高中化學必修二講義教學：第二章化學反應與能量

第二章化學反應與能量

第一節(jié)化學能與熱能

本節(jié)需掌握知識點

1.化學反應吸熱還是放熱決定于反應物總能量(E1)和生成物總能量(七2)的相對大

小。若E1>E2,則為放熱反應；若EI<E2,則為吸熱反應。

2.化學反應中，斷裂反應物中化學鍵吸收能量為。(吸)，形成生成物中化學鍵

放出能量為。(放)，則化學反應過程中的能量變?yōu)锳0=Q(吸)一。(放)，若AQ<0,

為放熱反應，若AQ>0,為吸熱反應。

3.(1)常見的放熱反應：所有燃燒反應，酸堿中和反應，金屬與水、酸的反應，

絕大多數(shù)化合反應。

(2)常見的吸熱反應：Ba(OH)2-8H2。與NH4cl的反應，以C、也、CO為還原劑

的反應，大多數(shù)分解反應。

4.物質具有的能量越低，物質的穩(wěn)定性越強，即能量越低越穩(wěn)定。

一化學鍵與化學反應中能量變化的關系

1.化學反應中能量變化的原因——微觀角度

(1)化學反應的實質

原子之間重新組合，是反應物中舊化學鍵斷裂和生成物中新化學鍵形成的過程。

(2)化學反應中能量變化的原因

①變化原因：

結論：化學反應中能量變化的主要原因是化學鍵的斷裂與形成。

2.化學反應中能量變化的決定因素——宏觀角度

(1)物質的能量與反應放出、吸收能量的關系

反應物總能量>生成物總能量：反應放出能量;反應物總能量〈生成物總能量：

反應吸收能量。

⑵結論：化學反應中的能量變化取決于反應物總能量與生成物總能量的相對大

小。

(3)圖不:

1

放出能量吸收能量

［生成物的總能量高

I反應物的總能量高

化學反應［放出能量化學反應I吸收能量

［反應物的總能量低

［生成物后總能量低I

反應物的總能量〉生成物的總能量反應物的總能量〈生成物的總能量

圈反應物

量產T

、化學反應

、放出能量

I生成物

反應物的總能量,生成物的總能量反應物的總能量〈生成物的總能量

2.從化學鍵角度判斷化學反應中的能量變化

用。（吸）表示反應物分子斷鍵時吸收的總能量，Q（放）表示生成物分子成鍵時放出

的總能量。

公式：AQ=Q（吸）一。（放）

（1）若八。>0,說明反應物分子斷鍵時吸收的總能量〉生成物分子成鍵時放出的總

能量，即反應吸收能量。

（2）若AQ<0,說明反應物分子斷鍵時吸收的總能量〈生成物分子成鍵時放出的總

能量，即反應放出能量。

演練

1.判斷正誤（正確的打“，錯誤的打“X”）。

（1）只要有化學鍵的斷裂，化學反應一定吸收能量（）

（2）斷裂化學鍵釋放出能量而生成新鍵則吸收能量（）

（3）當反應物的總能量大于生成物的總能量時，化學反應吸收能量（）

（4）化學反應的過程實際上是一個舊鍵斷裂的過程（）

2.下列說法中錯誤的是（）

A.化學反應中能量變化通常表現(xiàn)為熱量的變化

B.化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因

C.需要加熱才能發(fā)生的反應一定是吸收能量

D.反應物總能量和生成物總能量的相對大小決定了反應是放出能量還是吸收能

2

重

3.下列說法中正確的是()

A.物質發(fā)生化學反應不一定都伴隨有能量變化

B.伴有能量變化的物質變化不一定是化學變化

C.在一個確定化學反應中，反應物總能量總是低于生成物總能量

D.在一個確定化學反應中，反應物總能量總是高于生成物總能量

4.下列各圖中，表示放熱反應的是()

