第02講化學反應中的熱（原卷版）

第02講化學反應中的熱模塊一思維導圖串知識模塊二基礎知識全梳理（吃透教材）模塊三教材習題學解題模塊四核心考點精準練（6大考點）模塊五小試牛刀過關測1.能正確表示化學反應中熱的釋放與吸收。2.能從宏觀與微觀相結合的角度解釋化學反應中的能量變化。3.能運用化學計量單位定量分析化學變化伴隨的能量轉化。4.能利用化學反應中的能量變化解決生產、生活中的簡單問題。第1課時放熱反應和吸熱反應一、放熱反應和吸熱反應1．化學反應過程中能量轉化形式化學反應中不僅有物質的轉變，同時還伴隨著能量的變化。化學反應中比較常見的是化學能與熱能、電能、光能等的互相轉化。2．放熱反應與吸熱反應（1）本質①化學反應的本質是舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成。②斷開化學鍵要吸收能量，形成化學鍵要放出能量，吸收的能量與釋放的能量不相等。③化學反應一定伴隨有能量的變化，化學反應中能量變化主要表現(xiàn)為熱量的變化，吸熱或放熱。（2）特征①質量守恒定律：化學反應前后物質的總質量保持不變。②能量守恒定律：一種形式的能量可以轉化為另一種形式的能量，轉化的途經(jīng)和能量的形式不同。2．放3．實驗探究熱反應和吸熱反應實驗過程在一支試管中加入2mL2mol/L鹽酸，并用溫度計測量其溫度。再向試管中放入用砂紙打磨光亮的鎂條，觀察現(xiàn)象，并測量溶液溫度的變化將20gBa(OH)2·8H2O晶體研細后與NH4Cl晶體一起放入燒杯中，并將燒杯放在滴有幾滴水的木片上。用玻璃棒快速攪拌，聞到氣味后迅速用玻璃片蓋上燒杯，用手觸摸杯壁下部，試著用手拿起燒杯。觀察現(xiàn)象實驗操作實驗現(xiàn)象有氣泡產生；用溫度計測量，溫度升高聞到刺激性氣味；燒杯壁發(fā)涼；玻璃片和燒杯黏結在一起，混合物呈糊狀實驗結論該反應產生氣體，放出熱量該反應產生NH3和H2O，吸收熱量化學方程式Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋10H2O結論化學反應除了有新物質生成以外，還總會伴隨著能量變化，通常主要表現(xiàn)為熱能的變化，有的放出熱量，有的吸收熱量。4．常見的放熱反應和吸熱反應放熱反應吸熱反應①所有燃燒反應②酸堿中和反應③大多數(shù)化合反應④活潑金屬跟水或酸的反應⑤物質的緩慢氧化①大多數(shù)分解反應②銨鹽與堿的反應，如Ba(OH)2·8H2O或Ca(OH)2與NH4Cl反應③以C、H2、CO為還原劑的氧化還原反應，如C與H2O(g)反應，C與CO2反應④NaHCO3與鹽酸的反應【溫馨提示】有關放熱反應和吸熱反應理解的三個“不一定”①放熱反應不一定容易發(fā)生，如合成氨反應需要在高溫、高壓和催化劑作用下才能發(fā)生；吸熱反應不一定難發(fā)生，如Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl晶體的反應在常溫下就能發(fā)生。②需要加熱才能發(fā)生的反應不一定是吸熱反應，如硫與鐵的反應；吸熱反應不一定需要加熱，如Ba(OH)2·8H2O晶體和NH4Cl晶體的反應。③放熱過程不一定是放熱反應，如NaOH固體的溶解和濃硫酸的稀釋是放熱過程，但不是放熱反應；吸熱過程不一定是吸熱反應，如升華、蒸發(fā)等過程是吸熱過程，但不是吸熱反應。二、熱化學方程式1．概念：能表示化學反應中放出或吸收的熱量的化學方程式。2．意義：不僅表明反應中物質變化，也表明反應中能量變化。如：C(s)＋O2(g)==CO2(g)ΔH＝－393.6kJ·mol－11molC(s)與1molO2(g)完全反應生成1molCO2(g)放出393.6kJ熱量3．書寫——“三字訣”【溫馨提示】判斷熱化學方程式的正誤需要注意的問題：①需注明反應溫度和壓強(如不注明條件即指:25℃1.01×105Pa)②ΔH標在方程式右邊，空格隔開。放熱反應為“－”；吸熱反應為“＋”(“＋”可省略)。單位kJ·mol－1，數(shù)值與反應式中的系數(shù)成比例，如果計量數(shù)加倍，則ΔH也加倍。