2023年新版高中化學 同步講義（必修第二冊） 第10講 化學反應與熱能 含解析

J第10講化學反應與熱能

號知識導航

化學反應的本質(zhì)和特征

模塊一化學反應中的熱量變化

?知識精講

一、化學反應的本質(zhì)和特征

1.本質(zhì)：

⑴化學反應的本質(zhì)是舊化學鍵的和新化學鍵的O

⑵斷開化學鍵要能量，形成化學鍵要能量，吸收的能量與釋放的能量

2.特征：■

（1）生成新物質(zhì)（符合質(zhì)量守恒定律）；

（2）釋放能量或吸收能量（符合能量守恒定律）。

【答案】（1）斷裂形成（2）吸收放出不相等

實驗探究

在一只試管中加入2mL2mol∕L鹽酸，并用溫度計測量

實驗操作

其溫度。再向試管中放入用砂紙打磨光亮的鎂條

鎂條逐漸溶解，有氣泡產(chǎn)生，溫度計溫度上升，用手觸

實驗現(xiàn)象

摸試管壁，有溫熱感

反應原理

Mg+2HC1=MgCl2+H2↑

實驗結(jié)論該反應放出熱量

將20gBa（OH）2?8H2O晶體研細后與10gNH4Cl在燒杯中

混合，并將燒杯放在滴有幾滴水的木片上，用玻璃棒快

實驗操作

速攪拌，聞到氣味后迅速用玻璃片蓋上燒杯，用手觸摸

燒杯下部，試著用手拿起燒杯

有刺激性氣味氣體產(chǎn)生；木片上的水結(jié)成冰，與燒杯底

實驗現(xiàn)象?

粘在了一起；用手觸摸杯壁下部，有涼的感覺

\

反應原理Ba(OH)2SH2O+2NH4C1=BaCl2+2NH3↑+IOH2O

實驗結(jié)論該反應吸收熱量

二、吸熱反應和放熱反應

1.吸熱反應：吸收熱量的化學反應。.

2.放熱反應：放出熱量的化學反應。

三、常見的放熱反應與吸熱反應

放熱反應吸熱反應

大多數(shù)化合反應

所有燃燒反應大多數(shù)分解反應

酸堿中和反應Ba（OH）2SH2O與NH4Cl反應

金屬與酸或水的置換反應以C、CO、H2為還原劑的氧化還原反應

鋁熱反應

注意

1.吸熱反應和放熱反應的對象都是化學變化，物理變化除外。?

2.一個化學反應是吸熱還是放熱，與反應條件（是否需要加熱）沒有必然聯(lián)系。

經(jīng)典例題

。題型一：化學反應的本質(zhì)與能量變化

【例1】下列說法正確的是（）

A.物質(zhì)發(fā)生化學變化都伴隨著能量變化

B.任何反應中的能量變化都表現(xiàn)為熱量變化

C.物質(zhì)變化時若伴有能量變化，則一定是化學變化-

D.沒有物質(zhì)的化學變化，也就沒有能量的變化

【答案】A

題型二：吸熱反應與放熱反應的判斷

【變2-1】下列變化中屬于吸熱反應的是（）

①冰融化成水②膽破受熱分解③濃硫酸加水稀釋④高鋸酸鉀分解制取氧氣

∣?∣

⑤生石灰與水反應生成熟石灰⑥石灰石高溫分解⑦CCh+C_2C0

高溫

⑧Ba（C）H）2?8H2O與固體NH4Cl混合⑨C+H2O（g）==CO+H2

A.②④?⑦⑨B.①②④⑥⑦⑧?

C.②③④⑤⑥⑧D.②④⑥⑦⑧⑨

【答案】D

百題型三：吸熱反應與放熱反應的實驗探究

【變3】為了探究化學反應的熱效應，某興趣小組進行了如下實驗：

（1）將純固體物質(zhì)X分別裝入有水的錐形瓶里（發(fā)生化學反應），立即塞緊帶U形管的塞子,

發(fā)現(xiàn)U形管內(nèi)紅墨水的液面高度如圖所示。

①若如圖1所示，發(fā)生的反應（假設沒有氣體生成）是（填“放熱”或“吸熱”）反應，X是

（填兩種物質(zhì)的化學式）。

②若如圖2所示，發(fā)生的反應（假設沒有氣體生成）是（填“放熱”或"吸熱”）反應，以

下選項中與其能量變化相同的是（填序號）。?