能量能量能量能量

反應物

反應物外一H一一V生成物

反應物生成物;匕成物一反應物丕成物

反應過程反應過程反應過程反應過程

ABCD

二化學能與熱能的相互轉化

1.兩條基本的自然規(guī)律

⑴質量守恒定律：自然界的物質發(fā)生轉化時，總質量保持不變。

⑵能量守恒定律：一種形式的能量可以轉化為另一種形式的能量，但體系包含

的總能量不變。

2.化學能與熱能的相互轉化

(1)吸熱反應和放熱反應

①吸熱反應：吸收熱量的化學反應。

②放熱反應：放出熱量的化學反應。

放熱反應屬于放熱過程，但放熱過程不一定是放熱反應，如濃硫酸溶于水屬

于放熱過程，但不是放熱反應。

3.常見的放熱反應和吸熱反應

活潑金屬與水或酸的反應，如2Na+2H2O

2NaOH+H2t

酸堿中和反應，如NaOH+HCl^=NaCl+H2O

占燃

燃燒反應，如C+C)2至箜CC)2

_-多數(shù)化合反應,$HCaO+H2O^Ca(OH)2

3

L多數(shù)分解反應，如CaCOs亙逑CaO+CCM

Ba(OH)2-8H2O+2NH4Cl

一BaCl2+10H2O+2NH3t

常見三個

―?C+H2O^^CO+H2

特殊反應

—?C+CO,^=2CO

4.吸熱反應和放熱反應的判斷方法

（1）根據反應物和生成物總能量的相對大小判斷——決定因素。

若反應物的總能量大于生成物的總能量，屬于放熱反應，否則是吸熱反應。

（2）根據化學鍵破壞或形成時的能量變化判斷——用于計算。

若破壞反應物中的化學鍵所吸收的能量小于形成生成物中化學鍵所放出的能量,

屬于放熱反應，否則是吸熱反應。

⑶根據反應物和生成物的相對穩(wěn)定性判斷。

由不穩(wěn)定的物質（能量高）生成穩(wěn)定的物質（能量低）的反應為放熱反應，反之為吸

熱反應。

演練

1.下列說法中正確的是（）

①需要加熱才能發(fā)生的反應一定是吸熱反應②任何放熱反應在常溫條件下一

定能發(fā)生③反應物和生成物所具有的總能量決定了反應是放熱還是吸熱④

吸熱反應在一定條件（如常溫、加熱等）下也能發(fā)生

A.①②B.②③

C.③④D.②④

2.下列反應屬于吸熱反應的是,屬于放熱反應的是o

A.煤燃燒

B.Ba（OH）2-8H2<3和NH4cl（固）反應

C.Zn和鹽酸反應

D.NaOH溶液和鹽酸混合

E.大理石分解

3.下列屬于氧化還原反應，且為吸熱反應的是（）

A.CaO+H2O=Ca（OH）2

4

高溫

B.C+H2O=====CO+H2

2+

C.Zn+2H'==Zn+H2t

D.碳酸鈣受熱分解

4.如圖所示，對于A生成C的反應，下列所得結論正確的

是（）

A.該反應為吸熱反應

B.該反應進行時，一定有能量放出

C.A物質比C物質穩(wěn)定

D.該反應肯定很容易，不需要加熱就可以進行

D.2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O

三人類對能源的利用

1.化學能與熱能轉化的應用

⑴化學能通過化學反應轉化成熱能，為人類的生存和發(fā)展提供了所需要的能量

和動力，如化石燃料的燃燒、炸藥開山、發(fā)射火箭等。

⑵熱能轉化為化學能是人們進行化學科學研究、研制新物質不可缺少的條件和

途徑，如高溫冶煉金屬、分解化合物等。

2.人類利用能源的三個階段

主要能源樹枝、雜草

柴草時期推動了人類文明的進步，促進了人的進化和

主要貢獻

物質文明的發(fā)展

主要能源化石燃料：煤、石油、天然氣

化石能

推動了近代產業(yè)革命，加速了現(xiàn)代工業(yè)化的

源時期主要貢獻

進程

主要能源可再生能源和清潔能源（綠色能源）

多能源

提高了能源的利用率，最大限度減少對環(huán)境

結構時期主要貢獻

的污染

演練?題組沖關

