高中化學(xué)必修二講義教學(xué)：第二章化學(xué)反應(yīng)與能量

第二章化學(xué)反應(yīng)與能量

第一節(jié)化學(xué)能與熱能

本節(jié)需掌握知識點

1.化學(xué)反應(yīng)吸熱還是放熱決定于反應(yīng)物總能量(E1)和生成物總能量(七2)的相對大

小。若E1>E2,則為放熱反應(yīng)；若EI<E2,則為吸熱反應(yīng)。

2.化學(xué)反應(yīng)中，斷裂反應(yīng)物中化學(xué)鍵吸收能量為。(吸)，形成生成物中化學(xué)鍵

放出能量為。(放)，則化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變?yōu)锳0=Q(吸)一。(放)，若AQ<0,

為放熱反應(yīng)，若AQ>0,為吸熱反應(yīng)。

3.(1)常見的放熱反應(yīng)：所有燃燒反應(yīng)，酸堿中和反應(yīng)，金屬與水、酸的反應(yīng)，

絕大多數(shù)化合反應(yīng)。

(2)常見的吸熱反應(yīng)：Ba(OH)2-8H2。與NH4cl的反應(yīng)，以C、也、CO為還原劑

的反應(yīng)，大多數(shù)分解反應(yīng)。

4.物質(zhì)具有的能量越低，物質(zhì)的穩(wěn)定性越強(qiáng)，即能量越低越穩(wěn)定。

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)化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)

原子之間重新組合，是反應(yīng)物中舊化學(xué)鍵斷裂和生成物中新化學(xué)鍵形成的過程。

(2)化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因

①變化原因：

結(jié)論：化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因是化學(xué)鍵的斷裂與形成。

2.化學(xué)反應(yīng)中能量變化的決定因素——宏觀角度

(1)物質(zhì)的能量與反應(yīng)放出、吸收能量的關(guān)系

反應(yīng)物總能量>生成物總能量：反應(yīng)放出能量;反應(yīng)物總能量〈生成物總能量：

反應(yīng)吸收能量。

⑵結(jié)論：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化取決于反應(yīng)物總能量與生成物總能量的相對大

小。

(3)圖不:

1

放出能量吸收能量

［生成物的總能量高

I反應(yīng)物的總能量高

化學(xué)反應(yīng)［放出能量化學(xué)反應(yīng)I吸收能量

［反應(yīng)物的總能量低

［生成物后總能量低I

反應(yīng)物的總能量〉生成物的總能量反應(yīng)物的總能量〈生成物的總能量

圈反應(yīng)物

量產(chǎn)T

、化學(xué)反應(yīng)

、放出能量

I生成物

反應(yīng)物的總能量,生成物的總能量反應(yīng)物的總能量〈生成物的總能量

2.從化學(xué)鍵角度判斷化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

用。（吸）表示反應(yīng)物分子斷鍵時吸收的總能量，Q（放）表示生成物分子成鍵時放出

的總能量。

公式：AQ=Q（吸）一。（放）

（1）若八。>0,說明反應(yīng)物分子斷鍵時吸收的總能量〉生成物分子成鍵時放出的總

能量，即反應(yīng)吸收能量。

（2）若AQ<0,說明反應(yīng)物分子斷鍵時吸收的總能量〈生成物分子成鍵時放出的總

能量，即反應(yīng)放出能量。

演練

1.判斷正誤（正確的打“，錯誤的打“X”）。

（1）只要有化學(xué)鍵的斷裂，化學(xué)反應(yīng)一定吸收能量（）

（2）斷裂化學(xué)鍵釋放出能量而生成新鍵則吸收能量（）

（3）當(dāng)反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量時，化學(xué)反應(yīng)吸收能量（）

（4）化學(xué)反應(yīng)的過程實際上是一個舊鍵斷裂的過程（）

2.下列說法中錯誤的是（）

A.化學(xué)反應(yīng)中能量變化通常表現(xiàn)為熱量的變化

B.化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因

C.需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸收能量

D.反應(yīng)物總能量和生成物總能量的相對大小決定了反應(yīng)是放出能量還是吸收能

2

重

3.下列說法中正確的是()

A.物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)不一定都伴隨有能量變化

B.伴有能量變化的物質(zhì)變化不一定是化學(xué)變化

C.在一個確定化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物總能量總是低于生成物總能量

D.在一個確定化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物總能量總是高于生成物總能量

4.下列各圖中，表示放熱反應(yīng)的是()

