魯科版必修2 第2章第1節(jié) 化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)（第2課時(shí)） 學(xué)案.doc

第2課時(shí)化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中的能量變化目標(biāo)導(dǎo)航1.了解化學(xué)反應(yīng)中存在能量變化。2.知道常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。3.了解化學(xué)反應(yīng)能量變化的實(shí)質(zhì)。一、化學(xué)反應(yīng)中的能量變化實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有關(guān)化學(xué)方程式及結(jié)論混合液的溫度升高化學(xué)方程式：naohhcl=naclh2o結(jié)論：反應(yīng)過程釋放熱量有刺激性氣味氣體產(chǎn)生，燒杯溫度降低化學(xué)方程式：ca(oh)22nh4cl=cacl22nh32h2o結(jié)論：反應(yīng)過程吸收熱量結(jié)論每一個(gè)化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化，有的釋放能量，有的吸收能量【議一議】1放熱反應(yīng)一定容易發(fā)生，吸熱反應(yīng)一定難以發(fā)生嗎？答案不一定，放熱反應(yīng)不一定容易發(fā)生，有些放熱反應(yīng)需要加熱才能進(jìn)行，如銅與氧氣、硫與鐵的反應(yīng)。吸熱反應(yīng)不一定難發(fā)生，有些吸熱反應(yīng)常溫下能進(jìn)行，如ca(oh)2與nh4cl的反應(yīng)。2需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)嗎？答案不一定，有些需要加熱進(jìn)行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，如硫與鐵的反應(yīng)。二、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的實(shí)質(zhì)及轉(zhuǎn)化的形式1化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)化學(xué)反應(yīng)是舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)鍵形成的過程。2化學(xué)反應(yīng)中能量變化的實(shí)質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)過程中，舊化學(xué)鍵的斷裂需要吸收一定的能量；新化學(xué)鍵的形成需要釋放一定的能量，二者不相等。3化學(xué)反應(yīng)中放出或吸收能量的原因在化學(xué)反應(yīng)過程中，最終是吸收能量還是釋放能量，取決于舊化學(xué)鍵斷裂所吸收的總能量與新化學(xué)鍵形成所釋放的總能量的相對大小。若形成新化學(xué)鍵所釋放的總能量大于破壞舊化學(xué)鍵所吸收的總能量，則該反應(yīng)放出能量；如果形成新化學(xué)鍵所釋放的能量小于破壞舊化學(xué)鍵所吸收的能量，則該反應(yīng)吸收能量。4化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的形式(1)化學(xué)反應(yīng)的能量變化還可以看做是“儲存”在物質(zhì)內(nèi)部的能量(化學(xué)能)轉(zhuǎn)化為熱能、電能或光能等釋放出來的過程。(2)化學(xué)反應(yīng)的能量變化也可以看做是熱能、電能或光能等物質(zhì)外部的能量轉(zhuǎn)化為物質(zhì)內(nèi)部的能量(化學(xué)能)被“儲存”起來的過程。【議一議】1為什么所有化學(xué)反應(yīng)前后都有能量的變化？答案因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)一定有舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成，化學(xué)鍵斷裂吸收的能量與新化學(xué)鍵形成釋放的能量不等。2化學(xué)反應(yīng)中能量變化全部表現(xiàn)為熱能和光能嗎？答案化學(xué)反應(yīng)中能量變化不全部表現(xiàn)為熱能和光能。化學(xué)反應(yīng)中的能量還可以表現(xiàn)為電能等其他形式的能量。3根據(jù)以下信息，判斷1 mol h2(g)完全燃燒生成水蒸氣時(shí)放出的能量為多少？已知：1 mol hh鍵完全斷裂時(shí)吸收能量為436 kj，1 mol o=o鍵完全斷裂時(shí)吸收能量為498 kj,1 mol ho鍵形成時(shí)放出能量為465 kj。