③當反應向逆向進行時，逆反應的ΔH與正反應的ΔH數(shù)值相等，符號相反。④化學計量數(shù)只表示物質的量，因此可以是整數(shù)，也可以是分數(shù)?；瘜W計量數(shù)改變，ΔH的數(shù)值要相應改變。=5\*GB3⑤必須注明反應物和生成物的聚集狀態(tài)，g、l、s、aq不同，ΔH不同。第2課時化學反應中的能量變化一、化學反應中的能量變化1．化學反應的能量變化與物質內部能量的關系（1）化學反應與能量化學反應的過程可看作“儲存”在物質內部的能量(化學能)轉化為熱能、電能或光能等形式釋放出來，或者是熱能、電能或光能等轉化為物質內部的能量(化學能)被“儲存”起來的過程。（2）化學反應中能量變化的原因（宏觀角度）宏觀解釋放熱反應示意圖吸熱反應示意圖①放熱反應可以看成是反應物所具有的化學能轉化為熱能釋放出來。②吸熱反應可以看成是熱能轉化為化學能被生成物所“儲存”?；蚧?．化學反應的能量變化與化學鍵鍵能的關系（1）共價鍵的鍵能：共價鍵的鍵能是指斷開氣態(tài)物質中1mol某種共價鍵生成氣態(tài)原子需要吸收的能量，共價鍵的鍵能越大，共價鍵越牢固。（2）化學反應中能量變化的原因（微觀角度）物質發(fā)生化學反應時，斷開化學鍵時需要吸收能量，形成化學鍵時需要放出能量。化學反應中的能量變化如圖所示：①若E1>E2，表示斷開化學鍵所吸收的能量大于形成化學鍵所放出的能量，反應過程吸收能量。②若E1<E2，表示斷開化學鍵所吸收的能量小于形成化學鍵所放出的能量，反應過程放出能量。（3）利用鍵能估算化學反應的反應熱：ΔH＝反應物斷開化學鍵吸收的總能量—生成物形成化學鍵放出的總能量如：已知氫氣在氯氣中燃燒生成氯化氫舊鍵斷裂和新鍵形成時能量的變化如下圖所示：化學鍵斷裂或形成1mol化學鍵時能量變化反應中能量變化Cl—Cl吸收243kJ共吸收679kJH—H吸收436kJH—Cl放出431kJ共放出862kJ則H2＋Cl2==2HCl反應放出862kJ679kJ=183kJ熱量，即氫氣在氯氣中燃燒生成氯化氫的熱化學方程式為：H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH=183kJ/mol【溫馨提示】=1\*GB3①破壞反應物中的化學鍵吸收的能量越小，說明反應物越不穩(wěn)定，本身的能量越高；=2\*GB3②形成生成物的化學鍵放出的能量越多，說明生成物越穩(wěn)定，本身的能量越低。二、燃料燃燒釋放的能量1．燃料的熱值熱值是指一定條件下單位質量的可燃物完全燃燒所放出的熱。熱值的單位是kJ·g1。物質天然氣石油煤炭氫氣甲醇熱值／kJ·g１約56約48約3314323【溫馨提示】常見的燃料中，熱值最大的是氫氣，其次是天然氣，較小的是石油、煤炭。2．化石燃料燃燒對環(huán)境的影響（1）化石燃料燃燒對環(huán)境的影響①煤等化石燃料燃燒常伴隨著大量煙塵、CO、SO2、氮氧化物(NOx)等有害物質的排放，污染空氣。②SO2、氮氧化物(NOx)能導致酸雨，造成環(huán)境污染。③燃料燃燒過程中，一般只有1/3可以實現(xiàn)有效轉化，其他部分則轉化為廢氣排出或損耗掉，燃料使用效率不高。（2）解決化石燃料對環(huán)境影響的方法①節(jié)約現(xiàn)有能源，減少作為燃料的化石能源（煤和石油）的開采和使用。②利用化學方法將化石燃料轉化為清潔燃料。如煤的氣化、液化等。③開發(fā)優(yōu)質的新能源，氫能、水能、太陽能、風能等都是更清潔、更高效的能源?！緶剀疤崾尽砍Ｒ娔茉磁c新型能源①常規(guī)能源：煤、石油、天然氣等能源，稱為常規(guī)能源。②新型能源：新能源一般是指在新技術基礎上加以開發(fā)利用的可再生能源，包括：太陽能、生物質能、水能、風能、地熱能、波浪能、洋流能和潮汐能等。此外還有氫能、沼氣、酒精、甲醇等。③重點開發(fā)的能源：太陽能、風能、生物質能、潮汐能、地熱能、氫能和核能等。3．氫燃料的應用前景（1）氫燃料的優(yōu)、缺點①氫氣的熱值高。②燃燒產物是水，不污染環(huán)境，是一種潔凈能源。③密度小、熔點低、難液化，貯存液氫的容器要求高。