2019-2020年高中化学专题2化学反应与能量变化第二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化学反应与能量变化第二单元化学反应中的热量第1课时教学案苏教版必修2知识条目必考要求加试要求1.化学反应中能量转化的主要形式ab2.吸热反应和放热反应aa3.从化学反应中的反应物的总能量与生成物的总能量变化理解反应中的热效应bb4.化学键的断裂和形成与反应中能量变化的关系bc能力要求1.通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化。2.知道吸热反应和放热反应的涵义和常见的放热反应、吸热反应。3.知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。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ABCD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1molH2和molO2中的化学键吸收的能量总和为436kJ249kJ685kJ，而形成1molH2O的共价键释放930kJ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1molHH键吸收的能量为436kJ，形成1molHN键放出的能量为391kJ，根据化学方程式N23H22NH3，反应完1molN2放出的能量为92.4kJ，则断开1molNN键需吸收的能量是()A431kJB945.6kJC649kJD869kJ答案B解析设断开1molNN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：92.4kJ6391kJ3436kJx，x945.6kJ。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根据下图提供的信息，下列所得结论不正确的是()A该反应为吸热反应B该反应一定有能量转化成了化学能C反应物比生成物稳定D因为生成物的总能量高于反应物的总能量，所以该反应不需要加热答案D解析由图可知，生成物的总能量高于反应物的总能量，故一定有其他的能量转化成了化学能，该反应应为吸热反应，A、B正确；物质能量越低越稳定，C正确；吸热反应一般需要加热才能发生，D错误。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CD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如图为反应2H2(g)O2(g)=2H2O(g)的能量变化示意图。下列说法中正确的是()A拆开2molH2(g)和1molO2 (g)中的化学键成为H、O原子，共放出1368kJ能量B由H、O原子形成2molH2O(g)，共吸收1852kJ能量C2molH2(g)和1molO2(g)反应生成2molH2O(l)，共吸收484kJ能量D2molH2(g)和1molO2 (g)反应生成2molH2O(g)，共放出484kJ能量答案D5已知在高温、高压、催化剂作用下，1mol石墨转化为金刚石，吸收1.9kJ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1mol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及特征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(xx杭州期中)下列与化学反应能量变化相关的说法不正确的是()A任何化学反应都伴随着热量的变化B一个反应是吸热反应还是放热反应要看反应物和生成物具有总能量的相对大小C化学键的断裂一定吸收能量，化学键的形成一定释放能量D化学反应过程中的能量变化除热能外，也可以是光能、电能等答案A3(xx台州市月考)下列说法不正确的是()A化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成B物质由高能量向低能量转化时，放出热量C将一定质量的C燃烧，生成CO2时比生成CO时放出的热量多D干冰升华时放出大量的热答案D题组二放热反应和吸热反应的判断4(xx杭州市期末)对于化学反应中的能量变化，表述正确的是()A中和反应是吸热反应B燃烧属于放热反应C断开化学键的过程会放出能量D加热才能发生的反应一定是吸热反应答案B解析常见的放热反应：所有的物质燃烧，所有金属与酸反应、金属与水反应，所有中和反应，绝大多数的化合反应和铝热反应。5(xx湖州市期中)下列物质放入水中，会显著放热的是()A生石灰B硝酸铵C氯化钠D蔗糖答案A6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。7有下列物质：NaOH固体；浓硫酸；NH4NO3晶体；CaO固体。现将它们分别装入有水的锥形瓶里，立即塞紧带U形管的塞子，发现U形管内红墨水的水面呈现如下图所示状态。判断加入的物质可能是()ABCD答案B解析U形管内右侧液面高于左侧，说明锥形瓶中气体受热膨胀，NaOH固体、浓硫酸溶于水放热，NH4NO3晶体溶于水吸热，CaO与水反应放热。8(xx温州期末)已知放热反应：Zn(s)H2SO4(aq)=ZnSO4(aq)H2(g)，则下列叙述不正确的是()A该反应中旧键断裂所吸收的能量大于新键形成所放出的能量B该反应放出热量的多少与反应物的用量有关C该反应在常温下可以发生D反应物的总能量高于生成物的总能量答案A9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C10下列能正确表示氢气与氯气反应生成氯化氢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。11参照反应BrH2=HBrH的能量对反应历程的示意图，下列叙述中正确的是()A该反应为放热反应BHBr能量一定高于H2的能量C反应物的总能量高于生成物的总能量D该反应为储能过程答案D解析从图像可知，反应物的能量低于生成物的能量，所以该反应为吸热反应，A、C项错误；吸热反应是能量储存的过程，D项正确；从图像无法确定某一反应物的能量与某一生成物的能量高低，B项错误。