答案因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)一定有舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成，斷開1 mol hh鍵和 mol o=o鍵需要吸收的能量為436 kj498 kj685 kj，生成1 mol h2o(g)放出的能量為2465 kj930 kj。1 mol h2(g)完全燃燒生成水蒸氣時(shí)放出的能量為930 kj 685 kj245 kj。一、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因1從化學(xué)鍵的角度分析若e1e2，反應(yīng)吸收能量；若e1e2，反應(yīng)釋放能量。2從反應(yīng)物和生成物所具有能量的角度分析若反應(yīng)物所具有的總能量大于生成物所具有的總能量，則反應(yīng)釋放能量(如圖1)；若反應(yīng)物所具有的總能量小于生成物所具有的總能量，則反應(yīng)吸收能量(如圖2)?！咎貏e提醒】化學(xué)反應(yīng)中能量的轉(zhuǎn)化不一定都表現(xiàn)為化學(xué)能與熱能的轉(zhuǎn)化?！纠?】已知反應(yīng)xy=mn為放熱反應(yīng)，對該反應(yīng)的下列說法中正確的是()ax的能量一定高于m的，y的能量一定高于n的b破壞反應(yīng)物中的化學(xué)鍵所吸收的總能量大于形成生成物中化學(xué)鍵所放出的總能量cx和y的總能量一定高于m和n的總能量d因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng)，所以不必加熱就可發(fā)生解析由于該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以x和y的總能量一定高于m和n的總能量，a不正確，c正確；破壞反應(yīng)物中的化學(xué)鍵所吸收的總能量大于形成生成物中化學(xué)鍵所放出的總能量時(shí)，該反應(yīng)則為吸熱反應(yīng)，b不正確；放熱反應(yīng)在通常情況下不一定就能反應(yīng)，有些放熱反應(yīng)需要在一定的條件(如加熱或光照等)下才能發(fā)生。答案c【歸納總結(jié)】(1)斷裂或形成化學(xué)鍵的能量表示：吸收能量值e吸e放放出能量值e放e吸(2)物質(zhì)內(nèi)部能量h表示：放熱：h反h產(chǎn)吸熱：h產(chǎn)h反變式訓(xùn)練1已知反應(yīng)h2cl2=2hcl，破壞1 mol h2中的化學(xué)鍵消耗的能量為q1 kj，破壞1 mol cl2 中的化學(xué)鍵消耗的能量為q2 kj，形成1 mol hcl中的化學(xué)鍵釋放的能量為q3 kj，則下列說法中正確的是()a該反應(yīng)反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量b該反應(yīng)的能量關(guān)系為q1q20，則為吸熱反應(yīng)；若e 4q3 b2q1q24q3cq1q2q3d2q1q24q3(4)已知1 g h2(g)完全燃燒生成水蒸氣時(shí)放出能量122.5 kj，且o2(g)中1 mol o=o 鍵完全斷裂時(shí)吸收能量 498 kj，h2o(g)中1 mol ho 鍵形成時(shí)放出能量465 kj，則h2(g)中1 mol hh 鍵斷裂時(shí)吸收能量為_ kj。a920b557c436d188 答案(1)表示斷裂1 mol hh鍵和0.5 mol o=o 鍵所吸收的總能量表示形成2 mol ho 鍵所放出的總能量表示1 mol h2(g)和0.5 mol o2(g)完全反應(yīng)生成1 mol h2o(g)放出的能量(2)放熱bac(3)b(4)c解析(1)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時(shí)，首先斷裂反應(yīng)物中的化學(xué)鍵，再形成生成物中的化學(xué)鍵，h2(g)和o2(g)與2h(g)和o(g)之間的能量差是h22h(g)和o2(g)o(g)過程中斷開1 mol hh 鍵和0.5 mol o=o鍵需吸收的能量。故a表示斷裂1 mol hh 鍵和0.5 mol o=o 鍵所吸收的總能量。同理，b表示形成2 mol ho 鍵所放出的總能量，c表示 1 mol h2(g)和0.5 mol o2(g)完全反應(yīng)生成 1 mol h2o(g)放出的能量。(2)由圖可知該反應(yīng)中反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，所以該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。舊化學(xué)鍵斷裂吸收的能量小于新化學(xué)鍵生成放出的能量。