热
新键生成释放的总能量小于旧键断裂吸收的总能量，则反应吸热
2、从物质储存化学能的角度理解——决定因素
宏观解释 放热反应示意图 吸热反应示意图
化学反应放出热量 化学反应吸收热量
(1)放热反应可以看成是反应物所具有的化学能转化为热能释放出来
(2)吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存”
(3)各种物质都具有能量，物质的组成、结构与状态不同，所具有的能量也不同
放热反应 吸热反应
反应物总能量大于生成物总能量，反应放热 反应物总能量小于生成物总能量，反应吸热
【易错提醒】
① 破坏反应物中的化学键吸收的能量越小，说明反应物越不稳定，本身的能量越高
② 形成生成物的化学键放出的能量越多，说明生成物越稳定，本身的能量越低
3、放热反应与吸热反应的比较
类型 比较 放热反应 吸热反应
定义 释放热量的化学反应 吸收热量的化学反应
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
反应过程图示
4、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——主要原因
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
知识点03化学能与热能相互转化的应用
1、化学能与热能的相互转化在生活、生产中的应用
化学物质中的化学能通过化学反应转化成热能，提供了人类生存和发展所需要的能量和动力，如：化石燃料的燃烧、炸药开山、发射火箭等；而热能转化为化学能是人们进行化工生产、研制新物质不可或缺的条件和途径，如：高温冶炼金属、分解化合物等
2、生物体中的能量转化及利用
能源物质在人体中氧化分解生成CO2和H2O，产生的能量一部分以热量的形式散失；另一部分作为可转移能量在人体内利用(如：合成代谢)
3、人类利用能源的三个阶段：柴草时期、化石能源时期和多能源结构时期。可再生能源和清洁能源是两类重要的新能源，主要有太阳能、氢能、核能、生物质能等。
4、现阶段人类获取热能的主要途径是：物质的燃烧，使用最多的常规能源是：化石燃料(煤、石油和天然气)。
5、化石燃料获取能量面临的问题
(1)储量有限，短期内不可再生
(2)影响环境：煤、石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源
6、节能减排的措施
(1)燃料燃烧阶段提高燃料的燃烧效率——可通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的燃烧效率
(2)能量利用阶段提高能源的利用率——可通过使用节能灯，改进电动机的材料和结构，以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用，有效提高能源利用率
(3)开发使用新能源，目前人们比较关注的新能源有太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等
①特点：资源丰富、可以再生、对环境无污染等
②人们比较关注的新能源：太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等
【拓展培优】
【问题探究】
一．放热反应与吸热反应的理解
1．做实验时，吸热反应和放热反应都用到酒精灯，怎样判断该反应是吸热反应还是放热反应？放热反应加热的目的是什么？
持续用酒精灯加热，撤掉酒精灯反应就停止的反应是吸热反应；开始用酒精灯加热，反应开始后，撤去酒精灯仍能继续反应的是放热反应。放热反应加热的目的一般是引发反应或加快反应速率。
2．放热反应一定容易发生，吸热反应一定难发生吗？
不一定。反应放热和吸热与反应的条件无关，有些放热反应必须加热才能发生，如木炭的燃烧；而有些吸热反应常温下就能发生，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应。
【知识归纳总结1】
1．放热反应与吸热反应的比较：
放热反应 吸热反应
定义 释放热量的化学反应 吸收热量的化学反应
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 强弱的关系　 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
反应过程 图示
2．常见的放热反应和吸热反应
3．放热反应和吸热反应的判断方法
(1)根据反应物和生成物的总能量大小判断。反应物的总能量大于生成物的总能量的反应为放热反应，反之为吸热反应。
(2)根据化学键断裂和形成时能量变化大小关系判断。
破坏反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量的反应为吸热反应，反之为放热反应。
(3)根据经验规律判断。用常见吸热和放热的反应类型来判断。
4．化学反应遵循的两条基本规律
(1)质量守恒定律：自然界的物质发生转化时，总质量保持不变。
(2)能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，但体系包含的总能量不变。
【典例1】（23-24高一下·山西运城·阶段练习）化学反应与能量变化的关系如下图所示，下列说法正确的是
A．盐酸和碳酸氢钠反应的能量变化符合图1
B．铝片和盐酸反应的能量变化符合图2
C．断裂旧键所吸收的能量即为反应物的总能量，形成新键所放出的能量即为生成物的总能量
D．发生图2能量变化的反应，可能不需要加热也能发生
【答案】D
【详解】A．图1：反应物的总能量高，生成物的总能量低，说明反应为放热反应；图2：反应物的总能量低，生成物的总能量高，说明反应为吸热反应。盐酸与碳酸氢钠反应是吸热反应，其能量变化符合图2，A错误；
B．铝片与盐酸反应是放热反应，其能量变化符合图1，B错误；
C．物质的总能量指的是物质本身内部储存的能量(化学能)，断键吸收能量，成键释放能量不是物质的总能量，C错误；
D．图2为吸热反应，有些吸热反应不需要加热也能发生，如Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反应，D正确；
故选D。
（变式训练1）16．（23-24高一下·河北承德·阶段练习）标准状况下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程如图所示。已知和的相对能量为0.下列说法错误的是
