高中化学 第2章第1节 化学能与热能带详细解析新人教版必修2Word文档下载推荐.docx

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H2O＋8H2O；

（3）C＋CO2

2CO；

（4）以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应，

如C＋2CuO

2Cu＋CO2↑，

C＋H2O

CO＋H2。

2．放热反应

（1）一切燃烧反应；

（2）活泼金属与酸或水的反应；

（3）酸碱中和反应；

（4）大多数化合反应（但有些化合反应是吸热反应，如N2＋O2

2NO等）、原子合成分子；

（5）物质的缓慢氧化。

特别提醒　一个化学反应是吸热还是放热，只与反应物总能量和生成物总能量的相对大小有关，而与反应开始前是否需要加热无关。

吸热反应也可能不需加热，而放热反应也可能

需在高温条件下才能进行。

题型1化学键与能量变化

例1

　已知反应A2＋B2===2AB，破坏1molA2中的化学键消耗的能量为Q1kJ，破坏1molB2中的化学键消耗的能量为Q2kJ，形成1molAB中的化学键释放的能量为Q3kJ，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．若该反应为放热反应，则Q1＋Q2<

Q3

D．若该反应为吸热反应，则Q1＋Q2>

2Q3

解析　若反应物的总能量大于生成物的总能量，则反应放热，反之，反应吸热，A项正确，B项错误；

若破坏反应物化学键消耗的能量小于形成生成物的化学键释放的能量，则反应放热，反之反应吸热，故D项正确。

答案　AD

一个化学反应是吸收能量还是放出能量取决于E（生成物）-E（反应物）。

其中E（生成物）：

表示生成物具有的总能量；

E（反应物）：

表示反应物具有的总能量。

当E（生成物）

-E（反应物）>

0时，差值为吸收的能量；

当E（生成物）-E

（反应物）<

0时，差值为放出的能量。

题型2常见的吸热反应和放热反应

例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浓硫酸稀释　④氯酸钾分解制氧气　

⑤生石灰跟水反应生成熟石灰　　　　　　　　　　　　　　　　　

A．①④B．②③C．①④⑤D．②④

解析　⑤是放热反应，②④是吸热反应，液态水汽化、浓硫酸稀释都不是化学反应。

答案　D

题型3化学反应中的能量变化与反应条件

例3

　对下列化学反应的热现象的说法不正确的是（　　）

①放热反应发生时不必加热　②化学反应过程中一定有能量变化　③吸热反应需要加热后才能发生，放热反应不加热就会发生　④化学反应吸收或放出热量的多少与参加反应的物质的多少有关

A．①②B．②③C．①③D．②④

解析　本题主要考查对化学反应中能量变化知识的理解。

有很多放热反应也需要加热，如燃烧反应大多需要点燃，不能从是否需要加热的角度来判断吸热反应和放热反应。

不同的物质所具有的能量不同，只要物质发生变化，能量就会变化，能量变化的多少与参加反应的物质多少成正比例。

答案　C

煤、石油、天然气的主要化学成分是烃类等有机物……

提示　这里所举的两例反应说明了化学反应与热能之间的辩证关系：

煤、石油、天然气的燃烧反应说明化学能向热能的转化，人类可以利用这些化学反应获取能量，CaCO3经高温煅烧分解成CaO，说明热能对化学反应的发生有一个动力作用，人们可以利用热能来完成常温下难发生的反应。