所以a代表舊鍵斷裂吸收的能量，b代表2h(g)o(g)結(jié)合成ho鍵所放出的能量，c則代表成鍵所釋放的能量斷鍵所吸收的能量，即bac。(3)氫氣在氧氣中燃燒的反應(yīng)為2h2(g)o2(g)=2h2o(g)，反應(yīng)釋放能量。在該反應(yīng)中破壞2 mol hh鍵、1 mol o=o 鍵，形成4 mol ho 鍵，所以2q1q24q3。(4)因?yàn)? g h2 (g)完全燃燒生成h2o(g)時(shí)放出熱量122.5 kj，所以1 mol h2(g)與 mol o2(g)完全燃燒生成 1 mol h2o(g)時(shí)放出熱量245 kj。反應(yīng)過程中斷裂1 mol hh 鍵和 mol o=o 鍵需要吸收的能量為498 kjehh，形成2 mol oh鍵釋放的能量為2465 kj930 kj，所以930 kj(498 kjehh)245 kj，解得ehh436 kj。分層訓(xùn)練基礎(chǔ)過關(guān)題組1化學(xué)反應(yīng)中能量變化的實(shí)質(zhì)及轉(zhuǎn)化1某化學(xué)反應(yīng)中生成物的總能量為60 kj，如果該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，那么反應(yīng)物的總能量可能是()a50 kjb30 kjc80 kjd20 kj答案c解析因放熱反應(yīng)中，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，生成物的總能量為60 kj，所以反應(yīng)物總能量大于60 kj。2下列說法不正確的是()a化學(xué)反應(yīng)放熱還是吸熱與反應(yīng)條件無關(guān)b在加熱條件下進(jìn)行的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)c所有的燃燒反應(yīng)都是放熱反應(yīng)d在化學(xué)反應(yīng)過程中，發(fā)生物質(zhì)變化的同時(shí)不一定發(fā)生能量變化答案d解析化學(xué)反應(yīng)是放熱還是吸熱取決于反應(yīng)物和生成物總能量的相對大小，或取決于斷開反應(yīng)物的化學(xué)鍵所吸收的總能量和形成生成物的化學(xué)鍵所放出的總能量的相對大小，與反應(yīng)條件無關(guān)，a正確；在加熱條件下進(jìn)行的反應(yīng)，可能是吸熱反應(yīng)，也可能是放熱反應(yīng)，b正確；燃燒是發(fā)光發(fā)熱的劇烈的氧化還原反應(yīng)，一定是放熱反應(yīng)，c正確；化學(xué)反應(yīng)過程中發(fā)生物質(zhì)變化的同時(shí)，一定發(fā)生能量變化，d不正確。3化學(xué)反應(yīng)中的能量變化常表現(xiàn)為熱量變化，如有的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，有的為吸熱反應(yīng)，請從下列選項(xiàng)中選出對此解釋合理的為()a舊化學(xué)鍵斷裂時(shí)吸收的能量高于新化學(xué)鍵形成時(shí)所釋放的總能量為吸熱反應(yīng)b舊化學(xué)鍵斷裂時(shí)吸收的能量低于新化學(xué)鍵形成時(shí)所釋放的總能量為吸熱反應(yīng)c在化學(xué)反應(yīng)中需要加熱的反應(yīng)就是吸熱反應(yīng)d在化學(xué)反應(yīng)中需要降溫的反應(yīng)為放熱反應(yīng)答案a解析在化學(xué)反應(yīng)中，如果形成新化學(xué)鍵所釋放的能量小于破壞舊化學(xué)鍵所吸收的能量，該反應(yīng)就需要不斷吸收能量，即為吸熱反應(yīng)，故a正確，b不正確；有的放熱反應(yīng)開始需要加熱，只是斷裂舊的化學(xué)鍵需要能量而已，如合成氨的反應(yīng)，鐵與硫的反應(yīng)等，故c、d不正確。4下列反應(yīng)中反應(yīng)物總能量小于生成物總能量的是()afe粉與硫粉混合加熱b常溫下將氫氧化鋇晶體與氯化銨粉末混合反應(yīng)c將鐵片投入到稀硝酸溶液中dal粉與naoh溶液反應(yīng)答案b解析反應(yīng)物的總能量小于生成物總能量的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。5可以從不同角度、不同的層面來認(rèn)識物質(zhì)變化時(shí)所引起的化學(xué)鍵及能量變化。