A．生成的反应不属于氧化还原反应
B．
C．相对能量：
D．历程Ⅱ有极性键的断裂和形成
【答案】C
【详解】A．生成的反应中O元素化合价没有发生变化，不属于氧化还原反应，A正确；
B．由图可知，表示O3、O、Cl的总能量与O3、O的总能量的差值，表示2O2的能量与2O2、Cl的总能量的差值，和均表示Cl的能量，则，B正确；
C．1个O2断裂吸收能量生成2个O，则2个O的能量更高，C错误；
D．历程Ⅱ中有Cl-O的极性键的断裂和形成，D正确；
故选C。
二．利用化学键计算化学反应中的能量变化
1．对于放热反应：2H2＋O22H2O来说，“断裂1个H—H键和1个O===O键所吸收的能量小于形成1个H—O键所放出的能量”这种说法是否正确？
不正确。在反应2H2＋O22H2O中，每断裂1个O===O键，同时断裂2个H—H键，形成4个H—O键；正确说法是断裂2个H—H键和1个O===O键所吸收的能量小于形成4个H—O键所放出的能量。
2．如图是1 mol氢气燃烧的能量变化图，试分析a、b表示的含义。
化学反应发生时首先断裂反应物中的化学键，再形成生成物中的化学键，故a表示破坏1 mol H—H键、0.5 mol O===O键所吸收的能量，b表示形成2 mol H—O键所放出的能量。
【知识归纳总结2】
1．化学键与能量变化的关系
2．计算公式
用Q(吸)表示反应物分子化学键断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物分子化学键形成时放出的总能量。
公式：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)
利用化学键形成和断裂时的能量变化计算化学反应中的能量变化：
ΔQ＝Q(吸)－Q(放)
3．实例(以H2＋Cl2===2HCl为例)：
(1)图示分析：
H—H H　＋　H 　
Cl—ClCl　 ＋Cl
　　　　　 ↓　↓放出436 kJ·mol－1
　　　 H—Cl　H—Cl
(2)计算分析：
化学键 反应中能量变化
1 mol A—B化学键 反应中能量变化
H—H 吸收436 kJ 共吸收679 kJ
Cl—Cl 吸收243 kJ
H—Cl 放出431 kJ 共放出862 kJ
结论 679 kJ－862 kJ＝－183 kJ，即反应放出183 kJ热量
【易错提醒】
反应热与化学键键能的关系
(1)键能：
标准状况下，将1 mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)、B(g)所需的能量，用符号E表示，单位为kJ·mol－1。
(2)反应热与化学键键能的关系：
反应热Q＝反应物的键能之和－生成物的键能之和，Q<0，反应放热，Q>0，反应吸热。以反应H2＋Cl2===2HCl为例：H—H键、Cl—Cl键和H—Cl键的键能分别为436 kJ·mol－1、243 kJ·mol－1、431 kJ·mol－1，则反应热Q＝(436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1)－2×431 kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1<0，反应放热。
【典例2】 （23-24高一下·青海·期中）常温常压下，N2与H2反应的能量变化示意图如图，下列说法错误的是
A．断裂化学键需要吸收能量
B．1molN2与3molH2的总能量比2molNH3的总能量大
C．若生成2molNH3，则反应放出92kJ能量
D．反应过程中有非极性键的断裂与形成
【答案】D
【分析】△H=反应物的总键能－生成物的总键能，则该反应ΔH=946kJ/mol+3×436 kJ/mol－6×391kJ/mol=﹣92 kJ/mol。
【详解】A．旧化学键断裂吸收能量，新化学键形成放出能量，故A正确；
B．该反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物总能量，则1 molN2与3molH2的总能量比2molNH3的总能量大，故B正确；
C．由分析可知，合成氨的反应热为﹣92 kJ/mol，则生成2molNH3，则反应放出92kJ能量，故C正确；
D．该反应只有H－H非极性键的断裂，无非极性键的形成，故D错误；
故选D。
（变式训练2）（23-24高一下·福建福州·阶段练习）某化学反应微观历程示意图如下，已知该反应属于放热反应。下列说法正确的是
A．②→③过程中形成了非极性共价键
B．③→④是吸热过程
C．在该反应中，反应物总能量大于生成物总能量
D．在该反应中，反应物断键吸收的能量大于生成物成键释放的能量
【答案】C
【详解】A．根据示意图可判断②→③过程是化学键断裂的过程，A错误；
B．③→④过程，形成了化学键，为放热过程，B错误；
C．该反应是放热反应，说明反应物总能量大于生成物总能量，C正确；
D．该反应是放热反应，则反应物断键吸收的能量小于生成物形成新键释放的能量，D错误；
答案选C。
【课堂检测】
一、单选题
1．（23-24高一下·广东广州·期中）下列关于化学反应中物质或能量变化的判断正确的是
A．加热条件下进行的化学反应一定是吸热反应
B．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因
C．一定条件下进行的化学反应，只能将化学能转化为热能
D．将NH4Cl固体与Ba(OH)2·8H2O固体混合并搅拌，反应放出热量
【答案】B
【详解】A．放热反应有的也需要加热才能发生，如煤炭的燃烧，即加热条件下进行的化学反应不一定是吸热反应，A错误；
B．化学变化中一定有新物质生成，则一定有化学键的断裂和生成，断裂化学键吸收能量、成键释放能量，则化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因，B正确；
C．一定条件下进行的化学反应，可以将化学能转化成光能、热能或电能等，还可能是热能转化为化学能，C错误；
D．将NH4Cl固体与Ba(OH)2·8H2O固体混合并搅拌，反应吸收热量，D错误；
答案选B。
2．（23-24高一下·河北保定·阶段练习）各种形式的能量转换为生活提供便利，下列选项主要依靠化学能转化为热能的
A．一次性速冷冰袋 B．自热饭速食米饭 C．新能源汽车 D．麒麟970芯片
