2018-2019学年高中化学 第2章 化学反应与能量 第一节 化学能与热能学案 新人教版必修2.docx

第一节化学能与热能1知道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知道反应物与生成物总能量的相对高低是反应过程中能量变化的决定因素。3通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化。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)组成物质的原子(或原子团)之间是通过化学键相结合的。(2)当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要吸收能量，而形成生成物中的化学键要放出能量。(3)化学键的断裂与形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因。2化学反应中能量变化的决定因素(宏观角度)一个确定的化学反应是吸热还是放热，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。(1)反应物的总能量大于生成物的总能量，则化学反应释放能量。如图A所示。(2)反应物的总能量小于生成物的总能量，则化学反应吸收能量。如图B所示。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：自然界中的物质发生转化时，总质量保持不变。(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，但是体系包含的总能量保持不变。2化学能与热能的相互转化(1)化学能转化为热能盐酸与铝反应，溶液温度升高，说明该反应是放热反应。Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应，烧杯变凉，玻璃片与烧杯粘在一起，说明该反应是吸热反应。化学方程式为Ba(OH)28H2O2NH4Cl=BaCl22NH3H2O8H2O。中和热：酸与碱发生中和反应生成1molH2O时释放的热量。(2)热能转化为化学能人们利用热能可以促使化学反应的发生，从而探索物质的组成、性质或制备所需的物质，如高温冶炼金属、分解化合物等。三、人类利用能源的三个阶段1柴草时期：从火的发现至18世纪产业革命，以树枝杂草为主要能源。2化石能源时期：从18世纪中期到现代，以煤、石油、天然气为主要能源。3多能源结构时期：以可再生能源和清洁能源(绿色能源)为主要能源，主要包括太阳能、氢能、核能、生物质能等。1(2018甘肃师大附中期末)绿色能源是指使用过程中不排放或排放极少污染物的能源，如一级能源中的水能、地热、天然气等；二级能源中电能、氢能等。下列能源属于绿色能源的是()太阳能风能石油煤潮汐能木材ABCD解析：石油和煤是化石燃料，燃烧除了产生大量的二氧化碳之外，也会产生二氧化硫等有毒的气体，煤还有固体废弃物需要处理，不属于绿色能源；木材属于传统能源，燃烧除了产生大量的二氧化碳之外，还有固体废弃物需要处理，并且破坏绿化，不属于新能源；太阳能、风能和潮汐能是清洁、无污染的新能源，属于绿色能源。答案：D2已知2H2O22H2O，关于该反应的下列说法错误的是()A该反应是一个放热反应B参加反应的氢气和氧气的总能量高于反应生成的水的总能量C该反应是一个吸热反应D参加反应的氢气和氧气的总质量等于反应生成的水的总质量解析：A、B、D三项正确；C项该反应为放热反应，错误。答案：C3(2018佛山市第一中学期中)下列各图中，表示正反应是吸热反应的图是()解析：当反应物的总能量大于生成物的总能量，此时反应放热，当反应物的总能量小于生成物的总能量，此时反应吸热，故选A项。答案：A吸热反应与放热反应放热反应吸热反应定义释放热量的化学反应吸收热量的化学反应宏观解释反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量微观解释生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量图示常见实例大部分化合反应金属和水或酸的反应可燃物的燃烧反应及缓慢氧化反应酸和碱的中和反应铝热反应大部分分解反应较典型的反应：Ba(OH)28H2O和NH4Cl反应CCO22COCH2O(g)COH2等(2018北京师大附中期中)下列事实描述不正确的是()A高温煅烧石灰石的反应中，反应物总能量高于生成物总能量B中和反应中，反应物总能量高于生成物总能量C铝粉和盐酸反应时，溶液温度通常会上升D氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应是吸热反应【解析】石灰石分解是吸热反应，应是反应物总能量低于生成物总能量，A错误；中和反应是放热反应，应是反应物总能量高于生成物的总能量，B正确；铝粉和盐酸反应属于放热反应，因此溶液温度通常会上升，C正确；氢氧化钡晶体和氯化铵晶体在常温下就能发生反应，但属于吸热反应，D正确。