人教版 (2019)必修 第二册化学反应与能量变化第一课时教案

这是一份人教版 (2019)必修 第二册化学反应与能量变化第一课时教案，共13页。教案主要包含了吸热反应和放热反应，化学反应中热能的利用等内容，欢迎下载使用。
一、吸热反应和放热反应
1.实验探究：化学反应中的能量变化
结论：化学反应有新物质生成，同时反应过程中伴有热量的释放或吸收。
2.放热反应和吸热反应
(1)概念
①放热反应：释放热量的化学反应。
②吸热反应：吸收热量的化学反应。
(1)举例说明：放出(吸收)热量的变化一定是放热(吸热)反应吗？
提示 不一定。吸、放热反应都属于化学反应，而浓H2SO4、NaOH固体等溶于水放热，NH4NO3、KNO3、NH4Cl等固体溶于水吸热，以上变化过程均为物理变化，不是放、吸热反应。
(2)吸热反应一定需要加热才能发生吗？
提示 不一定，吸、放热反应与反应是否需要加热等条件没有直接联系，如NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O晶体常温下的反应为吸热反应。
(2)常见的放热反应和吸热反应
3.化学反应中能量变化的原因
(1)从化学键变化的角度理解能量变化的原因(微观探析)
①图示原因
②举例说明：H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)的反应过程如图所示：
根据上图计算1 ml H2和1 ml Cl2断键吸收的总能量为679 kJ，形成2 ml HCl共释放862 kJ能量，断键吸收的总能量E2，故D错误。
6.已知某化学反应A2(g)+2B2(g)===2AB2(g)(A2、B2、AB2的结构式分别为A==A、B—B、B—A—B)，反应过程中的能量变化如图所示，下列有关叙述正确的是( )
A.该反应的进行一定需要加热或点燃
B.该反应若生成2 ml AB2(g)，则放出的热量为(E1-E2) kJ
C.该反应断开反应物中化学键吸收的总能量大于形成生成物中化学键释放的总能量
D.生成2 ml B—A释放E2 kJ能量
答案 C
解析 根据图示可知，该反应断开反应物中化学键吸收的总能量大于形成生成物中化学键释放的总能量，为吸热反应，若生成2 ml AB2(g)，则吸收的热量为(E1-E2) kJ，B项错误、C项正确；该反应的进行不一定需要加热或点燃，A项错误；生成4 ml B—A放出E2 kJ能量，D项错误。
题组四 人类对能源的利用及能源现状
7.下列关于能源和作为能源使用的物质的叙述错误的是( )
A.化石能源物质内部蕴含着大量的能量
B.绿色植物进行光合作用时，将太阳能转化为化学能“贮存”起来
C.物质的化学能可以在一定条件下转化为热能、电能，为人类所利用
D.吸热反应没有利用价值
答案 D
解析 光合作用、水煤气的制取都是吸热反应，都具有很高的利用价值。
8.人类将在未来几十年内逐渐由“碳素燃料文明时代”过渡至“太阳能文明时代”(包括风能、生物质能等太阳能的转换形态)，人们将适应“低碳经济”和“低碳生活”。下列说法不正确的是( )
A.研究菠菜蛋白质“发电”不属于“太阳能文明”
B.发展太阳能经济有助于减缓温室效应
C.太阳能电池可将太阳能直接转化为电能
D.石油和天然气都属于碳素燃料
答案 A
9.N2和H2在催化剂表面合成氨的微观历程示意图如下，已知N2+3H22NH3属于放热反应。下列说法正确的是( )
A.②→③过程中形成了非极性共价键
B.③→④是吸热过程
C.合成氨反应中，反应物总能量大于生成物总能量
D.合成氨反应中，反应物断键吸收的能量大于生成物成键释放的能量
答案 C
解析 ②→③过程是化学键断裂的过程，A错误； ③→④过程，N原子和H原子形成了化学键，为放热过程，B错误；合成氨反应是放热反应，则反应物断键吸收的能量小于生成物成键释放的能量，D错误。
10.(2023·广东汕头金山中学高一期中)磷有多种不同的单质，红磷(结构复杂用“P”表示)和白磷(P4)是磷的两种同素异形体，充分燃烧的产物都是P2O5。在25 ℃、101 kPa下，31 g白磷完全转化为红磷，放出11 kJ的热量。下列说法错误的是( )
A.红磷转化为白磷属于吸热反应
B.红磷的稳定性比白磷强
C.其他条件相同时，等质量的白磷和红磷，能量较高的是白磷
D.等质量的红磷和白磷完全燃烧，放热较多的是红磷
答案 D
解析 白磷转化为红磷放出热量，故红磷转化为白磷吸收热量，为吸热反应，A正确；红磷吸收热量转化为白磷，白磷的能量高，不稳定，B正确；白磷转化为红磷需要放出热量，红磷燃烧放出热量，故等质量的白磷燃烧放出的热量比红磷放出的热量多，D错误。
11.(2024·福建泉州高一段考)科学家已获得了气态N4分子，其结构为正四面体形(如图所示)。已知断裂1 ml N—N吸收193 kJ能量，断裂1 ml N≡N吸收946 kJ能量，下列说法正确的是( )
A.N4属于一种新型的化合物
B.N4g―→4Ng的过程中吸收772 kJ能量
C.1 ml N4转化为N2时要吸收734 kJ能量
D.N4和N2互为同素异形体，N4转化为N2属于化学变化
答案 D
解析 N4是氮元素形成的非金属单质，A错误；N4(g) ―→4N(g)需要吸收的能量为6×193 kJ=1 158 kJ，B错误；1 ml N4气体转变为N2时化学键断裂吸收的能量为1 158 kJ，形成化学键放出的能量为946 kJ×2=1 892 kJ，则1 ml N4气体转化为2 ml氮气分子的反应中放出的能量为1 892 kJ-1 158 kJ=734 kJ，C错误。
12.研究表明，在一定条件下，气态HCN(a)与HNC(b)两种分子的互变反应过程能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.HNC比HCN更稳定
B.HCN(g)―→HNC(g)为吸热反应且反应条件一定要加热
C.1 ml HCN(g)中的所有化学键全部断开需要吸收186.5 kJ的热量
D.1 ml HCN(g)转化为1 ml HNC(g)需要吸收59.3 kJ的热量
答案 D
解析 物质含有的能量越低，其稳定性越强，HCN比HNC更稳定，A错误；HCN(g)―→HNC(g)吸收能量，反应为吸热反应，但反应不一定需要在加热条件下进行，B错误；1 ml HCN(g)转化为中间状态的物质时需吸收186.5 kJ的热量，但此时化学键未全部断开，C错误。
