2019_2020學(xué)年高中化學(xué)第二章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第1課時(shí)化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)及轉(zhuǎn)化形式學(xué)案魯科版.docx

第1課時(shí)化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)及轉(zhuǎn)化形式課程標(biāo)準(zhǔn)核心素養(yǎng)1.認(rèn)識(shí)物質(zhì)具有能量，認(rèn)識(shí)放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。2.知道化學(xué)反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)與其他能量形式的轉(zhuǎn)化。3.了解化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)。1.變化觀念與平衡思想認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)。2.宏觀辨識(shí)與微觀探析能從宏觀(反應(yīng)物和生成物的總能量)和微觀(化學(xué)鍵的斷裂和形成)相結(jié)合的視角分析化學(xué)反應(yīng)中能量的變化。化學(xué)反應(yīng)中的能量變化1化學(xué)反應(yīng)中的能量變化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式及結(jié)論NaOH溶液與鹽酸反應(yīng)混合液的溫度升高化學(xué)方程式：NaOHHCl=NaClH2O；結(jié)論：反應(yīng)釋放能量鋅與鹽酸反應(yīng)有大量氣泡產(chǎn)生，溶液溫度升高化學(xué)方程式：Zn2HCl=ZnCl2H2；結(jié)論：反應(yīng)釋放能量碳酸氫鈉與檸檬酸反應(yīng)混合液的溫度降低結(jié)論：反應(yīng)吸收能量結(jié)論：每一個(gè)化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化，有的反應(yīng)釋放能量，有的反應(yīng)吸收能量。2化學(xué)反應(yīng)的分類(從能量變化角度)(1)放熱反應(yīng)：最終表現(xiàn)為釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)。(2)吸熱反應(yīng)：最終表現(xiàn)為吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)。1常見的放熱反應(yīng)(1)所有的燃燒反應(yīng)，如木炭、H2、CH4等在氧氣中的燃燒，H2在Cl2中的燃燒。(2)酸堿中和反應(yīng)，如HOH=H2O。(3)大多數(shù)的化合反應(yīng)，如H2Cl22HCl。(4)鋁熱反應(yīng)，如2AlFe2O3Al2O32Fe。(5)活潑金屬與酸或H2O的反應(yīng)，如2Al6H=2Al33H2，2Na2H2O=2Na2OHH2。2常見的吸熱反應(yīng)(1)消石灰Ca(OH)2與氯化銨固體的反應(yīng)：Ca(OH)22NH4ClCaCl22NH32H2O。(2)大多數(shù)的分解反應(yīng)，如NH4ClHClNH3。(3)碳與水蒸氣的反應(yīng)：CH2O(g)COH2。(4)部分以C、H2、CO為還原劑的氧化還原反應(yīng)，如CCO22CO。吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)均是化學(xué)反應(yīng)。NaOH固體溶于水、濃H2SO4的稀釋，屬于放熱過程，不屬于放熱反應(yīng)；NH4NO3固體溶于水屬于吸熱過程，不屬于吸熱反應(yīng)。1判斷正誤(1)化學(xué)變化遵循質(zhì)量守恒和能量守恒。()(2)有能量變化的過程一定發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。()(3)化學(xué)反應(yīng)中化學(xué)能只能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋?)(4)需要點(diǎn)燃或加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)。()(5)電解水的過程是電能轉(zhuǎn)化為熱能。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2下列反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)的是()A鋁與CuCl2溶液反應(yīng)BNaOH和HCl反應(yīng)CNaOH與NH4Cl反應(yīng)D甲烷燃燒解析：選C。需要識(shí)記常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。