高中化学鲁科版 (2019)必修第二册第2节化学反应与能量转化导学案

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这是一份高中化学鲁科版 (2019)必修第二册第2节化学反应与能量转化导学案，共8页。学案主要包含了化学反应中能量变化的转化形式，化学反应中能量变化的本质等内容，欢迎下载使用。

课时1 化学反应中能量变化的本质及转化形式

目标与素养：1.了解化学反应中存在能量变化以及能量变化的实质。(宏观辨识与微观探析)2.知道常见的放热反应和吸热反应。(宏观辨识)

一、化学反应中能量变化的转化形式

1．活动探究

2.结论

每一个化学反应都伴随着能量的变化，有的反应释放能量，有的反应吸收能量。

二、化学反应中能量变化的本质

1．从化学键的断裂与形成分析

E1

E1>E2，反应吸收能量(吸热反应)。

2．宏观角度

放热反应的过程可看作“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能、电能或光能等释放出来的过程；而吸热反应的过程可看作是热能、电能或光能等转化为物质内部的能量(化学能)被“储存”起来的过程。

微点拨：苛性钠溶于水放出热量，但不是放热反应，NH4NO3溶于水吸收热量，也不是吸热反应，因为它们都不是化学反应。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)化学反应的旧键断裂的过程是放出能量的过程。( )

(2)对于一个化学反应来说，当化学键断裂时的能量大于化学键形成时的能量时，反应放热。( )

(3)所有的燃烧均放出热量。( )

(4)化合反应均是放热反应，分解反应均是吸热反应。( )

[答案](1)× (2)× (3)√ (4)×

2．已知酒精燃烧的过程中，发生了能量的转化。下列判断中正确的是( )

A．电能部分转化为化学能 B．化学能部分转化为热能

C．热能部分转化为化学能 D．光能部分转化为化学能

[答案] B

3．下列各图中，表示吸热反应的图是( )

A B

C D

A [反应物的总能量小于生成物的总能量的反应为吸热反应。]

eq \([素养养成])

宏观辨识与微观探析：分析化学反应中能量变化需注意的问题

(1)化学键的断裂与形成是本质(微观)原因，而物质具有的能量(化学能)变化是宏观原因。

(2)由于化学反应一定有化学键的断裂和形成，因此在物质变化的同时一定伴随着能量变化。

(3)放热(或吸热)过程不一定是放热(或吸热)反应，如冰融化是吸热过程而不是吸热反应。

【典例1】已知反应X＋Y===M＋N为吸热反应，对这个反应的下列说法中正确的是( )

A．X的能量一定低于M的，Y的能量一定低于N的

B．因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行

C．破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量

D．反应物X和Y的总能量一定小于生成物M和N的总能量

D [是吸热反应还是放热反应比较的是反应物的总能量和生成物的总能量，当反应物的总能量小于生成物的总能量时，反应为吸热反应，故A错、D对；反应是吸热还是放热与反应条件无关，故B错；当破坏化学键吸收的总能量大于形成化学键所放出的总能量时为吸热反应，故C错。]

反应是吸热还是放热与反应条件无关。

1．某反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是( )

A．过程a释放热量，过程b吸收热量

B．该反应为放热反应，热效应等于ΔE

C．反应物的总能量高说明更稳定

D．该反应过程中的能量变化等于E1＋E2

B [根据图示，a曲线为断键吸收能量E1，b曲线为成键释放能量E2，A错误；E1

1.根据化学方程式确定断键、成键的物质的量。

2．确定断键吸收的总能量和成键释放的总能量。

3．计算反应的能量变化

(1)若反应释放能量

E＝成键时释放能量之和－断键时吸收能量之和

(2)若反应吸收能量

E＝断键时吸收能量之和－成键时释放能量之和

【典例2】下表中的数据表示破坏1 ml化学键需消耗的能量，根据表中数据计算以下反应生成1 ml CO2时的热量变化 ( )

CH4(g)＋2O2(g)eq \(=====,\s\up14(点燃))CO2(g)＋2H2O(g)

A.放出热量800 kJ B．放出热量1 520 kJ

C．吸收热量110 kJ D．放出热量610 kJ

A [1个CH4中含4个C—H键，1个O2中含1个O===O键，1个CO2中含2个C===O键，1个H2O中含2个H—O键。生成1 ml CO2时，断裂4 ml C—H键和2 ml O===O键，吸收的热量为Q吸＝4EC－H＋2EO＝O＝4×415 kJ＋2×498 kJ＝2 656 kJ。形成4 ml HO键和2 ml C===O键，释放的热量为Q放＝4EO－H＋2EC＝O＝4×465 kJ＋2×798 kJ＝3 456 kJ，因为Q放>Q吸，所以反应放热。放出的热量为ΔQ＝Q放－Q吸＝3 456 kJ－2 656 kJ＝800 kJ。]

2．反应A：4HCl＋O2 2Cl2＋2H2O，已知反应A的相关信息：

①用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl，利用反应A可实现氯气的循环利用；

②反应A中，4 ml HCl被氧化，放出115.6 kJ的热量；

③

则断开1 ml H—O键与断开1 ml H—Cl键所需能量相差约为 ( )

