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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P47活动探究]
①镁、铁与HCl的反应
离子反应
Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
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
②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
H＋＋HCO===H2O＋CO2↑
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
E1>E2，反应吸收能量；E12．决定化学反应中能量变化的因素
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。
3．化学反应中能量转化的形式
(1)化学反应的能量变化还可以看做是“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能、电能或光能等释放出来的过程。
(2)化学反应的能量变化也可以看做是热能、电能或光能等转化为物质内部的能量被“储存”起来的过程。
微判断
(1)化学键断裂需要吸收能量，化学键形成会放出能量(　　)
(2)化学反应必然伴随能量变化(　　)
(3)相同条件下由原子形成1 mol H—Cl 键所放出的能量与断开1 mol H—Cl 键吸收的能量相等(　　)
(4)放出能量越多的反应通常生成物越不稳定(　　)
(5)化学反应过程不一定都有能量变化(　　)
(6)NaOH溶于水要释放能量(　　)
(7)煤、石油和天然气都是化石能源(　　)
(8)柴草燃烧时，化学能全部转化为热能(　　)
答案　(1)√　(2)√　(3)√　(4)×
(5)×　(6)√　(7)√　(8)×
微训练
1．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
2．某化学反应，设反应物总能量为E1，生成物总能量为E2。如果把化学反应中能量的变化看成是物质内部的能量与热能之间进行转变，则：
(1)若E1>E2，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E1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。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)2·8H2O固体与NH4Cl固体的反应。
2．NaOH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
3．NaCl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===Na＋＋Cl－，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
①金属与水或酸的反应；②金属氧化物与水或酸的反应；③可燃物的燃烧反应及缓慢氧化；④酸与碱的中和反应；⑤大部分化合反应
①大部分分解反应；
②Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反应
③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．该反应热ΔH＝＋(a－b) kJ /mol
C．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 A—A和1 mol B—B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ΔH＝＋(a－b)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 A—A键和1 mol B—B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
C．1 mol H2跟 mol O2反应生成1 mol H2O一定释放能量245 kJ
D．2 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 H－O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(　　)
①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应　②放热反应在常温下一定很容易发生　③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　④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③④ B．只有①②
C．①②③④ D．②③④
[解题指导]
易错点
(1)“三个不一定”。①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；②放热反应常温下不一定容易发生，如铝热反应；③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。
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Fe＋SFeS。
得答案
A
三、对点训练
1. 已知反应A＋B===C＋D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　D
2．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(　　)
A．H2SO4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　C
3．已知断裂1 mol共价键所需要吸收的能量分别为H—H：436 kJ，I—I：151 kJ，H—I：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 H—H键和1 mol I—I键吸收的能量为436 kJ＋151 kJ＝587 kJ，生成2 mol H—I键放出的能量为299 kJ×2＝598 kJ，因为598 kJ＞587 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　B
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(　　)
A．1 mol N2(g)与1 mol O2(g)反应放出的能量为180 kJ
B．1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量
C．通常情况下，N2(g)与O2(g)混合能直接生成NO(g)
D．NO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水