（2）氫燃料面臨的問題和解決方法①制氫和儲氫是氫燃料大規(guī)模使用面臨的課題。②將太陽能轉化為電能，再將水催化電解獲得氫氣，最關鍵的高效、廉價、綠色的催化技術已有突破性進展。③貯氫合金是解決氫氣貯存問題的新的方向。貯氫合金在一定條件下吸收氫氣形成金屬氫化物?！緶剀疤崾尽课覈欠浅Ｒ蕾嚮剂系膰遥绕涫敲?，它在我國的能源消費結構中占據(jù)了相當大的比例，約為60%，遠高于世界平均水平（約27%）。不僅對環(huán)境的破壞非常嚴重。而且，燃料使用效率不高。三、太陽能及其應用1．太陽能的轉化（1）植物體內的葉綠素等物質將水、二氧化碳轉化為葡萄糖，進而生成淀粉、纖維素，其本質是發(fā)生了光—生物質能轉化：6H2O+6CO2eq\o(,\s\up11(光),\s\do4(葉綠素))C6H12O6+6O2。（2）動物攝入體內的淀粉、纖維素能水解轉化為葡萄糖，葡萄糖氧化生成二氧化碳和水，釋放出熱，供給生命活動的需要。淀粉、纖維素水解：(C6H10O5)n+nH2Oeq\o(,\s\up7(催化劑))nC6H12O6葡萄糖氧化：C6H12O6(s)+6O2(g)===6H2O(l)+6CO2(g)ΔH＝2806kJ·mol－12．人類直接利用太陽能的方式（1）光—熱轉換基本原理：利用太陽輻射能加熱物體獲得熱能。（2）光—電轉換①光—熱—電轉換：利用太陽能集熱器發(fā)電，太陽能集熱器吸收的熱能使水轉化為水蒸氣，再驅動汽輪機發(fā)電。②光—電直接轉換：利用光電效應，將太陽能直接轉化為電能。光—電轉換的基本裝置是太陽能電池。【溫馨提示】太陽能及其應用實例能量轉化方式直接利用光合作用光能轉化為化學能太陽能熱水器光能轉化為熱能太陽能電池光能轉化為電能光解水制氫氣光能轉化為化學能間接利用化石燃料太陽能間接轉化為化學能教材習題02某反應A+B==C+D的能量變化如右圖所示，下列說法中正確的是（）A.該反應為放熱反應B.該反應為吸熱反應C.反應物的總能量高于生成物的總能量D.該反應只有在加熱條件下才能進行解題思路本題考查放熱反應和吸熱反應與物質能量的關系。由能量變化圖可知，生成物的總能量大于反應物的總能量，則該反應為吸熱反應，A、C錯誤，B正確；放熱反應和吸熱反應與是否需要加熱的反應條件無直接關系，有的放熱反應也需要在加熱條件下才能發(fā)生，如煤的燃燒等，故D錯誤?！敬鸢浮緽教材習題03氫能是最具前景的清潔能源之一，目前水分解制氫技術及貯氫材料的開發(fā)應用都取得了很大進展。已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=571.6kJ·mol1。下列說法錯誤的是（）A.1molH2O(l)分解制得1molH2需要吸收571.6kJ的能量B.氫氣作為新能源具有熱值高、無污染、資源豐富、可再生等優(yōu)點C.貯氫材料具有能大量、快速和高效率地吸收和釋放氫氣的特點D.利用太陽能光催化分解水制氫是一種理想的制氫手段解題思路本題考查新型能源及利用。根據(jù)題給信息可知，該反應正向為放熱反應，逆向水的分解則為吸熱反應，1molH2O分解，吸收571.6/2kJ的熱量，A錯誤；氫氣作為新能源具有熱值高、無污染、資源豐富、可再生等優(yōu)點，B正確；氫氣密度小，熔點低，難液化，貯氫材料具有能大量、快速和高效率地吸收和釋放氫氣的特點，C正確；水分解生成H2和O2需要吸收大量的能量，利用太陽能光催化分解水制氫是一種理想的制氫手段。D正確。【答案】A核心考點一：吸熱反應和放熱反應的判斷【例1】下列關于化學反應與能量的說法中，不正確的是（）A．等量的硫蒸氣和硫固體分別完全燃燒，后者放出的熱量多B．Mg與鹽酸的反應屬于放熱反應C．能量變化是化學反應的基本特征之一D．反應物的總能量低于生成物的總能量，反應時從環(huán)境吸收能量核心考點二：化學反應中能量變化的原因解釋【例2】已知反應A＋B===C＋D的能量變化如圖所示，下列敘述正確的是()A．A的能量一定低于C的能量，B的能量一定低于D的能量B．因為該反應為吸熱反應，故一定要加熱，反應才能進行C．破壞反應物中的化學鍵所吸收的能量一定小于形成生成物中化學鍵所放出的能量D．