高中化学人教版必修2（练习）2.1. 化学能与热能 Word版含解析

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1、目标导航1.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。2.了解化学反应中热量变化的实质，理解化学反应吸热或放热的原因。3.了解化学能与热能的相互转化，理解中和热的概念。4.了解人类能源利用的历史和前景，提高节能意识。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)化学反应的实质原子的重新组合，即反应物中旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成过程。(2)化学反应中能量变化的原因原因实例断裂1 mol HH键(HH2H)吸收436 kJ能量，形成1 mol HH键(2HHH)放出436 kJ能量；断裂4 mol CH键(CH4C4H)吸收1 660 kJ能量

2、，形成1 mol CH键(CHCH)放出415 kJ能量。结论化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂和形成。2化学反应中能量变化的决定因素宏观角度结论：化学反应中的能量变化决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。点拨物质具有的能量越低，断开其中的化学键需要的能量越多，该物质越稳定；物质具有的能量越高，断开其中的化学键需要的能量越少，该物质越不稳定。议一议判断正误，正确的打“”，错误的打“”(1)化学键断裂需要吸收能量，化学键形成会放出能量()(2)化学反应必然伴随能量变化()(3)相同条件下由原子形成1 mol HCl 键所放出的能量与断开1 mol HCl 键吸收的能量相等()(

3、4)放出能量越多的反应通常生成物越不稳定()答案(1)(2)(3)(4)二、化学能与热能的相互转化1两个基本自然规律“质量守恒”和“能量守恒”(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：不同形式的能量发生转换时总能量保持不变。2吸热反应和放热反应(1)定义吸热反应：吸收热量的化学反应；放热反应：放出热量的化学反应。(2)实验探究铝和稀盐酸的反应实验现象有气泡产生；用温度计测量，水银柱上升离子反应2Al6H=2Al33H2实验结论活泼金属与酸反应是放热反应Ba(OH)28H2O和氯化铵反应实验现象闻到刺激性气味，烧杯壁发凉；玻璃片和烧杯黏结在一起，混合物呈糊状

4、化学反应Ba(OH)28H2O2NH4Cl=BaCl22NH310H2O实验结论该反应是吸热反应盐酸与氢氧化钠反应实验现象混合后溶液温度比原两种溶液的温度高离子反应HOH=H2O实验结论酸碱中和反应是放热反应3.中和热酸和碱发生中和反应生成 1_mol水时所释放的热量。点拨常见的吸热反应有：大多数的分解反应，C和CO2、C和H2O的反应，Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应等。常见的放热反应有：大多数的化合反应，酸碱中和反应，金属与酸或水的反应，燃烧反应，爆炸反应等。议一议1做实验时，不管是吸热反应还是放热反应都可能用到酒精灯，怎样根据加热的方法判断该反应是吸热反应还是放热反应？放热反应加

5、热的目的是什么？答案持续用酒精灯加热，撤掉酒精灯反应就停止的反应是吸热反应；开始用酒精灯加热，反应开始后，撤去酒精灯仍能继续进行的反应是放热反应。放热反应加热的目的一般是引发反应进行或加快反应速率。2放热反应一定容易发生，吸热反应一定难发生吗？答案不一定。反应放热和吸热与反应的条件无关，有些放热反应必须加热才能发生，如木炭的燃烧；而有些吸热反应在常温下就能发生，如Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应。一、化学反应中的能量变化例1化学反应A2B2=2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是()A该反应是吸热反应B断裂1 mol AA键和1 mol BB键放出x kJ的能量C断裂2 mol

6、AB键需要吸收y kJ的能量D2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量解析从题图可以看出，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应是放热反应，A、D项错误；断键时需要吸收能量，B项错误，C项正确。答案C规律总结1如果反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量，反应物转化为生成物时化学反应放出能量，反之，化学反应吸收能量。如图所示：2既可以利用所有化学键的键能计算具体反应中的能量变化，又可以根据化学反应中的能量变化计算某一个具体的化学键的键能。计算公式：化学反应中的能量变化值反应物的总键能生成物的总键能。计算出的数值如果为正值，意味着吸热反应；计算出的数值如果是负

