高中化學(xué)必修2 第06講 化學(xué)反應(yīng)與熱能新學(xué)生版

1、第06講 化學(xué)反應(yīng)與熱能知識(shí)導(dǎo)航模塊一 化學(xué)反應(yīng)中的熱量變化知識(shí)精講一、化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)和特征1本質(zhì)：（1）化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是舊化學(xué)鍵的_和新化學(xué)鍵的_。（2）斷開化學(xué)鍵要_能量，形成化學(xué)鍵要_能量，吸收的能量與釋放的能量_。2特征：（1）生成新物質(zhì)（符合質(zhì)量守恒定律）；（2）釋放能量或吸收能量（符合能量守恒定律）。 明辨是非（1）有化學(xué)鍵斷裂的，肯定發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)（ ）（2）既有化學(xué)鍵斷裂，又有化學(xué)鍵形成的，肯定發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)（ ）（3）在化學(xué)鍵的形成過程中，肯定放出能量（ ）（4）化學(xué)反應(yīng)中原子一定發(fā)生重新組合（ ）（5）化學(xué)變化中一定會(huì)發(fā)生電子轉(zhuǎn)移（ ）（6）所有化學(xué)反應(yīng)必然伴隨著能量的變化

2、（ ） 實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)操作在一只試管中加入2 mL 2 mol/L 鹽酸，并用溫度計(jì)測(cè)量其溫度。再向試管中放入用砂紙打磨光亮的鎂條實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鎂條逐漸溶解，有氣泡產(chǎn)生，溫度計(jì)溫度上升，用手觸摸試管壁，有溫?zé)岣蟹磻?yīng)原理Mg + 2HCl = MgCl2 + H2實(shí)驗(yàn)結(jié)論該反應(yīng)放出熱量實(shí)驗(yàn)操作將20g Ba(OH)28H2O晶體研細(xì)后與10g NH4Cl在燒杯中混合，并將燒杯放在滴有幾滴水的木片上，用玻璃棒快速攪拌，聞到氣味后迅速用玻璃片蓋上燒杯，用手觸摸燒杯下部，試著用手拿起燒杯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有刺激性氣味氣體產(chǎn)生；木片上的水結(jié)成冰，與燒杯底粘在了一起；用手觸摸杯壁下部，有涼的感覺反應(yīng)原理Ba(OH)28H2

3、O + 2NH4Cl = BaCl2 + 2NH3+ 10H2O實(shí)驗(yàn)結(jié)論該反應(yīng)吸收熱量二、吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)1吸熱反應(yīng)：吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)。2放熱反應(yīng)：放出熱量的化學(xué)反應(yīng)。三、常見的放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)大多數(shù)化合反應(yīng)所有燃燒反應(yīng)酸堿中和反應(yīng)金屬與酸或水的置換反應(yīng)鋁熱反應(yīng)大多數(shù)分解反應(yīng)Ba(OH)28H2O與NH4Cl反應(yīng)以C、CO、H2為還原劑的氧化還原反應(yīng) 明辨是非（1）需要加熱的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)（ ）（2）吸熱反應(yīng)一定需要加熱才可以進(jìn)行（ ）（3）放熱反應(yīng)不需要加熱即可發(fā)生（ ）（4）放出熱量的變化過程一定是放熱反應(yīng)（ ）【總結(jié)1】吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的對(duì)象都是化學(xué)變化，物理

4、變化除外。【總結(jié)2】一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是吸熱還是放熱，與反應(yīng)條件（是否需要加熱）沒有必然聯(lián)系。經(jīng)典例題化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)與能量變化【例1】下列說法正確的是（ ）A物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化都伴隨著能量變化B任何反應(yīng)中的能量變化都表現(xiàn)為熱量變化C物質(zhì)變化時(shí)若伴有能量變化，則一定是化學(xué)變化D沒有物質(zhì)的化學(xué)變化，也就沒有能量的變化吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)的判斷【例2】下列是吸熱反應(yīng)的是_ 水蒸氣冷凝 煅燒石灰石 濃硫酸稀釋 酸堿發(fā)生中和反應(yīng) 生石灰跟水反應(yīng)生成熟石灰 干冰升華 液氨汽化 碳和二氧化碳在高溫下反應(yīng) 氫原子兩兩結(jié)合為氫分子【變2-1】下列變化中屬于吸熱反應(yīng)的是（ ）冰融化成水 膽礬受熱分解 濃硫酸加水稀釋 高錳酸

