版高中化学必修二课时作业第二章 化学反应与能.docx

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版高中化学必修二课时作业第二章化学反应与能

第一节　化学能与热能

[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

①原因

②实例

断裂1molH—H键（H—H―→2H）吸收436kJ能量，

形成1molH—H键（2H―→H—H）放出436kJ能量；

断裂4molC—H键（CH4―→C＋4H）吸收1660kJ能量，

形成1molC—H键（C＋H―→C—H）放出415kJ能量。

③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】

1．判断正误

（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1molH—Cl键所放出的能量与断开1molH—Cl键吸收的能量相等。

（　　）

（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。

①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

2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑

实验结论

活泼金属与酸反应是放热反应

②Ba（OH）2·8H2O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

化学反应

Ba（OH）2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3＋10H2O

实验结论

该反应是吸热反应

③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

H＋＋OH－===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）2·8H2O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】

2．

（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？

放热反应加热的目的是什么？

（2）放热反应一定容易发生，吸热反应一定难发生吗？

答案　

（1）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反应的反应是放热反应。

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）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）2·8H2O与NH4Cl的反应。

一、化学反应中的能量变化

【例1】　化学反应A2＋B2===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1molA—A键和1molB—B键放出xkJ的能量

C．断裂2molA—B键需要吸收ykJ的能量

D．2molAB的总能量高于1molA2和1molB2的总能量

答案　C

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。

规律总结

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：

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

C．1molH2跟

molO2反应生成1molH2O一定释放能量245kJ

D．2molH2（g）跟1molO2（g）反应生成2molH2O（g）吸收能量490kJ

答案　A

解析　由题中信息可知，1molH2（g）的共价键断裂吸收能量436kJ，

molO2（g）的共价键断裂吸收能量249kJ，两项共吸收能量685kJ；1molH2（g）与

molO2（g）形成1molH2O（g）共释放能量930kJ。

在1molH2（g）跟

molO2（g）反应生成1molH2O（g）的过程中，放出的能量比吸收的能量多245kJ，C项中缺少物质的状态，所以释放的能量不一定是245kJ。

二、放热反应和吸热反应理解

【例2】　下列说法正确的是（　　）

A．需要加热方能发生的反应一定是吸热反应

B．放热的反应在常温下一定很容易发生

C．反应是放热还是吸热必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小

D．吸热反应在一定的条件下也能发生

答案　CD

解析　化学反应的能量变化主要表现为放热和吸热。

反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。

放热反应和吸热反应在一定条件下都能发生。

反应开始时需要加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应。

比如，木炭的燃烧需加热引燃，一旦反应开始便会放热。

规律总结

1．易错点提示

（1）“三个不一定”。

①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；②放热反应常温下不一定容易发生，如铝热反应；③吸热反应也不一定需要加热，如Ba（OH）2·8H2O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　下列变化中属于吸热反应的是________。

①液态水汽化　②将胆矾加热变为白色粉末　③苛性钠固体溶于水　④氯酸钾分解制氧气　⑤生石灰跟水反应生成熟石灰　⑥干冰升华

答案　②④

解析　①水汽化是物理变化，不属于吸热反应。

②CuSO4·5H2O受热分解生成CuSO4和H2O，属于吸热反应。

⑤是放热反应，③⑥均为物理变化。

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1mol共价键所需要吸收的能量分别为H—H：

436kJ，I—I：

151kJ，H—I：

299kJ，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1molH—H键和1molI—I键吸收的能量为436kJ＋151kJ＝587kJ，生成2molH—I键放出的能量为299kJ×2＝598kJ，因为598kJ＞587kJ，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．下列说法正确的是（　　）

A．对于吸热反应，反应物所具有的总能量总是低于生成物所具有的总能量

B．任何放热反应在常温条件下一定能发生反应

C．形成生成物化学键释放的能量大于破坏反应物化学键所吸收的能量时，反应为吸热反应

D．等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量多

答案　A

解析　放热反应在常温下不一定能发生，如煤的燃烧，B错误。

形成生成物化学键释放的能量大于破坏反应物化学键所吸收的能量时，反应为放热反应，C错误；等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量少，D错误。

4．

（1）在1mol氢分子中，含有________mol氢原子，含有________molH—H键。

（2）已知在25℃和101kPa条件下，由2molH原子形成1molH—H键时，放出436kJ的能量。

若要使1mol氢分子变为2mol氢原子时，需要断开1molH—H键，其能量变化是__________。

（3）在CH4中，断开1molC—H键要吸收415kJ的能量。

若要形成1molCH4中的C—H键其能量变化是________________。

答案　

（1）2　1　

（2）吸收436kJ的能量　（3）放出4mol×415kJ·mol－1＝1660kJ的能量

5．某同学做如下实验，以检验反应中的能量变化。

（1）实验中发现反应后，（a）中温度升高，由此可以判断（a）中反应是________热反应；（b）中温度降低，由此可以判断（b）中反应是________热反应。

（2）写出铝与盐酸反应的离子方程式___________________________________。

（3）根据能量守恒定律，（b）中反应物的总能量应该________其生成物的总能量。

答案　

（1）放　吸　

（2）2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑　（3）低于

解析　

（1）反应后（a）中温度升高，（b）中温度降低，说明（a）中反应为放热反应，（b）中反应为吸热反应。

（2）铝与盐酸反应的离子方程式为2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑。

（3）（b）中反应为吸热反应，根据能量守恒定律，（b）中反应物的总能量应该低于其生成物的总能量。

[经典基础题]