3下列反應(yīng)中屬于放熱反應(yīng)的是_，屬于吸熱反應(yīng)的是_。煅燒石灰石制生石灰(CaO)燃燒木炭取暖炸藥爆炸NaOH溶液與鹽酸的反應(yīng)生石灰與水作用制熟石灰食物因氧化而腐敗硝酸銨溶于水答案：化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)及轉(zhuǎn)化形式1從化學(xué)鍵的角度分析化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)(1)實(shí)例分析斷鍵時(shí)吸收的總能量：436 kJ249 kJ685 kJ；成鍵時(shí)釋放的總能量：930 kJ；所以1 mol H2燃燒生成水蒸氣時(shí)釋放能量245 kJ。(2)圖示注：E1為破壞舊化學(xué)鍵吸收的能量，E2為形成新化學(xué)鍵釋放的能量。(3)結(jié)論若E1E2，反應(yīng)吸收能量(吸熱反應(yīng))。若E1E2，反應(yīng)釋放能量(放熱反應(yīng))。2從物質(zhì)內(nèi)部能量的角度分析化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)(1)圖示(2)結(jié)論反應(yīng)物內(nèi)部的總能量小于生成物內(nèi)部的總能量，反應(yīng)吸收能量。反應(yīng)物內(nèi)部的總能量大于生成物內(nèi)部的總能量，反應(yīng)釋放能量。3化學(xué)反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與其他形式能量的轉(zhuǎn)化(1)利用化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能、電能等其他形式的能量，用于生產(chǎn)、生活和科研。例如，焊接鋼軌利用了鋁與氧化鐵反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，鋁空氣海洋電池則利用鋁與氧氣的反應(yīng)產(chǎn)生的電能供電。(2)利用熱能、電能等促使很多化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，獲得所需要的物質(zhì)，如煅燒石灰石制取生石灰、太陽能光解水制氫等。化學(xué)反應(yīng)中能量變化大小的計(jì)算方法1根據(jù)反應(yīng)物總能量和生成物總能量計(jì)算E|反應(yīng)物總能量生成物總能量|2根據(jù)化學(xué)鍵斷裂吸收的能量和化學(xué)鍵形成釋放的能量計(jì)算(1)根據(jù)化學(xué)方程式確定斷鍵、成鍵的物質(zhì)的量。(2)確定斷鍵吸收的總能量和成鍵釋放的總能量。(3)計(jì)算反應(yīng)的能量變化大小E|斷鍵時(shí)吸收能量之和成鍵時(shí)釋放能量之和|1判斷正誤(1)O22O過程需要釋放能量。()(2)所有化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物的總能量一定大于生成物的總能量。()(3)斷裂1 mol HCl鍵吸收的能量和形成1 mol HCl鍵釋放的能量相同。()(4)斷裂1 mol HCl鍵和1 mol HI鍵所需能量：前者小于后者。()(5)1 mol H2和1 mol Cl2的總能量大于2 mol HCl的能量。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2下列過程一定釋放能量的是()A兩個(gè)氫原子結(jié)合成一個(gè)氫分子B分解反應(yīng)C氮分子拆成兩個(gè)氮原子D化合反應(yīng)答案：A3某反應(yīng)過程能量變化如圖所示，下列說法正確的是()A過程a釋放能量，過程b吸收能量B該反應(yīng)為放熱反應(yīng)C反應(yīng)物的總能量高說明更穩(wěn)定D該反應(yīng)過程中的能量變化大小等于E1E2解析：選B。根據(jù)圖示，過程a為斷鍵吸收能量E1，過程b為成鍵釋放能量E2，A錯(cuò)誤；E1”或“等級性測試1“搖搖冰”是一種即用即冷的飲料。吸食時(shí)，將飲料罐隔離層中的化學(xué)物質(zhì)和水混合搖動(dòng)即會(huì)制冷。根據(jù)你的經(jīng)驗(yàn)判斷，該化學(xué)物質(zhì)是()A氯化鈉B固體氫氧化鈉C固體硝酸銨 D生石灰解析：選C?？疾榛瘜W(xué)物質(zhì)和水混合時(shí)的能量變化問題。氯化鈉溶于水的能量變化不明顯；固體硝酸銨溶于水是吸熱過程；固體氫氧化鈉、生石灰溶于水是放熱過程。2從宏觀角度來看化學(xué)變化的本質(zhì)是有新物質(zhì)生成。從微觀角度來看，下列變化不能說明發(fā)生了化學(xué)變化的是()A變化時(shí)有電子的得失或偏移B變化過程中有化學(xué)鍵的斷裂和形成C變化時(shí)釋放出能量D變化前后原子的種類和數(shù)目沒有改變，分子種類改變了解析：選C。