能量能量能量能量

反應(yīng)物

反應(yīng)物外一H一一V生成物

反應(yīng)物生成物;匕成物一反應(yīng)物丕成物

反應(yīng)過程反應(yīng)過程反應(yīng)過程反應(yīng)過程

ABCD

二化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化

1.兩條基本的自然規(guī)律

⑴質(zhì)量守恒定律：自然界的物質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)化時，總質(zhì)量保持不變。

⑵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，但體系包含

的總能量不變。

2.化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化

(1)吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)

①吸熱反應(yīng)：吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)。

②放熱反應(yīng)：放出熱量的化學(xué)反應(yīng)。

放熱反應(yīng)屬于放熱過程，但放熱過程不一定是放熱反應(yīng)，如濃硫酸溶于水屬

于放熱過程，但不是放熱反應(yīng)。

3.常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)

活潑金屬與水或酸的反應(yīng)，如2Na+2H2O

2NaOH+H2t

酸堿中和反應(yīng)，如NaOH+HCl^=NaCl+H2O

占燃

燃燒反應(yīng)，如C+C)2至箜CC)2

_-多數(shù)化合反應(yīng),$HCaO+H2O^Ca(OH)2

3

L多數(shù)分解反應(yīng)，如CaCOs亙逑CaO+CCM

Ba(OH)2-8H2O+2NH4Cl

一BaCl2+10H2O+2NH3t

常見三個

―?C+H2O^^CO+H2

特殊反應(yīng)

—?C+CO,^=2CO

4.吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的判斷方法

（1）根據(jù)反應(yīng)物和生成物總能量的相對大小判斷——決定因素。

若反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，屬于放熱反應(yīng)，否則是吸熱反應(yīng)。

（2）根據(jù)化學(xué)鍵破壞或形成時的能量變化判斷——用于計算。

若破壞反應(yīng)物中的化學(xué)鍵所吸收的能量小于形成生成物中化學(xué)鍵所放出的能量,

屬于放熱反應(yīng)，否則是吸熱反應(yīng)。

⑶根據(jù)反應(yīng)物和生成物的相對穩(wěn)定性判斷。

由不穩(wěn)定的物質(zhì)（能量高）生成穩(wěn)定的物質(zhì)（能量低）的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反之為吸

熱反應(yīng)。

演練

1.下列說法中正確的是（）

①需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)②任何放熱反應(yīng)在常溫條件下一

定能發(fā)生③反應(yīng)物和生成物所具有的總能量決定了反應(yīng)是放熱還是吸熱④

吸熱反應(yīng)在一定條件（如常溫、加熱等）下也能發(fā)生

A.①②B.②③

C.③④D.②④

2.下列反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)的是,屬于放熱反應(yīng)的是o

A.煤燃燒

B.Ba（OH）2-8H2<3和NH4cl（固）反應(yīng)

C.Zn和鹽酸反應(yīng)

D.NaOH溶液和鹽酸混合

E.大理石分解

3.下列屬于氧化還原反應(yīng)，且為吸熱反應(yīng)的是（）

A.CaO+H2O=Ca（OH）2

4

高溫

B.C+H2O=====CO+H2

2+

C.Zn+2H'==Zn+H2t

D.碳酸鈣受熱分解

4.如圖所示，對于A生成C的反應(yīng)，下列所得結(jié)論正確的

是（）

A.該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

B.該反應(yīng)進(jìn)行時，一定有能量放出

C.A物質(zhì)比C物質(zhì)穩(wěn)定

D.該反應(yīng)肯定很容易，不需要加熱就可以進(jìn)行

D.2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O

三人類對能源的利用

1.化學(xué)能與熱能轉(zhuǎn)化的應(yīng)用

⑴化學(xué)能通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成熱能，為人類的生存和發(fā)展提供了所需要的能量

和動力，如化石燃料的燃燒、炸藥開山、發(fā)射火箭等。

⑵熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能是人們進(jìn)行化學(xué)科學(xué)研究、研制新物質(zhì)不可缺少的條件和

途徑，如高溫冶煉金屬、分解化合物等。

2.人類利用能源的三個階段

主要能源樹枝、雜草

柴草時期推動了人類文明的進(jìn)步，促進(jìn)了人的進(jìn)化和

主要貢獻(xiàn)

物質(zhì)文明的發(fā)展

主要能源化石燃料：煤、石油、天然氣

化石能

推動了近代產(chǎn)業(yè)革命，加速了現(xiàn)代工業(yè)化的

源時期主要貢獻(xiàn)

