2019-2020年高中化学 专题2 化学反应与能量转化 第2单元 化学反应中的热量 第1课时教学案 苏教版必修2.doc

2019-2020年高中化学 专题2 化学反应与能量转化 第2单元 化学反应中的热量 第1课时教学案 苏教版必修2学习目标定位通过生产、生活中的实例熟悉化学能与热能的相互转化，会判断吸热反应和放热反应。一、化学反应中能量变化的探究1按照下列各实验的操作步骤，完成各实验并将观察到的实验现象及其实验结论填入表中。(1)铝与盐酸反应实验操作实验现象实验结论产生大量气泡、温度计指示温度升高铝与盐酸反应的离子方程式为2Al6H=2Al33H2，该反应放出热量(2)Ba(OH)28H2O与NH4Cl晶体反应实验操作实验现象实验结论有刺激性气味气体产生用手摸烧杯底部有冰凉感觉用手拿起烧杯，玻璃片粘结到烧杯的底部烧杯内反应物成糊状化学方程式为Ba(OH)28H2O2NH4Cl=BaCl22NH310H2O，该反应吸收热量由上述实验可知，化学反应都伴随着能量变化，有的放出能量，有的吸收能量。化学反应中的能量变化有多种形式，但通常主要表现为热量的变化。化学上把有热量放出的化学反应称为放热反应，把吸收热量的化学反应称为吸热反应。2根据前面的学习和生活常识，分析下列反应是吸热反应还是放热反应？H2SO42KOH=K2SO42H2OMg2HCl=MgCl2H2NH4ClHClNH32AlFe2O3Al2O32Fe2MgO22MgOCa(OH)22NH4Cl=CaCl22NH32H2OCCO22COCH2O(g)COH2答案为吸热反应；为放热反应。1.常见的放热反应(1)所有的燃烧反应，剧烈的发光、发热的化学反应；(2)酸碱中和反应；(3)大多数的化合反应；(4)铝热反应；(5)活泼金属与酸或H2O的反应。2常见的吸热反应(1)消石灰与氯化铵固体的反应；(2)大多数的分解反应；(3)碳与水蒸气的反应；(4)以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应。1下列对化学反应的认识中错误的是()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答案C解析化学反应不一定引起物质状态的变化，如气相反应：氮气与氢气化合生成氨气无状态变化。2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A B C D答案B解析不是化学反应，是吸热反应，是放热反应。二、化学反应中能量变化1从化学键角度分析化学反应中的能量变化(1)请根据下列信息分析氢气燃烧生成水蒸气时，为什么会发生能量变化？答案从给出的信息可知，在化学反应过程中，反应物分子中旧键断裂需吸收能量，生成物分子中新键形成放出能量。断裂1 mol H2和 mol O2中的化学键吸收的能量总和为436 kJ249 kJ685 kJ，而形成1 mol H2O的共价键释放 930 kJ 能量，放出的能量大于吸收的能量，故该反应要放出能量。(2)化学反应中的能量变化可以用下图形象地表示出来：若E1E2，反应吸收能量；若E1E2，反应放出能量。2化学反应的能量变化与物质内部能量的关系(1)从物质内部能量分析化学反应过程：化学反应的过程可看作“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能、电能或光能等形式释放出来，或者是热能、电能或光能等转化为物质内部的能量(化学能)被“储存”起来的过程。(2)化学反应的能量变化与物质内部能量的关系图中反应物内部的总能量大于生成物内部的总能量，反应释放能量；图中反应物内部的总能量小于生成物内部的总能量，反应吸收能量。1.化学反应的基本特征：一是物质发生了变化，即有新物质生成；二是能量发生了变化，即吸收能量或放出能量。2由于拆开不同的化学键消耗的能量不同，形成不同的化学键释放的能量也不同，所以化学反应中总会伴有能量的变化，最终的反应结果表现为吸收能量和放出能量。3下列关于反应能量的说法中正确的是()A化学反应中的能量变化，都表现为热量的变化B化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因C已知反应：Zn(s)CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)Cu(s)为放热反应，则反应物总能量E2，故D项错误。4已知断开1 mol HH键吸收的能量为436 kJ，形成1 mol HN键放出的能量为391 kJ，根据化学方程式N23H22NH3，反应完1 mol N2放出的能量为92.4 kJ，则断开1 mol NN键需吸收的能量是()A431 kJ B945.6 kJ C649 kJ D869 kJ答案B解析设断开1 mol NN键需吸收的能量为x，根据反应放出的能量形成新键放出的能量断开旧键吸收的能量，代入数据：92.4 kJ6391 kJ3436 kJx，x945.6 kJ。