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第一节 化学能与热能 目标定位 1.了解化学键与化学反应中能量变化的关系，会解释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.了解化学能与热能的相互转化，能说出常见的吸热反应和放热反应的反应类型。3.了解能量转化在生产、生活中的应用，能分析化学能与热能相互转化的意义。,1化学反应的实质 (1)用分子原子的观点分析化学反应的实质为： ， 。 (2)从化学键的观点分析化学反应的实质为： 和 。,分子分裂,为原子,原子又重新组合成新的分子,反应物旧化,学键的断裂,生成物中新化学键的形成,2化学反应遵循的规律 (1)质量守恒定律：参加化学反应的 。 (2)化学反应的基本特征是： 。 3化学键 (1)概念： 。 (2)氯化钠晶体受热熔化，需要克服的作用力是 ， 要使氯分子分解变为氯原子，需要克服的作用力是 键，变化后，其体系的总能量 (填“升高”、“降低”或“不变”)。,各物质的质量总和等,于生成的各物质的质量总和,有新物质生成,使离子或原子相结合的作用力,离子键,共价,升高,4(2016济宁期中考试)下列过程中，共价键被破坏的是( ) A碘升华 B溴蒸气被木炭吸附 C酒精溶于水 DHCl气体溶于水 【解析】 A、B、C三项中的物质在上述变化中没有涉及到化学键的断裂，而D项HCl溶于水后，电离成：H和Cl与水作用形成水合离子，其共价键被破坏。 【答案】 D,5下列说法正确的是( ) A含有共价键的化合物必定是共价化合物 B阴、阳离子间通过静电引力所形成的化学键是离子键 C化学变化过程，一定会破坏旧的化学键，同时形成新的化学键 D液态氯化氢中存在H和Cl，所以能导电,【解析】 离子化合物中也可能含有共价键，如NaOH中含O H键，A错；阴、阳离子间通过静电作用形成离子键，静电作用包括静电引力和静电斥力，B错；化学反应过程就是旧化学键断裂，新化学键形成的过程，C正确；液态HCl中只有HCl分子，没有H和Cl，不能导电，D错。 【答案】 C,一、化学键与化学反应中能量变化的关系 1化学反应中能量变化的原因微观角度： (1)化学反应的实质：原子的重新组合，即反应物中旧化学键的 和生成物中新化学键的 过程。,断裂,形成,(2)化学反应中能量变化的原因： 原因：,实例： 在25 和101 kPa的条件下 结论：化学反应中能量变化的主要原因是 。,化学键的断裂,和形成,2化学反应中能量变化的决定因素宏观角度： (1)反应物的总能量 生成物的总能量，化学反应 能量，为放热反应，如图1。 (2)反应物的总能量 生成物的总能量，化学反应 能量，为吸热反应，如图2。,放出,吸收,(3)结论：一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。 对应练习 1判断下列说法的正误，正确的在括号内划“”，错误的在括号内划“”。 (1)所有化学反应都伴随着能量的变化( ) (2)不同的化学反应放出或吸收的能量一般是不相同的( ) (3)同一化学反应中反应物的用量不同时，放出或吸收的能量却相同( ),(4)放出能量越多的反应，通常生成物越不稳定( ) (5)因为氢气在氧气中燃烧是放出能量的，所以水的分解反应一定是吸收能量的( ) 【解析】 (4)放出能量越多的反应，说明生成物的能量越低，生成物越稳定。 【答案】 (1) (2) (3) (4) (5),2下列对化学反应的认识错误的是( ) A会引起化学键的变化 B会产生新的物质 C必然引起物质状态的变化 D必然伴随着能量的变化 【解析】 化学反应的实质为旧化学键的断裂和新化学键的生成，在化学键变化过程中一定会伴随能量的变化和物质的变化，故只有C项错误。 【答案】 C,知识点二 化学能与热能的相互转化 1两条基本的自然定律 (1)质量守恒定律：自然界的物质发生转化时， 不变。 (2)能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，但是体系包含的 不变。,总质量,总能量,2吸热反应和放热反应 (1)概念 吸热反应： 热量的化学反应。 放热反应： 热量的化学反应。 (2)实验探究,吸收,放出,Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应中能量变化,盐酸与NaOH反应中的能量变化,对应练习 3下列变化过程中，属于吸热过程的是( ) A水结成冰 BHClHCl CI2II DSO2SO2 【解析】 选项A属于物态变化，由液态水转化为固态的冰是放热过程；选项B是形成化学键，该过程放出热量；选项C是断开化学键的过程，需要吸收热量；选项D是燃烧反应，必为放热过程。 