【答案】B
【详解】A．冰融化吸热，一次性速冷冰袋融化过程中没有发生化学变化，没有化学能转化为热能，A错误；
B．自热饭速食米饭，是由生石灰与水反应提供热量加热米饭，是化学能转化为热能，B正确；
C．新能源汽车是将电能转化为动能，C错误；
D．麒麟970芯片工作时发热，将部分电能转化为热能，D错误；
故答案选B。
3．（23-24高一下·河北唐山·期中）下列说法正确的是
A．凡需加热的反应一定是吸热反应
B．水汽化需要吸收能量，所以水汽化属于吸热反应
C．任何化学反应都伴随有能量变化
D．已知在100 kPa时，1 mol石墨转化为金刚石要吸收1.895 kJ的热能，据此判断：金刚石比石墨稳定
【答案】C
【详解】A．铝热反应为放热反应，但需要在高温条件下进行，A错误；
B．水汽化时并未发生化学变化，不属于吸热反应，B错误；
C．化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，任何化学反应都伴随有能量变化，C正确；
D．物质具有的能量越低越稳定，根据题意，石墨具有的能量低，故石墨更稳定，D错误；
故选C。
4．（23-24高一下·广东深圳·阶段练习）某自热饭盒的热能来源于水与生石灰的反应。下列说法正确的是
A．该反应为氧化还原反应 B．该过程中化学能转化为热能
C．热能也可由溶于水来提供 D．该反应生成物总能量高于反应物总能量
【答案】B
【详解】A．水与生石灰反应生成氢氧化钙：CaO+H2O=Ca(OH)2，反应中元素的化合价没有发生变化，不属于氧化还原反应，A项错误；
B．水与生石灰的反应属于放热反应，该过程中化学能转化为热能，B项正确；
C．NaHCO3溶于水吸收热量，C项错误；
D．该反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，D项错误；
答案选B。
5．（23-24高一下·河南郑州·期中）为了探究化学反应的能量变化情况，某同学设计了如图装置，向盛有A的试管中滴加B试剂时，看到U形管中，甲处液面上升，乙处液面下降，下列关于该反应的说法正确的是
A．该反应为放热反应
B．反应物的总能量比生成物的总能量高
C．此反应一定是氧化还原反应
D．试剂A和试剂B可能为碳酸氢钠和柠檬酸
【答案】D
【分析】向盛有A的试管中滴加B试剂时，看到U形管中，甲处液面上升，乙处液面下降，说明A和B反应时吸收热量，据此分析判断。
【详解】A．分析可知，反应为吸热反应，故A错误；
B．吸热反应，反应物的总能量比生成物的总能量低，故B错误；
C．此反应不一定是氧化还原反应，故C错误；
D．碳酸氢钠和柠檬酸反应为吸热反应，试剂A和试剂B可能为碳酸氢钠和柠檬酸，故D正确；
故选D。
6．（23-24高一下·四川自贡·期中）下列图像均表示化学反应中的能量变化，其中描述正确的是
A．图甲可以表示反应CO2+C=2CO的能量变化
B．图乙说明金刚石比石墨稳定
C．根据图丙可以判断2A(g)=B(g)放出akJ的能量
D．图丁中断裂反应物中化学键所需的总能量高于形成生成物中化学键所释放的总能量
【答案】D
【详解】A．反应CO2+C＝2CO为吸热反应，图像描述的是放热反应，故A错误；
B．由图可知，金刚石的能量高于石墨，物质的能量越高越不稳定，则金刚石的稳定性弱于石墨，故B错误；
C．由图可知，气态A转化为液态B的反应热为－akJ/mol，气态B的能量高于液态B，结合图像可知2A(g)=B(g)的反应热大于akJ/mol，故C错误；
D．由图可知，该反应为反应物总能量小于生成物总能量的吸热反应，则断裂反应物中化学键所需的总能量高于形成生成物中化学键所释放的总能量，故D正确；
故选D。
7．（22-23高一下·北京·阶段练习）如图所示变化为吸热过程的是
A． B．
C． D．
【答案】A
【详解】A．从图中可知，反应物总能量低于生成物总能量，为吸热过程，A符合题意；
B．从图中可知，反应物总能量高于生成物总能量，为放热过程，B不符合题意；
C．图中为稀释浓硫酸的操作，稀释浓硫酸为放热过程，C不符合题意；
D．稀盐酸与锌粉反应放热，属于放热过程，D不符合题意；
故答案选A。
8．（22-23高一下·宁夏石嘴山·期中）下列变化过程中，属于放热的有几个
①液态水汽化；②Fe丝在纯氧中燃烧；③高温下分解；④Mg和HCl反应；⑤稀释浓硫酸；⑥固体溶于水；⑦铝热反应；⑧与固体混合；⑨生石灰溶于水；⑩碳与二氧化碳反应
A．2个 B．3个 C．4个 D．5个
【答案】D
【详解】①液态水汽化是吸热过程；
②Fe丝在纯氧中燃烧生成四氧化三铁，属于放热反应；
③高温下分解是吸热反应；
④Mg和HCl反应生成氯化镁和氢气，属于放热反应；
⑤稀释浓硫酸是放热过程；
⑥固体溶于水是吸热过程；
⑦铝热反应是放热反应；
⑧与固体混合反吸热反应；
⑨生石灰溶于水生成氢氧化钙，属于放热反应；
⑩碳与二氧化碳反应生成一氧化碳，属于吸热反应。
属于放热的有②④⑤⑦⑨，共5个，选D。
9．（23-24高一下·湖南长沙·阶段练习）下列反应能量的变化与如图所示相符的是
A．金属镁与稀硫酸的反应 B．大理石的分解反应
C．浓硫酸溶于水 D．稀盐酸与碳酸氢钠溶液的反应
【答案】A
【分析】由图知，反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应。
【详解】A．金属镁与稀硫酸的反应置换出氢气，为放热反应，A 正确；
B．大理石的分解反应是吸热反应，B错误；
C．浓硫酸溶于水放出大量的热，但为物理过程，不是化学变化，C错误；
D．稀盐酸与碳酸氢钠溶液的反应是吸热反应，D错误；
故选A。
10．（23-24高一下·浙江·期中）下图分别表示HCl、N2O4(g)、N2O4(l)的能量变化图，有关说法正确的是
A．①中H2和Cl2的总能量大于HCl的总能量
B．由②可以看出N2O4(g)转化为N2O4(l)需要吸收热量
C．化学反应中的物质变化总会伴随着能量变化，化学能只能转化为热能
D．化学反应中的能量变化取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小
【答案】D
【详解】A．H2与Cl2反应产生HCl的反应是放热反应，说明反应物H2和Cl2的总能量大于生成物HCl的总能量，但图示未指明反应物与生成物的聚集状态，因此图中不能表示①中H2和Cl2的总能量大于HCl的总能量，A错误；