1.有關能源的下列說法不正確的是（

5

A.煤、石油、天然氣均為化石能源

B.化石能源是非再生能源

C.氫能是可再生能源

D.氫能、核能均是無污染的高效能源

2.有專家指出，如果對燃燒產物如CO?、叢0、此等利用太陽燃燒放熱

__<

能使它們重新組合，那么，不僅可以消除對大氣的污染，還卡一'氤產物

CH4>NH3>H2O>CO2^N2

可以節(jié)約燃料，緩解能源危機。如右圖所示：C出巴一々陽能

在此構想的物質循環(huán)中太陽能最終轉化為（）

A.化學能B.熱能

C.生物質能D.電能

3.（1）20世紀30年代，Eyring和Pzer在碰撞理論的基礎上能°OOdD過渡狀態(tài)

提出化學反應的過渡態(tài)理論：化學反應并不是通過簡單的量建

碰撞就能完成的，而是在反應物到生成物的過程中經過一

個高能量的過渡態(tài)。如圖是NO2和CO反應生成CO?和反應過程

NO過程中的能量變化示意圖，說明這個反應是（填“吸熱”或“放熱”）

反應,NO?和CO的總能量________（填“大于”“小于”或“等于"）CO2和NO

的總能量。

（2）已知在高溫、高壓、催化劑作用下，1mol石墨轉化為金剛石，吸收1.9kJ的

熱量。

①該反應________（填“是”或“不是”）吸熱反應。

②石墨和金剛石相比，能量高，更穩(wěn)定。

③推測石墨與金剛石各1mol在相同條件下燃燒，—放出的熱量多。

課后練習

一、選擇題（本題包括13小題，每小題5分，共65分）

1.對于反應中的能量變化，下列描述正確的是（）

A.吸熱反應中，反應物的總能量小于生成物的總能量

B.斷裂化學鍵的過程會放出能量

C.加熱才能發(fā)生的反應一定是吸熱反應

D.氧化還原反應均為吸熱反應

2.能源與人類的生活和社會發(fā)展密切相關，下列關于能源開發(fā)和利用的說法中，

6

你認為不正確的是（）

A.充分利用太陽能

B.因地制宜開發(fā)利用風能、水能、地熱能、潮汐能

C.合理、安全開發(fā)利用氫能、核能

D.能源都是通過化學反應獲得的

3.下列物質加入水中或與水發(fā)生反應后,溶液溫度降低的是（）

A.生石灰與水反應B.氫氧化鈉固體加入水中

C.濃硫酸加入水中D.硝酸鏤晶體加入水中

4.氫氣在氯氣中燃燒時產生蒼白色火焰。在反應過程中，斷裂1mol乩中的化

學鍵消耗的能量為&kJ,斷裂1molCl中的化學鍵消耗的能量為@kJ,形

成1molHC1中的化學鍵釋放的能量為口kjo下列關系式中，正確的是（）

A.B.a+Q〉2a

c.D.a+aaa

5.已知2so2+O2國”型2s為放熱反應，對該反應的下列說法正確的是（）

A.的能量一定高于S02的能量

B.S02和的總能量一定高于SC）3的總能量

c.SO2的能量一定高于S03的能量

D.因該反應為放熱反應，故不必加熱就可發(fā)生

6.下列反應既屬于氧化還原反應，又屬于吸熱反應的是（）

A.鋁片與稀鹽酸的反應

B.Ba（OH）2?8H20與NH4C1的反應

C.灼熱的炭與CO?的反應

D.甲烷在氧氣中的燃燒

7.環(huán)保型燃料一一丙烷燃燒時發(fā)生反應的化學方程式為C3H鹵暨3c0?十

4H20O下列說法中不正確的是（）

A.燃燒時化學能只轉化為熱能

B.所有的燃燒反應都會釋放熱量

C.1molC3H8和5mol02所具有的總能量大于3molCO2和4mol比0所具有的

總能量

7

D.丙烷完全燃燒的產物對環(huán)境無污染，故丙烷為環(huán)保型燃料

8.下列能正確表示氫氣與氯氣反應生成氯化氫過程中能量變化的示意圖是

"2H+2C12H+2C1

?1-x-

____112HC1

H2+C12

反應過三反應過程

B

2Hsi

4+以△

—2HC1

iir-

4釬

VI?