A．127.6 kJ B．92.65 kJ

C．31.9 kJ D．无法计算

C [断裂反应物中的化学键需要吸收的热量为Q吸＝4×EH－Cl＋EO＝O，形成化学键释放的热量为Q放＝4EO－H＋2ECl－Cl。因为反应A中，4 ml HCl被氧化，放出115.6 kJ的热量，所以Q放－Q吸＝115.6 kJ，即4EO－H＋2ECl－Cl－(4×EH－Cl＋EO＝O)＝115.6 kJ，整理得：4EH－Cl－4EH－O＝2ECl－Cl－EO＝O－115.6 kJ＝2×243 kJ－498 kJ－115.6 kJ＝－127.6 kJ，即EH－O－EH－Cl＝31.9 kJ，故断开1 ml H—O键与断开1 ml H—Cl键所需能量相差约为31.9 kJ。]

1．在研究物质变化时，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其能量变化，据此判断以下叙述中错误的是( )

A．化学反应中物质变化的实质是旧化学键断裂和新化学键形成

B．物质燃烧可看成“储存”在物质内部的能量转化为热能、光能等能量释放出来

C．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应

D．在化学反应中，破坏旧化学键吸收的能量大于形成新化学键释放的能量时，该反应是吸热反应

C [需要加热的反应不一定是吸热反应，有些放热反应也需要加热引发反应的进行。]

2．下列反应一定属于放热反应的是( )

①H2SO4与Ba(OH)2溶液的反应 ②Mg与CH3COOH溶液的反应 ③燃烧反应 ④中和反应 ⑤复分解反应

A．仅①②③ B．仅①②④

C．仅①②③④ D．仅③④⑤

C [金属与酸的置换反应、中和反应、所有燃烧反应都是放热反应；复分解反应则不一定是放热反应。]

3．某化学反应过程中的能量变化如图所示，下列结论正确的是( )

A．生成物的总能量小于反应物的总能量

B．断开化学键所吸收的能量小于形成化学键所放出的能量

C．该反应可能是酸和碱的中和反应

D．该反应中其他形式的能量转化成了化学能

D [根据图示可知生成物的总能量大于反应物的总能量，A项错误；由于反应物的总能量低于生成物的总能量，所以断开化学键所吸收的能量大于形成化学键所放出的能量，反应是吸热反应，B项错误；该反应是吸热反应，而酸和碱的中和反应是放热反应，C项错误；由于该反应吸收能量，因此该反应中其他形式的能量转化成了化学能，D项正确。]

4．氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中，断裂 1 ml H2中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，断裂 1 ml Cl2中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 ml HCl中的化学键释放的能量为Q3 kJ。下列关系式中，正确的是( )

A．Q1＋Q2>Q3 B．Q1＋Q2>2Q3

C．Q1＋Q2

D [氢气在氯气中的燃烧反应为放热反应，反应物断键所吸收的能量小于生成物成键所放出的能量，再结合化学方程式H2＋Cl2===2HCl，可得成键比例关系，故Q1＋Q2<2Q3。]

5．如图所示，把试管放入盛有25 ℃的澄清饱和石灰水的烧杯中，先在试管中放入几根镁条，再用胶头滴管滴加 5 mL稀盐酸于试管中。

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和H2的总能量 (填“大于”“小于”或“等于”)镁条和盐酸的总能量。

[解析] 本题是以实验为背景的综合题，解答此题的关键：(1)镁是活泼金属，与稀盐酸剧烈反应释放能量。(2)Ca(OH)2在水中的溶解度随着温度的升高而降低。(4)对于放热反应，形成新化学键释放的能量大于断裂旧化学键需要吸收的能量。

[答案](1)①镁条逐渐溶解；②有气泡产生；③烧杯内的澄清饱和石灰水变浑浊

(2)镁条与稀盐酸反应产生氢气，该反应是放热反应，而Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低，饱和石灰水中的Ca(OH)2析出使溶液变浑浊

(3)Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑ (4)小于

实验操作
实验现象
有关化学方程式及结论
Mg粉溶解，有大量气泡产生，反应混合液的温度升高
Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，反应时释放能量
铁粉逐渐溶解，但产生气泡的速率不如Mg与HCl快，溶液温度升高，但温度不如Mg与HCl反应的温度高
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，等量的金属与稀盐酸反应，金属越活泼，释放能量越多
有气泡产生，溶液温度降低
反应吸收能量
放热反应与吸热反应的比较
放热反应
吸热反应
能量变化
反应物的总能量大于生成物的总能量
反应物的总能量小于生成物的总能量
键能变化
生成物的总键能大于反应物的总键能
生成物的总键能小于反应物的总键能
图示
常见实例
(1)金属与水或酸的反应

(2)金属氧化物与水或酸的反应

(3)可燃物的燃烧反应及缓慢氧化

(4)酸与碱的中和反应

(5)大部分化合反应
(1)大部分分解反应

(2)Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反应

(3)柠檬酸与NaHCO3的反应

(4)高温下焦炭与水的反应
利用化学键计算化学反应中的能量变化
化学键
C—H
O—O
O===O
C—O
C===O
H—O
能量(kJ)
415
138
498
343
798
465