B．等质量的N2O4(g)含有的能量比N2O4(l)的能量多，因此由N2O4(g)转化为N2O4(l)时会放出热量，B错误；
C．化学反应中的物质变化总会伴随着能量变化，化学能不是只转化为热能，还有部分转化为光能、电能等，C错误；
D．化学反应中的能量变化取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。若反应物的总能量大于生成物的总能量，则反应为放热反应；若反应物的总能量小于生成物的总能量，则该反应为吸热反应，D正确；
故合理选项是D。
11．（23-24高一下·浙江台州·期中）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，如图为和反应生成过程中的能量变化。则下列说法正确的是
和反应生成过程中能量变化
A．N原子和O原子形成1个分子会放出的热量
B．常温下和混合就能直接生成
C．和反应生成吸收的能量为
D．和具有的总能量大于具有的总能量
【答案】C
【详解】A．1mol N原子和1mol O原子完全反应生成1mol NO分子时， 会放出632kJ的热量，A错误；
B．常温下N2(g)和 O2(g)混合不反应，B错误；
C．断裂1mol N2(g)和1mol O2(g)需要吸收的能量为946kJ+498kJ=1444kJ，反应产生2mol NO释放的能量为2×632kJ=1264kJ，1444kJ-1264kJ=180kJ，故吸收的能量为180kJ，C正确；
D．由以上分析可知，该反应吸收能量大于反应放出能量，说明该反应为吸热反应，即1mol N2(g)和1mol O2(g)具有的总能量小于2mol NO(g)具有的总能量，D错误；
故选C。
12．（23-24高一下·湖南长沙·阶段练习）研究表明N2O与CO在Fe+作用下发生反应的能量变化及反应过程如图所示。下列有关说法正确的是
A．该反应中断裂N2O和CO中化学键释放的能量大于形成N2和CO2中化学键吸收的能量
B．FeO+是该反应的催化剂
C．由图可知，CO2比CO稳定
D．Fe++N2O→FeO++N2、FeO++CO→Fe++CO2两步均为放热反应
【答案】D
【详解】A．由图可知，反应是放热反应，断裂N2O和CO中化学键释放的能量小于形成N2和CO2中化学键吸收的能量，故A错误；
B．将①、②两步加和，可确定Fe+是催化剂，FeO+是中间产物，故B错误；
C．由图像只能判断出生成物的总能量小于反应物的总能量，不能比较CO2和CO的能量高低，也就不能比较两者的稳定性，故C错误；
D．Fe++N2O→FeO++N2、FeO++CO→Fe++CO2 两步反应，都是反应物的总能量高于生成物的总能量，所以两步反应均为放热反应，故D正确；
答案选D。
13．（23-24高一下·四川眉山·阶段练习）研究表明，在一定条件下，气态HCN转化为气态CNH的能量变化如图所示。下列说法正确的是
A．断开1molHCN(g)中所有化学键需要放出127.2kJ的能量
B．CNH(g)比HCN(g)更稳定
C．1molHCN(g)转化为1molCNH(g)需要吸收59.3kJ的能量
D．HCN(g)转化为CNH(g)一定要加热
【答案】C
【详解】A．根据图示可知1 mol HCN(g)转化为中间状态的物质时需吸收186.5 kJ的热量，但由于该中间物质中仍然存在化学键，断裂化学键需吸收能量，因此1 mol HCN(g)中的所有化学键全部断开需要吸收的热量大于186.5 kJ，故A错误；
B．由图可知，HCN具有的能量较低，能量越低物质越稳定，则HCN比HNC更稳定，故B错误；
C．根据图示可知1 mol HCN(g)转化为1 molCNH(g)需要吸收的能量为186.5 kJ-127.2 kJ=59.3 kJ，故C正确；
D．由图可知，反应物总能量小于生成物总能量，则该反应为吸热反应，但吸热反应不一定需要加热才能发生，所以HCN(g)转化为CNH(g)不一定要加热，故D错误；
故选：C。
14．（23-24高一下·广东惠州·期中）已知下图表示N2(g)+O2(g)=2NO(g)过程的能量变化。下列说法不正确的是
A．该反应是一个吸热反应
B．反应物的总能量比生成物的总能量低
C．在N2(g)和O2(g)的反应过程中，有非极性键的断裂和极性键的形成
D．燃料燃烧的能量变化也可用上图表示
【答案】D
【详解】A．该反应中生成物的能量高于反应物，属于吸热反应，A正确；
B．由图可知，反应物的总能量比生成物的总能量低，反应吸热，B正确；
C．在N2(g)+O2(g)=2NO(g)中，有、O=O非极性键的断裂和氮氧极性键的形成，C正确；
D．该反应中生成物的能量高于反应物，属于吸热反应，而燃料燃烧是放热反应，不能用上图表示，D错误；
故选D。
二、解答题
15．（23-24高一下·新疆·期中）化学反应过程中释放或吸收的热量在生活、生产。科技及科研中应用广泛。
(1)化学反应中能量变化的主要原因是 。
(2)由天然气和水反应制备氢气：，该反应过程中能量变化如下图所示，则该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。已知破坏1mol化学键需要吸收的热量如表所示，则该反应吸收或放出的热量为 kJ(用含a、b、c、d的代数式表示)。
化学键
吸收热量(kJ/mol) a b c d
(3)已知：1mol的石墨转化为金刚石需要吸收1.9kJ的热量。
①金刚石比石墨更 (填“稳定”或“不稳定”)。
②等质量的金刚石和石墨完全燃烧释放的热量更多的是 (填“金刚石”或“石墨”)。
(4)某兴趣小组将除去氧化膜的镁条投入到少量稀盐酸中进行实验，实验测得氢气的产生速率变化情况如图曲线所示，对该曲线的解释中正确的是___________。
A．从的原因是镁与酸的反应是放热反应，体系温度升高
B．从的原因水蒸发，致使酸的浓度升高
C．从的原因是随着反应的进行镁条的质量下降
D．从的原因是随着反应的进行，的浓度逐渐下降
(5)“即热饭盒”为生活带来便利，它可利用下面 (填字母)反应放热加热食物。
A．浓硫酸和水 B．生石灰和水 C．纯碱和水 D．食盐和白醋
E．氯化铵固体与氢氧化钡晶体混合搅拌
(6)在一定条件下A与B反应可生成C和D．其能量变化如图：
若，反应体系的总能量 (填“升高”或“降低”)，为 (填“吸热”或“放热”)反应。
【答案】(1)化学键断裂和形成时能量的变化
(2) 吸热 4a+4b-2c-4d
(3) 不稳定 金刚石
(4)AD
(5)B