2H+2C12H+2C1

反應過布反應過通

CD

9.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，反應劇烈，醋酸逐漸凝固。由此可知（）

A.NH4HCO3和鹽酸的反應是放熱反應

B.該反應中，熱能轉化為產物內部的能量

C.反應物的總能量高于生成物的總能量

D.反應物中化學鍵斷裂吸收的能量少

10.下列圖示變化為吸熱反應的是（）

11.某學生用如圖所示裝置進行化學反應X+Y=Z能量變化情況的研究。當往試

管中滴加試劑Y時，看到U形管中液面甲處降、乙處升。關于該反應的下列敘述:

①該反應為放熱反應；②生成物的總能量比反應物更高；③該反應過程可以看成

是“貯存”于X、Y內部的能量轉化為熱量而釋放出來，其中正確的是（）

8

A.①②③B.②③

C.①②D.①③

12.化學反應A?+Bz=2AB的能量變化如圖所示，則下列說法正確的是（）

能f2molA+2molB

2molAB

A.該反應是吸熱反應

B.1molA—A鍵和1molB—B鍵斷裂能放出xkJ的能量

C.2molA—B鍵斷裂需要吸收ykJ的能量

D.2molAB的總能量高于1molA2和1molB2的總能量

13.某反應由兩步反應A=B.C構成，它的反應能量曲線如圖，下列敘述正

確的是（）

A.兩步反應均為吸熱反應

B.三種化合物中C最穩(wěn)定

C.A與C的能量差為回

D.A、一，、B,反應一■定需要加熱

二、非選擇題（本題包括4小題，共35分）

14.（10分）在25℃、101kPa的條件下，斷裂1molH—H鍵吸收436kJ能量,

斷裂1molCl—Cl鍵吸收243kJ能量，形成1molH—Cl鍵放出431kJ能量。

H2+C12=2HC1的化學反應可用下圖表示：

9

243kjmol-1

能量

放出

1

431kj.mol-431kj-mol-1

能量

請回答下列有關問題：

（1）反應物斷鍵吸收的總能量為。

⑵生成物成鍵放出的總能量為。

（3）1molH?和1molCb反應生成2molHC1是（填“吸收”或

“放出”）能量的反應，其能量值為O

⑷反應物總能量______（填“〉”或）生成物總能量。

15.（9分）某同學做如下實驗，以檢驗反應中的能量變化。

c

〃攪拌

Ba(OH)-8HO

鹽酸、4T22

和NH4C1

⑴在實驗中發(fā)現(xiàn)反應后（a）中溫度升高，由此可以判斷（a）中反應是熱

反應；（b）中溫度降低，由此可以判斷（b）中反應是熱反應。

⑵寫出鋁與鹽酸反應的離子方程式：

⑶根據能量守恒定律，（b）中反應物的總能量應該其生成物的總能量。

16.（8分）已知在高溫、高壓、催化劑作用下，1mol石墨轉化為金剛石，吸收

1.9kJ的熱量。

⑴該反應________（填“是”或“不是”）吸熱反應。

⑵石墨和金剛石相比，能量高，更穩(wěn)定。

⑶推測石墨與金剛石各1mol在相同條件下燃燒，

放出的熱量多。

17.（8分）下表中的數(shù)據是破壞1mol物質中的化學鍵所消耗的能量（kJ）。

物質Cl2Br2I2H2HFHC1HBrHI

io

能量/kJ243193151436568432366298

根據上述數(shù)據回答下列問題：

(1)下列物質本身具有的能量最低的是

A.H2B.Cl2

C.Br2D.12

(2)下列氫化物中，最穩(wěn)定的是_______。

A.HFB.HC1

C.HBrD.HI

(3)X2+上二定條件2Hx(X代表Cl、Br、I)是一

_______________(填“吸熱”或“放

熱”)反應。

(4)相同條件下，X2(X代表Cl、Br、I)分別與氫氣反應，當消耗等物質的量的氫

氣時，放出或吸收的熱量最多的是。

課后練習答案及解析

1A0A項，當反應物的總能量小于生成物的總能量時，該反應是吸熱反應，正確;