A.CO還原CUo的反應B.CaCO3的分解反應C.Al和Fe2O3的反應

（2）如圖所示，把試管放入盛有25℃飽和澄清石灰水的燒杯中，試管中開始放幾小塊鎂片，

再滴入5mL稀鹽酸。試回答下列問題：

卜鹽酸

-U三二/鎂片

Lk/飽和石灰水

①實驗中觀察到的現(xiàn)象是：鎂片逐漸溶解、有大量氣泡產(chǎn)生、

②產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是。

【答案】⑴①放熱Na、NazO或CaO（填兩種即可）②吸熱B

（2）飽和澄清石灰水中出現(xiàn)白色渾濁鎂和稀鹽酸反應生成H”且該反應是放熱反應,

Ca（OH）2的溶解度隨溫度的升高而降低

模塊二化學反應中的能量變化分析

知識精講

一、從化學鍵的角度分析化學反應的能量變化

1.鍵能：斷開(形成)1mol某化學鍵所吸收(放出)的能量叫鍵能。單位：kJ/moU

例如，斷開(形成)1molH-H鍵吸收(放出)的能量為436.0kJ,那么H-H鍵的鍵能是436.0

kJ/molo

2.化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因：

(1)若吸收能量釋放能量E2,該反應為吸熱反應；

(2)若吸收能量E∣＜釋放能量E2,該反應為放熱反應。

3.實例

化學鍵H-HCl-ClH-Cl

鍵能kJ/mol436243431

從鍵能角度分析H2+Cl2=?駕2HC1反應體系中能量變化情況。

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原出S?)(≡Λ2)簸囪“

1molH2與1molCl2反應生成2molHCl分子的過程中，了kJ的能量。

【答案】吸收；吸收；431；431；釋放；183。

及時小練

計算2出+。252H2O反應體系中的能量變化情況。已知:

化學鍵H-HO=OH-O

鍵能kJ/mol436498465

【答案】2molH2與1mol02反應生成2molH2O分子，放出490kJ的能量。

二、從總能量的角度分析化學反應的能量變化

1.一個確定的化學反應完成后的結(jié)果是吸收能量還是放出能量，決定于反應物的總能量與

生成物的總能量的相對大小。

(1)若反應物總能量E反＞生成物總能量E生，該反應為放熱反應；

(2)若反應物總能量E反V生成物總能量E?,該反應為吸熱反應。

反應

【答案】>,放熱；<,吸熱。

2.吸熱反應與放熱反應的真實能量變化圖:

E吸>Ea,吸熱反應

資料卡片——能量與穩(wěn)定性

I一般來說，物質(zhì)具有的能量越低，物質(zhì)越穩(wěn)定。即“能量越低越穩(wěn)定”。

叁典例題

小題型四：能量變化圖

【例4】已知反應A+B=C+D的能量變化如圖所示，下列關(guān)于此反應的說法不正確的

是（）

A,是吸熱反應切

B.該反應不符合能量守恒定律.

C.生成物的總能量高于反應物的總能量

D.反應中斷開化學鍵吸收的總能量高于形成化學鍵放出的總能量

【答案】B

。題型五：鍵能的計算

【例5】已知部分鍵能如下表所示，計算下列三個反應中的能量變化情況。.

化學鍵H-HH-NN≡N0=0C-HC=OH-OP-PP-O

鍵能

436391X498414750465198360

(kJ∕mol)

占燃

(DCH4+2θ2=÷^=CO2+2H2O,lmolCH4完全反應時，(填吸收/放出)

kJ能量。

(2)已知N2+3H2-?2NH3,消耗1molN2時放出92kJ的熱量，則上表中X的數(shù)

值為O

(3)如下圖為白磷(PQ和P4O6的結(jié)構(gòu)，Irnol白磷完全燃燒,(填吸收/放出)kJ

能量。

【答案】(1)放出,708；(2)946；(3)放出，1638

妗題型六：能量越低越穩(wěn)定

【變6-2】已知25CIOlkPaT,含Imol碳原子的石墨完全燃燒生成CCh放出熱量393.51

kJ；含1mol碳原子的金剛石完全燃燒生成CCh放出395.41kJ的熱量。據(jù)此判斷，下列說

法正確的是()