5、鉀分解制取氧氣 生石灰與水反應(yīng)生成熟石灰 石灰石高溫分解 CO2 + C eq o(=,sup7(高溫) 2COBa(OH)28H2O與固體NH4Cl混合 C + H2O(g) eq o(=,sup7(高溫) CO + H2ABCD【變2-2】把下列物質(zhì)分別加入盛冷水的錐形瓶內(nèi)，立即塞緊帶U形管的塞子。已知U形管內(nèi)預(yù)先裝有少量水且液面相平（為便于觀察，預(yù)先染成紅色），加入下列哪些物質(zhì)后，發(fā)生如圖變化（） NaOH粉末； 濃硫酸； 硝酸銨晶體； 過氧化鈉固體； 生石灰。ABCD吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究【例3】在一個(gè)小燒杯里，加入約20 g已研磨成粉末的氫氧化鋇晶體 Ba(OH)28H2O，將

6、小燒杯放在事先已滴有3 4滴水的木片上，然后向燒杯內(nèi)加入約10 g NH4Cl晶體，并立即用玻璃棒迅速攪拌，如圖所示。試回答下列問題：（1）實(shí)驗(yàn)中要立即用玻璃棒迅速攪拌的原因是_。（2）如果實(shí)驗(yàn)中沒有看到“結(jié)冰”現(xiàn)象，可能的原因是_（答出3個(gè)或3個(gè)以上原因）。（3）如果沒有看到“結(jié)冰”現(xiàn)象，為說明該反應(yīng)吸熱，我們還可以采取的方式是_?！咀?】為了探究化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，某興趣小組進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：（1）將純固體物質(zhì)分別裝入有水的錐形瓶里（發(fā)生化學(xué)反應(yīng)），立即塞緊帶U形管的塞子，發(fā)現(xiàn)U形管內(nèi)紅墨水的液面高度如圖所示。若如圖1所示，發(fā)生的反應(yīng)（假設(shè)沒有氣體生成）是_（填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)，是_（

7、填兩種物質(zhì)的化學(xué)式）。若如圖2所示，發(fā)生的反應(yīng)（假設(shè)沒有氣體生成）是_（填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)，以下選項(xiàng)中與其能量變化相同的是_（填序號(hào)）。ACO還原CuO的反應(yīng) BCaCO3的分解反應(yīng) CAl和Fe2O3的反應(yīng)（2）如圖所示，把試管放入盛有25飽和澄清石灰水的燒杯中，試管中開始放幾小塊鎂片，再滴入稀鹽酸。試回答下列問題：實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是：鎂片逐漸溶解、有大量氣泡產(chǎn)生、_。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是_。模塊二 化學(xué)反應(yīng)中的能量變化分析知識(shí)精講一、從化學(xué)鍵的角度分析化學(xué)反應(yīng)的能量變化1鍵能：斷開（形成）1 mol某化學(xué)鍵所吸收（放出）的能量叫鍵能。單位：kJ/mol。例如，斷開（形成）1 mo

8、l H-H鍵吸收（放出）的能量為436.0 kJ，那么H-H鍵的鍵能是436.0 kJ/mol 。2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：（1）若吸收能量E1釋放能量E2，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；（2）若吸收能量E1釋放能量E2，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。3實(shí)例化學(xué)鍵HHClClHCl鍵能kJ/mol436243431從鍵能角度分析H2 +Cl2 eq o(=,sup7(點(diǎn)燃) 2HCl 反應(yīng)體系中能量變化情況。1 mol H2與1 mol Cl2反應(yīng)生成2 mol HCl分子的過程中， 了 kJ的能量。 及時(shí)小練計(jì)算2H2 + O2 eq o(=,sup7(點(diǎn)燃) 2H2O 反應(yīng)體系中的能量變

9、化情況。已知：化學(xué)鍵HHOOHO鍵能kJ/mol436498465二、從總能量的角度分析化學(xué)反應(yīng)的能量變化1一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)完成后的結(jié)果是吸收能量還是放出能量，決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對(duì)大小。（1）若反應(yīng)物總能量E反生成物總能量E生，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；（2）若反應(yīng)物總能量E反生成物總能量E生，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。 E反 _ E生 ，_ 反應(yīng) E反 _ E生 ，_ 反應(yīng)2吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)的真實(shí)能量變化圖：E吸 E放，放熱反應(yīng)E吸 E放，吸熱反應(yīng) 資料卡片能量與穩(wěn)定性一般來說，物質(zhì)具有的能量越低，物質(zhì)越穩(wěn)定。即“能量越低越穩(wěn)定”。經(jīng)典例題能量變化圖【例4】已知反應(yīng)A + B =