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)所有化学反应必然引起物质状态的变化()(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()答案(1)(2)(3)(4)(5)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。2下列说法正确的是()A物质发生化学反应时都伴随着能量变化B伴有能量变化的物质变化都是化学变化C在一个确定的化学反应体系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定相同D在一个确定的化学反应体系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量答案A解析物质发生化学反应时都伴随着能量变化，伴有能量变化的物质变化不一定是化学变化，如物质发生核变(如原子弹的爆炸)时也伴有能量变化。在一个确定的化学反应体系中，反应物的总能量(设为x)与生成物的总能量(设为y)之间的关系：xy，化学反应为放热反应；xy，化学反应为吸热反应。3下列说法正确的是()需要加热才能发生的反应一定是吸热反应放热反应在常温下一定很容易发生反应是放出能量还是吸收能量必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小有的放热反应加热到一定温度引发后，停止加热反应也能继续进行A只有 B只有C D答案A解析加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如铜在氯气中燃烧；放热反应在常温下不一定容易发生，如N2与H2合成NH3；反应是放热还是吸热取决于反应物、生成物所具有的总能量的相对大小；需要加热才能发生的放热反应，如果反应放出的热量达到反应所需要的热量，停止加热反应也能继续进行，如FeSFeS。4已知反应A2B2=2AB，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若该反应放出能量，则Q1Q2Q3D若该反应吸收能量，则Q1Q2Q3答案A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。5已知在高温、高压、催化剂作用下，1 mol石墨转化为金刚石，吸收1.9 kJ的热量。(1)石墨转化为金刚石属于_变化。(2)石墨和金刚石相比，_能量高，_更稳定。(3)推测石墨与金刚石各1 mol在相同条件下燃烧，_放出的热量多。答案(1)化学(2)金刚石石墨(3)金刚石解析同素异形体之间的转化是化学变化；1 mol石墨转化为金刚石，该反应吸收1.9 kJ的热量，属于吸热反应，金刚石的能量高，石墨的能量低，故石墨更稳定；石墨与金刚石各1 mol在相同条件下燃烧时金刚石放出的热量多。基础过关题组一化学变化的本质特征1物质在发生化学变化时，下列说法正确的是()A反应物的总质量等于生成物的总质量B发生电子得失或偏移C有化学键的断裂，不一定有新物质生成D反应物所具有的总能量等于生成物所具有的总能量答案A解析A项符合质量守恒，正确；非氧化还原反应没有电子得失或偏移，B项不正确；化学变化时有化学键的断裂，则一定有新物质生成，C项不正确。2在研究物质变化时，人们可以从不同的角度、不同的层面来认识物质变化所引起的化学键及能量的变化，据此判断以下叙述错误的是()A化学反应中物质变化的实质是旧化学键断裂和新化学键形成B物质的燃烧过程可看成“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能释放出来的过程C在化学反应中，破坏旧化学键吸收的能量大于形成新化学键释放的能量时，该反应是吸热反应D需要在高温条件下才能发生的反应一定是吸收能量的反应答案D解析化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，故A项正确；物质燃烧放出热量，化学能转化为热能，故B项正确；若反应时形成新化学键释放的能量大于破坏旧化学键吸收的能量，则该反应为放热反应，反之，为吸热反应，故C项正确；合成氨反应需要在高温条件下进行，但该反应却是释放能量的反应，故D项错误。题组二放热反应和吸热反应的判断3下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是()A锌粒与稀硫酸的反应B灼热的木炭与CO2反应C甲烷在氧气中的燃烧反应DBa(OH)28H2O晶体与NH4Cl晶体的反应答案B解析锌粒与稀硫酸的反应、甲烷的燃烧反应均是放热反应，不合题意；Ba(OH)28H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是吸热反应，但元素的化合价无变化，是非氧化还原反应，D项不合题意。