人教版高中化学必修二：第2章 化学反应与能量 第一节 第1课时 含答案

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

[学习目标定位] 1.运用微观的思想，从反应物分子和生成物分子中化学键变化的角度，在本质上认识物质变化与能量变化的关系。2.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，知道化学反应中的能量变化和物质具有的能量之间的关系。

一断开或形成1 mol某化学键的能量变化

1．化学反应的本质是原子(或原子团)的重新组合，即反应物中旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成。

2．物质中的原子之间是通过化学键结合的。断开反应物中的化学键要吸收能量，形成生成

物中的化学键要放出能量。

3．断开或形成1 mol H2中化学键的能量变化

(1)在1 mol氢分子中，含有2mol氢原子，含有1mol 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，其能量变化是吸收436_kJ的能量。

4．断开或形成1 mol CH4中化学键的能量变化

(1)CH4的电子式是，结构式是，1 mol CH4分子中含有4mol C—H 键。

(2)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键其能量变化是放出4_mol×415_kJ·mol－1＝1_660_kJ的能量。

归纳总结

在25 ℃和101 kPa 的条件下，由原子形成1 mol 化学键时所放出的能量，与断开1 mol 相同化学键所吸收的能量是相等的。

1．已知1 g 氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量121 kJ ，且氧气中1 mol O===O 键完全断裂时需要吸收能量496 kJ ，水蒸气中1 mol H —O 键形成时放出能量463 kJ ，则氢气中1 mol H —H 键断裂时吸收能量为( )

A ．920 kJ

B ．557 kJ

C ．436 kJ

D ．188 kJ 答案 C

解析 由1 g H 2完全燃烧生成水蒸气时放出能量121 kJ 可知：2 g H 2(即含1 mol H —H 键)完全燃烧生成水蒸气时放出的能量为121 kJ ×2＝242 kJ 。由化学方程式H 2(g)＋12O 2(g)=====

点燃

H 2O(g)可设1 mol H —H 键断裂吸收的能量为Q ，则：Q ＋1

2

×496 kJ －2×463 kJ ＝－242 kJ ，

Q＝436 kJ。

2．键能是指在25 ℃、101 kPa，将1 mol理想气体分子AB拆开为中性气态原子A和B时所需要的能量。显然键能越大，化学键越牢固，含有该键的分子越稳定。如H—H键的键能是436 kJ·mol－1，是指使1 mol H2分子变成2 mol H 原子需要吸收436 kJ的能量。

(1)已知H—Cl键的键能为431 kJ·mol－1，下列叙述正确的是________(填字母序号，下同)。A．每生成1 mol H—Cl键放出431 kJ能量

B．每生成1 mol H—Cl键吸收431 kJ能量

C．每拆开1 mol H—Cl键放出431 kJ能量

D．每拆开1 mol H—Cl键吸收431 kJ能量

(2)已知键能：H—H为436 kJ·mol－1；H—F为565 kJ·mol－1；H—Cl为431 kJ·mol－1；H—Br 为366 kJ·mol－1。则下列分子受热时最稳定的是______。

A．HF B．HCl C．HBr D．H2

(3)能用键能大小解释的是________。

A．氮气的化学性质比氧气稳定

B．常温常压下溴呈液态，碘呈固态

C．稀有气体一般很难发生化学反应

D．硝酸易挥发而硫酸难挥发

答案(1)AD(2)A(3)A

解析由题目所给信息可知，键能是指将1 mol理想气体分子拆开为中性气态原子时所需要的能量。键能越大，分子的稳定性越强，键能影响物质的化学性质，而一些物理性质如熔、沸点(挥发性)的高低等取决于分子间作用力的大小。

二化学反应中的能量变化

1．化学反应包含两个过程，一是要断开反应物中的化学键，这一过程需要克服原子间的相互作用，因此要吸收能量；二是要形成生成物中的化学键，这一过程会释放能量。因此，化学键的断裂和形成是化学反应中发生能量变化的主要原因。

2．化学反应中存在两大变化，即物质变化和能量变化。由于断开不同的化学键吸收的能量不同，形成不同的化学键释放的能量也不同，所以化学反应中总会伴有能量的变化，最终的反应结果表现为吸收能量和放出能量。

3．化学反应中发生能量变化的两种类型：放出能量和吸收能量。 (1)从化学键的角度理解

以2H 2＋O 2=====点燃

2H 2O 为例：

(已知断开1 mol H —H 键吸收能量436 kJ ，断开1 mol O===O 键吸收能量498 kJ ，断开1 mol H —O 键吸收能量465 kJ)

则1 mol H 2完全燃烧放出的能量为4×465_kJ /2－(2×436_kJ ＋498_kJ)/2＝245_kJ 。 (2)从物质储存化学能的角度理解

归纳总结

化学反应吸收或放出能量的判断

(1)化学反应放出能量还是吸收能量取决于反应物中化学键断裂时所吸收的能量和生成物中化学键形成时所放出的能量的相对大小。若用E总吸表示反应物化学键断开时所吸收的能量，E总放表示生成物化学键形成时所放出的能量，化学反应能量变化ΔE＝E总吸－E总放。若ΔE 为正值则吸收能量，为负值则放出能量。

(2)各种物质都储存有化学能，不同的物质所储存的化学能不同。化学反应中，物质发生了变化，化学能也随之而改变，化学反应过程中吸收或放出能量可用下图形象地表示：