2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 第2章 化學(xué)反應(yīng)與能量 第一節(jié) 化學(xué)能與熱能學(xué)案 新人教版必修2.docx
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第一節(jié)化學(xué)能與熱能1知道化學(xué)鍵的斷裂與形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。2知道反應(yīng)物與生成物總能量的相對高低是反應(yīng)過程中能量變化的決定因素。3通過生產(chǎn)、生活中的實(shí)例了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化。一、化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系1化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因(微觀角度)(1)組成物質(zhì)的原子(或原子團(tuán))之間是通過化學(xué)鍵相結(jié)合的。(2)當(dāng)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時,斷開反應(yīng)物中的化學(xué)鍵要吸收能量,而形成生成物中的化學(xué)鍵要放出能量。(3)化學(xué)鍵的斷裂與形成是物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生能量變化的主要原因。2化學(xué)反應(yīng)中能量變化的決定因素(宏觀角度)一個確定的化學(xué)反應(yīng)是吸熱還是放熱,決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對大小。(1)反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量,則化學(xué)反應(yīng)釋放能量。如圖A所示。(2)反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量,則化學(xué)反應(yīng)吸收能量。如圖B所示。二、化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化1兩條基本的自然定律(1)質(zhì)量守恒定律:自然界中的物質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)化時,總質(zhì)量保持不變。(2)能量守恒定律:一種形式的能量可以轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量,但是體系包含的總能量保持不變。2化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化(1)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能鹽酸與鋁反應(yīng),溶液溫度升高,說明該反應(yīng)是放熱反應(yīng)。Ba(OH)28H2O與NH4Cl反應(yīng),燒杯變涼,玻璃片與燒杯粘在一起,說明該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。化學(xué)方程式為Ba(OH)28H2O2NH4Cl=BaCl22NH3H2O8H2O。中和熱:酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時釋放的熱量。(2)熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能人們利用熱能可以促使化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生,從而探索物質(zhì)的組成、性質(zhì)或制備所需的物質(zhì),如高溫冶煉金屬、分解化合物等。三、人類利用能源的三個階段1柴草時期:從火的發(fā)現(xiàn)至18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命,以樹枝雜草為主要能源。2化石能源時期:從18世紀(jì)中期到現(xiàn)代,以煤、石油、天然氣為主要能源。3多能源結(jié)構(gòu)時期:以可再生能源和清潔能源(綠色能源)為主要能源,主要包括太陽能、氫能、核能、生物質(zhì)能等。1(2018甘肅師大附中期末)綠色能源是指使用過程中不排放或排放極少污染物的能源,如一級能源中的水能、地?zé)?、天然氣等;二級能源中電能、氫能等。下列能源屬于綠色能源的是()太陽能風(fēng)能石油煤潮汐能木材ABCD解析:石油和煤是化石燃料,燃燒除了產(chǎn)生大量的二氧化碳之外,也會產(chǎn)生二氧化硫等有毒的氣體,煤還有固體廢棄物需要處理,不屬于綠色能源;木材屬于傳統(tǒng)能源,燃燒除了產(chǎn)生大量的二氧化碳之外,還有固體廢棄物需要處理,并且破壞綠化,不屬于新能源;太陽能、風(fēng)能和潮汐能是清潔、無污染的新能源,屬于綠色能源。