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，故正确答案为C。

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．下列变化过程吸收能量的是（　　）

A．Na＋―→NaB．Cl―→Cl－

C．H＋Cl―→HClD．H2―→H＋H

答案　D

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

B．H2O（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，所以A项正确，B项错误；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项错误；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项错误。

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大的反应为吸热反应；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12g石墨完全转化为金刚石时，要吸收akJ的能量。

下列说法中正确的是（　　）

①石墨不如金刚石稳定　②金刚石不如石墨稳定　③等质量的石墨和金刚石完全燃烧，金刚石放出的能量多

④等质量的石墨和金刚石完全燃烧，石墨放出的能量多

A．①②B．②③C．①④D．③④

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的能量要多。

7．已知2mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量484kJ，且氧气中1molO===O键完全断裂时吸收能量496kJ，水蒸气中1molH—O键形成时放出能量463kJ，则氢气中1molH—H键断裂时吸收能量为（　　）

A．920kJB．557kJC．436kJD．188kJ

答案　C

解析　设1molH—H键断裂时吸收能量为xkJ。

首先写出化学反应方程式2H2＋O2

2H2O，然后分析过程，2H－H＋O===O

2H—O—H，由过程可知2mol氢气完全燃烧生成水蒸气时应该拆开2molH—H键、1molO===O键，吸收的能量为（2x＋496）kJ；生成2molH2O形成4molH—O键，放出的能量为4×463kJ＝1852kJ，依据能量守恒定律放出能量484kJ＝1852kJ－（2x＋496）kJ，即可求出x＝436。

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）（　　）

A．12gC所具有的能量一定高于28gCO所具有的能量

B．56gCO和32gO2所具有的总能量大于88gCO2所具有的总能量

C．12gC和32gO2所具有的总能量大于44gCO2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C＋O2

CO2必然是放热反应，因此，B、C两项的说法正确。

12gC并不代表反应物的全部，O2也是反应物，所以A项不正确。

由于C

CO放热、CO

CO2放热，所以C

CO2比C

CO放出的热量要多，即D项说法正确。

9．在25℃、101kPa的条件下，断裂1molH—H键吸收436kJ能量，断裂1molCl—Cl键吸收243kJ能量，形成1molH—Cl键放出431kJ能量。

H2＋Cl2===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H2＋Cl2===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）679kJ　

（2）862kJ　（3）放出　（4）＞

解析　

（1）反应物断键吸收的总能量应该是断裂1molH—H键与1molCl—Cl键吸收的能量之和，即436kJ＋243kJ＝679kJ。

（2）生成物成键放出的总能量为2×431kJ＝862kJ。

（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。

[能力提升题]

10．在人类生产、生活对能量的需求日益增长的今天，研究化学反应及其能量变化，对合理利用常规能源和开发新能源具有十分重要的意义。

能源是人类赖以生存和发展不可缺少的因素。

请完成下列问题：

（1）人类利用能源分为三个阶段，即________、________、________。

（2）矿物能源是现代人类社会赖以生存的重要物质基础。

目前，全球仍主要处于化石能源时期。

下列不属于化石能源的是________。

（填序号，下同）

A．石油B．煤

C．天然气D．生物质能

（3）下列对能源的看法合理的是（　　）

A．化石能源属于不可再生能源，只会越用越少

B．生物能是一种可再生能源，有广泛的前景

C．太阳能、氢能、核能、地热能都属于新能源

D．我国人口众多、资源相对匮乏、环境承载能力较弱，因此要建设节约型社会

答案　

（1）柴草时期　化石能源时期　多能源结构时期

（2）D　（3）ABCD

解析　人类利用能源的三个阶段在教材中有介绍；生物质能不属于化石能源。

11．2012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“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________（填“大于”、“小于”或“等于”）形成化学键________的总能量。

答案　

（1）C2H8N2＋2N2O4

2CO2↑＋3N2↑＋4H2O　

（2）放热　大于　吸收　小于　放出

12．在一个小烧杯里加入约20g已研磨成粉末的氢氧化钡晶体[Ba（OH）2·8H2O]，将小烧杯放在事先已滴有3～4滴水的玻璃片上，然后向烧杯内加入约10g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“<”）形成新化学键________（填“吸收”或“放出”）的能量。

（6）该反应在常温下就可进行，说明___________________________________。

答案　

（1）Ba（OH）2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋8H2O＋2NH3·H2O

（2）使反应物充分混合，迅速发生反应，使体系的温度降低

（3）①反应物未进行快速搅拌；②玻璃片上滴加的水太多；③氢氧化钡晶体已部分失水；④环境温度太高；⑤试剂用量太少；⑥氢氧化钡晶体未研成粉末（其他答案合理均正确）

（4）第一种方案：

在烧杯中的反应物中插入温度计，通过测量，发现反应后温度计的示数下降，说明反应是吸热反应；第二种方案：

用皮肤感受，感觉烧杯外壁很凉，说明此反应为吸热反应

（5）吸收　吸收　>　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）2·8H2O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。