2019-2020学年高中化学 第二章 化学反应与能量 1 化学能与热能课件 新人教版必修2

第二章化学反应与能量第一节化学能与热能第二章化学反应与能量1.知道化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因。2.知道反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小是反应过程中能量变化的决定因素。3.了解化学能与热能的相互转化。4.了解能量转化在生产、生活中的应用。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)化学反应过程反应物――→旧化学键断裂原子或原子团――→新化学键形成生成物(2)化学反应中能量变化的原因吸收释放2．化学反应中能量变化的决定因素——宏观角度图示能量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_____生成物的总能量大于小于结论：化学反应中的能量变化决定于_______________和_______________的相对大小。反应物的总能量生成物的总能量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)断裂化学键释放能量，生成化学键吸收能量。()(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)化学反应的过程实际上是一个旧键断裂的过程。()××××2．已知2SO2＋O22SO3为放热反应，下列对该反应的说法正确的是()A．O2的能量一定高于SO2的能量B．SO2和O2的总能量一定高于SO3的总能量C．SO2的能量一定高于SO3的能量D．因为该反应为放热反应，所以不必加热就可发生解析：选B。判断一个反应是放热反应还是吸热反应，关键看反应物总能量与生成物总能量的相对大小。如果反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放热，B项正确，A项和C项错误；放热反应只表明反应物的总能量比生成物的总能量高，而加热是反应的条件，两者无必然联系，许多放热反应也必须加热才能开始进行，D项错误。3．氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中，断裂1molH2中的化学键消耗的能量为Q1kJ，断裂1molCl2中的化学键消耗的能量为Q2kJ，形成1molHCl中的化学键释放的能量为Q3kJ。下列关系式中，正确的是()A．Q1＋Q2＝Q3B．Q1＋Q22Q3C．Q1＋Q2Q3D．Q1＋Q22Q3解析：选D。H2在Cl2中燃烧为放热反应，故断裂化学键消耗的能量总和(Q1＋Q2)小于形成化学键释放的能量总和(2Q3)，即Q1＋Q22Q3。化学反应中能量变化的计算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)ΔQ0，为放热反应ΔQ0，为吸热反应应用公式计算化学反应中能量变化时，不仅要注意参加反应的分子的物质的量，还要注意一个分子中化学键的数目。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[解析]由题意知，1mol氢气(含1molH—H键)完全燃烧生成水蒸气时放出的能量为242kJ。由化学方程式H2(g)＋12O2(g)=====点燃H2O(g)，可设1molH—H键断裂时吸收的能量为Q，则2×463kJ－Q－12×496kJ＝242kJ，解得Q＝436kJ。[答案]C已知反应N2(g)＋3H2(g)催化剂高温、高压2NH3(g)，有关物质的化学键键能(拆开1mol化学键所需要的能量)如下，则该反应生成2molNH3时的能量变化是()化学键N≡NN—HH—H键能/(kJ/mol)945.0391.0436.0A.吸收46.5kJB．放出46.5kJC．吸收93.0kJD．放出93.0kJ解析：选D。旧键断裂需要吸收的能量：Q吸＝E(N≡N)＋3×E(H—H)＝945.0kJ/mol＋3×436.0kJ/mol＝2253.0kJ/mol。因为1molNH3中含有3molN—H键，化学反应中生成2molNH3，共含有6molN—H键，所以新键形成放出的能量：Q放＝6E(N—H)＝6×391.0kJ/mol＝2346.0kJ/mol，Q吸＜Q放，所以该反应为放热反应。ΔQ＝Q吸－Q放＝2253.0kJ/mol－2346.0kJ/mol＝－93.0kJ/mol，即该反应生成2molNH3时放出的热量为93.0kJ。考查化学反应中的能量变化1．下列对化学反应的认识错误的是()A．会引起化学键的变化B．会产生新的物质C．必然引起物质状态的变化D．必然伴随着能量的变化解析：选C。化学反应的本质是化学键的断裂和形成，表现为有新物质生成，并伴随着能量的变化，而化学变化中的反应物和生成物的状态在反应前后可能相同，也可能不相同，故C项符合题意。2．下列说法正确的是()A．任何化学反应都伴随着能量的变化B．H2O(g)―→H2O(l)过程中放出大量的热，所以该过程是化学变化C．化学反应中能量的变化都表现为热量的变化D．如图所示的过程是吸收能量的过程解析：选A。任何化学反应都有能量的变化，但有能量变化的过程不一定是化学变化，如物质的三态变化，虽然存在能量变化，但不存在旧化学键的断裂与新化学键的形成，故不是化学变化，A项正确，B项错误；化学反应中能量变化的形式有多种，除热能外，还有光能、电能等，C项错误；由题图可知，该过程中反应物的总能量大于生成物的总能量，故该过程中放出能量，D项错误。考查化学反应中能量变化的计算3．在H2与Cl2生成HCl的反应中，已知断裂1molH—H键吸收的能量为akJ，断裂1molCl—Cl键吸收的能量为bkJ，形成1molH—Cl键放出的能量为ckJ，则生成1molHCl放出的能量为()A．(c－a－b)kJB．(a＋b－c)kJC．(2c－a－b)kJD．