化学能与电能之间的转化应以化学物质为基础，通过化学反应的发生来实现化学能与热能的转化。

我们已经知道，化学反应的基本特征是有新物质生成……

提示　化学反应的特征是不仅有新物质的生成，同时还伴随着能量的变化，即化学反应中的能量变化也是化学反应的特征之一。

　在一支试管中加入2～3mL6mol/L的盐酸，再插入用砂纸……

提示　现象：

产生大量气泡，温度计指示温度升高。

结论：

铝与盐酸反应，化学能转化为热能，向外界释放热量。

　将约20gBa（OH）2·

8H2O晶体研细后与约10gN

H4Cl晶体一起……

用手触摸烧杯壁下部，有冷的感觉；

拿起烧杯，玻璃片或小木板和烧杯粘在一起；

有刺激性气味的气体产生。

氢氧化钡晶体与氯化

铵反应，从外界吸收热量。

在50mL烧杯中加入20mL2mol/L的盐酸，测其温度。

另用量筒……

混合溶液的温度比NaOH溶液、盐酸的温度都高。

酸碱中和反应向外界释放能量。

酸与碱稀溶液发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热……

提示　设计实验装置和操作应注意的问题：

（1）所用装置应尽可能做到保温、隔热。

具体做法是：

使用保温杯或用塑料泡沫或碎纸片填充在大小烧杯之间。

（2）所用试剂的浓度配制要准确，且浓度不

宜过大。

（3）使用的酸或碱必须有一种试剂过量，以确保反应完全。

（4）实验操作要迅速，以尽量减少热量的损失。

实验设计及操作：

（1）制简易的量热计，如下图：

[

（2）往小烧杯中加注试剂

①用一个量筒量取50mL0.50mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。

然后把温度计上的酸用水冲洗干净。

②用另一个量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。

③把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒伸入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒到外面），盖好盖板。

用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记入表中。

（3）重复实验三次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。

温度

起始温度t1/℃]

终止温度℃

温度差[t1）/℃[

HCl

NaOH

平均值

1

2

3

根据实验数据计算中和热。

1．吸收能量　放出能量　反应物总能量与生成物总能量的相对大小

2．热量　放出

3．C和H　CO2和H2O

4．②③④⑤⑥　①

5．D　[人体运动所消耗的能量由糖类转化成CO2和H2O的过程中提供的，是由化学能转化为动能。

]

6．C　[化学反应过程的能量变化取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小。

7．AD　[1mol石墨转化为1mol金刚石需吸收能量，说明等物质的量的石墨与金刚石相比，后者的总能量高；

能量越高，物质越不稳定。

8．

（1）D　

（2）C

9．反应物中旧化学键的断裂需要吸收能量，生成物中新化学键的形成则要放出能量，当形成新键放出的能量大于断裂旧键吸收的能量时，反

应最终放出能量，这部分能量以热的形式放出就是热能；

吸热反应所吸收的热能被用于破坏反应物中的化学键。

10．同意乙同学的说法。

因为放热反应是形成新键放出的能量大于断裂旧键吸收的能量，但化学反应首先需要能量来断裂化学键。

11．①一个化学反应的正、逆反应的能量变化在数值上相等，吸收与放出相反；

②一个化学反应的能量变化量与其反应物的物质的量有关（成正比例）；

③一个化学反应的能量变化量与其反应物、生成物的状态（固、液、气）有关。

12．

（1）3.97×

104kJ　

（2）101.3kg

解析　

（1）依题意，1m3（标准状况）甲烷在25℃、1.013×

105Pa条件下充分燃烧（生成CO2气体和液态水），释放出的热量为

×

890kJ/mol＝3.97×

104kJ。

（2）已知，使1kg水的温度升高1℃需4.18kJ的热量，1.013×

105Pa条件下使水沸腾，须加热到100℃，可以使之从25℃到达沸腾的水的质量是

÷

（100℃－

25℃）＝101.3kg。

1．（09·

上海化学，5）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

解析　化学反应的本质是旧键断裂、新键形成，A正确；

化学反应过程中旧物质消失，同时有新物质生成，B正确；

从能量角度看，要么吸热，要么放热，一定伴随能量变化，D正确；

化学反应不一定有物质状态的变化，C错误。

2．把下列物质分别加入装有水的锥形瓶里立即塞紧U形管的塞子，已知U形管内预先装有少量水（为使水容易观察，预先染成红色）。

如图所示，结果U型管右边液面升高，则加入的物质可能是（　　）

①NaOH固体　②浓H2SO4　③NH4NO3晶体　④Na2O2　⑤生石灰

A．①②④⑤B

．①②③C．②③⑤D．③④⑤

答案　A

解析　左侧气体体积增大，或因气体量多，或因温度升高膨胀，NaOH、浓H2SO4溶于水放热，NH4NO3溶于水吸热，而CaO与水反应为剧烈的放热反应。

3．如下图，表示正反应是吸热反应的是（　　）

解析　解决本题的关键是看清图象的起止点，若反应物的总能量高于生成物的总能量，则为放热反应，反之，则为吸热反应。

4．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

解析　钠原子最外层只有一个电子，当它

失去1个电子后可以形成8个电子的稳定结构式，使体系的能量降低，故A正确；

物质燃烧放热，化学能转化为热能，

B正确；

氮分子内部存在着很强的化学键，很难被破坏，所以在通常情况下氮气的化学性质很稳定，故C错误；

任何化学反应都经历了旧键的断裂和新键的形成过程，都伴随

着能量的变化，但释放能量还是吸收能量，不是由反应条件决定的，D正确。

5．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．灼热的木碳与CO2反应

C．甲烷在氧气中的燃烧反应D．Ba（OH）2·

H2O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）2·

8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是吸热反应，但元素的化合价无变化，是一个非氧化还原反应，D项不合题意。