答案:D2已知2H2O22H2O,關(guān)于該反應(yīng)的下列說法錯誤的是()A該反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)B參加反應(yīng)的氫氣和氧氣的總能量高于反應(yīng)生成的水的總能量C該反應(yīng)是一個吸熱反應(yīng)D參加反應(yīng)的氫氣和氧氣的總質(zhì)量等于反應(yīng)生成的水的總質(zhì)量解析:A、B、D三項(xiàng)正確;C項(xiàng)該反應(yīng)為放熱反應(yīng),錯誤。答案:C3(2018佛山市第一中學(xué)期中)下列各圖中,表示正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)的圖是()解析:當(dāng)反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量,此時反應(yīng)放熱,當(dāng)反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量,此時反應(yīng)吸熱,故選A項(xiàng)。答案:A吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)定義釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)宏觀解釋反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量反應(yīng)物具有的總能量小于生成物具有的總能量微觀解釋生成物分子成鍵時釋放的總能量大于反應(yīng)物分子斷鍵時吸收的總能量生成物分子成鍵時釋放的總能量小于反應(yīng)物分子斷鍵時吸收的總能量圖示常見實(shí)例大部分化合反應(yīng)金屬和水或酸的反應(yīng)可燃物的燃燒反應(yīng)及緩慢氧化反應(yīng)酸和堿的中和反應(yīng)鋁熱反應(yīng)大部分分解反應(yīng)較典型的反應(yīng):Ba(OH)28H2O和NH4Cl反應(yīng)CCO22COCH2O(g)COH2等(2018北京師大附中期中)下列事實(shí)描述不正確的是()A高溫煅燒石灰石的反應(yīng)中,反應(yīng)物總能量高于生成物總能量B中和反應(yīng)中,反應(yīng)物總能量高于生成物總能量C鋁粉和鹽酸反應(yīng)時,溶液溫度通常會上升D氫氧化鋇晶體和氯化銨晶體的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)【解析】石灰石分解是吸熱反應(yīng),應(yīng)是反應(yīng)物總能量低于生成物總能量,A錯誤;中和反應(yīng)是放熱反應(yīng),應(yīng)是反應(yīng)物總能量高于生成物的總能量,B正確;鋁粉和鹽酸反應(yīng)屬于放熱反應(yīng),因此溶液溫度通常會上升,C正確;氫氧化鋇晶體和氯化銨晶體在常溫下就能發(fā)生反應(yīng),但屬于吸熱反應(yīng),D正確?!敬鸢浮緼(2018信陽高級中學(xué)期中)下列變化過程,屬于吸熱反應(yīng)的是()碳與水蒸氣反應(yīng)將膽礬加熱變?yōu)榘咨勰釮2SO4稀釋氯化銨晶體溶于水H2在Cl2中燃燒液態(tài)水變成水蒸氣NH4Cl晶體與Ba(OH)28H2O混合攪拌碳酸鈣熱分解ABCD解析:不是化學(xué)反應(yīng),錯誤;H2在Cl2中燃燒,是放熱反應(yīng),錯誤;是吸熱反應(yīng)。答案:D利用化學(xué)鍵數(shù)據(jù)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中的能量1化學(xué)鍵與能量變化的關(guān)系化學(xué)鍵的斷裂和形成是物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生能量變化的主要原因。利用化學(xué)鍵的能量變化可粗略計(jì)算化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化。以H2Cl2=2HCl為例,利用化學(xué)鍵的能量變化計(jì)算,化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,1 mol H2和1 mol Cl2反應(yīng)生成2 mol HCl的能量轉(zhuǎn)化如圖所示:斷裂1 mol HH鍵和1 mol ClCl鍵吸收的總能量436 kJ243 kJ679 kJ,形成2 mol HCl鍵放出的總能量431 kJ431 kJ862 kJ,反應(yīng)的熱量變化為679 kJ862 kJ183 kJ,即反應(yīng)放出183 kJ熱量。2相關(guān)計(jì)算公式(1)QQ(吸)Q(放)(2)QQ(吸)Q(放)反應(yīng)物的總鍵能生成物的總鍵能。Q(吸)指反應(yīng)物斷鍵吸收的總能量,Q(放)指生成物形成化學(xué)鍵釋放的總能量,Q表示化學(xué)反應(yīng)吸收或放出能量的多少。物質(zhì)的穩(wěn)定性與物質(zhì)具有的能量的關(guān)系(1)物質(zhì)的能量越低越穩(wěn)定,參加反應(yīng)時,化學(xué)鍵斷裂吸收的能量就越多;而如果是通過新化學(xué)鍵形成而生成該物質(zhì)時,放出的能量就越多。