(6) 升高 吸热
【详解】（1）化学反应中有能量变化的主要原因是：化学反应中，旧化学键的断裂和新化学键的形成往往伴随能量的变化。
答案为：化学键断裂和形成时能量的变化。
（2）由图可看出，生成物的能量总和大于反应物能量总和，因此该反应为吸热反应。根据反应物和生成物中各物质结构，可计算出该反应的焓变=[(4a+4b)-(2c+4d)]=(4a+4b-2c-4d)，即该反应吸收的热量为(4a+4b-2c-4d) 。
答案为：吸热；4a+4b-2c-4d。
（3）①石墨转化为金刚石为吸热反应，因此金刚石的能量比石墨高，则金刚石比石墨更不稳定；
②由于等物质的量的金刚石比石墨能量高，则等质量的金刚石和石墨物质的量相等，二者完全燃烧释放热量更多的是金刚石。
答案为：不稳定；金刚石。
（4）A．从的原因是镁与酸的反应是放热反应，体系温度升高，反应速率逐渐增大，A正确；
B．反应放出的热量不至于使水蒸发，B错误；
C．镁条(固体)的质量下降，但是浓度不变，不会影响反应速率，C错误；
D．的原因是盐酸的浓度逐渐降低，反应速率逐渐减小，此时浓度因素大于温度的影响，D正确。
答案为：AD。
（5）A．浓硫酸有强腐蚀性，不宜用于加热食品，且浓硫酸溶于水为物理变化，A错误；
B．生石灰和水反应放出大量的热，该热量可用于加热食物，B正确；
C．纯碱溶于水无明显热量变化，C错误；
D．食盐和白醋不发生化学反应，无热量变化，D错误；
E．氯化铵固体与氢氧化钡固体混合搅拌发生了吸热反应，不适宜用于加热食品，E错误。
答案为：B。
（6）若，则该反应为吸热反应，反应体系的总能量升高。
答案为：升高；吸热。
16．（23-24高一下·安徽合肥·期中）根据所学知识填空：
(1)下列变化属于放热反应的是 （填序号）。
a．稀释浓硫酸 b．高温煅烧石灰石使其分解 c．氢气与氯气化合 d．过氧化钠溶于水 e．氯化铵固体与氢氧化钡晶体混合搅拌
(2)从能量的变化研究反应：。下图能正确表示该反应中能量变化的是 。
从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化，化学键的键能如下表所示：
化学键 H—H O＝O H—O
键能（） 436 496 463
则生成1mol （g）可以放出热量 kJ。
(3)用NaOH溶液吸收法处理（仅含NO、）。已知过程中发生的反应有：；
①用不同浓度的NaOH溶液吸收含量不同的尾气，关系如图：
（表示中的含量）：
用NaOH溶液吸收氮氧化物的最佳条件为： ， 。
②若一定体积的被500mL 2的NaOH溶液恰好完全吸收，溶液质量增加38g，则x的值为 。
【答案】(1)cd
(2) a 242
(3) 50% 1.25 1.5
【详解】（1）a．稀释浓硫酸不是化学反应，a不选；
b．高温煅烧石灰石使其分解是吸热反应，b不选；
c．氢气与氯气化合是放热反应，c选；
d．过氧化钠溶于水是放热反应，d选；
e．氯化铵固体与氢氧化钡晶体混合搅拌是吸热反应，e不选；
故选cd。
（2）是放热反应，能正确表示该反应中能量变化的是a；生成1mol (g)可以放出热量＝2×463 kJ－436 kJ－kJ＝242kJ。
（3）①分析图可知，用NaOH溶液吸收氮氧化物的最佳条件为：，。
②若一定体积的被500mL 2的NaOH溶液恰好完全吸收，，溶液质量增加38g，即的质量，由方程式可知，NOx的物质的量等于n(NaOH)=1mol，NOx的摩尔质量，则x的值为1.5。故答案为：1.5。
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第六章 化学反应与能量
第一节 化学反应与能量变化
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知识思维导图
第1课时 化学反应与热能
课程学习目标
1.了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。
2.了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。
3.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。
【新知学习】
知识点01化学反应与热能的转化
化石燃料燃烧会放出大量的热，除了燃烧，其它化学反应也伴随着放热或吸热现象。
1.两条基本规律
质量守恒定律：
能量守恒定律：
2、化学反应过程中存在热量变化实验探究
(1)镁和稀盐酸的反应
实验过程 在一支试管中加入2 mL 2mol/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，观察现象，并测量溶液温度的变化
实验操作示意图
实验现象 有气泡产生；用手触摸反应后的试管，温热；用温度计测得反应后温度
离子反应
实验结论 活泼金属与酸反应是 反应
(2)Ba(OH)2·8H2O和氯化铵反应
实验过程 将20 g Ba(OH)2·8H2O晶体研细后与NH4Cl晶体一起放入烧杯中，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，用手触摸杯壁下部，试着用手拿起烧杯。观察现象
实验操作示意图
实验现象 混合物呈 ；闻到 气味；用手触摸杯壁下部，冰凉；用手拿起烧杯， 粘在一起
化学反应 Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
实验结论 该反应是 反应
(3)结论：化学反应中总会伴随着能量变化，通常主要表现为热能的变化，有的 热量，有的 热量
3、吸热反应和放热反应
(1)概念
①放热反应：把释放热量的化学反应称为放热反应
②吸热反应：把吸收热量的化学反应称为吸热反应
(2)常见的放热反应和吸热反应
①常见的放热反应
a．所有的燃烧反应，如：木炭、CH4等在空气或氧气中的燃烧，Na、H2在Cl2中燃烧，镁条在CO2中燃烧
b．所有的酸碱中和反应，如：HCl＋NaOH===NaCl＋H2O
c．大多数的化合反应，如：CaO＋H2O===Ca(OH)2 H2＋F2===2HF
d．活泼金属与水、与酸的反应，如：2Na＋2H2O===2NaOH+H2↑ Mg＋2H+===Mg2++H2↑
e．铝热反应，如：2Al＋Fe2O3 2Fe＋Al2O3
f．生成沉淀的反应，如：SO42－＋Ba2+===BaSO4↓
②常见的吸热反应