题组三化学键与化学反应中的能量变化12SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在SF键。已知：1molS(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ，断裂1molFF、SF键需吸收的能量分别为160kJ、330kJ。则反应S(s)3F2(g)=SF6(g)的能量变化为()A放出1780kJ的能量B放出1220kJ的能量C放出450kJ的能量D放出430kJ的能量答案B解析断开3molFF键共需要吸收160kJ3的能量，1molS(s)变成气态需要吸收280kJ的能量，反应共吸收的能量为760kJ。生成1molSF6释放330kJ61980kJ的能量，因此反应S(s)3F2(g)=SF6(g)放出能量：1980kJ760kJ1220kJ。13根据下列信息判断氢气燃烧生成水时的热量变化，其中一定正确的是()AH2O分解为H2与O2时放出热量B生成1molH2O时吸收热量245kJC甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙甲丙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，1molH2与molO2断键时吸收685kJ能量，而生成1molH2O放出930kJ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14为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如下图所示的三套实验装置：(1)上述3个装置中，不能验证“铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应”的是装置_(填装置序号)。(2)某同学选用装置进行实验(实验前U形管里液面左右相平)，在甲试管中加入适量Ba(OH)2溶液与稀硫酸，U形管中可观察到的现象是_，说明该反应属于_(填“吸热”或“放热”)反应。(3)为探究固体M溶于水的热效应，选择装置进行实验(反应在甲试管中进行)。若M为钠，则实验过程中烧杯中可观察到的现象是_。若观察到烧杯中产生气泡，则说明M溶于水_(填“一定是放热反应”或“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”)，理由是_。若观察到烧杯中的导管内形成一段水柱，则M可能是_。(4)至少有两种实验方法能验证超氧化钾与水的反应(4KO22H2O=4KOH3O2)是放热反应还是吸热反应。方法：选择装置_(填装置序号)进行实验；方法：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察到脱脂棉燃烧，则说明该反应是_(填“吸热”或“放热”)反应。答案(1)(2)左端液面降低，右端液面升高放热(3)产生气泡，反应完毕后，冷却至室温，烧杯中的导管内形成一段水柱可能是放热反应某些物质(如NaOH固体)溶于水放热，但不是放热反应硝酸铵(或其他合理答案)(4)(或)放热解析装置可通过U形管中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应；装置可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应；装置只是一个铜与浓硝酸反应并将生成的气体用水吸收的装置，不能验证该反应是放热反应还是吸热反应。(2)Ba(OH)2溶液与稀硫酸的反应属于中和反应，中和反应都是放热反应。(3)NaOH固体、硝酸铵等溶于水时有热量的变化，但发生的是物理变化，不属于化学反应，故不是放热或吸热反应。15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20gBa(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10gNH4Cl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1molHH键、1molO=O键、1molOH键需吸收的能量分别为Q1kJ、Q2kJ、Q3kJ，由此可以推知下列关系正确的是_(填编号)。Q1Q2Q3Q1Q22Q32Q1Q24Q32Q1Q22Q3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。16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，1molN和3molH生成1molNH3(g)是_(填“吸收”或“释放”)能量的过程。由molN2(g)和molH2(g)生成1molNH3(g)的过程_(填“吸收”或“释放”)_kJ能量。已知断开1molHH键，1molNH键、1molNN键分别需要吸收的能量为436kJ、391kJ、946kJ。一定条件下由氢气和氮气反应生成1molNH3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1molN和3molH具有的总能量比1molNH3(g)高bkJ，所以1molN和3molH生成1molNH3(g)是释放能量的过程。由图像可知molN2(g)和molH2(g)具有的总能量比1molN和3molH具有的总能量低akJ，而1molNH3(g)具有的总能量比1molN和3molH具有的总能量低bkJ，ba，所以由molN2(g)和molH2(g)生成1molNH3(g)的过程释放出(ba) kJ能量。根据化学方程式N23H22NH3，生成1molNH3时需要消耗0.5mol的N2和1.5mol的H2。因此在上述的反应过程中断裂0.5molNN键和1.5molHH键，共吸收热量0.5946kJ1.5436kJ1127kJ；形成1molNH3中的3molNH键，共放出热量3391kJ1173kJ。因为1173kJ1127kJ，因此反应放热，共放出1173kJ1127kJ46kJ的热量。