13.(18分)为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如图所示的三套实验装置(反应均在通风橱中进行)：
(1)上述三个装置中，仅靠眼睛观察不能验证“铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应”的是 (填装置序号)。
(2)某同学选用装置Ⅰ进行实验(实验前U形管中液面左右相平)，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Ⅱ进行实验(将M放入盛有水的乙试管中)。
①若M为钠，则实验过程中烧杯中可观察到的现象是 。
②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”“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”)，理由是 。
③若观察到烧杯中的玻璃管内形成一段水柱，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(4KO2+ 2H2O===4KOH + 3O2↑)是放热反应还是吸热反应。
方法①：选择 (填装置序号)进行实验；
方法②：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在坩埚里，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)Ⅲ (2)左端液面降低，右端液面升高 放热 (3)①有气泡产生，反应完毕后，冷却至室温，烧杯中的玻璃管内形成一段水柱 ②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 ③硝酸铵(或其他合理答案) (4)Ⅰ(或Ⅱ) 放热
解析 (1)装置Ⅰ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Ⅱ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Ⅲ中长颈漏斗与大气相通，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，所以锥形瓶中气体受热膨胀，导致U形管左端液面降低，右端液面升高。(3)①若M为钠，钠与水反应生成NaOH和H2，该反应是放热反应，放出的热量使大试管中温度升高，气压增大，所以右边烧杯中有气泡产生；冷却后大试管中温度降低，气压减小，右边烧杯中的玻璃管内会形成一段水柱。②若观察到烧杯里产生气泡，说明M溶于水放出热量。有热量放出的过程不一定属于放热反应，如NaOH固体溶于水会放出热量，但是不属于放热反应。③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱，说明M溶于水后导致大试管中温度降低，压强减小，证明M溶于水吸收热量，溶于水能够吸收热量的物质有NH4NO3等。
(4)方法①：选择上述装置Ⅰ(或Ⅱ)进行实验，装置Ⅰ右边U形管中左端液面降低，右端液面升高(或装置Ⅱ烧杯内玻璃管口有气泡冒出)，证明该反应为放热反应。方法②：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在坩埚里，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察到脱脂棉燃烧，则说明该反应放出大量的热，使脱脂棉燃烧，证明该反应是放热反应。
14.(10分)(2024·江西上饶高一期中)回答下列问题。
(1)下列变化中属于吸热反应的是 (填序号)。
①铝片与稀盐酸的反应；②将胆矾加热变为白色粉末；③干冰升华；④甲烷在氧气中的燃烧反应；⑤NH4NO3固体溶于水；⑥C与CO2反应生成CO。
(2)反应A+B―→C(放热)分两步进行①A+B―→X(吸热)；②X―→C(放热)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是 (填字母)。
(3)过氧化氢一定条件下可发生分解：2H2O2(l)===2H2O(l)+O2(g)，断裂1 ml H2O2(l)中的O—O和1 ml O2(g)中的O==O所需的能量依次为142 kJ、497.3 kJ，断裂H2O2(l)和H2O(l)中1 ml H—O键所需能量依次为367 kJ、467 kJ，则2 ml H2O2(l)反应生成2 ml H2O(l)和1 ml O2(g) (填“吸收”或“放出”)的能量为 kJ。
答案 (1)②⑥ (2)D (3)放出 613.3
解析 (1)①④为放热反应，②⑥为吸热反应，③⑤为物理变化。(3)断键吸收的总能量为(142 kJ+367 kJ×2)×2=1 752 kJ，成键放出的总能量为497.3 kJ+467 kJ×4=2 365.3 kJ，所以2 ml H2O2(l)反应生成2 ml H2O(l)和1ml O2(g)放出2 365.3 kJ-1 752 kJ=613.3 kJ能量。实验操作
实验现象
有气泡产生；用温度计测量，温度升高
闻到刺激性气味；烧杯壁发凉；木片和烧杯黏结在一起；混合物呈糊状
实验结论
该反应产生气体，放出热量
该反应产生NH3和H2O，吸收热量
化学方程式
Mg+2HCl===MgCl2+H2↑
Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3↑+10H2O
放热反应
吸热反应
①所有的燃烧反应
②酸碱中和反应
③大多数化合反应
④活泼金属与水或酸的反应
⑤物质的缓慢氧化
⑥铝热反应(见第八章)
①大多数分解反应
②铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2·8H2O晶体或Ca(OH)2与NH4Cl晶体反应
③以C、H2、CO为还原剂的部分氧化还原反应，如C与H2O(g)反应，C与CO2反应
④NaHCO3与盐酸的反应
放热反应
吸热反应
化学能转化为热能
热能转化为化学能被生成物“储存”