10、C + D的能量變化如圖所示，下列關(guān)于此反應(yīng)的說法不正確的是（）A是吸熱反應(yīng)B該反應(yīng)不符合能量守恒定律C生成物的總能量高于反應(yīng)物的總能量D反應(yīng)中斷開化學(xué)鍵吸收的總能量高于形成化學(xué)鍵放出的總能量【變4】反應(yīng)A + B C（放熱）分兩步進(jìn)行： A + B X（吸熱）， X C（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（）ABCD鍵能的計(jì)算【例5】已知部分鍵能如下表所示，計(jì)算下列三個(gè)反應(yīng)中的能量變化情況?；瘜W(xué)鍵HHHNNNOOCHCOHOPPPO鍵能（kJ/mol）436391x498414750465198360（1）CH4 + 2O2 eq o(=,sup7(點(diǎn)燃) CO2 +

11、2H2O，1 mol CH4完全反應(yīng)時(shí)，_（填吸收/放出）_ kJ能量。（2）已知N2 + 3H2 2NH3，消耗1 mol N2 時(shí)放出92 kJ的熱量，則上表中x的數(shù)值為 _。（3）如下圖為白磷（P4）和P4O6的結(jié)構(gòu)，1mol 白磷完全燃燒，_（填吸收/放出）_kJ能量。【變5】NF3是一種溫室氣體，其存儲(chǔ)能量的能力是CO2的12000 20000倍，在大氣中的壽命可長達(dá)740年，如表所示是幾種化學(xué)鍵的鍵能：化學(xué)鍵NNFFNF鍵能/kJmol-1946154.8283.0下列說法中正確的是（ ）A過程N(yùn)2(g) 2N(g)放出能量B過程N(yùn)(g) + 3F(g) NF3(g)放出能量C反應(yīng)

12、N2(g)3F2(g) = 2NF3(g)是吸熱反應(yīng)DNF3吸收能量后如果沒有化學(xué)鍵的斷裂與生成，仍可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)能量越低越穩(wěn)定【例6】金剛石和石墨是由C元素組成的兩種結(jié)構(gòu)不同的單質(zhì)。在100 kPa時(shí)，1 mol石墨轉(zhuǎn)化為金剛石，要吸收1.895 kJ的能量。據(jù)此判斷， 在100 kPa時(shí)，下列結(jié)論正確的是（ ）A1 mol石墨比1 mol金剛石的總能量高B金剛石比石墨穩(wěn)定 C石墨比金剛石穩(wěn)定D1 mol石墨與1 mol金剛石的總能量相等【變6-1】如圖表示有關(guān)反應(yīng)的反應(yīng)過程與能量變化的關(guān)系，據(jù)此判斷下列說法中不正確的是（）A紅磷和白磷互為同素異形體B白磷比紅磷穩(wěn)定C白磷轉(zhuǎn)化為紅磷是放熱反

13、應(yīng)D白磷比紅磷更容易與氧氣反應(yīng)生成P4O10【變6-2】已知25、101 kPa下，含1 mol碳原子的石墨完全燃燒生成CO2放出熱量393.51 kJ；含1 mol碳原子的金剛石完全燃燒生成CO2放出395.41 kJ的熱量。據(jù)此判斷，下列說法正確的是（）A由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng)；石墨比金剛石穩(wěn)定B由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng)；金剛石比石墨穩(wěn)定C由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng)；石墨比金剛石穩(wěn)定D由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng)；金剛石比石墨穩(wěn)定模塊三 人類對(duì)能源的利用知識(shí)精講一、人類對(duì)能源的利用1獲取熱能的途徑物質(zhì)的燃燒（1）早期：以樹枝雜草為主要能源。（2）現(xiàn)代：以煤、石油和天然氣為主要能源。2面

