2015-2016学年高一化学人教版必修2导学案：第2章第1节化学能与热能分析

第一节化学能与热能

【学习目标】

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。

【自主学习】

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________和生成物中新化学键的________过程。

(2)化学反应中能量变化的原因

①原因

②实例

断裂1 mol H—H键(H—H―→2H)________436 kJ能量，

形成1 mol H—H键(2H―→H—H)________436 kJ能量；

断裂4 mol C—H键(CH4―→C＋4H)________1 660 kJ能量，

形成1 mol C—H键(C＋H―→C—H)________415 kJ能量。

③结论

化学反应中能量变化的主要原因是________________________________。

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________________________________________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 H—Cl 键所放出的能量与断开1 mol H—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()

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________________保持不变。

(2)能量守恒定律：不同形式的能量发生转换时________________保持不变。

2.吸热反应和放热反应

(1)定义

吸热反应：________热量的化学反应；

放热反应：________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____产生；用温度计测量，水银柱____

离子反应

实验结论活泼金属与酸反应是________反应

②Ba(OH)2·8H2O和氯化铵反应

闻到________气味，烧杯壁________；玻璃片和烧杯______，混合物实验现象

呈________

③盐酸与氢氧化钠反应

3.中和热

酸和碱发生中和反应生成________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]

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？

【难点突破】

一、化学反应中的能量变化

例1化学反应A 2＋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1 mol A—A键和1 mol B—B键放出x kJ的能量

C.断裂2 mol A—B键需要吸收y kJ的能量

D.2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量

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

C.1 mol H 2跟1

2 mol O 2反应生成1 mol H 2O 一定释放能量245 kJ

D.2 mol H 2(g)跟1 mol O 2(g)反应生成2 mol H 2O(g)吸收能量490 kJ

二、放热反应和吸热反应理解

例2 下列说法正确的是( )

①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 ②放热反应在常温下一定很容易发生 ③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 ④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③④

B.只有①②

C.①②③④

D.②③④

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”。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)2·8H 2O 晶体和NH 4Cl 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()

A.NH4HCO3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

D.NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量

【当堂过关】

1.下列各图中，表示该化学反应是吸热反应的是()

2.已知断裂1 mol共价键所需要吸收的能量分别为H—H：436 kJ，I—I：151 kJ，H—I：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

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

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

(2)已知在25 ℃和101 kPa条件下，由2 mol H原子形成1 mol H—H键时，放出436 kJ的能量。若要使1 mol氢分子变为2 mol氢原子时，需要断开1 mol H—H键，其能量变化是_____________________。

(3)在CH4中，断开1 mol C—H键要吸收415 kJ的能量。若要形成1 mol CH4中的C—H键其能量变化是_________________________________。

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。

答案精析

第一节化学能与热能

【自主学习】

一、1.(1)断裂形成(2)①吸收释放②吸收放出吸收放出③化学键的断裂和形成

2.放出热量吸收热量反应物的总能量与生成物的总能量

议一议

(1)√ (2)√ (3)√ (4)×

二、1.(1)总质量 (2)总能量

2.(1)吸收 放出 (2)①气泡 上升 2Al ＋6H ＋===2Al 3＋＋3H 2↑

放热 ②刺激性 发凉 黏结在一起 糊状 Ba(OH)2·8H 2O ＋2NH 4Cl===BaCl 2＋2NH 3↑＋10H 2O 吸热 ③H ＋＋OH －===H 2O 放热

3.1 mol

议一议

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.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)2·8H 2O 与NH 4Cl 的反应。

【难点突破】

例1 C [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。]

变式训练1 A [由题中信息可知，1 mol H 2(g)的共价键断裂吸收能量436 kJ ，12 mol O 2(g)

的共价键断裂吸收能量249 kJ ，两项共吸收能量685 kJ ；1 mol H 2(g)与12mol O 2(g)形成1 mol

H 2O(g)共释放能量930 kJ 。在1 mol H 2(g)跟12 mol O 2(g)反应生成1 mol H 2O(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 。] 例2 A [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N 2与H 2合成NH 3；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Fe ＋S=====△FeS 。]

变式训练2 B [A 项不正确，醋酸逐渐凝固，说明NH 4HCO 3与盐酸反应使醋酸的温度降低，因此该反应为吸热反应；B 项正确，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；C项不正确，从总能量的角度来看，反应物的总能量高于生成物的总能量是放热反应，反应物的总能量低于生成物的总能量为吸热反应。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；D项不正确，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。]

【当堂过关】

1.A[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.B[依题意，断裂1 mol H—H键和1 mol I—I键吸收的能量为436 kJ＋151 kJ＝587 kJ，生成2 mol H—I键放出的能量为299 kJ×2＝598 kJ，因为598 kJ＞587 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.A[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)21(2)吸收436 kJ的能量(3)放出4 mol×415 kJ·mol－1＝1 660 kJ的能量

5.(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。