6．如图所示，把试管放入盛有25℃的饱和澄清石灰水的烧杯中，试管开始放入几小块镁片，再用滴管滴入5mL盐酸于试管中，试回答下列问题：

（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“大于”、“小于”或“等于”）镁片和盐酸的总能量。

答案　

（1）①镁片上有大量气泡产生；

②镁片逐渐溶解；

③烧杯中析出晶体

（2）镁与盐酸反应产生氢气，该反应为放热反应，Ca（OH）2在水中的溶解度随温度的升高而减小，故析出Ca（OH）2晶体

（3）Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑

（4）小于

解析　镁片与盐酸的反应是放热反应，是由于反应物（Mg和盐酸）的总能量高于生成物（MgCl2和H2）的总能量。

放出的热通过小试管传递给饱和石灰水溶液，使饱和石灰水的溶解

度下降而析出Ca（OH）2晶体。

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）释放能量490kJ

解析　由图中信息可知，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）的共价键释放能量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。

2．对放热反应：

A＋B===C＋D，以下说法一定正确的是（EA、EB、EC、ED分别表示物质A、B、C、D所具有的能量）（　　）

A．EA>

EBB．EA>

EB＋ECC．EA＋EB>

EC＋EDD．EA＋EB<

EC＋ED

解析　对于放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，在发生化学反应时，一部分能量转变为热能等形式释放出来。

根据能量守恒，A和B的能量之和等于C、D总能量与放出热量之和，即EA＋EB＝EC＋ED＋E放，故C项正确。

3．下图表示H2和Br2反应的历程，其中虚线表示的是使用催化剂的反应历程，下列说法正确的是（　　）

A．正反应为吸热反应

B．正反应为放热反应

C．加入催化剂，该化学反应的反应热增大

D．从图中可以看出，该反应的反应热与反应途径有关

解析　由于反应物总能量小于生成物总能量，故该反应为吸热反应，由于使用催化剂和未使用催化剂，反应历程图中的起止点未发生变化，故反应的反应热与反应历程无关，即使

用催化剂只能改变反应的历程而不能改变反应热。

1．炎热的夏季里，能喝上一口冰镇饮料是非常惬意的事情。

目前，一种人称“摇摇冰”的即冷即用饮料开始上市。

所谓“摇摇冰”，是指吸食前将饮料隔离层中的制冷物质和水混合摇动能使罐中饮料冷却。

若该制冷物质可以在下列物质中选择，它应该是（　　）

A．氯化钠B．固体硝酸铵C．生石灰D．固体氢氧化钠

解析　氯化钠溶于水时，溶液温度没有明显的变化；

强酸、强碱溶于水时放出大量的热；

强酸或中强酸对应的氧化物，如SO3、P2O5等与水反应时，也放出大量的热；

强碱或中强碱对应的碱性氧化物，如Na2O、CaO与水反应时，也放出大量的热；

而硝酸铵溶于水时，吸收大量的热而使溶液的温度明显降低。

2．有专家指出，如果对燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能使它们重新组合，使之变成CH4、CH3OH、NH3等的构想（如图）能够实现，那么不仅可以消除对大气的污染，还可以节约燃料，缓解能源危机，在此构想的物质循环中太阳能最终转化为（　　）

A．化学能B．热能C．生物能D．电能

解析　关键信息是CO2、H2O、N2等利用太阳能使它们重新组合，根据图示可知组合为可燃物，而可燃物转化为产物并放出热量，产物又结合太阳能转化为燃料，如此循环可知太阳能最终转化为热能。