A.由石墨制備金剛石是吸熱反應；石墨比金剛石穩(wěn)定

B.由石墨制備金剛石是吸熱反應；金剛石比石墨穩(wěn)定

C.由石墨制備金剛石是放熱反應：石墨比金剛石穩(wěn)定

D.由石墨制備金剛石是放熱反應；金剛石比石墨穩(wěn)定

【答案】A

模塊三人類對能源的利用

視知識精講

一、人類對能源的利用

1.獲取熱能的途徑——物質(zhì)的燃燒

(1)早期：以樹枝雜草為主要能源。

(2)現(xiàn)代：以煤、石油和天然氣為主要能源。

2.面臨問題

(1)短期內(nèi)不可再生，儲量有限；

(2)煤和石油產(chǎn)品燃燒排放的粉塵、SO2、Nc)x、CO等造成大氣污染。

3.解決方法

⑴節(jié)能減排

⑵開發(fā)利用新能源

明辨是非

（1）任何反應中的能量變化都表現(xiàn)為熱量變化（）

（2）伴有能量變化的物質(zhì)變化都是化學變化（）

（3）太陽能熱水器是將光能轉(zhuǎn)化為熱能（）

（4）在動物體內(nèi)的葡萄糖被氧化成CO?是熱能轉(zhuǎn)變成化學能的過程（）

（5）化石燃料和植物燃料燃燒時放出的能量均來源于太陽能（）

（6）柴草燃燒時，化學能全部轉(zhuǎn)化為熱能（）

（7）電解水生成氫氣和氧氣時，電能轉(zhuǎn)化為化學能（）

（8）利用化石燃料燃燒放出的熱量使水分解產(chǎn)生氫氣，是氫能開發(fā)的研究方向（）

【答案】××√×!√×√×

經(jīng)典例題

題型七：能源的利用

【例7】下列敘述不正確的是（）

A.開發(fā)氫能、太陽能、風能、生物質(zhì)能等新能源是踐行低碳生活的有效途徑

B.火力發(fā)電是將燃料中的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的過程

C.利用生物質(zhì)能就是間接利用太陽省各

D.綠色植物進行光合作用時，將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能

【答案】B

【變7】氫氣是未來的理想能源，理由是（）

①燃燒放熱多②燃燒時不污染環(huán)境B

③用于制取H2的水資源豐富④密度小，便于運輸

A.①②③B.②③④C.①③④D.①②③④

【答案】A

提分特訓I

【題1】意大利羅馬大學的FUIVioCaCaCe等人獲得了極具理論研究意義的N4分子，分子

結(jié)構(gòu)與白磷（P4）相同，如圖所示，己知斷裂ImOIN—N鍵吸收167kJ能量，而生成ImolN三N

放出942kJ能量，根據(jù)以上信息和數(shù)據(jù)判斷下列說法不正確的是

A.N4中每個N均滿足8e—穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

B.N4和N2互為同素異形體

C.N4只含有非極性共價鍵≡

D.ImolN4完全轉(zhuǎn)化為N2時會釋放60kJ能量

【答案】D

【解析】

【詳解】

A.由分子結(jié)構(gòu)可知，N4分子中每個氮原子與3個氮原子形成共價鍵,均滿足8e穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，

故A正確；

B.N4和N2是氮元素形成的不同種單質(zhì)，互為同素異形體，故B正確；

C.由分子結(jié)構(gòu)可知，N4分子中每個氮原子與3個氮原子只形成氮氮非極性共價鍵，故C

正確；

D.由斷裂ImolN-N鍵吸收167kJ能量，而生成ImOIN≡N放出942kJ能量可知，Imolg

完全轉(zhuǎn)化為N2時會釋放的能量為942kJ∕mol×2mol-167kJ∕mol×6mol=882kJ,故D錯誤；

故選D。

【題2】關(guān)于能源和能量轉(zhuǎn)化，下列說法正確的是

A.太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化：光能一化學能一電能

B.生物光合作用中的能量轉(zhuǎn)化：光能（太陽能）-生物質(zhì)能（化學能）

C.化學反應過程中，除了物質(zhì)變化外，可能伴有能量變化

D.燃氣灶具中的能量轉(zhuǎn)化：化學能全部轉(zhuǎn)化為熱能

【答案】B

【解析】

【詳解】

A.太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化：光能通過化學反應轉(zhuǎn)化為電能，故A錯誤；

B.生物光合作用中的能量轉(zhuǎn)化：光能（太陽能）通過化學反應轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能（太陽能），故B

正確；

C.化學反應過程中，舊鍵斷裂和新鍵形成，除了物質(zhì)變化外，一定伴有能埴變化，故C錯

誤；

D.燃氣灶具中的能量轉(zhuǎn)化：化學能主要轉(zhuǎn)化為熱能、光能形式，故D錯誤；

故選：Bo

【題3】下列反應既是氧化還原反應又是放熱反應的是

A.NaOH和HCl反應B.Zn和HCl反應?

C.Ba（OH）2.8H2O和NH（1反應D.C與CCh反應

【答案】B

【解析】

【詳解】

A.Nac）H和HCl反應為放熱反應，但不是氧化還原反應，選項A不合題意；

B.Zn和HCl反應為放熱反應，也是氧化還原反應，選項B符合題意；

C.Ba（C）H）2?8H2O和NH（1反應是吸熱反應，也不是氧化還原反應，選項C不合題意；

D.C與CCh反應是吸熱反應，是氧化還原反應，選項D不合題意；

答案選B。

【題4】下列邏輯關(guān)系圖示中正確的是

A.B.C.D.

吸，氧、

熱化反

反還應

應原，

】D

【答案

】

【解析

】

【詳解

誤；

項錯

酸，A

屬于

鹽，不

，屬于

離子

酸根

子、硫

、鈉離

離子

生氫

離產(chǎn)

中電

鈉在水

硫酸氫

A.

，

反應

還原

氧化

于非

應屬

熱反

些吸

2,有

原CO

C還

，如

反應

還原

氧化

屬于

反應

吸熱

有些

B.

熱反應

有些放

燒，

，如燃

反應

還原

氧化

屬于

反應

放熱

有些

應，

hCI反

和NF

?8H2O

(OH)2

如Ba

，

叉關(guān)系

屬于交

原反應

氧化還

反應和

/放熱

熱反應

，故吸

反應

中和

應，如

原反

化還

非氧

屬于

誤；

項錯

系，B

含關(guān)

于包

不屬

；

錯誤

C項

CO,

h、K

aCC

如Na

系，

列關(guān)

于并

，不屬

關(guān)系

交叉

屬于

鉀鹽

鹽或

和鈉

酸鹽

C.碳

3

2