2020春高中化学 第2章 化学键 化学反应与能量 第1节 化学键与化学反应 第2课时 化学键与化学

第2章化学键化学反应与能量第1节化键与化学反应第2课时化学键与化学反应中的能量变化[学习目标]1.认识物质具有能量，认识吸热反应与放热反应。2.了解化学反应体系能量改变和化学键的断裂与形成有关。3.知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化。1．化学变化的本质是：反应物中旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成。2．在自然界中，物质的转化要遵守质量守恒定律，能量的转化要遵循能量守恒定律。3．浓硫酸溶于水时释放能量，硝酸铵溶于水时吸收能量。4．你能列举出日常生活中的几种能源物质吗？提示：煤、石油、天然气等。一、化学反应中的能量变化1．活动探究。2.结论：每个化学反应都伴随着能量变化，有的释放能量，有的吸收能量。二、化学键与化学反应中的物质变化与能量变化的关系1．化学反应中的物质变化和能量变化——微观角度。(1)E1＞E2反应吸收能量(2)E1＜E2反应释放能量2．化学反应的过程可看作“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，或者是热能、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。3．吸热反应和放热反应。(1)定义。放热反应即放出热量的化学反应，吸热反应即吸收热量的化学反应。(2)与物质内部能量的关系——宏观角度。①反应物内部的总能量大于生成物内部的总能量，反应释放能量，如图Ⅰ。②反应物内部的总能量小于生成物内部的总能量，反应吸收能量，如图Ⅱ。易错提醒1．化学反应中的能量变化决定于反应物总能量和生成物总能量的相对大小，不取决于部分反应物和部分生成物能量的相对大小。2．需要加热的化学反应不一定是吸热反应，常温下能够进行的化学反应，也不一定是放热反应。3．任何化学反应，不是吸热反应，就是放热反应，即任何化学反应过程中都会有能量的变化。4．切勿把吸热的物理过程或放热的物理过程判断为吸热反应或放热反应。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)只要有化学键的断裂，一定发生化学反应。()(2)断裂化学键释放出能量而生成新键则吸收能量。()(3)当反应物的总能量大于生成物的总能量时，化学反应吸收能量。()(4)化学反应过程不一定都有能量变化。()(5)NaOH溶于水要释放能量。()(6)煤、石油和天然气都是化石能源。()解析：(1)有化学键的断裂，没有化学键形成，就不是化学反应；(2)断裂化学键吸收能量而生成新键则释放出能量；(3)反应物的总能量大于生成物的总能量，化学反应释放能量；(4)化学反应过程一定有能量变化。答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)√2．下列过程一定释放能量的是()A．化合反应B．分解反应C．分子拆成原子D．原子组成分子解析：分子拆成原子是断开化学键的过程，吸收能量；原子组成分子是形成化学键的过程，释放能量。答案：D3．在下列化学变化中，反应物的总能量低于生成物总能量的是()A．2H2＋O2=====点燃2H2OB．CaCO3=====高温CaO＋CO2↑C．CaO＋CO2===CaCO3D．C2H5OH＋3O2――→点燃2CO2＋3H2O解析：当反应物的总能量低于生成物的总能量时，该反应为吸热反应，H2、C2H5OH的燃烧均为放热反应；CaO与CO2的化合反应属于放热反应；CaCO3的分解反应属于吸热反应。答案：B4．有关能源的下列说法不正确的是()A．煤、石油、天然气均为化石能源B．化石能源是非再生能源C．氢能是可再生能源D．氢能、核能均是无污染的高效能源解析：化石能源是非再生能源；氢能是可再生能源(可通过分解水得到氢气)，且是无污染的高效能源；核能利用的是核反应过程中释放的巨大能量，虽然高效，但会产生放射性物质，有一定的污染性，不过人们可以采用技术控制这种污染。答案：D要点一放热反应和吸热反应的理解问题1：试从定义、宏观角度、微观角度和反应图示四个方面，列表比较一下放热反应和吸热反应。提示：E：物质总能量；Q(吸)：反应物断键吸收的总能量；Q(放)：生成物成键放出的总能量。反应类型放热反应吸热反应定义放出热量的化学反应吸收热量的化学反应宏观解释E(反应物)E(生成物)E(反应物)E(生成物)微观解释Q(吸)Q(放)Q(吸)Q(放)图示问题2：常见的吸热反应和放热反应有哪些？提示：[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．X和Y的总能量一定低于M和N的总能量解析：吸热反应中反应物的总能量生成物的总能量，不能单指某一种反应物与某一种生成物的能量大小，A错误，D正确；吸热反应不一定必须加热才能发生，B错误；从微观角度解释，吸热反应中破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量，C错误。答案：D解题归纳放热反应和吸热反应的判断方法1．根据反应物和生成物的总能量大小判断。2．根据化学键断裂和形成时能量变化大小关系判断。3．根据经验规律判断——用常见吸热和放热的反应类型来判断。4．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。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ΔEC．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解析：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；E1E2，反应要释放能量，其能量变化ΔE＝E2－E1，B正确，D错误；能量越低越稳定，C错误。答案：B要点二化学反应中能量变化的计算问题1：化学键与能量变化之间有何关系？提示：问题2：利用化学键数据如何计算化学反应中的能量变化？提示：Q(吸)表示反应物分子化学键断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物分子化学键形成时放出的总能量，则公式为：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)ΔQ＝Q(吸)－Q(放)ΔQ＜0，为放热反应ΔQ＞0，为吸热反应[例❷]已知1mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出242kJ的能量，且氧气中1molO=O键完全断裂时需要吸收496kJ的能量，水蒸气中1molH—O键形成时放出463kJ的能量，则氢气中1molH—H键断裂时吸收的能量为()A．920kJB．557kJC．436kJD．181kJ思路点拨：解答本题的思维流程如下：(1)根据题意写出方程式：H2(g)＋12O2(g)=====点燃H2O(g)；(2)计算反应物、生成物断键所吸收或放出的总能量；(3)利用公式ΔQ＝Q(吸)－Q(放)求算1molH—H键断裂吸收的能量。解析：由化学方程式H2(g)＋12O2(g)=====点燃H2O(g)，可设1molH—H键断裂吸收的能量为Q，则2×463kJ－Q－12×496kJ＝242kJ，解得Q＝436kJ。答案：C2.下表中的数据表示反应：CH4（g）＋2O2（g）CO2(g)＋2H2O(g)中，破坏1mol化学键需消耗的能量，根据表中数据计算以下反应生成1molCO2时的热量变化()化学键C—HO—OO===OC—OC===OH—O能量/kJ415138498343798465A.放出热量800kJB．放出热量1520kJC．吸收热量110kJD．放出热量610kJ解析：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1molCO2时，断裂4molC—H键和2molO===O键，吸收的热量为Q吸＝4EC—H＋2EO===O＝4×415kJ＋2×498kJ＝2656kJ。形成4molH—O键和2molC===O键，释放的热量为Q放＝4EO—H＋2EO===O＝4×465kJ＋2×798kJ＝3456kJ，因为Q放Q吸，所以反应放热。放出的热量为ΔQ＝Q放－Q吸＝3456kJ－2656kJ＝800kJ。答案：A课堂小结