a．大多数分解反应，如：NH4ClNH3↑＋HCl↑ CaCO3CaO＋CO2↑
b．以碳、CO、H2为还原剂的氧化还原反应：如：H2＋CuOH2O＋Cu
c．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应(固态铵盐与碱的反应)
d．C和CO2发生的化合反应及C和H2O(g)的反应
e．NaHCO3与盐酸的反应
【易错提醒】
(1)吸热反应和放热反应的理解
①“四个不一定”
a．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
b．放热反应在常温下不一定容易发生，如：N2与H2合成NH3
c．高温条件下进行的反应不一定是吸热反应，如：铝热反应
d．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
③反应前需要加热的化学反应，停止加热后若反应还能继续进行，则该反应为放热反应
④一般情况下，持续加热或持续高温的化学反应，通常为吸热反应
(2)化学反应的能量变化，除转化为热能外，还转化为机械能、光、声、电等多种能量形式
(3)化学反应遵循的两条基本规律：质量守恒定律和能量守恒定律
(4)物质发生化学反应一定伴随着能量变化，但伴随能量变化的物质变化不一定都是化学变化
如：水蒸气变成液态水的过程放热，但该变化为物理变化
(5)能量越低越稳定。同一物质能量由高到低：气体(g)>液体(l)>固体(s)；稳定性：气体(g)<液体(l)<固体(s)
(6)任何化学反应在发生物质变化的同时都伴随着能量的变化，通常表现为热量变化，即放出热量或吸收热量。
知识点02化学反应存在能量变化的原因
1、从化学键的变化理解——主要原因
(1)以H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反应的能量变化为例说明
反应中能量变化
由图可知 1 mol H2分子中的化学键断裂吸收的能量是 kJ 共吸收679 kJ
1 mol Cl2分子中的化学键断裂吸收的能量是 kJ
1 mol HCl分子中的化学键形成释放的能量是 kJ 共放出2×431＝862 kJ
结论 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应放出的热量为 kJ
(2)化学反应是旧键断裂，新键生成的反应，两者吸收和释放能量的差异表现为反应能量的变化。化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因
化学反应的过程
规律 新键生成释放的总能量大于旧键断裂吸收的总能量，则反应放热
新键生成释放的总能量小于旧键断裂吸收的总能量，则反应吸热
2、从物质储存化学能的角度理解——决定因素
宏观解释 放热反应示意图 吸热反应示意图
化学反应放出热量 化学反应吸收热量
(1)放热反应可以看成是反应物所具有的化学能转化为热能释放出来
(2)吸热反应可以看成是 能转化为 能被生成物所“储存”
(3)各种物质都具有能量，物质的组成、结构与状态不同，所具有的能量也不同
放热反应 吸热反应
反应物总能量大于生成物总能量，反应放热 反应物总能量小于生成物总能量，反应吸热
【易错提醒】
① 破坏反应物中的化学键吸收的能量越小，说明反应物越不稳定，本身的能量越高
② 形成生成物的化学键放出的能量越多，说明生成物越稳定，本身的能量越低
3、放热反应与吸热反应的比较
类型 比较 放热反应 吸热反应
定义 释放热量的化学反应 吸收热量的化学反应
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 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 反应物分子断键时吸收的总能量
反应过程图示
4、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——主要原因
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
知识点03化学能与热能相互转化的应用
1、化学能与热能的相互转化在生活、生产中的应用
化学物质中的化学能通过化学反应转化成热能，提供了人类生存和发展所需要的能量和动力，如：化石燃料的燃烧、炸药开山、发射火箭等；而热能转化为化学能是人们进行化工生产、研制新物质不可或缺的条件和途径，如：高温冶炼金属、分解化合物等
2、生物体中的能量转化及利用
能源物质在人体中氧化分解生成CO2和H2O，产生的能量一部分以热量的形式散失；另一部分作为可转移能量在人体内利用(如：合成代谢)
3、人类利用能源的三个阶段： 时期、 时期和 时期。 能源和 能源是两类重要的新能源，主要有 、 、 、 等。
4、现阶段人类获取热能的主要途径是： ，使用最多的常规能源是： 。
5、化石燃料获取能量面临的问题
(1)储量有限，短期内不可再生
(2)影响环境：煤、石油产品燃烧排放的 是大气污染物的主要来源
6、节能减排的措施
(1)燃料燃烧阶段提高燃料的燃烧效率——可通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的燃烧效率
(2)能量利用阶段提高能源的利用率——可通过使用节能灯，改进电动机的材料和结构，以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用，有效提高能源
(3)开发使用新能源，目前人们比较关注的新能源有 等
①特点：资源丰富、 、 等
②人们比较关注的新能源： 能、 能、地热能、海洋能和 能等
【拓展培优】
【问题探究】
一．放热反应与吸热反应的理解
1．做实验时，吸热反应和放热反应都用到酒精灯，怎样判断该反应是吸热反应还是放热反应？放热反应加热的目的是什么？
持续用酒精灯加热，撤掉酒精灯反应就停止的反应是吸热反应；开始用酒精灯加热，反应开始后，撤去酒精灯仍能继续反应的是放热反应。放热反应加热的目的一般是引发反应或加快反应速率。
2．放热反应一定容易发生，吸热反应一定难发生吗？
不一定。反应放热和吸热与反应的条件无关，有些放热反应必须加热才能发生，如木炭的燃烧；而有些吸热反应常温下就能发生，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应。
【知识归纳总结1】