進(jìn)程

主要能源可再生能源和清潔能源（綠色能源）

多能源

提高了能源的利用率，最大限度減少對環(huán)境

結(jié)構(gòu)時期主要貢獻(xiàn)

的污染

演練?題組沖關(guān)

1.有關(guān)能源的下列說法不正確的是（

5

A.煤、石油、天然氣均為化石能源

B.化石能源是非再生能源

C.氫能是可再生能源

D.氫能、核能均是無污染的高效能源

2.有專家指出，如果對燃燒產(chǎn)物如CO?、叢0、此等利用太陽燃燒放熱

__<

能使它們重新組合，那么，不僅可以消除對大氣的污染，還卡一'氤產(chǎn)物

CH4>NH3>H2O>CO2^N2

可以節(jié)約燃料，緩解能源危機(jī)。如右圖所示：C出巴一々陽能

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.熱能

C.生物質(zhì)能D.電能

3.（1）20世紀(jì)30年代，Eyring和Pzer在碰撞理論的基礎(chǔ)上能°OOdD過渡狀態(tài)

提出化學(xué)反應(yīng)的過渡態(tài)理論：化學(xué)反應(yīng)并不是通過簡單的量建

碰撞就能完成的，而是在反應(yīng)物到生成物的過程中經(jīng)過一

個高能量的過渡態(tài)。如圖是NO2和CO反應(yīng)生成CO?和反應(yīng)過程

NO過程中的能量變化示意圖，說明這個反應(yīng)是（填“吸熱”或“放熱”）

反應(yīng),NO?和CO的總能量________（填“大于”“小于”或“等于"）CO2和NO

的總能量。

（2）已知在高溫、高壓、催化劑作用下，1mol石墨轉(zhuǎn)化為金剛石，吸收1.9kJ的

熱量。

①該反應(yīng)________（填“是”或“不是”）吸熱反應(yīng)。

②石墨和金剛石相比，能量高，更穩(wěn)定。

③推測石墨與金剛石各1mol在相同條件下燃燒，—放出的熱量多。

課后練習(xí)

一、選擇題（本題包括13小題，每小題5分，共65分）

1.對于反應(yīng)中的能量變化，下列描述正確的是（）

A.吸熱反應(yīng)中，反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量

B.斷裂化學(xué)鍵的過程會放出能量

C.加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)

D.氧化還原反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)

2.能源與人類的生活和社會發(fā)展密切相關(guān)，下列關(guān)于能源開發(fā)和利用的說法中，

6

你認(rèn)為不正確的是（）

A.充分利用太陽能

B.因地制宜開發(fā)利用風(fēng)能、水能、地?zé)崮?、潮汐?/p>

C.合理、安全開發(fā)利用氫能、核能

D.能源都是通過化學(xué)反應(yīng)獲得的

3.下列物質(zhì)加入水中或與水發(fā)生反應(yīng)后,溶液溫度降低的是（）

A.生石灰與水反應(yīng)B.氫氧化鈉固體加入水中

C.濃硫酸加入水中D.硝酸鏤晶體加入水中

4.氫氣在氯氣中燃燒時產(chǎn)生蒼白色火焰。在反應(yīng)過程中，斷裂1mol乩中的化

學(xué)鍵消耗的能量為&kJ,斷裂1molCl中的化學(xué)鍵消耗的能量為@kJ,形

成1molHC1中的化學(xué)鍵釋放的能量為口kjo下列關(guān)系式中，正確的是（）

A.B.a+Q〉2a

c.D.a+aaa

5.已知2so2+O2國”型2s為放熱反應(yīng)，對該反應(yīng)的下列說法正確的是（）

A.的能量一定高于S02的能量

B.S02和的總能量一定高于SC）3的總能量

c.SO2的能量一定高于S03的能量

D.因該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故不必加熱就可發(fā)生

6.下列反應(yīng)既屬于氧化還原反應(yīng)，又屬于吸熱反應(yīng)的是（）

A.鋁片與稀鹽酸的反應(yīng)

B.Ba（OH）2?8H20與NH4C1的反應(yīng)

C.灼熱的炭與CO?的反應(yīng)

D.甲烷在氧氣中的燃燒

7.環(huán)保型燃料一一丙烷燃燒時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為C3H鹵暨3c0?十

4H20O下列說法中不正確的是（）

A.燃燒時化學(xué)能只轉(zhuǎn)化為熱能

B.所有的燃燒反應(yīng)都會釋放熱量

C.1molC3H8和5mol02所具有的總能量大于3molCO2和4mol比0所具有的

總能量

7

D.丙烷完全燃燒的產(chǎn)物對環(huán)境無污染，故丙烷為環(huán)保型燃料

8.下列能正確表示氫氣與氯氣反應(yīng)生成氯化氫過程中能量變化的示意圖是

"2H+2C12H+2C1

?1-x-

____112HC1

H2+C12

反應(yīng)過三反應(yīng)過程

B

2Hsi

4+以△

—2HC1

iir-

4釬

VI?