7、值，意味着是放热反应。变式训练1根据下面的信息，判断下列叙述正确的是()A氢气跟氧气反应生成水的同时释放能量B氢气跟氧气反应生成水的同时吸收能量C1 mol H2跟 mol O2反应生成1 mol H2O一定释放能量245 kJD2 mol H2(g)跟1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(g)吸收能量490 kJ答案A解析由题中信息可知，1 mol H2(g)的共价键断裂吸收能量436 kJ， mol O2(g)的共价键断裂吸收能量249 kJ，两项共吸收能量685 kJ；形成2 mol HO键时共释放能量930 kJ。在1 mol H2(g)跟 mol O2(g)反应生成1 m

8、ol H2O(g)的过程中，放出的能量比吸收的能量多245 kJ，C项中缺少物质的状态，所以释放的能量不一定是245 kJ。二、放热反应和吸热反应理解例2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

9、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。答案A点拨化学反应是吸热还是放热，取决于反应物与生成物总能量的相对大小，与反应条件无关。规律总结1易错点提示(1)“三个不一定”。需加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如碳和氧气的反应；放热反应常温下不一定容易发生，如铝热反应；吸热反应也不一定需要加热，如Ba(OH)28H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。(2)吸热反应和放热反应都是化学变化，如NaOH固体溶于水是放热过程，但不是放热反应；如升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。2常见的放热反应和吸热反应变式训练2将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的

10、大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。由此可知()ANH4HCO3和盐酸的反应是放热反应B该反应中，热能转化为产物内部的能量C反应物的总能量高于生成物的总能量DNH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量答案B解析醋酸逐渐凝固，说明NH4HCO3与盐酸反应使醋酸的温度降低，因此该反应为吸热反应，A错误；吸热反应中反应物吸收能量，吸收的能量转化为产物内部的能量储存在产物中，B正确；由于NH4HCO3和盐酸的反应是吸热反应，故反应物的总能量低于生成物的总能量，C错误；NH4HCO3粉末与盐酸的反应是吸热反应，是各反应物的总能量低于各生成物的总能量，而NH4HCO3仅是两种反应物

11、之一、NH4Cl仅是三种生成物之一，故无法得出NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量的结论，D错误。1下列各图中，表示该化学反应是吸热反应的是()答案A解析吸热反应中反应物的总能量小于生成物的总能量，A项正确。2已知断裂1 mol共价键所需要吸收的能量分别为HH：436 kJ，II：151 kJ，HI：299 kJ，下列对H2(g)I2(g)2HI(g)的反应类型判断错误的是()A放出能量的反应 B吸收能量的反应C氧化还原反应 D可逆反应答案B解析依题意，断裂1 mol HH键和1 mol II键吸收的能量为436 kJ151 kJ587 kJ，生成2 mol HI键放出的能量为299

12、kJ2598 kJ，因为598 kJ587 kJ，所以，该反应的正反应是放出能量的反应，即该反应是放出能量的反应；根据反应式可知该反应是可逆反应，也是氧化还原反应。3下列反应既属于氧化还原反应，又是吸热反应的是()A灼热的碳与CO2的反应BBa(OH)28H2O与NH4Cl的反应C铝片与稀盐酸的反应D甲烷在氧气中的燃烧反应答案 A解析灼热的碳与CO2的反应生成CO，属于氧化还原反应，也是吸热反应，A正确；Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应生成BaCl2、NH3和H2O，属于非氧化还原反应，B错误；铝片与稀盐酸的反应放热，C错误；甲烷在氧气中的燃烧反应放热，D错误。4飞机用铝粉与高氯酸铵(

13、NH4ClO4)的混合物作固体燃料，点燃时铝粉氧化放热引发高氯酸铵反应，其方程式可表示为2NH4ClO4N24H2OCl22O2HQ(Q0)。下列对此反应的叙述中错误的是()A上述反应属于分解反应B上述反应瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行C从能量变化上说，此反应主要是化学能转变为热能和动能D在反应中高氯酸铵只起氧化剂作用答案D解析由一种反应物发生化学反应后生成两种或两种以上的物质的反应为分解反应，反应物高氯酸铵为一种物质，产物为N2、H2O、Cl2、O2四种物质，符合定义，A正确；该反应为放热反应，反应瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行，B正确；航天飞机用的铝粉与高氯酸铵(NH4ClO4

