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第二章 化学反应与能量,第一节 化学能与热能,自主阅读,自主检测,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本质原因(微观角度) E1E2,反应吸收能量;E1E2,反应释放能量。,自主阅读,自主检测,2.化学反应中能量变化的决定因素(宏观角度) (1)物质的稳定性与能量的关系 (2)化学反应中能量变化的决定因素(用E表示物质能量),自主阅读,自主检测,二、化学能与热能的相互转化 1.两条基本的自然定律 2.化学能与热能的相互转化 (1)吸热反应和放热反应。 吸热反应:吸收热量的化学反应。 放热反应:放出热量的化学反应。,自主阅读,自主检测,(2)写出下列反应的化学方程式并注明属于吸热反应还是放热反应。,自主阅读,自主检测,三、人类利用能源的三个阶段,自主阅读,自主检测,下列反应既是氧化还原反应,又是吸热反应的是 ( ) A.铝片与稀硫酸的反应 B.Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应 C.灼热的木炭与CO2的反应 D.甲烷在O2中的燃烧反应 解析:A、D两项中的反应均是放热反应,B项中的反应不是氧化还原反应。 答案:C,重难点一,重难点二,重难点一化学键与化学反应中能量变化的关系 情景引入 氢气的燃烧,讨论探究 1.化学反应中,反应物和生成物具有的总能量是否相同?并从该角度解释:2H2+O2 2H2O为什么是放热反应? 提示:一定不相同。化学反应都伴随着能量的变化,所以反应物和生成物具有的总能量一定不相同。在H2的燃烧反应中,反应物H2和O2具有的总能量大于H2O具有的总能量,所以该反应是放热反应。,重难点一,重难点二,2.如果仅从化学键角度分析,NaCl溶于水的过程是吸热还是放热? 提示:NaCl溶于水,NaCl Na+Cl-,只有化学键断裂,没有化学键形成,因此NaCl溶于水时要吸收热量。,重难点一,重难点二,知识点拨 1.从化学键的角度理解化学反应过程中的能量变化 化学反应过程中的能量变化来源于化学反应过程中旧化学键断裂与新化学键形成时的能量变化。 (1)若反应物中的化学键断开时吸收的能量高于生成物成键释放的能量,则该反应吸收能量,吸收的能量=反应物断键吸收的总能量-生成物形成释放的总能量。 (2)若反应物中的化学键断开时吸收的能量低于生成物成键释放的能量,则该反应放出能量,放出的能量=生成物形成释放的总能量-反应物断键吸收的总能量。,重难点一,重难点二,2.从总能量的角度理解化学反应过程中的能量变化 一个确定的化学反应是吸收能量还是放出能量取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。具体情况见下表:,重难点一,重难点二,重难点一,重难点二,典例引领 例题1在25 、101 kPa的条件下,断裂1 mol HH键吸收436 kJ能量,断裂1 mol ClCl键吸收243 kJ能量,形成1 mol HCl键放出431 kJ能量。H2+Cl2 2HCl的化学反应可用下图表示:,重难点一,重难点二,请回答下列有关问题: (1)反应物断键吸收的总能量为 。 (2)生成物成键放出的总能量为 。 (3)判断反应H2+Cl2 2HCl是 (填“吸收”或“放出”)能量。 (4)反应物的总能量 (填“”或“,重难点一,重难点二,重难点一,重难点二,成功体验1 导学号52090046下图是碳和水蒸气发生反应生成CO、H2的途径和三个状态的能量(E)。试问: (1)步骤1、2分别是吸热还是放热?步骤1: ,步骤2: 。 (2)比较E1、E2、E3的大小: 。 (3)写出该反应的化学方程式: 。,重难点一,重难点二,解析:步骤1是断开水分子中共价键的过程,需要吸收能量,故E2E1;步骤2是原子间相互结合形成共价键的过程,需要放出能量,故E3E3E1。 答案:(1)吸热 放热 (2)E2E3E1,重难点二,重难点二吸热反应和放热反应的判断 情景引入 讨论探究 1.NaOH溶于水放出热量,NaOH溶于水是放热反应吗? 提示:吸热反应和放热反应均是化学反应。注意明确某些吸热过程和放热过程不属于化学反应。NaOH固体溶于水属于放热过程,不是化学反应,也就不属于放热反应。,重难点一,重难点二,2.加热条件下进行的反应是否一定是吸热反应,常温下进行的反应是否一定是放热反应? 提示:都不一定。化学反应是吸热还是放热,与反应条件无关,而是取决于反应过程中破坏旧化学键吸收总能量与形成新化学键放出总能量的相对大小。