2H+2C12H+2C1

反應(yīng)過布反應(yīng)過通

CD

9.將盛有NH4HCO3粉末的小燒杯放入盛有少量醋酸的大燒杯中。然后向小燒杯中

加入鹽酸，反應(yīng)劇烈，醋酸逐漸凝固。由此可知（）

A.NH4HCO3和鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)

B.該反應(yīng)中，熱能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物內(nèi)部的能量

C.反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量

D.反應(yīng)物中化學(xué)鍵斷裂吸收的能量少

10.下列圖示變化為吸熱反應(yīng)的是（）

11.某學(xué)生用如圖所示裝置進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)X+Y=Z能量變化情況的研究。當(dāng)往試

管中滴加試劑Y時，看到U形管中液面甲處降、乙處升。關(guān)于該反應(yīng)的下列敘述:

①該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；②生成物的總能量比反應(yīng)物更高；③該反應(yīng)過程可以看成

是“貯存”于X、Y內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)化為熱量而釋放出來，其中正確的是（）

8

A.①②③B.②③

C.①②D.①③

12.化學(xué)反應(yīng)A?+Bz=2AB的能量變化如圖所示，則下列說法正確的是（）

能f2molA+2molB

2molAB

A.該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)

B.1molA—A鍵和1molB—B鍵斷裂能放出xkJ的能量

C.2molA—B鍵斷裂需要吸收ykJ的能量

D.2molAB的總能量高于1molA2和1molB2的總能量

13.某反應(yīng)由兩步反應(yīng)A=B.C構(gòu)成，它的反應(yīng)能量曲線如圖，下列敘述正

確的是（）

A.兩步反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)

B.三種化合物中C最穩(wěn)定

C.A與C的能量差為回

D.A、一，、B,反應(yīng)一■定需要加熱

二、非選擇題（本題包括4小題，共35分）

14.（10分）在25℃、101kPa的條件下，斷裂1molH—H鍵吸收436kJ能量,

斷裂1molCl—Cl鍵吸收243kJ能量，形成1molH—Cl鍵放出431kJ能量。

H2+C12=2HC1的化學(xué)反應(yīng)可用下圖表示：

9

243kjmol-1

能量

放出

1

431kj.mol-431kj-mol-1

能量

請回答下列有關(guān)問題：

（1）反應(yīng)物斷鍵吸收的總能量為。

⑵生成物成鍵放出的總能量為。

（3）1molH?和1molCb反應(yīng)生成2molHC1是（填“吸收”或

“放出”）能量的反應(yīng)，其能量值為O

⑷反應(yīng)物總能量______（填“〉”或）生成物總能量。

15.（9分）某同學(xué)做如下實驗，以檢驗反應(yīng)中的能量變化。

c

〃攪拌

Ba(OH)-8HO

鹽酸、4T22

和NH4C1

⑴在實驗中發(fā)現(xiàn)反應(yīng)后（a）中溫度升高，由此可以判斷（a）中反應(yīng)是熱

反應(yīng)；（b）中溫度降低，由此可以判斷（b）中反應(yīng)是熱反應(yīng)。

⑵寫出鋁與鹽酸反應(yīng)的離子方程式：

⑶根據(jù)能量守恒定律，（b）中反應(yīng)物的總能量應(yīng)該其生成物的總能量。

16.（8分）已知在高溫、高壓、催化劑作用下，1mol石墨轉(zhuǎn)化為金剛石，吸收

1.9kJ的熱量。

⑴該反應(yīng)________（填“是”或“不是”）吸熱反應(yīng)。

⑵石墨和金剛石相比，能量高，更穩(wěn)定。

⑶推測石墨與金剛石各1mol在相同條件下燃燒，

放出的熱量多。

17.（8分）下表中的數(shù)據(jù)是破壞1mol物質(zhì)中的化學(xué)鍵所消耗的能量（kJ）。

物質(zhì)Cl2Br2I2H2HFHC1HBrHI

io

能量/kJ243193151436568432366298

根據(jù)上述數(shù)據(jù)回答下列問題：

(1)下列物質(zhì)本身具有的能量最低的是

A.H2B.Cl2

C.Br2D.12

(2)下列氫化物中，最穩(wěn)定的是_______。

A.HFB.HC1

C.HBrD.HI

(3)X2+上二定條件2Hx(X代表Cl、Br、I)是一

_______________(填“吸熱”或“放

熱”)反應(yīng)。

(4)相同條件下，X2(X代表Cl、Br、I)分別與氫氣反應(yīng)，當(dāng)消耗等物質(zhì)的量的氫

氣時，放出或吸收的熱量最多的是。

課后練習(xí)答案及解析

1A0A項，當(dāng)反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量時，該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，正確;