14、)的混合物为固体燃料，燃料反应为放热反应，反应从能量变化上说，主要是化学能转变为热能和动能，C正确；2NH4ClO4N24H2OCl22O2，2 mol NH4ClO4参加反应，2 mol的7价Cl原子变成0价的1 mol Cl2转移14 mol电子，NH4ClO4中氮、氧元素被氧化，氯元素被还原，高氯酸铵既是氧化剂，又是还原剂，D错误。5如图所示，把试管放入盛有25 饱和石灰水的烧杯中，试管中开始放入几小块镁片，再滴入5 mL稀盐酸。回答下列问题：(1)实验中观察到的现象是_。(2)产生上述现象的原因是_。(3)写出有关反应的离子方程式_。(4)由实验推知，MgCl2溶液和H2的总能量_(填

15、“大于”、“小于”或“等于”)镁片和盐酸的总能量。答案(1)镁片上有大量气泡产生，镁片逐渐溶解，烧杯中溶液变混浊(2)镁与盐酸反应放热，Ca(OH)2的溶解度随温度升高而减小，故有固体析出(3)Mg2H=Mg2H2、Ca22OH=Ca(OH)2(4)小于解析(1)镁与盐酸剧烈反应，可观察到产生大量气体，反应放出热量使饱和溶液温度升高，析出固体溶质，观察到溶液变浑浊。(3)镁与盐酸发生置换反应，生成氯化镁和氢气，反应的离子方程式为Mg2H=Mg2H2，析出固体的离子方程式为Ca22OH=Ca(OH)2。(4)当反应物的总能量高于生成物的总能量时，反应是放热反应，则 MgCl2溶液和H2的总能量小

16、于镁片和盐酸的总能量。基础过关题组1化学变化的判断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答案C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，C正确。2从宏观来看化学变化的本质是有新物质生成。从微观角度来看，下列变化不能说明发生了化学变化的是()A变化时有电子的得失或共用电子对的形成B变化过程中有化学键的断裂和形成C变化时释放出能量D变化前后原子的种类和数目没有改变，分子种类增加了答案C解析某些物理变化也能释放能量，如

17、浓H2SO4、NaOH等溶于水放出热量，白炽灯工作时发光、发热等。题组2放热反应、吸热反应的判断3下列变化中属于吸热反应的是()液态水汽化将胆矾加热变成白色粉末浓硫酸稀释氯酸钾分解制氧气生石灰跟水反应生成熟石灰A B C D答案D解析放热反应和吸热反应都是化学反应。放热反应为，吸热反应为，液态水汽化是吸热过程，浓H2SO4稀释是放热过程，二者均为物理变化。4下列说法正确的是()A任何化学反应都伴随着能量的变化BH2O(g)H2O(l)该过程放出大量的热，所以该过程是化学变化C化学反应中能量的变化都表现为热量的变化D对于如图所示的过程，是吸收能量的过程答案A解析任何化学反应都有能量的变化，但有能

18、量变化的过程不一定是化学变化，如物质的三态变化，虽然存在能量变化，但不存在旧化学键的断裂与新化学键的形成，故不是化学变化，A正确，B错误；化学反应中能量变化的形式有多种，除热能外，还有光能、电能等，C错误；由图像知，该过程中反应物的总能量大于生成物的总能量，故该过程中放出了能量，D错误。5下列反应一定属于放热反应的是()A氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应B能量变化如图所示的反应C化学键断裂吸收的能量比化学键形成放出的能量少的反应D不需要加热就能发生的反应答案C解析氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应属于吸热反应；生成物的总能量比反应物的总能量多的反应为吸热反应；化学键断裂吸收的能量比化学键形成放出的能

19、量少的反应为放热反应；不需要加热就能发生的反应可能为吸热反应，也可能为放热反应。题组3化学键、能量变化、物质的稳定性6石墨和金刚石都是碳的单质，石墨在一定条件下可以转化为金刚石。已知12 g石墨完全转化为金刚石时，要吸收a kJ的能量。下列说法中正确的是()石墨不如金刚石稳定金刚石不如石墨稳定等质量的石墨和金刚石完全燃烧，金刚石放出的能量多等质量的石墨和金刚石完全燃烧，石墨放出的能量多A B C D答案B解析由石墨完全转化为金刚石时吸热，说明石墨的能量比金刚石低，石墨比金刚石更稳定；同质量的石墨和金刚石完全燃烧时，消耗氧气的量相同，生成同样多的二氧化碳，由于金刚石的能量高，所以金刚石燃烧后放出