(2)物質(zhì)的能量越高越不穩(wěn)定,參加反應(yīng)時,化學(xué)鍵斷裂吸收的能量就越少;該物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)活潑,而形成該物質(zhì)時,放出的能量就越少。已知2 mol H2完全燃燒生成水蒸氣放出熱量484 kJ,且1 mol HH鍵斷裂時吸收熱量為436 kJ,水蒸氣中1 mol HO鍵形成時放出熱量463 kJ,則O2中1 mol O=O鍵完全斷裂時吸收熱量()A496 kJB188 kJC557 kJD920 kJ【解析】根據(jù)反應(yīng)方程式2H2(g)O2(g)=2H2O(g),可知2 mol H2完全燃燒生成2 mol H2O(g)放出熱量484 kJ,可設(shè)1 mol O=O鍵完全斷裂吸收的熱量為Q,則QQ(吸)Q(放)2436 kJQ4463 kJ484 kJ,解得Q496 kJ?!敬鸢浮緼(2018湖南師大附中期中)NF3是一種溫室氣體,其存儲能量的能力是CO2的12 00020 000倍,在大氣中的壽命可長達(dá)740年,如表所示是幾種化學(xué)鍵的鍵能:化學(xué)鍵NNFFNF鍵能(kJmol1)946154.8283.0下列說法中正確的是()A過程N(yùn)2(g)2N(g)放出能量B過程N(yùn)(g)3F(g)NF3(g)放出能量C反應(yīng)N2(g)3F2(g)=2NF3(g)為吸熱反應(yīng)DNF3吸收能量后如果沒有化學(xué)鍵的斷裂與生成,仍可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)解析:N2(g)2N(g)為化學(xué)鍵的斷裂過程,應(yīng)該吸收能量,A錯誤;N(g)3F(g)NF3(g)為形成化學(xué)鍵的過程,放出能量,B正確;反應(yīng)N2(g)3F2(g)=2NF3(g)的H(9463154.8283.06)kJmol1287.6 kJmol1,H0,屬于放熱反應(yīng),C錯誤;化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是舊鍵的斷裂和新鍵的形成,NF3吸收能量后如果沒有化學(xué)鍵的斷裂與生成,則不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng),D錯誤。答案:B1.(2018北京師大附中期中)未來可再生能源和清潔能源將成為人類利用新能源的主力軍,下列關(guān)于能源的敘述正確的是()A化石燃料是可再生能源B風(fēng)能、太陽能是清潔能源C化石燃料都是清潔能源D氫能是不可再生的清潔能源解析:化石燃料屬于不可再生能源,A錯誤;風(fēng)能、太陽能對環(huán)境無影響,是清潔能源,B正確;化石燃料燃燒時會產(chǎn)生二氧化硫等污染物,不是清潔能源,C錯誤;氫氣燃燒的產(chǎn)物是水,電解水可以獲得氫氣,因此氫能是可再生的清潔能源,D錯誤。答案:B2下列選項(xiàng)屬于釋放能量的化學(xué)反應(yīng)的是()A糖類在人體內(nèi)緩慢氧化B濃硫酸稀釋C碳和二氧化碳生成一氧化碳D碳酸鈣分解成氧化鈣和二氧化碳解析:A項(xiàng)化學(xué)反應(yīng)放熱,符合題意;B項(xiàng)不是化學(xué)反應(yīng),不符合題意;C、D兩個化學(xué)反應(yīng)吸熱,不符合題意。答案:A3如圖是化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)變化和能量變化的示意圖。若E1E2,則下列反應(yīng)符合該示意圖的是()ANaOH溶液與稀鹽酸的反應(yīng)B鋅與稀鹽酸的反應(yīng)C氫氧化鋇與氯化銨固體的反應(yīng)D一氧化碳在空氣中的燃燒反應(yīng)解析:由于吸收的能量大于反應(yīng)放出的能量,故反應(yīng)總的能量變化為吸收能量,A、B、D三項(xiàng)的三個反應(yīng)為放熱反應(yīng);C項(xiàng)反應(yīng)為吸熱反應(yīng),故選C項(xiàng)。答案:C4(2018云南民族大學(xué)附中期中)CH4在O2中燃燒生成CO2和氣態(tài)H2O的反應(yīng)是一個放熱反應(yīng),在反應(yīng)過程中()A核能轉(zhuǎn)化成熱能B化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能C生成物的總能量等于反應(yīng)物的總能量D生成物的總能量大于反應(yīng)物的總能量解析:CH4在O2中燃燒生成CO2和氣態(tài)H2O的反應(yīng)為放熱反應(yīng),在放熱反應(yīng)過程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能,反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量,B正確。答案:B5在一定條件下,M與N反應(yīng)可生成P和Q,其能量變化如下圖: (1)若E1E2,反應(yīng)體系的總能量_(填“升高”或“降低”),為_(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。(2)若E1BrI,所以穩(wěn)定性:HIHBrHCl,故Cl2反應(yīng)時放出熱量最多。答案:(1)A(2)A(3)Cl2(4)能,元素的非金屬性越強(qiáng),則生成的氫化物越穩(wěn)定,越易反應(yīng),放出的能量越多。