解析　A．1 mol N2(g)与1 mol O2(g)反应吸收的能量为946 kJ＋498 kJ－2×632 kJ＝180 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　B
5．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：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，析出固体的离子方程式为：Ca2＋＋2OH－===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)Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑、Ca2＋＋2OH－===Ca(OH)2↓　(4)小于
[学 考 练]
1．下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是(　　)
A．锌粒与稀硫酸的反应
B．灼热的木炭与CO2反应
C．甲烷在氧气中的燃烧反应
D．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应
解析　锌粒与稀硫酸的反应、甲烷的燃烧反应均是放热反应，不合题意；Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是吸热反应，但元素的化合价无变化，是非氧化还原反应，D项不合题意。
答案　B
2．下列有关化学反应能量变化的叙述中正确的是(　　)
①如果反应物的总能量低于生成物的总能量，该反应一定是吸热反应　②只要是在点燃条件下进行的反应就一定是吸热反应　③只要是在常温常压下进行的反应就一定是放热反应　④燃烧反应一定是放热反应　⑤化合反应都是放热反应，分解反应都是吸热反应
A．①④ B．①②③
C．③⑤ D．④⑤
解析　②燃烧反应和铝热反应虽需点燃，但属于放热反应。③NH4Cl和Ba(OH)2·8H2O的反应是吸热反应。⑤C和CO2生成CO的反应属于吸热反应，而分解反应通常是吸热反应。
答案　A
3．在25 ℃，101 kPa下，1mol的白磷(化学式为P4)完全燃烧放出的热量比4 mol的红磷(化学式为P)完全燃烧放出的热量多。化学方程式分别为P4(s)＋5O2(g)P4O10(s)；4P(s)＋5O2(g)P4O10(s)。由此判断，下列说法正确的是(　　)
A．由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷能量比白磷高
B．由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷能量比白磷低
C．由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷能量比白磷高
D．由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷能量比白磷低
解析　白磷和红磷燃烧的生成物相同，但白磷释放的热量较多，说明等质量的白磷具有较高的能量，白磷转化为红磷要放热，反之要吸热。
答案　D
4．下列关于能源和作为能源使用的物质的叙述中错误的是(　　)
A．化石能源物质内部蕴含着大量的能量
B．绿色植物进行光合作用时，将太阳能转化为化学能“贮存”起来
C．物质的化学能可以在一定条件下转化为热能、电能，为人类所利用
D．吸热反应没有利用价值
解析　任何反应都有有利和不利的一面，如C＋CO22CO是吸热反应，在钢铁冶炼中可以利用该反应获得更多的还原剂CO，故D项错误。
答案　D
5．研究物质变化时，人们可以从不同的角度、不同的层面来认识物质变化时所引起的化学键及能量变化。据此判断以下叙述中错误的是(　　)
A．金属钠与氯气反应生成氯化钠后，其结构的稳定性增强，体系的能量降低
B．物质燃烧可看作是储存在物质内部的能量(化学能)转化为热能释放出来
C．氮气分子内部存在着很强的化学键，故通常情况下氮气的化学性质很活泼
D．需要加热才能发生的反应不一定是吸收能量的反应
答案　C
6．下列能正确表示氢气与氯气反应生成氯化氢的过程中能量变化的示意图是(　　)
解析　氢气与氯气的反应是放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，反应物断键先吸收能量，总能量增大，然后形成化学键时放出能量。
答案　B
7．为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是(　　)
A．H2O的分解反应是放热反应
B．氢能源已被普遍使用
C．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值
D．2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2具有的总能量
解析　水的分解是吸热反应，A错误；氢能源由于受贮存和运输等因素的限制，还未普遍使用，但有巨大的开发利用价值，B、C错误；2 mol H2在1 mol O2中完全燃烧生成2 mol H2O，并放出大量的热，D正确。
答案　D
8．根据下列信息判断氢气燃烧生成水时的热量变化，其中一定正确的是(　　)
A．H2O分解为H2与O2时放出热量
B．生成1 mol H2O时吸收热量245 kJ
C．甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙>甲>丙
D．氢气和氧气的总能量小于水的能量
解析　根据能量变化可知，1 mol H2与 mol O2断键时吸收685 kJ能量，而生成1 mol H2O放出930 kJ能量，所以H2燃烧生成H2O的反应是放热反应，则H2O的分解是吸热反应。
答案　C
9．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1 molA—A键和1 molB—B键放出x kJ的能量
C．断裂2 molA—B键需要吸收y kJ的能量
D．2 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
10．肼(H2N—NH2)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)：N≡N键为942、O===O键为500、N—N键为154，则断裂1 mol N—H键所需的能量(kJ)是(　　)
A．194 B．391
C．516 D．658
解析　利用图示可知1 mol肼和氧气变成原子时断键需要的能量为2 752 kJ－534 kJ＝2 218 kJ。肼和氧气断键变为原子时要断裂1个N—N键、4个N—H键和1个O===O键，所以1×154 kJ＋4×E(N—H)＋1×500 kJ＝2 218 kJ，解得断裂1 mol N—H键所需的能量为391 kJ。
答案　B
11．为了研究化学反应A＋B===C＋D的能量变化情况，某同学设计了如图所示装置。当向盛有A的试管中滴加试剂B时，看到U形管中甲处液面下降乙处液面上升。试回答下列问题：