20、的能量要多。7已知2 mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量484 kJ，且氧气中1 mol O=O键完全断裂时吸收能量496 kJ，水蒸气中1 mol HO键形成时放出能量463 kJ，则氢气中1 mol HH键断裂时吸收能量为()A920 kJ B557 kJ C436 kJ D188 kJ答案C解析设1 mol HH键断裂时吸收能量为x kJ。首先写出化学反应方程式2H2O22H2O，然后分析过程，2HHO=O2HOH，由过程可知2 mol氢气完全燃烧生成水蒸气时应该拆开2 mol HH键、1 mol O=O键，吸收的能量为(2x496)kJ；生成2 mol H2O形成4 mol HO键

21、，放出的能量为4463 kJ1 852 kJ，依据能量守恒定律放出能量484 kJ1 852 kJ(2x496)kJ，即可求出x436。8已知化学反应2C(s)O2(g)2CO(g)、2CO(g)O2(g)2CO2(g)都是放热反应。据此判断，下列说法不正确的是(其他条件相同)()A12 g C所具有的能量一定高于28 g CO所具有的能量B56 g CO和32 g O2所具有的总能量大于88 g CO2所具有的总能量C12 g C和32 g O2所具有的总能量大于44 g CO2所具有的总能量D将一定质量的C燃烧，生成CO2比生成CO时放出的热量多答案A解析放出热量的化学反应，反应物的总能量

22、一定高于生成物的总能量。C和CO的燃烧反应都是放热反应，所以CO2CO2必定是放热反应，所以，B、C正确。12 g C并不代表反应物的全部，O2也是反应物，因此A项不正确。由于CCO放热、COCO2放热，所以CCO2比CCO放出的热量要多，因此D正确。9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反应是_

23、(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。能力提升10化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6分子结构如图所示，现提

24、供以下化学键的键能(kJmol1)：PP：198 kJmol1、PO：360 kJmol1、O=O：498 kJmol1，则P4(白磷)3O2=P4O6的反应是_(填“吸热”或“放热”)反应，生成1 mol P4O6_的热量为_。答案放热放出1 638 kJ解析断开旧键吸收的能量为1986 kJ3498 kJ2 682 kJ，形成新键放出的能量为12360 kJ4 320 kJ，故该反应为放热反应，生成1 mol P4O6放出的热量为4 320 kJ2 682 kJ1 638 kJ。112012年发射的“神舟九号”宇宙飞船有两个重大使命，一是航天员在太空首次进行手动交会对接，二是实现航天员在“

25、天宫一号”内进行实验操作。“神舟”系列火箭用偏二甲肼(C2H8N2)作燃料，四氧化二氮作氧化剂，生成氮气和二氧化碳气体。(1)写出反应的化学方程式：_。(2)该反应是_(填“放热”或“吸热”)反应，反应物的总能量_(填“大于”、“小于”或“等于”)生成物的总能量，断开化学键_的总能量_键_的总能量。答案(1)C2H8N22N2O42CO23N24H2O(2)放热大于吸收小于放出拓展探究12在一个小烧杯里加入约20 g已研磨成粉末的氢氧化钡晶体Ba(OH)28H2O，将小烧杯放在事先已滴有34滴水的玻璃片上，然后向烧杯内加入约10 g氯化铵晶体，并立即用玻璃棒迅速搅拌。试回答下列问题：(1)写出

26、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_。(3)如果实验中没有看到“结冰”现象，可能的原因是(答出三个或三个以上原因)_。(4)如果没有看到“结冰”现象，我们还可以采取哪些方式来说明该反应吸热？_(答出两种方案)。(5)“结冰”现象说明该反应是一个_(填“放出”或“吸收”)能量的反应。即断开旧化学键_(填“吸收”或“放出”)的能量_(填“”或“放出(6)有的吸热反应不需要加热也可发生解析本题考查了化学反应中的能量变化以及吸热反应、放热反应与反应条件的关系。以Ba(OH)28H2O与NH4Cl固体的反应为背景考查了分析问题、解决问题的能力和实验设计能力。反应放出或吸收的热量可以通过触觉感知，也可以通过温度计测量。