人教版化学必修二第二章 化学反应与能量

名师解惑
一、从微观结构角度理解化学反应中的能量变化 从微观分析看，化学反应是原子 (或离子 ) 重新组合的过 程。即在一定条件下，分子 (或其他形式的微粒 )中的化学键 吸收能量后被破坏，形成原子 ( 或离子 )，而后又相互结合成 新的分子，在此过程中由于原子间 ( 或离子间 ) 的相互结合而 放出能量。
上述过程说明化学反应中，化学键的断裂与形 成是反应过程中有能量变化的本质原因。
[特别提醒]
任何化学反应都伴随着能量的变化，但伴有能 量变化的不一定是化学变化，例如水由液态变为气 态需要吸收热量，但没有发生化学变化。
二、决定吸收能量或放出能量的因素 一个反应在完成后是吸收能量还是放出能量，决定于反 应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。其关系如下图 所示：
下图为N2(g)和O2(g)生成NO(g)过程的能量变化示意图，
由图可知，当1 mol N2(g)与1 mol O2(g)在一定条件下反应生 成 2 mol NO(g)时，
1 mol N2 分子中的化学键断裂需要吸收946 kJ能量，
1 mol O2分子中的化学键断裂需吸收498 kJ能量， 形成2 mol NO分子中的化学键要释放632 kJ· mol－1×2 mol＝
2．根据生成物和反应物总能量的相对大小判断。
若生成物的总能量大于反应物的总能量，则为吸热反应， 反之为放热反应。 实际上，反应放热就是因为反应物的总能量大于生成物 的总能量；而反应吸热是因为反应物的总能量小于生成物的 总能量。
3．根据生成物和反应物的相对稳定性判断。
由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应，反 之为放热反应。 [特别提醒]
图Ⅰ中反应物的总能量大于生成物的总能量，反应过程
中反应物将比生成物多的那部分能量释放出来，这样的反应 为放出能量的反应； 图Ⅱ中反应物的总能量比生成物的总能量低，反应过程 中需要从外界吸收能量，这部分能量便储存在生成物中，这 样的反应为吸收能量的反应。 (1)反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放出能量。 (2)反应物的总能量小于生成物的总能量，反应吸收能量。
4．注意事项
①装置的保温隔热效果要尽可能的好。
②使碱稍微过量以保证盐酸完全被中和。
典例导析
知识点1：吸、放热反应与加热进行反应的关系 例1 下列叙述中正确的是( ) A．需要加热的反应都是吸热反应 B．放热反应不要加热或点燃等条件即可发生
C．化学能只能以热能的形式释放
D．燃烧反应都是放热反应 解析 有些放热反应需要加热使其发生，如碳的燃烧 等。A、B项不正确。化学能可以转化成多种形式的能，如光 能、电能、热能等，C项错误。燃烧反应都是放热反应。
一个反应是放热反应还是吸热反应与其是否需 要加热无关，需要加热的反应不一定是吸热反应， 不需要加热的反应也不一定是放热反应。如H2、CO 等大多数气体需要点燃才能进行燃烧， Ba(OH)2· 8H2O 和NH4Cl属吸热反应但在常温下就能 进行。
二、溶解过程中的热效应 一些物质溶于水，也会有吸热和放热现象。如浓硫酸、 NaOH(s)等溶于水会放热；NH4NO3(s)、NH4Cl(s)等溶于水要 吸热；NaCl、酒精等溶于水，热效应不大。 三、物质“三态”变化过程中的热效应
[特别提醒]
物质所具有的能量越低越稳定。要注意断键吸收能量、 成键放出能量与物质所具有的能量之间的区别。
典例导析
知识点1：化学键与能量变化的关系 例1 已知破坏1 mol H—H键、Cl—Cl键、H—Cl键分别
需要吸收436 kJ、243 kJ、432 kJ能量，则由H2与Cl2生成1 mol HCl总的过程需要( ) A．放热185 kJ B．吸热185 kJ C．放热92.5 kJ D．吸热92.5 kJ 解析 破坏1 mol H—H键、Cl—Cl键、H—Cl分别需要 吸收 436 kJ 、 243 kJ 、 432 kJ 能量 ，对反应： H2 ＋ Cl2 ＝ 2HCl，H2和Cl2生成2 mol HCl放出的热量为2×432 kJ－436 kJ－243 kJ＝185 kJ，则H2与Cl2生成1 mol HCl总的过程需 要放热92.5 kJ。 答案 C
第二章
化学反应与能量
第一节 化学能与热能 第1课时 化学键与化学反应中能量变化的关系 第2课时 化学能与热能的相互转化 第二节 化学能与电能 第1课时 化学能与电能的相互转化 第2课时 发展中的化学电源 第三节 化学反应的速率和限度 第1课时 化学反应速率 第2课时 化学反应的限度 化学反应条件的控制
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④把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯中的盐酸中，并把
量筒中的 NaOH 溶液一次倒入小烧杯 ( 注意不要洒在外面 ) ， 用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读出混合溶液的最 高温度，作为终止温度，记录并填入表格。 ⑤重复实验三次，取测量所得数据的平均值作为计算的 依据。 ⑥根据实验数据计算中和热。
答案 反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小； 反应物的总能量＜生成物的总能量；反应物的总能量＞生成 物的总能量；如图所示：
跟踪练习2 下列关于放出能量的反应：A＋B―→C＋D 的说法中正确的是 (EA、 EB 、 EC、 ED 分别表示 A、 B 、 C、 D 所具有的能量)( ) A．EA>EC B．EA>EC＋ED C．EA＋EB>EC＋ED D．EA＋EB<EC＋ED 答案 C
常见的放热反应有：
①所有的燃烧反应，如 C 、 H2 、 CH4 等在氧气或空气中的燃 烧，H2在氯气中的燃烧等； ②酸碱中和反应； ③大多数的化合反应；
④金属与酸的反应，如镁条和盐酸的反应。