3．下列说法不正确的是（　　）

A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应

B．放热的反应在常温下不一定很容易发生

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

解析　化学反应的能量变化主要表现为放热或吸热。

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的条件下都能发生。

反应开始时需加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应。

4．某学生用如图所示装置对化学反应X＋2Y===2Z的能量变化情况进行研究。

当往试管中滴加试剂Y时，看到U形管中液面甲下降，液面乙上升。

关于该反应的下列叙述①该反应为放热反应；

②生成物的总能量比反应物的总能量高；

③该反应过程可以看成是“贮存”于X、Y内部的能量转化为热量而释放出来。

其中正确的是（　　）

A．①②③B．①③C．①②D．①

解析　加Y后，甲液面下降，说明广口瓶中温度升高，压强增大所致，故X与Y的反应为放热反应。

5．下列关于能量转换的认识中不正确的是（　　）

A．电解水生成氢气和氧气时，电能转化为化学能

B．绿色植物进行光合作用时，太阳能转化为化学能

C．煤燃烧时，化学能主要转化为热能

D．白炽灯工作时，电能全部转化为光能

解析　白炽灯工作时，电能有一部分转化为光能，还有一部分转化为热能。

6．2008年12月1日晚，陕西省榆林市一中学因取暖发生12名女学生一氧化碳中毒事故，致使11名学生死亡。

一氧化碳的产生主要是因为煤炉中发生了以下反应：

CO2＋C

2CO，试分析下列有关叙述中不正确的是（　　）

A．C在O2充足时，发生的反应主要是放热反应

B．煤燃烧时吹入的氧气越多炉火越旺

C．CO2＋C

2CO这一反应属吸热反应

D．煤燃烧时，反应物自身总能量高于生成物总能量，所以放出热量

解析　氧气过多会带走一部分热量，故B项不正确。

7．已知化学反应的热效应用ΔH表示，其值为负，表示该反应为放热反应；

其值为正，表示该反应为吸热反应。

如强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应：

H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.

3kJ/mol，含义为：

强酸与强碱的稀溶液发生中和反应，每生成1molH2O时放出57.3kJ的热量。

分别向1L0.5mol/L的NaOH溶液中加入：

①稀醋酸　②浓硫酸　③稀硝酸，恰好完全反应时的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，它们的关系正确的是（　　）

A．ΔH1>

ΔH2>

ΔH3

B．ΔH2>

ΔH3>

ΔH1

C．ΔH1＝ΔH2＝ΔH3D．ΔH1>

ΔH2

解析　醋酸与NaOH中和时，由于醋酸电离产生H＋会吸收热量，使中和反应放出热量减少，故ΔH1>

ΔH；

浓H2SO4与NaOH中和，浓H2SO4稀释会放热，使体系放出的热量更多，ΔH2<

稀硝酸与NaOH溶液反应时，没有其他热效应，ΔH3＝ΔH。

8．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）1mol化学键时释放（或吸收）的能量。

已知白磷和P4O6的分子结构如下图所示，现提供以下化学键的键能（kJ/mol）：

P—P：

198，P—O：

360，O===O：

498，则反应P4（白磷）＋3O2===P4O6的反应热ΔH为（　　）

A．－1638kJ/molB．＋1638kJ/mol

C．－126kJ/molD．＋126kJ/mol

解析　由反应方程式知，该反应的能量变化包括1molP4、3mol

O2断裂键吸收的能量和1molP4O6成键放出的能量。

由各物质的分子结构知1molP4含6molP—P键，3molO2含3molO===O键，1molP4O6含12molP—O键，故ΔH＝（198kJ/mol×

6＋498kJ/mol×

3）－360kJ/mol×

12＝－1638kJ/mol。

9．在研究化学反应中的能量变化时，我们通常做下面的实验：

在一个小烧杯里，加入20g已研磨成粉末的Ba（OH）2·

8H2O，将小烧杯放在事先已滴有3～4滴水的玻璃片上，然后向烧杯中加入约10gNH4Cl晶体，根据实验步骤，填写下表，并回答问题。

实验步骤

实验现象及结论

将晶体混合，立即快速搅拌

有刺激性气味能使湿润的紫色石蕊试纸变蓝的________产生

用手摸烧杯下部

感觉烧杯变凉说明此反应是________反应

用手拿起烧杯

烧杯下面的带有几滴水的玻璃片粘到了烧杯底部

将粘有玻璃片的烧杯放在盛有热水的烧杯上

玻璃片脱离上面烧杯底部

反应后移走多孔塑料片观察反应物

混合物成糊状，证明有________生成

（1）写出实验过程中发生反应的化学方程式：

（2）实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是

________________________________

________________________________________。

（3）在上述实验过程中，你认为是否有不妥之处？

若有，请指出并写出改进方法，若没有，此问不用作答

_____________________