1．放热反应与吸热反应的比较：
放热反应 吸热反应
定义 释放热量的化学反应 吸收热量的化学反应
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 强弱的关系　 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
反应过程 图示
2．常见的放热反应和吸热反应
3．放热反应和吸热反应的判断方法
(1)根据反应物和生成物的总能量大小判断。反应物的总能量大于生成物的总能量的反应为放热反应，反之为吸热反应。
(2)根据化学键断裂和形成时能量变化大小关系判断。
破坏反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量的反应为吸热反应，反之为放热反应。
(3)根据经验规律判断。用常见吸热和放热的反应类型来判断。
4．化学反应遵循的两条基本规律
(1)质量守恒定律：自然界的物质发生转化时，总质量保持不变。
(2)能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，但体系包含的总能量不变。
【典例1】（23-24高一下·山西运城·阶段练习）化学反应与能量变化的关系如下图所示，下列说法正确的是
A．盐酸和碳酸氢钠反应的能量变化符合图1
B．铝片和盐酸反应的能量变化符合图2
C．断裂旧键所吸收的能量即为反应物的总能量，形成新键所放出的能量即为生成物的总能量
D．发生图2能量变化的反应，可能不需要加热也能发生
（变式训练1）16．（23-24高一下·河北承德·阶段练习）标准状况下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程如图所示。已知和的相对能量为0.下列说法错误的是
A．生成的反应不属于氧化还原反应
B．
C．相对能量：
D．历程Ⅱ有极性键的断裂和形成
二．利用化学键计算化学反应中的能量变化
1．对于放热反应：2H2＋O22H2O来说，“断裂1个H—H键和1个O===O键所吸收的能量小于形成1个H—O键所放出的能量”这种说法是否正确？
不正确。在反应2H2＋O22H2O中，每断裂1个O===O键，同时断裂2个H—H键，形成4个H—O键；正确说法是断裂2个H—H键和1个O===O键所吸收的能量小于形成4个H—O键所放出的能量。
2．如图是1 mol氢气燃烧的能量变化图，试分析a、b表示的含义。
化学反应发生时首先断裂反应物中的化学键，再形成生成物中的化学键，故a表示破坏1 mol H—H键、0.5 mol O===O键所吸收的能量，b表示形成2 mol H—O键所放出的能量。
【知识归纳总结2】
1．化学键与能量变化的关系
2．计算公式
用Q(吸)表示反应物分子化学键断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物分子化学键形成时放出的总能量。
公式：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)
利用化学键形成和断裂时的能量变化计算化学反应中的能量变化：
ΔQ＝Q(吸)－Q(放)
3．实例(以H2＋Cl2===2HCl为例)：
(1)图示分析：
H—H H　＋　H 　
Cl—ClCl　 ＋Cl
　　　　　 ↓　↓放出436 kJ·mol－1
　　　 H—Cl　H—Cl
(2)计算分析：
化学键 反应中能量变化
1 mol A—B化学键 反应中能量变化
H—H 吸收436 kJ 共吸收679 kJ
Cl—Cl 吸收243 kJ
H—Cl 放出431 kJ 共放出862 kJ
结论 679 kJ－862 kJ＝－183 kJ，即反应放出183 kJ热量
【易错提醒】
反应热与化学键键能的关系
(1)键能：
标准状况下，将1 mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)、B(g)所需的能量，用符号E表示，单位为kJ·mol－1。
(2)反应热与化学键键能的关系：
反应热Q＝反应物的键能之和－生成物的键能之和，Q<0，反应放热，Q>0，反应吸热。以反应H2＋Cl2===2HCl为例：H—H键、Cl—Cl键和H—Cl键的键能分别为436 kJ·mol－1、243 kJ·mol－1、431 kJ·mol－1，则反应热Q＝(436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1)－2×431 kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1<0，反应放热。
【典例2】 （23-24高一下·青海·期中）常温常压下，N2与H2反应的能量变化示意图如图，下列说法错误的是
A．断裂化学键需要吸收能量
B．1molN2与3molH2的总能量比2molNH3的总能量大
C．若生成2molNH3，则反应放出92kJ能量
D．反应过程中有非极性键的断裂与形成
（变式训练2）（23-24高一下·福建福州·阶段练习）某化学反应微观历程示意图如下，已知该反应属于放热反应。下列说法正确的是
A．②→③过程中形成了非极性共价键
B．③→④是吸热过程
C．在该反应中，反应物总能量大于生成物总能量
D．在该反应中，反应物断键吸收的能量大于生成物成键释放的能量
【课堂检测】
一、单选题
1．（23-24高一下·广东广州·期中）下列关于化学反应中物质或能量变化的判断正确的是
A．加热条件下进行的化学反应一定是吸热反应
B．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因
C．一定条件下进行的化学反应，只能将化学能转化为热能
D．将NH4Cl固体与Ba(OH)2·8H2O固体混合并搅拌，反应放出热量
2．（23-24高一下·河北保定·阶段练习）各种形式的能量转换为生活提供便利，下列选项主要依靠化学能转化为热能的
A．一次性速冷冰袋 B．自热饭速食米饭 C．新能源汽车 D．麒麟970芯片
3．（23-24高一下·河北唐山·期中）下列说法正确的是
A．凡需加热的反应一定是吸热反应
B．水汽化需要吸收能量，所以水汽化属于吸热反应
C．任何化学反应都伴随有能量变化
D．已知在100 kPa时，1 mol石墨转化为金刚石要吸收1.895 kJ的热能，据此判断：金刚石比石墨稳定
4．（23-24高一下·广东深圳·阶段练习）某自热饭盒的热能来源于水与生石灰的反应。下列说法正确的是