常见的吸热反应有：
①大多数的分解反应； ②氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应；

③C和CO2、C和水的反应等。
跟踪练习1 下列变化过程中需要吸收能量的是( ) A．H＋H→H2 B．H＋Cl→HCl C．I2→I＋I D．S＋O2→SO2 答案 C 知识点2：化学反应过程中能量变化的分析 例 2 一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还 是放出能量， 决定于__________________________________ _____________________________________________________ __________________。如果化学反应表现为吸收能量，则有 ________________________________( 填不等式，下同 ) ，如 果化学反应表现为放出能量， 则有______________________ ________________________________ ，请作出化学反应放出 能量的示意图。
固态 液态 气态 放热 放热
四、中和热的测定 1．实验用品 大烧杯 (500 mL) 、小烧杯 (100 mL) 、温度计、 2 个量筒 (50 mL)、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两 个小孔)、环形玻璃搅拌棒。 0.50 mol· L－1盐酸、0.55 mol· L－1NaOH溶液。 2．实验原理 在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O，这 时的反应热叫中和热。实验中通过测定酸碱中和反应过程中 所放出的热量来计算中和热的大小。
二、化学能与热能相互转化的应用 化学反应伴随着 能量 的变化是化学反应的基本特征之 一。化学物质中的化学能通过反应转化成 热能，是人类生存 和发展的动力之源；而 热能转化为化学能又是人们进行化学
科学研究和创造新物质不可或缺的条件和途径。
名师解惑
一、吸热反应和放热反应的判断 反应过程中放出热量的反应为放热反应，吸收热量的反 应为吸热反应。 1．根据实例判断。
吸热
吸热
3．实验步骤 ①在大烧杯底部垫泡沫塑料 ( 或纸条 ) ，使放入的小烧杯 杯口与大烧杯杯口相平。然后在大、小烧杯之间填满碎泡沫 塑料(或纸条)，大烧杯上用泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板，在 板中间开两个小孔，正好使温度计和玻璃搅拌棒通过，以达 到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的，如图所示 (该实验也可在保温杯中进行)：
自学导引
答案
点燃 ①CH4＋2O2 ― ― → CO2＋2H2O，放热反应
高温 ②CaCO3 ===== CaO＋CO2↑，吸热反应
③3Fe＋2O2 ===== Fe3O4，放热反应 ④2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑，放热反应 3．酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时所释放的热量
点燃
称为中和热。
答案
D
跟踪练习1
下列说法中正确的是(
)
A ．吸热反应在发生过程中需要不断地从外界获得能 量，放热反应在发生过程中均不需要外界的能量 B．是放热反应还是吸热反应主要由反应条件决定 C．液氨汽化时放出热量
D．化学反应除生成新的物质外，还伴随着能量的变化
答案 D
知识点2：吸热反应和放热反应的综合分析判断 例 2 石墨和金刚石都是碳元素的单质，石墨在一定条 件下可转化为金刚石，已知12 g石墨完全转化为金刚石时， 要吸收E kJ能量。下列说法中正确的是( ) A．石墨不如金刚石稳定 B．金刚石不如石墨稳定 C．等质量的石墨与金刚石完全燃烧，二者放出的热量 一样多 D．等质量的石墨与金刚石完全燃烧,石墨放出的热量多 解析 一般某物质具有的能量越高，这种物质就越不稳 定，反之就越稳定。由题意知石墨转化为金刚石需吸收热 量，则金刚石具有的能量应大于石墨具有的能量，故稳定性 石墨大于金刚石，当然等质量的金刚石完全燃烧时放出热量 多于石墨完全燃烧时放出的热量。 答案 B
第2课时 化学能与热能的相互转化 一、化学能与热能 1 ． 质量守恒 定律和 能量守恒 定律是两条基本的自然定 律。化学能是能量的一种形式，它同样可以转化为其他形式 的能量，如热能、电能等。 2 ．化学反应中的能量变化，通常表现为 热量 的变化— —吸热和放热。 思考题 写出下列反应的化学方程式，并指出是放热反 应还是吸热反应。 ①天然气(CH4)燃烧：__________________________ 。 ②高温煅烧石灰石(主要成分CaCO3)：____________ 。 ③铁丝在氧气中燃烧：__________________________。 ④钠与水的反应：______________________________。