【答案】 C,4下列叙述中正确的是( ) A需要加热的反应都是吸热反应 B放热反应不要加热或点燃等条件即可发生 C化学能只能以热能的形式释放 D燃烧反应都是放热反应 【解析】 有些放热反应需要加热使其发生，如炭的燃烧等。A、B两项不正确。化学能可以转化成多种形式的能，如光能、电能、热能等，C项错误。燃烧反应都是放热反应。 【答案】 D,知识点三 化学能与热能相互转化的意义 过程(1)：提供了人类生存和发展所需要的能量和动力。 过程(2)：人类进行化工生产、研制新物质不可或缺的条件和途径。,对应练习 5人体运动所消耗的能量与太阳能有关吗？ 【答案】 有关。人体所需的能量是食物在人体内的氧化反应所释放的能量，而食物中的能量是通过植物的光合作用将太阳能储存在植物中，所以人体运动所消耗的能量应该说是来自于太阳能。,6下列有关能量转换的说法不正确的是( ) A煤燃烧是化学能转化为热能的过程 B化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能 C动物体内葡萄糖被氧化成CO2是化学能转变成热能的过程 D植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成热能的过程 【解析】 植物通过光合作用将二氧化碳转化为葡萄糖是太阳能转变为化学能的过程。 【答案】 D,探究点一 放热反应和吸热反应 1放热反应和吸热反应的比较,(1)有热量放出的变化都是放热反应吗？有吸收热量的变化都是吸热反应吗？ 答：不一定。如下列情况： NaOH固体溶于水、浓H2SO4溶于水，属于放热过程，不属于放热反应；NH4NO3固体溶于水，分子形成原子等属于吸热过程，不属于吸热反应。 物质的状态变化也伴随热量的变化，但它们属于物理变化；而放热反应和吸热反应指的是化学变化，如图：,(2)放热反应一定容易发生，吸热反应一定难发生吗？ 答：不一定。反应放热和吸热与反应的条件无关，有些放热反应必须加热才能发生，如木炭的燃烧；而有些吸热反应在常温下就能发生，如Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应。,(3)做实验时，不管是吸热反应还是放热反应都可能用到酒精灯，怎样根据加热的方法判断该反应是吸热反应还是放热反应？放热反应加热的目的是什么？ 答：持续用酒精灯加热，撤掉酒精灯反应就停止的反应是吸热反应；开始用酒精灯加热，反应开始后，撤去酒精灯仍能继续反应的反应是放热反应。放热反应加热的目的一般是引发反应进行或加快反应。,1(2016郑州高一检测)已知反应XY MN为放热反应，对该反应的说法正确的是( ) AX的能量一定高于M BY的能量一定高于N CX和Y的总能量一定高于M和N的总能量 D因为该反应为放热反应，故不必加热就可发生,【解析】 放热反应是指放出热量的化学反应。反应物(X和Y)的总能量高于生成物(M和N)的总能量。反应条件与反应是吸热还是放热无必然联系。 【答案】 C,【解析】 对同一个化学键来说，断裂时吸收的能量与形成时放出的能量相等，A正确；H2在O2中燃烧为放热反应，B错误；QQ(吸)Q(放)(436 kJ249 kJ)930 kJ245 kJ，说明该反应中释放出245 kJ能量，C正确；放热反应的反应物总能量大于生成物总能量，D正确。 【答案】 B,【例1】 已知反应A2B22AB，破坏1 mol A2中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，破坏1 mol B2中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol AB中的化学键释放的能量为Q3 kJ，则下列说法正确的是( ) A若A2和B2的总能量之和大于生成的AB的总能量，则反应放热,B若A2和B2的总能量之和小于生成的AB的总能量，则反应放热 C若该反应放出热量，则Q1Q2Q3 D若该反应吸收热量，则Q1Q2Q3 【解析】 若反应物总能量之和大于生成物总能量之和，则反应放热，反之，反应吸热。若破坏反应物化学键消耗的能量小于形成生成物化学键释放的能量，则反应放热，反之，反应吸热。 【答案】 A,【知能提升】 放热反应和吸热反应的判断方法 (1)根据反应物和生成物的总能量大小判断反应物的总能量大于生成物的总能量的反应为放热反应，反之为吸热反应。 (2)根据化学键断裂和形成时能量变化大小关系判断破坏反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量的反应为吸热反应，反之为放热反应。