(2c－a－b)/2kJ解析：选D。由于H2与Cl2反应生成HCl的化学方程式为H2＋Cl2===2HCl，在该反应中断裂化学键吸收的能量是(a＋b)kJ，形成化学键放出的能量是2ckJ，所以在该反应中生成2molHCl放出的能量为(2c－a－b)kJ，所以生成1molHCl放出的能量为(2c－a－b)/2kJ。4．反应N2(g)＋O2(g)===2NO(g)的能量变化如图所示。已知：断开1molN2(g)中化学键需吸收946kJ的能量，断开1molO2(g)中化学键需吸收498kJ的能量。下列说法正确的是()A．N2(g)＋O2(g)===2NO(g)ΔH＝－180kJ·mol－1B．NO(g)===12N2(g)＋12O2(g)ΔH＝90kJ·mol－1C．断开1molNO(g)中化学键需吸收632kJ能量D．形成1molNO(g)中化学键可释放90kJ能量答案：C化学能与热能的相互转化1．两条基本的自然规律(1)质量守恒定律：自然界的物质发生转化时，_______保持不变。(2)能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，但体系包含的_______不变。总质量总能量2．吸热反应和放热反应(1)实验探究①铝与盐酸反应实验现象产生大量_____、温度计指示温度_____离子方程式_____________________________实验结论该反应为_____反应气泡升高2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑放热②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体反应实验现象a.有___________气体产生；b．用手摸烧杯底部有_____感觉；c．用手拿起烧杯，玻璃片_________________；d．烧杯内反应物成_____化学方程式__________________________________________________实验结论该反应为_____反应刺激性气味冰凉粘结到烧杯的底部糊状Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O吸热③NaOH与盐酸的反应实验现象混合溶液的温度比反应前盐酸和NaOH溶液的温度都___离子方程式___________________实验结论酸碱中和反应是_____反应高H＋＋OH－===H2O放热(2)概念：放热反应即_____热量的化学反应，吸热反应即_____热量的化学反应。(3)常见的吸热反应和放热反应①吸热反应有大多数分解反应、氢氧化钡晶体与氯化铵的反应、C＋CO2=====高温2CO、C＋H2O(g)=====高温CO＋H2等。②放热反应有燃烧反应、中和反应、金属与水或酸的反应、大多数化合反应。放出吸收3．人类对能源的利用(1)人类利用能源的三个阶段：柴草时期、化石能源时期和多能源结构时期。(2)可再生能源和清洁能源主要有太阳能、氢能、核能、生物质能等。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)化学反应过程不一定都有能量变化。()(2)NaOH溶于水要释放能量。()(3)煤、石油和天然气都是化石能源。()(4)柴草燃烧时，化学能全部转化为热能。()×√√×2．在下列化学变化中，反应物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：选B。当反应物总能量低于生成物总能量时，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。3．“能源分类相关图”如下图所示，四组能源选项中全部符合图中阴影部分的能源是()A．煤炭、石油、潮汐能B．水能、生物能、天然气C．太阳能、风能、沼气D．地热能、海洋能、核能解析：选C。A项，煤炭、石油不是新能源，也不是可再生能源；B项，天然气不是新能源，也不是可再生能源；D项，地热能是来自地球内部的能源，核能不是可再生能源，也不是来自太阳的能源。放热反应和吸热反应的比较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)反应类型放热反应吸热反应图示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。已知反应X＋Y===M＋N为吸热反应，对这个反应，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(1)上述例题C项描述的是吸热反应还是放热反应？(2)假设该反应是可逆反应，则M＋N===X＋Y是吸热反应还是放热反应？该反应一定不需要加热吗？答案：(1)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，则该反应是放热反应。(2)因为反应X＋Y===M＋N为吸热反应，即X和Y的总能量一定低于M和N的总能量，所以M＋N===X＋Y是放热反应，反应可能需要加热才能发生。考查吸热反应、放热反应的判断1．下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是()A．铝片与稀盐酸的反应B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应C．灼热的碳与CO2的反应D．甲烷在氧气中的燃烧解析：选C。2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑既属于氧化还原反应，又属于放热反应，A项错误；Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O既属于非氧化还原反应，又属于吸热反应，B项错误；灼热的碳与CO2的反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应，C项正确；