14、臨問題（1）短期內(nèi)不可再生，儲(chǔ)量有限；（2）煤和石油產(chǎn)品燃燒排放的粉塵、SO2、NOx、CO等造成大氣污染。3解決方法（1）節(jié)能減排（2）開發(fā)利用新能源 明辨是非（1）任何反應(yīng)中的能量變化都表現(xiàn)為熱量變化（）（2）伴有能量變化的物質(zhì)變化都是化學(xué)變化（）（3）太陽能熱水器是將光能轉(zhuǎn)化為熱能（）（4）在動(dòng)物體內(nèi)的葡萄糖被氧化成CO2是熱能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的過程（ ）（5）化石燃料和植物燃料燃燒時(shí)放出的能量均來源于太陽能（ ）（6）柴草燃燒時(shí)，化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為熱能（ ）（7）電解水生成氫氣和氧氣時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能（）（8）利用化石燃料燃燒放出的熱量使水分解產(chǎn)生氫氣，是氫能開發(fā)的研究方向（）經(jīng)典例題能源

15、的利用【例7】下列敘述不正確的是（ ）A開發(fā)氫能、太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等新能源是踐行低碳生活的有效途徑B火力發(fā)電是將燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的過程C利用生物質(zhì)能就是間接利用太陽能D綠色植物進(jìn)行光合作用時(shí)，將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能【變7】氫氣是未來的理想能源，理由是（ ）燃燒放熱多燃燒時(shí)不污染環(huán)境用于制取H2的水資源豐富密度小，便于運(yùn)輸ABCD提分作業(yè)【練1】下列說法錯(cuò)誤的是（ ）A化學(xué)反應(yīng)放熱還是吸熱，取決于生成物具有的總能量和反應(yīng)物具有的總能量的相對(duì)大小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需要加熱才能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)D反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量時(shí)，發(fā)生放熱

16、反應(yīng)【練2】如圖所示，有關(guān)化學(xué)反應(yīng)和能量變化的說法正確的是（ ）A圖a表示的是吸熱反應(yīng)的能量變化B圖b中生成物比反應(yīng)物穩(wěn)定C圖b可以表示氯化銨固體與氫氧化鋇晶體反應(yīng)的能量變化D圖a不需要加熱就一定能發(fā)生，圖b一定需要加熱才能發(fā)生【練3】“能源分類相關(guān)圖”如下圖所示，四組能源選項(xiàng)中全部符合圖中陰影部分的能源是（ ）A煤炭、石油、潮汐能B水能、生物質(zhì)能、天然氣C太陽能、風(fēng)能、沼氣D地?zé)崮?、海洋能、核能【?】科學(xué)家已獲得了極具理論研究意義的N4分子，其結(jié)構(gòu)為正四面體（如圖所示），與白磷分子相似。已知斷裂 1 mol NN鍵吸收193 kJ熱量，斷裂 1 mol NN鍵吸收941 kJ熱量，則下列說

17、法不正確的是（）AN4與N2互為同素異形體B1 mol N4氣體轉(zhuǎn)化為N2時(shí)要放出724 kJ能量CN4變成N2是化學(xué)變化D2 mol N2的能量比1 mol N4的能量高【練5】下列反應(yīng)中舊化學(xué)鍵斷裂吸收的總能量大于新化學(xué)鍵形成放出總能量的是（）A電解水制取H2和O2 B甲烷燃燒C鋁粉與氧化鐵粉末反應(yīng) D鐵與稀鹽酸反應(yīng)【練6】最新報(bào)道：科學(xué)家首次用X射線激光技術(shù)觀察到CO與O在催化劑表面形成化學(xué)鍵的過程。反應(yīng)過程示意圖如下：下列說法正確的是（ ）ACO和O生成CO2是吸熱反應(yīng)B在該過程中，CO斷鍵形成C和OCCO和O形成了具有極性共價(jià)鍵的CO2D狀態(tài) 狀態(tài) 表示CO與O2反應(yīng)的過程【練7】化學(xué)反應(yīng)A2 + B2 = 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)B斷裂1 mol AA鍵和1 mol BB鍵能放出x kJ能量C斷裂2 mol AB鍵需要吸收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【練8】為了探究化學(xué)能與熱能的轉(zhuǎn)化，某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如下三套實(shí)驗(yàn)裝置：（1）上述3個(gè)裝置中，不能證明“銅與濃硝酸反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)”的是_。（2）某同學(xué)選用裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)前U形管里液面左右相平），在甲試管里加入適量氫氧化鋇溶液與稀硫酸，U形管中可觀察到的現(xiàn)象是_，說