【答案】A(2018信阳高级中学期中)下列变化过程，属于吸热反应的是()碳与水蒸气反应将胆矾加热变为白色粉末浓H2SO4稀释氯化铵晶体溶于水H2在Cl2中燃烧液态水变成水蒸气NH4Cl晶体与Ba(OH)28H2O混合搅拌碳酸钙热分解ABCD解析：不是化学反应，错误；H2在Cl2中燃烧，是放热反应，错误；是吸热反应。答案：D利用化学键数据计算化学反应中的能量1化学键与能量变化的关系化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因。利用化学键的能量变化可粗略计算化学反应过程中的能量变化。以H2Cl2=2HCl为例，利用化学键的能量变化计算，化学反应中的能量变化，1 mol H2和1 mol Cl2反应生成2 mol HCl的能量转化如图所示：断裂1 mol HH键和1 mol ClCl键吸收的总能量436 kJ243 kJ679 kJ，形成2 mol HCl键放出的总能量431 kJ431 kJ862 kJ，反应的热量变化为679 kJ862 kJ183 kJ，即反应放出183 kJ热量。2相关计算公式(1)QQ(吸)Q(放)(2)QQ(吸)Q(放)反应物的总键能生成物的总键能。Q(吸)指反应物断键吸收的总能量，Q(放)指生成物形成化学键释放的总能量，Q表示化学反应吸收或放出能量的多少。物质的稳定性与物质具有的能量的关系(1)物质的能量越低越稳定，参加反应时，化学键断裂吸收的能量就越多；而如果是通过新化学键形成而生成该物质时，放出的能量就越多。(2)物质的能量越高越不稳定，参加反应时，化学键断裂吸收的能量就越少；该物质化学性质活泼，而形成该物质时，放出的能量就越少。已知2 mol H2完全燃烧生成水蒸气放出热量484 kJ，且1 mol HH键断裂时吸收热量为436 kJ，水蒸气中1 mol HO键形成时放出热量463 kJ，则O2中1 mol O=O键完全断裂时吸收热量()A496 kJB188 kJC557 kJD920 kJ【解析】根据反应方程式2H2(g)O2(g)=2H2O(g)，可知2 mol H2完全燃烧生成2 mol H2O(g)放出热量484 kJ，可设1 mol O=O键完全断裂吸收的热量为Q，则QQ(吸)Q(放)2436 kJQ4463 kJ484 kJ，解得Q496 kJ。【答案】A(2018湖南师大附中期中)NF3是一种温室气体，其存储能量的能力是CO2的12 00020 000倍，在大气中的寿命可长达740年，如表所示是几种化学键的键能：化学键NNFFNF键能(kJmol1)946154.8283.0下列说法中正确的是()A过程N2(g)2N(g)放出能量B过程N(g)3F(g)NF3(g)放出能量C反应N2(g)3F2(g)=2NF3(g)为吸热反应DNF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成，仍可能发生化学反应解析：N2(g)2N(g)为化学键的断裂过程，应该吸收能量，A错误；N(g)3F(g)NF3(g)为形成化学键的过程，放出能量，B正确；反应N2(g)3F2(g)=2NF3(g)的H(9463154.8283.06)kJmol1287.6 kJmol1，H0，属于放热反应，C错误；化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成，NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成，则不能发生化学反应，D错误。答案：B1.(2018北京师大附中期中)未来可再生能源和清洁能源将成为人类利用新能源的主力军，下列关于能源的叙述正确的是()A化石燃料是可再生能源B风能、太阳能是清洁能源C化石燃料都是清洁能源D氢能是不可再生的清洁能源解析：化石燃料属于不可再生能源，A错误；风能、太阳能对环境无影响，是清洁能源，B正确；化石燃料燃烧时会产生二氧化硫等污染物，不是清洁能源，C错误；氢气燃烧的产物是水，电解水可以获得氢气，因此氢能是可再生的清洁能源，D错误。答案：B2下列选项属于释放能量的化学反应的是()A糖类在人体内缓慢氧化B浓硫酸稀释C碳和二氧化碳生成一氧化碳D碳酸钙分解成氧化钙和二氧化碳解析：A项化学反应放热，符合题意；B项不是化学反应，不符合题意；C、D两个化学反应吸热，不符合题意。答案：A3如图是化学反应中物质变化和能量变化的示意图。若E1E2，则下列反应符合该示意图的是()ANaOH溶液与稀盐酸的反应B锌与稀盐酸的反应C氢氧化钡与氯化铵固体的反应D一氧化碳在空气中的燃烧反应解析：由于吸收的能量大于反应放出的能量，故反应总的能量变化为吸收能量，A、B、D三项的三个反应为放热反应；C项反应为吸热反应，故选C项。