物質(zhì)發(fā)生變化時(shí)有電子的得失或偏移，說明發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，A能說明；化學(xué)反應(yīng)的過程就是原子重新組合的過程，所以變化過程中有化學(xué)鍵的斷裂和形成，B能說明；物質(zhì)的狀態(tài)從氣態(tài)到液態(tài)變化時(shí)也會(huì)釋放出能量，但屬于物理變化，C不能說明；化學(xué)反應(yīng)的過程就是原子重新組合的過程，在這個(gè)過程中原子的種類和數(shù)目沒有改變，分子種類可能增加，也可能減少，D能說明。3下列反應(yīng)既屬于氧化還原反應(yīng)，又屬于吸熱反應(yīng)的是()A鐵片與稀硫酸的反應(yīng)BBa(OH)28H2O和NH4Cl的反應(yīng)C灼熱的焦炭與水蒸氣的反應(yīng)D鎂條在氯氣中燃燒解析：選C。A項(xiàng)中鐵片與稀硫酸的反應(yīng)和D項(xiàng)中鎂條在氯氣中燃燒都是放熱反應(yīng)；B項(xiàng)中Ba(OH)28H2O和NH4Cl的反應(yīng)是復(fù)分解反應(yīng)，是非氧化還原反應(yīng)；C項(xiàng)中灼熱的焦炭與水蒸氣的反應(yīng)是吸熱的氧化還原反應(yīng)。4將盛有NH4HCO3粉末的小燒杯放入盛有少量醋酸的大燒杯中，然后向小燒杯中加入鹽酸，反應(yīng)劇烈，醋酸逐漸凝固。由此可見()ANH4HCO3和鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)B該反應(yīng)中，熱能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物內(nèi)部的能量C反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量D反應(yīng)的離子方程式為CO2H=H2OCO2解析：選B。根據(jù)醋酸逐漸凝固說明該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，A、C錯(cuò)誤，B正確；該反應(yīng)的離子方程式為HCOH=H2OCO2，D錯(cuò)誤。5下列圖示表示吸熱反應(yīng)的是()解析：選A。根據(jù)圖像可知，反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量，因此是吸熱反應(yīng)，A正確；根據(jù)圖像可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，因此是放熱反應(yīng)，B錯(cuò)誤；濃硫酸稀釋放熱，屬于物理變化，既不是吸熱反應(yīng)，也不是放熱反應(yīng)，C錯(cuò)誤；鋅與稀鹽酸發(fā)生置換反應(yīng)生成氯化鋅和氫氣，屬于放熱反應(yīng)，D錯(cuò)誤。6下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)中能量變化的說法正確的是()A化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，都表現(xiàn)為熱能的變化B化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因C已知Zn(s)CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)Cu(s)為放熱反應(yīng)，則反應(yīng)物總能量E2，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。7反應(yīng)ABC(反應(yīng)放熱)分兩步進(jìn)行：ABX(反應(yīng)吸熱)，XC(反應(yīng)放熱)。下列示意圖中，能正確表示總反應(yīng)過程中能量變化的是()解析：選D。根據(jù)吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)與反應(yīng)物總能量和生成物總能量的關(guān)系分析、判斷。ABC為放熱反應(yīng)，則A和B的能量之和大于C的能量，A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤；ABX為吸熱反應(yīng)，則A和B的能量之和小于X的能量，C選項(xiàng)錯(cuò)誤、D選項(xiàng)正確。8已知斷裂1 mol HH鍵吸收能量為436 kJ，形成1 mol HN鍵放出能量為391 kJ，若1 mol N2和3 mol H2完全反應(yīng)：N23H22NH3，放出的能量為92.4 kJ，則斷裂1 mol NN鍵吸收的能量是()A433.6 kJ B945.6 kJC649 kJ D869 kJ解析：選B。斷鍵吸收能量為Q吸E(NN)3436 kJ，成鍵放出能量為Q放6391 kJ，Q放Q吸92.4 kJ，即6391 kJE(NN)3436 kJ92.4 kJ，解得E(NN)945.6 kJ。9化學(xué)鍵的鍵能是形成(或斷開)1 mol化學(xué)鍵時(shí)釋放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6的分子結(jié)構(gòu)如圖所示，現(xiàn)提供以下化學(xué)鍵的鍵能(kJmol1)：PP：198PO：360O=O：497若生成1 mol P4O6，則反應(yīng)P4(白磷)3O2=P4O6中的能量變化為()A吸收1 641 kJ能量 B放出1 641 kJ能量C吸收126 kJ能量 D放出126 kJ能量解析：選B。