B項，斷裂化學鍵的過程會吸收能量，錯誤；C項，加熱才能發(fā)生的反應不一定

是吸熱反應，如鋁熱反應，錯誤；D項，燃燒是氧化還原反應，該過程是放熱的,

錯誤。

2D。A.太陽能取之不盡用之不竭且綠色無污染，是理想的能源，故應充分利用太

陽能，故A正確；B.風能、水能、地熱能、潮汐能綠色無污染，故應因地制宜合

理開發(fā)利用，故B正確；C.氫能來源廣、熱值高、無污染，核能安全開發(fā)后也是

理想能源，故C正確；D.人類利用的能源不一定都是通過化學反應獲得的，如水

力發(fā)電等，故D錯誤。

3Do生石灰與水反應生成氫氧化鈣時，放出大量的熱；氫氧化鈉固體加入水中溶

解后，會放出熱量；濃硫酸加入水中會放出大量的熱，它們的溶液溫度均會升高,

而硝酸鏤晶體加入水中吸收熱量，溶液溫度降低。

4Do乩在CL中燃燒為放熱反應，故斷裂化學鍵消耗的能量總和小于形成

化學鍵釋放的能量總和(20)。即a+a〈2a。

5Bo判斷一個反應是放熱反應還是吸熱反應，關鍵看反應物的總能量與生成物的

總能量的差值。如果反應物的總能量高于生成物的總能量，反應放熱，B項正確;

11

A項和C項錯誤，都沒有考慮總能量差；放熱反應只表明反應物總能量比生成物

總能量高，而加熱是反應的條件，兩者無必然聯(lián)系，許多放熱反應也需加熱才能

開始進行，D項錯誤。

6Co反應241+6口1=24103+3乩1既屬于氧化還原反應，又屬于放熱反應，A

項錯誤；Ba(OH)2-8H20+2NH4Cl=BaCl2+2NH3t+10H20屬于非氧化還原反應，

也屬于吸熱反應，B項錯誤；灼熱的炭與C02的反應既是氧化還原反應又是吸熱

反應，C項正確；甲烷在氧氣中燃燒是氧化還原反應，也是放熱反應，D項錯誤。

7Ao丙烷燃燒時還有化學能與光能的轉化，A項錯；燃燒都是放熱反應，B項對;

因為丙烷燃燒為放熱反應，所以據反應的化學方?程式可知，C項對；丙烷完全燃

燒時產物為CO2與比0,對環(huán)境無污染，D項對。

8B。舊化學鍵的斷裂要吸收能量，能量升高，而形成新的化學鍵要放出能量，能

量降低，且氫氣與氯氣反應為放熱反應，則反應物的總能量大于生成物的總能量。

9Bo醋酸逐漸凝固，說明NH4HCO3與鹽酸反應使醋酸的溫度降低，該反應為吸熱

反應，反應物中化學鍵斷裂吸收的能量多于生成物中化學鍵形成放出的能量，A、

D錯；吸熱反應中反應物吸收能量，得到的生成物內能增加，B正確；反應物的

總能量低于生成物的總能量，C錯。

10AoA項中生成物的總能量高于反應物的總能量，只能通過吸收能量才能實現(xiàn);

B項則恰好相反；C項中濃硫酸溶于水放出熱量，此過程是物理變化，沒有發(fā)生

化學反應；D項是放熱反應。

llDo由“U形管中液面甲處降、乙處升”知，X、Y反應放熱(熱脹冷縮)，即