,(3)根据经验规律判断用常见吸热和放热的反应类型来判断。 (4)根据生成物和反应物的相对稳定性判断由稳定性的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应，反之为放热反应。 (5)根据反应条件判断凡是需持续加热才能进行的反应就是吸热反应。反之，一般为放热反应。,【变式训练】 1下列变化中属于吸热反应的是_。 液态水汽化 将胆矾加热变为白色粉末 苛性钠固体溶于水 氯酸钾分解制氧气 生石灰跟水反应生成熟石灰 干冰升华,【解析】 吸热过程或放热过程与吸热反应或放热反应不同： 水汽化是物理变化，不属于吸热反应。CuSO45H2O受热分解生成CuSO4和H2O，属于吸热反应。氯酸钾受热分解生成KCl和O2，属于吸热反应。是放热反应，均为物理变化。 【答案】 ,【例2】 断开1 mol HH键、1 mol NH键、1 mol NN键分别需要吸收的能量为436 kJ、391 kJ、946 kJ。求： (1)1 mol N2完全反应生成NH3需_(填“吸收”或“放出”)能量_kJ。 (2)1 mol H2完全反应生成NH3需_(填“吸收”或“放出”)能量_kJ。(不考虑可逆反应),【解析】 本题可以从断键吸收的能量数值与成键放出的能量数值的相对大小来判断，若E(断键)E(成键)，则为吸热反应；若E(断键)E(成键)，则为放热反应。 (1)N23H22NH3，生成2 mol NH3形成6 mol NH键时要放出6 mol391 kJmol12 346 kJ的能量，拆开1 mol NN键和3 mol HH键时吸收的总能量为946 kJ3 mol436 kJmol12 254 kJ，整个过程中的能量变化为放出能量，为2 346 kJ2 254 kJ92 kJ。,(2)方法一：N2H2NH3，生成 mol NH3即形成2 mol NH键时，需放出2 mol391 kJmol1782 kJ的能量，拆开 mol NN键和1 mol HH键时吸收的总能量为 mol946 kJmol1436 kJ751.33 kJ，整个过程中的能量变化为放出能量，为782 kJ751.33 kJ30.67 kJ。方法二：由(1)知3 mol H2生成NH3需放出能量92 kJ，则1 mol H2生成NH3需放出能量为92 kJ30.67 kJ。 【答案】 (1)放出 92 (2)放出 30.67,【知能提升】 化学反应中能量的变化值反应物断裂化学键吸收的总能量生成物形成化学键放出的总能量。利用这一公式可解决以下问题： (1)既可以利用化学键断裂(或形成)吸收(或放出)的能量计算化学反应的能量变化，又可以根据化学反应的能量变化计算某一个具体化学键断裂(或形成)吸收(或放出)的能量。 (2)计算得到的数值如果为正值，则该反应为吸热反应；如果是负值，则该反应为放热反应。,【变式训练】 2化学反应A2B2 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 mol AA键和1 mol BB键能放出x kJ能量 C断裂2 mol AB键需要吸收y kJ的能量 D2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量 【解析】 从能量变化图上可以看出，反应物总能量高于生成物总能量，该反应是放热反应，A、D错；断键时要吸收能量，B错，C正确。 【答案】 C,【例3】 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，其结构稳定性增强，体系的能量降低 B物质燃烧可看成“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能释放出来,C氮分子内部存在着很强的共价键，故通常状况下氮气化学性质很活泼 D需要加热才能发生的反应不一定是吸收能量的反应 【解析】 钠原子最外层只有1个电子，当它失去1个电子后可以形成8电子稳定结构，使体系的能量降低，A正确；物质燃烧放热，化学能转化为热能，B正确；氮分子内部存在着很强的共价键，很难被破坏，所以在通常状况下氮气性质,很稳定，C错误；任何化学反应都经历了旧键断裂(吸收能量)和新键形成(放出能量)的过程，都伴随着能量的变化，但无论是释放能量还是吸收能量，都不是由反应条件确定的，如合成氨需要在高温下进行，但它却是释放能量的反应，D正确。 【答案】 C,【知能提升】 物质所具有的能量高低与其键能的大小和化学活泼性，三者之间的关系规律： (1)物质本身具有的能量越低越稳定，参加反应时化学键断裂吸收的能量就越多，而如果是通过新键形成而生成该物质，则放出的能量就越多。