據(jù)此判斷下列敘述中錯(cuò)誤的是()a鈉原子與氯原子反應(yīng)生成nacl后，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性增強(qiáng)，體系的能量降低b物質(zhì)燃燒可看作“儲存”在物質(zhì)內(nèi)部的能量(化學(xué)能)轉(zhuǎn)化為熱能釋放出來c氮分子內(nèi)部存在著很強(qiáng)的共價(jià)鍵，故通常狀況下氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很活潑d需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)不一定是吸收能量的反應(yīng)答案c解析物質(zhì)燃燒時(shí)放熱，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，屬于放熱反應(yīng)，但該類反應(yīng)往往需要先加熱到其燃點(diǎn)才能進(jìn)行，故b、d正確；化學(xué)反應(yīng)首先是舊鍵的斷裂，然后才是新鍵的形成。氮元素的非金屬性雖然較強(qiáng)，但反應(yīng)時(shí)，氮分子中的化學(xué)鍵很難斷裂，故通常狀況下氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，故c不正確。題組2放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)6如圖所示，在錐形瓶上放置裝有水的小試管，往小試管中分別加入下列物質(zhì)時(shí)：燒堿固體濃硫酸硝酸銨固體nacl固體，其中能使a端液面高于b端液面的是_(填序號)。答案解析a端液面高于b端液面，即錐形瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小，推知加入的a物質(zhì)溶解時(shí)應(yīng)吸熱，使溫度下降，而溶于水吸熱的只有nh4no3。7已知化學(xué)反應(yīng)2c(s)o2(g)2co(g)、2co(g)o2(g)2co2(g)都是放熱反應(yīng)。據(jù)此判斷，下列說法不正確的是(其他條件相同) ()a12 g c所具有的能量一定高于28 g co所具有的能量b56 g co和32 g o2所具有的總能量大于88 g co2所具有的總能量c12 g c和32 g o2所具有的總能量大于44 g co2所具有的總能量d將一定質(zhì)量的c燃燒，生成co2比生成co時(shí)放出的熱量多答案a解析放出熱量的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)物的總能量一定高于生成物的總能量。c和co的燃燒反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，所以co2co2必然是放熱反應(yīng)，因此b、c兩項(xiàng)的說法正確；12 g c并不代表反應(yīng)物的全部，o2也是反應(yīng)物，所以a項(xiàng)不正確；由于cco放熱、coco2放熱，所以cco2比cco放出的熱量要多，即d項(xiàng)說法正確。8如圖為反應(yīng)2h2(g)o2(g)=2h2o(g)的能量變化示意圖。下列說法正確的是()a拆開2 mol h2(g)和1 mol o2(g)中的化學(xué)鍵成為h、o原子，共放出1 368 kj能量b由h、o原子形成2 mol h2o(g)，共吸收1 852 kj能量c2 mol h2(g)和1 mol o2(g)反應(yīng)生成2 mol h2o(l)，共吸收484 kj能量d2 mol h2(g)和1 mol o2(g)反應(yīng)生成2 mol h2o(g)，共放出484 kj能量答案d解析由圖示可以看出，斷鍵需要吸收能量，成鍵時(shí)放出能量，a、b錯(cuò)；2 mol h2(g)和1 mol o2(g)反應(yīng)生成2 mol氣態(tài)水時(shí)放出484 kj能量，c錯(cuò)，d對。題組3化學(xué)反應(yīng)的能量變化與化學(xué)鍵的關(guān)系9下列關(guān)于反應(yīng)能量的說法中正確的是()a化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，都表現(xiàn)為熱量的變化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已知反應(yīng)：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不正確。10化學(xué)反應(yīng)a2b2=2ab的能量變化如圖所示，則下列說法正確的是()a該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)b1 mol aa鍵和1 mol bb鍵斷裂能放出x kj的能量c2 mol ab鍵斷裂需要吸收y kj的能量d2 mol ab的總能量高于1 mol a2和1 mol b2的總能量答案c解析由圖知，1 mol a2和1 mol b2的總能量高于2 mol ab 的能量，所以該反應(yīng)放熱，a和d不正確；化學(xué)鍵斷裂時(shí)需吸收能量，b不正確；2 mol ab鍵斷裂變成 2 mol a 原子和2 mol b原子吸收y kj的能量，c項(xiàng)正確。