4下列有关化学反应能量变化的叙述中正确的是()如果反应物的总能量低于生成物的总能量，该反应一定是吸热反应只要是在点燃条件下进行的反应就一定是吸热反应只要是在常温常压下进行的反应就一定是放热反应燃烧反应一定是放热反应化合反应都是放热反应，分解反应都是吸热反应A BC D答案A解析燃烧反应和铝热反应虽需点燃，但属于放热反应。NH4Cl和Ba(OH)28H2O的反应是吸热反应。C和CO2生成CO的反应属于吸热反应，而分解反应通常是吸热反应。5在25 、101 kPa的条件下，1 mol的白磷(化学式为P4)完全燃烧放出的热量比4 mol的红磷(化学式为P)完全燃烧放出的热量多。化学方程式分别为P4(s)5O2(g)=P4O10(s)；4P(s)5O2(g)=P4O10(s)。由此判断，下列说法正确的是()A由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷能量比白磷高B由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷能量比白磷低C由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷能量比白磷高D由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷能量比白磷低答案D解析白磷和红磷燃烧的生成物相同，但白磷释放的热量较多，说明等质量的白磷具有较高的能量，白磷转化为红磷要放热，反之要吸热。题组三化学反应中的能量变化6氢气在氯气中燃烧产生苍白色火焰。在反应过程中，破坏1 mol氢气中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，破坏1 mol氯气中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol氯化氢中的化学键释放的能量为Q3 kJ。下列关系式中正确的是()AQ1Q2Q3CQ1Q22Q3答案A解析由于Cl2和H2反应生成HCl要放出热量，所以Q1Q22Q3。7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，其结构的稳定性增强，体系的能量降低B物质燃烧可看作是储存在物质内部的能量(化学能)转化为热能释放出来C氮气分子内部存在着很强的化学键，故通常情况下氮气的化学性质很活泼D需要加热才能发生的反应不一定是吸收能量的反应答案C8下列能正确表示氢气与氯气反应生成氯化氢的过程中能量变化的示意图是()答案B解析氢气与氯气的反应是放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，反应物断键先吸收能量，总能量增大，然后形成化学键时放出能量。题组四化学键与化学反应中的能量变化9. H2和I2在一定条件下能发生反应：H2(g) I2(g) 2HI(g)Ha kJmol1已知： (a、b、c均大于零)下列说法不正确的是()A反应物的总能量高于生成物的总能量B断开1 mol HH键和1 mol II键所需能量大于断开2 mol HI键所需能量C断开2 mol HI键所需能量约为(cba) kJD向密闭容器中加入2 mol H2和2 mol I2，充分反应后放出的热量小于2a kJ答案B解析H甲丙D氢气和氧气的总能量小于水的能量答案C解析根据能量变化可知，1 mol H2与 mol O2断键时吸收685 kJ能量，而生成1 mol H2O放出930 kJ能量，所以H2燃烧生成H2O的反应是放热反应，则H2O的分解是吸热反应。能力提升11为了研究化学反应AB=CD的能量变化情况，某同学设计了如图所示装置。当向盛有A的试管中滴加试剂B时，看到U形管中甲处液面下降乙处液面上升。试回答下列问题：(1)该反应_(填“放出”或“吸收”)热量。(2)A和B的总能量比C和D的总能量_(填“高”或“低”)。(3)物质中的化学能通过化学反应转化成_释放出来。(4)反应物化学键断裂吸收的能量_(填“高”或“低”)于生成物化学键形成放出的能量。(5)写出一个符合题中条件的化学方程式：_。答案(1)放出(2)高(3)热能(4)低(5)2Al6HCl=2AlCl33H2(或2Na2H2O=2NaOHH2或NaOHHCl=NaClH2O等合理答案均可)12请根据化学反应与热能的有关知识，填写下列空白：(1)在一个小烧杯里，加入20 g Ba(OH)28H2O粉末，将小烧杯放在事先已滴有45滴水的玻璃片上。然后加入10 g NH4Cl晶体，并用玻璃棒迅速搅拌。