(1)该反应________(填“放出”或“吸收”)热量。
(2)A和B的总能量比C和D的总能量________(填“高”或“低”)。
(3)物质中的化学能通过化学反应转化成________释放出来。
(4)反应物化学键断裂吸收的能量________(填“高”或“低”)于生成物化学键形成放出的能量。
(5)写出一个符合题中条件的化学方程式：_________________________________
___________________________________________________________。
答案　(1)放出　(2)高　(3)热能　(4)低
(5)2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑(或2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑或NaOH＋HCl===NaCl＋H2O等合理答案均可)
12．请根据化学反应与热能的有关知识，填写下列空白：
(1)在一个小烧杯里，加入20 g Ba(OH)2·8H2O粉末，将小烧杯放在事先已滴有4～5滴水的玻璃片上。然后加入10 g NH4Cl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：_____________________________
____________________________________________________________。
③实验中观察到的现象有________________________________________________
________________________________________________________________和反应混合物呈糊状。
(2)下列过程中不一定释放能量的是________(填编号)。
①形成化学键　②燃料燃烧　③化合反应　④葡萄糖在体内的氧化反应　⑤酸碱中和　⑥炸药爆炸
(3)等质量的下列物质分别完全燃烧，放出热量较多的是________(填编号)。
①固体硫　②硫蒸气
(4)已知H2和O2反应放热，且断开1 mol H—H键、1 mol O===O键、1 mol O—H键需吸收的能量分别为Q1 kJ、Q2 kJ、Q3 kJ，由此可以推知下列关系正确的是________(填编号)。
①Q1＋Q2＞Q3 ②Q1＋Q2＞2Q3
③2Q1＋Q2＜4Q3 ④2Q1＋Q2＜2Q3
解析　(1)①用玻璃棒迅速搅拌，可以知道玻璃棒的作用是搅拌使混合物充分接触并反应；②氯化铵属于铵盐，能和强碱氢氧化钡反应生成氨气、水以及氯化钡，化学方程式为Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O。③氯化铵和Ba(OH)2·8H2O的反应是吸热反应，温度降低能让水结冰，导致烧杯和玻璃片黏在一起，同时生成的氨气具有刺激性气味。
(2)一般的化合反应放热，但有的化合反应吸热，如二氧化碳和碳反应生成一氧化碳。
(3)固态变为气态需要吸收能量，所以硫蒸气的能量大于固体硫，等质量的固体硫、硫蒸气分别完全燃烧，放出热量较多的是硫蒸气。
(4)已知2 mol H2和1 mol O2反应生成2 mol H2O，反应断开2 mol H—H键吸收能量2Q1 kJ、1 mol O===O键吸收能量Q2 kJ，形成4 mol O—H键放出能量4Q3 kJ，总反应放热，则2Q1＋Q2＜4Q3。
答案　(1)①搅拌使混合物充分接触并反应
②Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O　③玻璃片与烧杯之间结冰黏在一起，有少许刺激性气味的气体逸出
(2)③　(3)②　(4)③
[能 力 练]
13．某化学反应中，设反应物的总能量为E1，生成物的总能量为E2(如图所示)。
(1)若E1＞E2，则该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。该反应可用图________(填“A”或“B”)表示。
(2)若E1＜E2，则该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。该反应可用图________(填“A”或“B”)表示。
(3)太阳能的开发和利用是21世纪的一个重要课题。
利用储能介质储存太阳能的原理是白天在太阳照射下，某种盐熔化，吸收热量；晚间熔盐释放出相应能量，从而使室温得以调节。已知下列数据：
盐
熔点/℃
熔化吸热/
kJ·mol－1
参考价格/
元·t－1
CaCl2·6H2O
29.0
37.3
780～850
Na2SO4·10H2O
32.4
77.0
800～900
Na2HPO4·12H2O
36.1
100.1
1600～2000
Na2S2O3·5H2O
48.5
49.7
1400～1800
其中最适宜作储能介质的是________(填字母)。
A．CaCl2·6H2O B．Na2SO4·10H2O
C．Na2HPO4·12H2O D．Na2S2O3·5H2O
解析　(1)若反应物的总能量E1大于生成物的总能量E2，则为放热反应。(2)若反应物的总能量E1小于生成物的总能量E2，则为吸热反应。(3)选择的物质应该具有的特点：白天在太阳照射下，某种盐熔化，熔化时单位质量的物质吸收热量应该较多，同时价格不能太高，Na2SO4·10H2O的性价比最高，故选B。
答案　(1)放热　A　(2)吸热　B　(3)B
14．化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能：P—P：198 kJ·mol－1、P—O：360 kJ·mol－1、O===O：498 kJ·mol－1，则P4(白磷)＋3O2P4O6的反应是________(填“吸热”或“放热”)反应，生成1 mol P4O6________的热量为________。
解析　断开旧键吸收的能量为198×6 kJ＋3×498 kJ＝2 682 kJ，形成新键放出的能量为12×360 kJ＝4 320 kJ，故该反应为放热反应，生成1 mol P4O6放出的热量为4 320 kJ－2 682 kJ＝1 638 kJ。
答案　放热　放出　1 638 kJ
课件41张PPT。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［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P47活动探究]①镁、铁与HCl的反应Mg2＋＋H2↑Fe2＋＋H2↑气泡放热②盐酸与NaHCO3的反应气泡下降H2O＋CO2↑吸热2.定义吸热反应：最终表现为________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________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。熟记常见反应吸收放出知识点二　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E1>E2，反应________能量；E1确定反应类型吸收释放吸收释放2．决定化学反应中能量变化的因素反应物总能量大于生成物总能量，反应________；