,(2)物质具有的能量越高，则物质本身越不稳定，参加反应时断键所需能量越少，该物质性质活泼，而形成该物质时，放出的能量越少。即如下图所示：,【变式训练】 3下表中的数据是破坏(或形成)1 mol AB化学键所消耗(或放出)的能量(也叫AB化学键的键能)： 根据上述数据回答下列问题： (1)下列物质本身具有的能量最低的是_。 AH2 BCl2 CBr2 DI2,(2)下列氢化物中最稳定的是_。 AHCl BHBr CHI (3)X2H2 2HX(X代表Cl、Br、I)的反应是吸热反应还是放热反应？_。 (4)相同条件下，X2(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收的热量最多的是_。,【解析】 (1)、(2)破坏1 mol 物质中的化学键所消耗的能量越大，则物质越稳定，所具有的能量越低。(3)、(4)以氯元素为例计算断开1 mol ClCl键和HH键需吸收能量：243 kJ436 kJ679 kJ，而形成2 mol HCl放出的能量为2432 kJ864 kJ，所以在Cl2H2 2HCl反应中放出864 kJ679 kJ185 kJ的热量，同理可计算在Br2H2 2HBr、I2H2 2HI反应中分别放出103 kJ、9 kJ的热量。 【答案】 (1)A (2)A (3)放热反应 (4)Cl2,1(2016昆明高一检测)下列说法中不正确的是( ) A任何化学反应都伴随着热量的变化 B化学反应的特征是有新物质生成 C经过加热而发生的化学反应不一定都是吸热反应 D只要有化学键的断裂，一定发生化学反应,【解析】 任何化学反应都伴随着能量的变化，A正确；有新物质生成的反应为化学反应，B正确；很多放热反应需要加热或点燃才能发生，C正确；化学反应中有反应物中旧化学键断裂，也有生成物中新化学键形成，D不正确。 【答案】 D,2下列反应符合图示的是( ),A铝片与盐酸的反应 B消石灰与NH4Cl晶体的反应 C酸碱中和反应 D甲烷在氧气中的燃烧反应 【解析】 由于反应物的总能量比生成物的总能量低，所以该反应是吸热反应。而上述反应中只有消石灰和NH4Cl晶体的反应是吸热的，所以答案选B。 【答案】 B,3已知HOH H2O生成1 mol H2O放出热量57.3 kJ，下列反应中能放出57.3 kJ热量的是( ) A1 mol稀H2SO4与足量NaOH溶液反应 B稀盐酸与氨水反应生成1 mol H2O C稀盐酸与稀Ba(OH)2溶液反应生成1 mol水 D稀NaOH与95%浓硫酸反应生成1 mol水,【解析】 A放出热量应为2 mol57.3 kJmol1；B放出热量应略小于57.3 kJ，因弱酸、弱碱在水中电离要吸收一部分热量，故多数强酸与弱碱、弱酸与强碱的中和反应热数值小于57.3 kJ；酸与碱的浓度不能太大，否则中和反应热数值会偏大，故D错。 【答案】 C,4(2016临沂高一检测)下列说法正确的是 ( ) A对于吸热反应，反应物所具有的总能量总是低于生成物所具有的总能量 B任何放热反应在常温条件下一定能发生反应 C形成生成物化学键释放的能量大于破坏反应物化学键所吸收的能量时，反应为吸热反应 D等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量多,【解析】 放热反应在常温下不一定能发生，如煤的燃烧，B错误。形成生成物化学键释放的能量大于破坏反应物化学键所吸收的能量时，反应为放热反应，C错误；等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量少，因硫固体变为硫蒸气需吸热，D错误。 【答案】 A,5某化学小组对生石灰与水反应是显著放热反应进行了实验探究，除了用手触摸试管壁感觉发热外，还设计了下列几个可行性方案。 甲方案：将温度计与盛放有生石灰的小试管用橡皮筋捆绑在一起，放入有水的小烧杯中，用胶头滴管向小试管中缓缓滴入水，看到的现象是_， 说明反应放热。,乙方案：将盛放有生石灰的小试管插入带支管的试管中，支管接或，用胶头滴管向小试管中缓缓滴入水，看到的现象是(接)_， (接)_，说明反应放热。,【解析】 甲方案：向生石灰中缓缓滴入水，放出大量热量，绑在试管上的温度计温度升高；乙方案：由于生石灰与水反应放热，使带支管的试管中温度升高，气体压强增大，中导管口会有气泡冒出；中U形管内左端液面下降，右端液面上升。 【答案】 甲方案：温度计温度升高 乙方案：导管口有气泡冒出 U形管内左端液面下降，右端液面上升,
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