斷鍵吸收的能量：6 mol PP鍵為6198 kJ，3 mol O=O鍵為3497 kJ，共為2 679 kJ；成鍵放出的能量：12 mol PO鍵為12360 kJ4 320 kJ；故反應(yīng)放出的能量大于吸收的能量，放出的能量為4 320 kJ2 679 kJ1 641 kJ。10下表中的數(shù)據(jù)是破壞1 mol物質(zhì)中的化學(xué)鍵所消耗的能量：物質(zhì)Cl2Br2I2HClHBrHIH2能量/kJ243193151432366298436根據(jù)表中數(shù)據(jù)回答下列問題。(1)下列氫化物中最穩(wěn)定的是_。 AHClBHBrCHI(2)H2X2=2HX(X代表Cl、Br、I)是_(填“放熱反應(yīng)”或“吸熱反應(yīng)”)。 (3)在相同條件下，X2(X代表Cl、Br、I)分別與H2反應(yīng)，當(dāng)消耗的物質(zhì)的量相同時(shí)，放出或吸收的能量最多的是_與H2的反應(yīng)。 解析：(1)破壞1 mol HX中的化學(xué)鍵所消耗的能量越多，說明HX越穩(wěn)定，由表中數(shù)據(jù)可判斷氫化物中最穩(wěn)定的為HCl。(2)H2X2=2HX(X代表Cl、Br、I)，當(dāng)有1 mol H2發(fā)生反應(yīng)時(shí)，斷裂舊化學(xué)鍵吸收的能量分別為(436243) kJ679 kJ、(436193) kJ629 kJ、(436151) kJ587 kJ，形成新化學(xué)鍵放出的能量分別為2432 kJ864 kJ、2366 kJ732 kJ、2298 kJ596 kJ，形成新化學(xué)鍵放出的能量均比斷裂舊化學(xué)鍵吸收的能量多，因此都是放熱反應(yīng)。(3)放出的能量分別是864 kJ679 kJ185 kJ、732 kJ629 kJ103 kJ、596 kJ587 kJ9 kJ，故Cl2與H2反應(yīng)放出的能量最多。答案：(1)A(2)放熱反應(yīng)(3)Cl211化學(xué)反應(yīng)N2(g)3H2(g)2NH3(g)的能量變化如圖所示，請回答下列問題：(1)圖中A、C分別表示_、_，反應(yīng)_(填“吸收”或“放出”)能量。(2)反應(yīng)過程中斷裂的化學(xué)鍵及其物質(zhì)的量為_，_(填“吸收”或“放出”，下同)的能量為_(用E1、E2或E3表示，下同)；形成的化學(xué)鍵及其物質(zhì)的量為_，_的能量為_。(3)E2_或_。(用“A、C”或“E1、E3”表示)解析：(1)A、C分別表示1 mol N2(g)和3 mol H2(g)(反應(yīng)物)的總能量、2 mol NH3(g)(生成物)的總能量，由于反應(yīng)物總能量高于生成物總能量，因此反應(yīng)放出能量。(2)反應(yīng)過程中斷裂的化學(xué)鍵為1 mol NN鍵和3 mol HH鍵，吸收的能量為E1；形成的化學(xué)鍵為6 mol NH 鍵，放出的能量為E3。答案：(1)1 mol N2(g)和3 mol H2(g)(反應(yīng)物)的總能量2 mol NH3(g)(生成物)的總能量放出(2)1 mol NN鍵和3 mol HH鍵吸收E16 mol NH鍵放出E3(3)ACE3E112某同學(xué)設(shè)計(jì)如下三種實(shí)驗(yàn)方案以探究某反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)。方案一：如圖甲，在小燒杯里放一些已除去氧化鋁保護(hù)膜的鋁片，然后向燒杯里加入10 mL 2 molL1稀硫酸，再插入一支溫度計(jì)，溫度計(jì)的溫度由20 逐漸升至75 ，隨后，溫度逐漸下降至30 ，最終停留在20 。方案二：如圖乙，在燒杯底部用熔融的蠟燭粘一塊小木片，在燒杯里加入10 mL 2 molL1硫酸溶液，再向其中加入氫氧化鈉溶液，片刻后提起燒杯，發(fā)現(xiàn)小木片脫落下來。方案三：如圖丙，A試管中發(fā)生某化學(xué)反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)前U形管中的紅墨水液面相平，在化學(xué)反應(yīng)過程中，通過觀察U形管兩側(cè)紅墨水液面高低變化判斷某反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)。項(xiàng)目A試管里發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)U形管里紅墨水液面變化氧化鈣與水左低右高氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體(充分?jǐn)嚢?？鋁片與燒堿溶液左低右高銅與濃硝酸左低右高根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)回答相關(guān)問題：(1)鋁片與稀硫酸的反應(yīng)是_(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)，寫出該反應(yīng)的離子方程式：_。(2)方案一中，溫度升至最大值后又下降的原