常温下进行的反应有的放热(如中和反应),有的吸热如NH4Cl与Ba(OH)28H2O的反应。加热条件下进行的反应有的放热,重难点一,重难点二,知识点拨 吸热反应和放热反应的判断方法 (1)根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断决定因素。 若反应物的总能量大于生成物的总能量,属于放热反应,反之是吸热反应。 (2)根据化学键断裂或形成时的能量变化判断用于计算。 若断裂反应物中的化学键所吸收的总能量小于形成生成物中化学键所放出的总能量,属于放热反应,反之是吸热反应。 (3)根据反应物和生成物的相对稳定性判断。 由不稳定的物质(能量高)生成稳定的物质(能量低)的反应为放热反应,反之为吸热反应。 (4)根据反应条件判断。 凡是持续加热才能进行的反应一般是吸热反应。,典例引领 例题2下列说法正确的是( ) A.需要加热方能发生的反应一定是吸热反应 B.放热的反应在常温下一定很容易发生 C.反应是放热还是吸热可以看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小 D.吸热反应一定难以发生 解析:化学反应的能量变化主要表现为放热和吸热。反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。放热反应和吸热反应在一定条件下都能发生。反应开始时需要加热的反应可能是吸热反应,也可能是放热反应。比如,木炭的燃烧需加热引燃,一旦反应开始不需加热反应仍可继续进行,而有些吸热反应在常温下就能发生,如Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应。 答案:C,重难点一,重难点二,重难点一,重难点二,重难点一,重难点二,成功体验2 生活中每时每刻都发生着各种化学反应,下列反应不一定属于放热反应的是( ) A.H2SO4与Ba(OH)2溶液的反应 B.燃烧反应 C.复分解反应 D.中和反应 解析:H2SO4与Ba(OH)2溶液混合,酸与碱发生中和反应,是放热反应;燃烧是指剧烈的发光、发热的反应,因而都是放热反应;复分解反应,有的是放热反应,如酸碱中和反应,有的是吸热反应,如氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应。 答案:C,1,2,3,4,5,1.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:化学反应的本质是化学键的断裂和形成,表现为有新物质生成,并伴随着能量的变化,而化学变化中的反应物和生成物的状态在反应前后可能相同,也可能不相同。 答案:C,1,2,3,4,5,2.下列变化过程中,放出能量的是( ) A.硝酸铵溶于水 解析:A项硝酸铵溶于水吸收能量;B项表示形成化学键,放出能量;C项表示水的分解,吸收能量;D项表示硫黄升华,吸收能量。 答案:B,1,2,3,4,5,3.下列反应的能量变化与其他三项不相同的是( ) A.铝粉与氧化铁反应 B.碳与二氧化碳反应 C.锌片与稀硫酸反应 D.氢氧化钠与盐酸反应 解析:碳与二氧化碳的反应为吸热反应,而其他反应均为放热反应。 答案:B,1,2,3,4,5,4.由图分析,下列叙述正确的是 ( ),1,2,3,4,5,5.导学号52090047在研究化学反应中的能量变化时,我们通常做下面的实验: 在一只小烧杯里,加入20 g已研磨成粉末的Ba(OH)28H2O,将小烧杯放在事先已滴有34滴水的玻璃片上,然后向烧杯中加入约10 g NH4Cl晶体,根据实验步骤,填写下表,并回答问题。,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,(1)写出实验过程中发生反应的化学方程式: 。 (2)实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是 。 解析:该实验成功的关键是在短时间内使反应充分进行,使体系温度快速降低,玻璃片上的水凝固。该反应属于固体之间的反应,且要求反应时间短,故一定将Ba(OH)28H2O晶体研磨成粉末,便于与NH4Cl充分接触,另外,晶体混合后要立即用玻璃棒快速搅拌混合物。在反应过程中有刺激性气味的NH3产生,会造成环境污染,故用浸有稀硫酸的棉花吸收NH3。 答案:NH3 吸热 水 (1)Ba(OH)28H2O+2NH4Cl BaCl2+2NH3+10H2O (2)使反应物迅速混合而充分反应,使温度迅速下降,
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