B項，斷裂化學(xué)鍵的過程會吸收能量，錯誤；C項，加熱才能發(fā)生的反應(yīng)不一定

是吸熱反應(yīng)，如鋁熱反應(yīng)，錯誤；D項，燃燒是氧化還原反應(yīng)，該過程是放熱的,

錯誤。

2D。A.太陽能取之不盡用之不竭且綠色無污染，是理想的能源，故應(yīng)充分利用太

陽能，故A正確；B.風(fēng)能、水能、地?zé)崮?、潮汐能綠色無污染，故應(yīng)因地制宜合

理開發(fā)利用，故B正確；C.氫能來源廣、熱值高、無污染，核能安全開發(fā)后也是

理想能源，故C正確；D.人類利用的能源不一定都是通過化學(xué)反應(yīng)獲得的，如水

力發(fā)電等，故D錯誤。

3Do生石灰與水反應(yīng)生成氫氧化鈣時，放出大量的熱；氫氧化鈉固體加入水中溶

解后，會放出熱量；濃硫酸加入水中會放出大量的熱，它們的溶液溫度均會升高,

而硝酸鏤晶體加入水中吸收熱量，溶液溫度降低。

4Do乩在CL中燃燒為放熱反應(yīng)，故斷裂化學(xué)鍵消耗的能量總和小于形成

化學(xué)鍵釋放的能量總和(20)。即a+a〈2a。

5Bo判斷一個反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)，關(guān)鍵看反應(yīng)物的總能量與生成物的

總能量的差值。如果反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，反應(yīng)放熱，B項正確;

11

A項和C項錯誤，都沒有考慮總能量差；放熱反應(yīng)只表明反應(yīng)物總能量比生成物

總能量高，而加熱是反應(yīng)的條件，兩者無必然聯(lián)系，許多放熱反應(yīng)也需加熱才能

開始進(jìn)行，D項錯誤。

6Co反應(yīng)241+6口1=24103+3乩1既屬于氧化還原反應(yīng)，又屬于放熱反應(yīng)，A

項錯誤；Ba(OH)2-8H20+2NH4Cl=BaCl2+2NH3t+10H20屬于非氧化還原反應(yīng)，

也屬于吸熱反應(yīng)，B項錯誤；灼熱的炭與C02的反應(yīng)既是氧化還原反應(yīng)又是吸熱

反應(yīng)，C項正確；甲烷在氧氣中燃燒是氧化還原反應(yīng)，也是放熱反應(yīng)，D項錯誤。

7Ao丙烷燃燒時還有化學(xué)能與光能的轉(zhuǎn)化，A項錯；燃燒都是放熱反應(yīng)，B項對;

因為丙烷燃燒為放熱反應(yīng)，所以據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方?程式可知，C項對；丙烷完全燃

燒時產(chǎn)物為CO2與比0,對環(huán)境無污染，D項對。

8B。舊化學(xué)鍵的斷裂要吸收能量，能量升高，而形成新的化學(xué)鍵要放出能量，能

量降低，且氫氣與氯氣反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量。

9Bo醋酸逐漸凝固，說明NH4HCO3與鹽酸反應(yīng)使醋酸的溫度降低，該反應(yīng)為吸熱

反應(yīng)，反應(yīng)物中化學(xué)鍵斷裂吸收的能量多于生成物中化學(xué)鍵形成放出的能量，A、

D錯；吸熱反應(yīng)中反應(yīng)物吸收能量，得到的生成物內(nèi)能增加，B正確；反應(yīng)物的

總能量低于生成物的總能量，C錯。

10AoA項中生成物的總能量高于反應(yīng)物的總能量，只能通過吸收能量才能實現(xiàn);

B項則恰好相反；C項中濃硫酸溶于水放出熱量，此過程是物理變化，沒有發(fā)生

化學(xué)反應(yīng)；D項是放熱反應(yīng)。

llDo由“U形管中液面甲處降、乙處升”知，X、Y反應(yīng)放熱(熱脹冷縮)，即