实验中玻璃棒的作用是_。写出有关反应的化学方程式：_。实验中观察到的现象有_和反应混合物呈糊状。(2)下列过程中不一定释放能量的是_(填编号)。形成化学键燃料燃烧化合反应葡萄糖在体内的氧化反应酸碱中和炸药爆炸(3)等质量的下列物质分别完全燃烧，放出热量较多的是_(填编号)。固体硫 硫蒸气(4)已知H2和O2反应放热，且断开1 mol HH键、1 mol O=O键、1 mol OH键需吸收的能量分别为Q1 kJ、Q2 kJ、Q3 kJ，由此可以推知下列关系正确的是_(填编号)。Q1Q2Q3 Q1Q22Q32Q1Q24Q3 2Q1Q22Q3答案(1)搅拌使混合物充分接触并反应Ba(OH)28H2O2NH4Cl=BaCl22NH310H2O玻璃片与烧杯之间结冰黏在一起，有少许刺激性气味的气体逸出(2)(3)(4)解析(1)用玻璃棒迅速搅拌，可以知道玻璃棒的作用是搅拌使混合物充分接触并反应；氯化铵属于铵盐，能和强碱氢氧化钡反应生成氨气、水以及氯化钡，化学方程式为Ba(OH)28H2O2NH4Cl=BaCl22NH310H2O。氯化铵和Ba(OH)28H2O的反应是吸热反应，温度降低能让水结冰，导致烧杯和玻璃片黏在一起，同时生成的氨气具有刺激性气味。(2)一般的化合反应放热，但有的化合反应吸热，如二氧化碳和碳反应生成一氧化碳。(3)固态变为气态需要吸收能量，所以硫蒸气的能量大于固体硫，等质量的固体硫、硫蒸气分别完全燃烧，放出热量较多的是硫蒸气。(4)已知2 mol H2和1 mol O2反应生成2 mol H2O，反应断开2 mol HH键吸收能量2Q1 kJ、1 mol O=O键吸收能量Q2 kJ，形成4 mol OH键放出能量4Q3 kJ，总反应放热，则2Q1Q24Q3。13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。H2Cl2=2HCl的化学反应可用下图表示：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H2Cl2=2HCl是_(填“吸收”或“放出”)能量。(4)反应物的总能量_(填“”“”或“”)生成物的总能量。答案(1)679 kJ(2)862 kJ(3)放出(4)解析(1)反应物断键吸收的总能量应该是断裂1 mol HH键与1 mol ClCl键吸收的能量之和，即436 kJ243 kJ679 kJ。(2)生成物成键放出的总能量为2431 kJ862 kJ。(3)、(4)由于吸收的总能量小于放出的总能量，所以反应放热，即反应物的总能量大于生成物的总能量。14能源是人类生活和社会发展的基础，研究化学应用中的能量变化，有助于更好地利用化学反应为生产和生活服务。(1)化学键断裂和形成是化学反应的本质和化学反应能量产生的原因。从能量的角度看，断开旧化学键需要_(填“吸收”或“放出”，下同)能量，形成新化学键需要_能量。(2)已知化学反应N23H22NH3的能量变化如图所示，1 mol N和3 mol H生成1 mol NH3(g)是_(填“吸收”或“释放”)能量的过程。由mol N2(g)和mol H2(g)生成1 mol NH3(g)的过程_(填“吸收”或“释放”)_ kJ能量。已知断开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。一定条件下由氢气和氮气反应生成1 mol NH3需要_(填“放出”或“吸收”)_ kJ的热量。答案(1)吸收放出 (2)释放释放(ba)放出46解析(2)如果反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量，整个反应就放出能量，反之就吸收能量。由图像可知1 mol N和3 mol H具有的总能量比1 mol NH3(g)高b kJ，所以1 mol N和3 mol H生成1 mol NH3(g)是释放能量的过程。由图像可知 mol N2(g)和 mol H2(g)具有的总能量比1 mol N和3 mol H具有的总能量低a kJ，而1 mol NH3(g)具有的总能量比1 mol N和3 mol H具有的总能量低b kJ，ba，所以由 mol N2(g)和 mol H2(g)生成1 mol NH3(g)的过程释放出(ba) kJ能量。根据化学方程式N23H22NH3，生成1 mol NH3时需要消耗0.5 mol的N2和1.5 mol的H2。因此在上述的反应过程中断裂0.5 mol NN键和1.5 mol HH键，共吸收热量0.5946 kJ1.5436 kJ1 127 kJ；形成1 mol NH3中的3 mol NH键，共放出热量3391 kJ1 173 kJ。因为1 173 kJ1 127 kJ，因此反应放热，共放出1 173 kJ1 127 kJ46 kJ的热量。