A．该反应为氧化还原反应 B．该过程中化学能转化为热能
C．热能也可由溶于水来提供 D．该反应生成物总能量高于反应物总能量
5．（23-24高一下·河南郑州·期中）为了探究化学反应的能量变化情况，某同学设计了如图装置，向盛有A的试管中滴加B试剂时，看到U形管中，甲处液面上升，乙处液面下降，下列关于该反应的说法正确的是
A．该反应为放热反应
B．反应物的总能量比生成物的总能量高
C．此反应一定是氧化还原反应
D．试剂A和试剂B可能为碳酸氢钠和柠檬酸
6．（23-24高一下·四川自贡·期中）下列图像均表示化学反应中的能量变化，其中描述正确的是
A．图甲可以表示反应CO2+C=2CO的能量变化
B．图乙说明金刚石比石墨稳定
C．根据图丙可以判断2A(g)=B(g)放出akJ的能量
D．图丁中断裂反应物中化学键所需的总能量高于形成生成物中化学键所释放的总能量
7．（22-23高一下·北京·阶段练习）如图所示变化为吸热过程的是
A． B．
C． D．
8．（22-23高一下·宁夏石嘴山·期中）下列变化过程中，属于放热的有几个
①液态水汽化；②Fe丝在纯氧中燃烧；③高温下分解；④Mg和HCl反应；⑤稀释浓硫酸；⑥固体溶于水；⑦铝热反应；⑧与固体混合；⑨生石灰溶于水；⑩碳与二氧化碳反应
A．2个 B．3个 C．4个 D．5个
9．（23-24高一下·湖南长沙·阶段练习）下列反应能量的变化与如图所示相符的是
A．金属镁与稀硫酸的反应 B．大理石的分解反应
C．浓硫酸溶于水 D．稀盐酸与碳酸氢钠溶液的反应
10．（23-24高一下·浙江·期中）下图分别表示HCl、N2O4(g)、N2O4(l)的能量变化图，有关说法正确的是
A．①中H2和Cl2的总能量大于HCl的总能量
B．由②可以看出N2O4(g)转化为N2O4(l)需要吸收热量
C．化学反应中的物质变化总会伴随着能量变化，化学能只能转化为热能
D．化学反应中的能量变化取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小
11．（23-24高一下·浙江台州·期中）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，如图为和反应生成过程中的能量变化。则下列说法正确的是
和反应生成过程中能量变化
A．N原子和O原子形成1个分子会放出的热量
B．常温下和混合就能直接生成
C．和反应生成吸收的能量为
D．和具有的总能量大于具有的总能量
12．（23-24高一下·湖南长沙·阶段练习）研究表明N2O与CO在Fe+作用下发生反应的能量变化及反应过程如图所示。下列有关说法正确的是
A．该反应中断裂N2O和CO中化学键释放的能量大于形成N2和CO2中化学键吸收的能量
B．FeO+是该反应的催化剂
C．由图可知，CO2比CO稳定
D．Fe++N2O→FeO++N2、FeO++CO→Fe++CO2两步均为放热反应
13．（23-24高一下·四川眉山·阶段练习）研究表明，在一定条件下，气态HCN转化为气态CNH的能量变化如图所示。下列说法正确的是
A．断开1molHCN(g)中所有化学键需要放出127.2kJ的能量
B．CNH(g)比HCN(g)更稳定
C．1molHCN(g)转化为1molCNH(g)需要吸收59.3kJ的能量
D．HCN(g)转化为CNH(g)一定要加热
14．（23-24高一下·广东惠州·期中）已知下图表示N2(g)+O2(g)=2NO(g)过程的能量变化。下列说法不正确的是
A．该反应是一个吸热反应
B．反应物的总能量比生成物的总能量低
C．在N2(g)和O2(g)的反应过程中，有非极性键的断裂和极性键的形成
D．燃料燃烧的能量变化也可用上图表示
二、解答题
15．（23-24高一下·新疆·期中）化学反应过程中释放或吸收的热量在生活、生产。科技及科研中应用广泛。
(1)化学反应中能量变化的主要原因是 。
(2)由天然气和水反应制备氢气：，该反应过程中能量变化如下图所示，则该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。已知破坏1mol化学键需要吸收的热量如表所示，则该反应吸收或放出的热量为 kJ(用含a、b、c、d的代数式表示)。
化学键
吸收热量(kJ/mol) a b c d
(3)已知：1mol的石墨转化为金刚石需要吸收1.9kJ的热量。
①金刚石比石墨更 (填“稳定”或“不稳定”)。
②等质量的金刚石和石墨完全燃烧释放的热量更多的是 (填“金刚石”或“石墨”)。
(4)某兴趣小组将除去氧化膜的镁条投入到少量稀盐酸中进行实验，实验测得氢气的产生速率变化情况如图曲线所示，对该曲线的解释中正确的是___________。
A．从的原因是镁与酸的反应是放热反应，体系温度升高
B．从的原因水蒸发，致使酸的浓度升高
C．从的原因是随着反应的进行镁条的质量下降
D．从的原因是随着反应的进行，的浓度逐渐下降
(5)“即热饭盒”为生活带来便利，它可利用下面 (填字母)反应放热加热食物。
A．浓硫酸和水 B．生石灰和水 C．纯碱和水 D．食盐和白醋
E．氯化铵固体与氢氧化钡晶体混合搅拌
(6)在一定条件下A与B反应可生成C和D．其能量变化如图：
若，反应体系的总能量 (填“升高”或“降低”)，为 (填“吸热”或“放热”)反应。
16．（23-24高一下·安徽合肥·期中）根据所学知识填空：
(1)下列变化属于放热反应的是 （填序号）。
a．稀释浓硫酸 b．高温煅烧石灰石使其分解 c．氢气与氯气化合 d．过氧化钠溶于水 e．氯化铵固体与氢氧化钡晶体混合搅拌
(2)从能量的变化研究反应：。下图能正确表示该反应中能量变化的是 。
从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化，化学键的键能如下表所示：
化学键 H—H O＝O H—O
键能（） 436 496 463
则生成1mol （g）可以放出热量 kJ。
(3)用NaOH溶液吸收法处理（仅含NO、）。已知过程中发生的反应有：；
①用不同浓度的NaOH溶液吸收含量不同的尾气，关系如图：
（表示中的含量）：
用NaOH溶液吸收氮氧化物的最佳条件为： ， 。
②若一定体积的被500mL 2的NaOH溶液恰好完全吸收，溶液质量增加38g，则x的值为 。
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