能力提升11能源是人類生活和社會發(fā)展的基礎(chǔ)，研究化學(xué)應(yīng)用中的能量變化，有助于更好地利用化學(xué)反應(yīng)為生產(chǎn)和生活服務(wù)。(1)化學(xué)鍵斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)能量產(chǎn)生的原因。從能量的角度看，斷開舊化學(xué)鍵需要_(填“吸收”或“放出”，下同)能量，形成新化學(xué)鍵需要_能量。(2)已知化學(xué)反應(yīng)n23h22nh3的能量變化如圖所示：1 mol n和3 mol h生成1 mol nh3(g)是_(填“吸收”或“釋放”)能量的過程。由 mol n2(g)和 mol h2(g)生成1 mol nh3(g)過程_(填“吸收”或“釋放”)_ kj能量。已知斷開1 mol hh鍵、1 mol nh鍵、1 mol nn鍵分別需要吸收的能量為436 kj、391 kj、946 kj。一定條件下由氫氣和氮?dú)夥磻?yīng)生成1 mol nh3需要_(填“放出”或“吸收”)_ kj的能量。答案(1)吸收放出(2)釋放釋放ba放出46解析(2)如果反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量，整個(gè)反應(yīng)就放出能量，反之就吸收能量。由圖像可知1 mol n和3 mol h具有的總能量比1 mol nh3(g)高b kj，所以1 mol n和3 mol h生成1 mol nh3(g)是釋放能量的過程。由圖像可知 mol n2(g)和 mol h2(g)總能量比1 mol n和3 mol h具有的總能量低 a kj，而1 mol nh3(g)具有的總能量比1 mol n 和3 mol h具有的總能量低b kj，ba，所以由 mol n2(g)和 mol h2(g)生成1 mol nh3(g)的過程釋放出(ba) kj能量。根據(jù)化學(xué)方程式n23h22nh3，生成1 mol nh3時(shí)需要消耗0.5 mol 的n2和1.5 mol 的h2。因此在上述的反應(yīng)過程中斷裂0.5 mol nn鍵和1.5 mol hh鍵，共吸收能量0.5946 kj1.5436 kj1 127 kj；形成1 mol nh3中的3 mol nh鍵，共放出能量3391 kj1 173 kj。因?yàn)? 173 kj1 127 kj，因此反應(yīng)放熱，共放出1 173 kj1 127 kj46 kj的能量。12如圖所示，把試管放入盛有25 的飽和澄清石灰水的燒杯中，試管開始放入幾小塊鎂片，再用滴管滴入5 ml鹽酸于試管中，試回答下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是_。(2)產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是_。(3)寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式_。(4)由實(shí)驗(yàn)推知，mgcl2溶液和h2的總能量_(填“大于”、“小于”或“等于”)鎂片和鹽酸的總能量。答案(1)鎂片上有大量氣泡產(chǎn)生；鎂片逐漸溶解；燒杯中析出固體(或燒杯中溶液變渾濁)(2)鎂與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ca(oh)2在水中的溶解度隨溫度升高而減小(3)mg2h=mg2h2(4)小于解析鎂片與鹽酸反應(yīng)放熱，是由于反應(yīng)物(mg和鹽酸)的總能量高于生成物(mgcl2和h2)的總能量。放出的熱量通過小試管傳遞給飽和石灰水，使ca(oh)2因溶解度下降而析出ca(oh)2固體。13(1)在25 、101 kpa的條件下，請回答下列有關(guān)問題：由hhh2，當(dāng)生成1 mol h2時(shí)，要_(填“吸收”或“放出”，下同)436 kj的能量；由cl2clcl，當(dāng)斷裂1 mol cl2中的共價(jià)鍵時(shí)，要_243 kj的能量。對于反應(yīng)h2(g)cl2(g)=2hcl(g)，測得生成2 mol hcl(g)時(shí)，反應(yīng)過程中放出183 kj的熱量，則斷開 1 mol hcl 鍵所需的能量是_kj。有兩個(gè)反應(yīng)：a.h2(g)cl2(g)2hcl(g)，b.h2(g)cl2(g)2hcl(g)。這兩個(gè)反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化方式主要是_能轉(zhuǎn)化為_能，相同物質(zhì)的量的h2(g)、cl2(g)反應(yīng)生成相同質(zhì)量的hcl(g)時(shí)，放出的能量_(填“相等”或“不相等)。(2)根據(jù)圖示的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系判斷，生成16 g ch3oh(l