反应物总能量小于生成物总能量，反应________。3．化学反应中能量转化的形式(1)化学反应的能量变化还可以看做是“储存”在物质内部的能量(________能)转化为________能、________能或________能等释放出来的过程。
(2)化学反应的能量变化也可以看做是________能、________能或________能等转化为物质内部的能量被“储存”起来的过程。化学放热吸热热电光热电光微判断(1)化学键断裂需要吸收能量，化学键形成会放出能量(　　)
(2)化学反应必然伴随能量变化(　　)
(3)相同条件下由原子形成1 mol H—Cl 键所放出的能量与断开1 mol H—Cl 键吸收的能量相等(　　)
(4)放出能量越多的反应通常生成物越不稳定(　　)
(5)化学反应过程不一定都有能量变化(　　)
(6)NaOH溶于水要释放能量(　　)
(7)煤、石油和天然气都是化石能源(　　)
(8)柴草燃烧时，化学能全部转化为热能(　　)√√√××√√×微训练
1．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　①⑦2．某化学反应，设反应物总能量为E1，生成物总能量为E2。如果把化学反应中能量的变化看成是物质内部的能量与热能之间进行转变，则：(1)若E1>E2，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E1(2)吸　吸收能量　热能转化为物质内部的能量而被“贮存”起来解析　(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。微思考
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)2·8H2O固体与NH4Cl固体的反应。2．NaOH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3．NaCl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===Na＋＋Cl－，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：【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．该反应热ΔH＝＋(a－b) kJ /mol
C．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 A—A和1 mol B—B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ΔH＝＋(a－b)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 A—A键和1 mol B—B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(　　)答案　A学习任务2　(核心素养)吸热反应与放热反应的比较一、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【素养解题】
[典例示范]　下列说法正确的是(　　)①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应　②放热反应在常温下一定很容易发生　③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　④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③④ B．只有①② C．①②③④ D．②③④[解题指导]三、对点训练
1. 已知反应A＋B===C＋D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答案　D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。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　C2．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(　　)A．H2SO4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　依题意，断裂1 mol H—H键和1 mol I—I键吸收的能量为436 kJ＋151 kJ＝587 kJ，生成2 mol H—I键放出的能量为299 kJ×2＝598 kJ，因为598 kJ＞587 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　BA．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(　　)
A．1 mol N2(g)与1 mol O2(g)反应放出的能量为180 kJ
B．1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量
C．通常情况下，N2(g)与O2(g)混合能直接生成NO(g)
D．NO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水答案　B解析　A．1 mol N2(g)与1 mol O2(g)反应吸收的能量为946 kJ＋498 kJ－2×632 kJ＝180 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。5．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____________________________________
_________________________________________________________。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：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，析出固体的离子方程式为：Ca2＋＋2OH－===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。(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。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)Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑、Ca2＋＋2OH－===Ca(OH)2↓　(4)小于

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