1已知強(qiáng)酸與強(qiáng)堿在稀溶液中發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O時放出57.3 kJ熱量,用500 mL 0.6 mol/L的稀H2SO4跟含1 mol NaOH的溶液反應(yīng),放出的熱量是()A68.76 kJB57.3 kJC34.38 kJD17.19 kJ解析:NaOH(aq)H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)H2O(l),放出57.3 kJ的熱量。500 mL 0.6 mol/L的稀H2SO4與含1 mol NaOH的溶液反應(yīng)時NaOH過量,以H2SO4進(jìn)行計(jì)算生成的水為n(H2O)500 mL103L/mL0.6 mol/L20.6 mol,所以中和反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量為:0.6 mol57.3 kJ/mol34.38 kJ。C正確。答案:C2有專家指出,如果對燃燒產(chǎn)物如CO2、H2O、N2等利用太陽能使它們重新組合,那么,不僅可以消除對大氣的污染,還可以節(jié)約燃料,緩解能源危機(jī)。觀察下圖所示,判斷在此構(gòu)想的物質(zhì)循環(huán)中太陽能最終轉(zhuǎn)化為()A化學(xué)能B電能C生物質(zhì)能D熱能解析:根據(jù)題給信息及圖中轉(zhuǎn)化關(guān)系可知利用太陽能使CO2、H2O、N2等重新組合,由圖知這些物質(zhì)組合成可燃物,可燃物燃燒可轉(zhuǎn)化為燃燒產(chǎn)物并放出熱量,燃燒產(chǎn)物又利用太陽能轉(zhuǎn)化為燃料,如此循環(huán),可判斷出太陽能最終轉(zhuǎn)化為熱能,故選D項(xiàng)。答案:D3(2018北京師大附中期中)關(guān)于下圖的說法不正確的是()A1 mol I2(s)與1 mol H2(g)化合生成2 mol HI(g)氣體時,需要吸收5 kJ的能量B2 mol HI(g)分解生成1 mol I2(g)與1 mol H2(g)時需要吸收12 kJ的能量C1 mol I2(s)變?yōu)? mol I2(g)時需要吸收17 kJ的能量DI2(g)與H2(g)生成HI(g)氣體的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)解析:由圖可知,1 mol I2(s)1 mol H2(g)吸收5 kJ熱量生成2 mol HI(g),A正確;由圖可知,1 mol I2(g)1 mol H2(g)放出12 kJ熱量生成2 mol HI(g),則2 mol HI氣體分解生成1 mol碘蒸氣與1 mol H2時需要吸收12 kJ的能量,B正確;由圖可知,1 mol I2(g)變?yōu)? mol I2(s)放出17 kJ的熱量,則1 mol固態(tài)碘變?yōu)? mol碘蒸氣時需要吸收17 kJ的能量,C正確;由圖可知,1 mol I2(g)1 mol H2(g)放出12 kJ熱量生成2 mol HI(g),應(yīng)為放熱反應(yīng),D錯誤。答案:D4.某學(xué)生用如圖裝置進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)X2Y=2Z能量變化情況的研究。當(dāng)往試管中滴加試劑Y時,看到導(dǎo)管甲處液面下降、導(dǎo)管乙處液面上升,關(guān)于該反應(yīng)的下列敘述正確的是()該反應(yīng)為放熱反應(yīng)生成物的總能量比反應(yīng)物的總能量高該反應(yīng)過程可以看成是“貯存”于X、Y內(nèi)部的能量部分轉(zhuǎn)化為熱量而釋放出來ABCD解析:導(dǎo)管甲液面下降,乙液面上升,說明反應(yīng)放熱,使管內(nèi)空氣受熱膨脹,管內(nèi)氣壓增大,B正確。答案:B5如圖所示,把試管放入盛有25 飽和石灰水的燒杯中,試管中開始放入粉末狀的二氧化錳,再用膠頭滴管滴入5 mL 10%的過氧化氫溶液于試管中。試回答下列問題:(1)實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象_。(2)產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是_。(3)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式_。(4)由實(shí)驗(yàn)推知,O2和H2O的總能量_(填“大于”“小于”或“等于”)H2O2的總能量。解析:雙氧水在二氧化錳的催化作用下分解生成氧氣和水,化學(xué)方程式為2H2O22H2OO2,該反應(yīng)是放熱反應(yīng),所以O(shè)2和H2O的總能量小于H2O2的總能量;由于Ca(OH)2的溶解度隨溫度的升高而降低,所以燒杯中的溶液變渾濁。答案:(1)試管內(nèi)有氣泡冒出,燒杯內(nèi)溶液變渾濁(2)H2O2分解放出O2,該反應(yīng)放熱,使燒杯中飽和石灰水的溫度升高而析出氫氧化鈣晶體(3)2H2O22H2OO2(4)小于- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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