答案：C4(2018云南民族大学附中期中)CH4在O2中燃烧生成CO2和气态H2O的反应是一个放热反应，在反应过程中()A核能转化成热能B化学能转化成热能C生成物的总能量等于反应物的总能量D生成物的总能量大于反应物的总能量解析：CH4在O2中燃烧生成CO2和气态H2O的反应为放热反应，在放热反应过程中化学能转化成热能，反应物的总能量大于生成物的总能量，B正确。答案：B5在一定条件下，M与N反应可生成P和Q，其能量变化如下图： (1)若E1E2，反应体系的总能量_(填“升高”或“降低”)，为_(填“吸热”或“放热”)反应。(2)若E1BrI，所以稳定性：HIHBrHCl，故Cl2反应时放出热量最多。答案：(1)A(2)A(3)Cl2(4)能，元素的非金属性越强，则生成的氢化物越稳定，越易反应，放出的能量越多。1已知强酸与强碱在稀溶液中发生中和反应生成1 mol H2O时放出57.3 kJ热量，用500 mL 0.6 mol/L的稀H2SO4跟含1 mol NaOH的溶液反应，放出的热量是()A68.76 kJB57.3 kJC34.38 kJD17.19 kJ解析：NaOH(aq)H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)H2O(l)，放出57.3 kJ的热量。500 mL 0.6 mol/L的稀H2SO4与含1 mol NaOH的溶液反应时NaOH过量，以H2SO4进行计算生成的水为n(H2O)500 mL103L/mL0.6 mol/L20.6 mol，所以中和反应所产生的热量为：0.6 mol57.3 kJ/mol34.38 kJ。C正确。答案：C2有专家指出，如果对燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能使它们重新组合，那么，不仅可以消除对大气的污染，还可以节约燃料，缓解能源危机。观察下图所示，判断在此构想的物质循环中太阳能最终转化为()A化学能B电能C生物质能D热能解析：根据题给信息及图中转化关系可知利用太阳能使CO2、H2O、N2等重新组合，由图知这些物质组合成可燃物，可燃物燃烧可转化为燃烧产物并放出热量，燃烧产物又利用太阳能转化为燃料，如此循环，可判断出太阳能最终转化为热能，故选D项。答案：D3(2018北京师大附中期中)关于下图的说法不正确的是()A1 mol I2(s)与1 mol H2(g)化合生成2 mol HI(g)气体时，需要吸收5 kJ的能量B2 mol HI(g)分解生成1 mol I2(g)与1 mol H2(g)时需要吸收12 kJ的能量C1 mol I2(s)变为1 mol I2(g)时需要吸收17 kJ的能量DI2(g)与H2(g)生成HI(g)气体的反应是吸热反应解析：由图可知，1 mol I2(s)1 mol H2(g)吸收5 kJ热量生成2 mol HI(g)，A正确；由图可知，1 mol I2(g)1 mol H2(g)放出12 kJ热量生成2 mol HI(g)，则2 mol HI气体分解生成1 mol碘蒸气与1 mol H2时需要吸收12 kJ的能量，B正确；由图可知，1 mol I2(g)变为1 mol I2(s)放出17 kJ的热量，则1 mol固态碘变为1 mol碘蒸气时需要吸收17 kJ的能量，C正确；由图可知，1 mol I2(g)1 mol H2(g)放出12 kJ热量生成2 mol HI(g)，应为放热反应，D错误。答案：D4.某学生用如图装置进行化学反应X2Y=2Z能量变化情况的研究。当往试管中滴加试剂Y时，看到导管甲处液面下降、导管乙处液面上升，关于该反应的下列叙述正确的是()该反应为放热反应生成物的总能量比反应物的总能量高该反应过程可以看成是“贮存”于X、Y内部的能量部分转化为热量而释放出来ABCD解析：导管甲液面下降，乙液面上升，说明反应放热，使管内空气受热膨胀，管内气压增大，B正确。答案：B5如图所示，把试管放入盛有25 饱和石灰水的烧杯中，试管中开始放入粉末状的二氧化锰，再用胶头滴管滴入5 mL 10%的过氧化氢溶液于试管中。试回答下列问题：(1)实验中观察到的现象_。(2)产生上述现象的原因是_。(3)写出反应的化学方程式_。(4)由实验推知，O2和H2O的总能量_(填“大于”“小于”或“等于”)H2O2的总能量。解析：双氧水在二氧化锰的催化作用下分解生成氧气和水，化学方程式为2H2O22H2OO2，该反应是放热反应，所以O2和H2O的总能量小于H2O2的总能量；由于Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低，所以烧杯中的溶液变浑浊。答案：(1)试管内有气泡冒出，烧杯内溶液变浑浊(2)H2O2分解放出O2，该反应放热，使烧杯中饱和石灰水的温度升高而析出氢氧化钙晶体(3)2H2O22H2OO2(4)小于