A和B的總能量一定低于C和D的總能量核心考點三：化學反應中的能量變化圖像與應用【例3】某反應由兩步反應A→B→C完成，它的反應能量變化曲線如圖所示。下列敘述正確的是A．兩步反應均為放熱反應 B．A與C的能量差為C．A→B的反應一定需要加熱 D．三種物質中C最穩(wěn)定核心考點四：熱化學方程式的書寫及正誤判斷【例4】N2H4是一種高效清潔的火箭燃料。已知在25℃、101kPa下，8gN2H4(g)完全燃燒生成氮氣和液態(tài)水時，放出133.5kJ熱量。則下列熱化學方程中正確的是（）A．N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l)

△H=?534kJ·mol?1B．N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l)

△H=+534kJ·mol?1C．N2H4+O2==N2+2H2O

△H=?534kJ·mol?1D．N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l)

△H=?133.5kJ·mol?1核心考點五：化學鍵與能量變化【例5】N2(g)和O2(g)反應生成NO(g)過程中的能量變化如圖所示。下列說法正確的是（）A．通常情況下，NO比N2穩(wěn)定B．NO(g)的總能量小于N2(g)和O2(g)的能量總和C．

N2(g)+O2(g)==2NO(g)△H=+180kJ/molD．斷開1molNO(g)中化學鍵需要放出632kJ能量核心考點六：燃料、能源與環(huán)境保護【例6】下列說法不正確的是（）A．晶體與晶體的反應是常見的吸熱反應B．化學反應必然伴隨能量變化，原因是化學反應中舊鍵斷裂所吸收的能量與新鍵生成所釋放的能量不相等C．一定條件下，石墨轉化為金剛石要吸收能量，說明石墨比金剛石穩(wěn)定，等質量的金剛石和石墨完全燃燒石墨釋放的能量更多D．太陽能、風能、地熱能、海洋能、氫能都屬于新能源【基礎練】1．下列變化中，既屬于氧化還原反應又屬于吸熱反應的是（）A．灼熱的碳與二氧化碳反應 B．鋁和鹽酸反應C．酸堿中和反應 D．氫氧化鋇晶體和氯化銨晶體反應2．關于化學反應熱效應的敘述中，正確的是（）A．放熱反應在常溫下就一定很容易發(fā)生B．放熱反應中反應物的總能量大于生成物的總能量C．碳的燃燒反應是吸熱反應D．凡是需加熱方能進行的反應一定是吸熱反應3．2023年1月1日起，中國石化將在全國推廣實施VIB(國六B)車用汽油質量標準。下列說法和VIB(國六B)車用汽油質量標準實施不相符的是（）A．改善空氣質量 B．加快打贏“藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”C．降低汽車性能 D．有害尾氣排放明顯增加4．1868年狄青和洪特發(fā)現(xiàn)了用空氣中的氧氣來氧化氯化氫氣體制取氯氣的方法：4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)?；瘜W反應與能量變化如圖所示。下列說法正確的是（）A．該反應為吸熱反應B．若H2O為液態(tài)，則生成物總能量將變大C．4HCl(g)和O2(g)總能量高于2Cl2(g)+2H2O(g)的總能量，反應時向環(huán)境釋放能量D．斷開舊化學鍵吸收的總能量大于形成新化學鍵所釋放的總能量5．沼氣是一種能源，它的主要成分是CH4，0.5molCH4完全燃燒生成CO2和液態(tài)H2O時，放出445kJ熱量，則下列熱化學方程式中正確的是（）A．2CH4（g）＋4O2（g）＝2CO2（g）＋4H2O（l）ΔH＝＋890kJ·mol1B．CH4（g）＋2O2（g）＝CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝＋890kJ·mol1C．CH4（g）＋2O2（g）＝CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝890kJ·mol1D．CH4（g）＋O2（g）＝CO2（g）＋H2O（l）ΔH＝890kJ·mol16．下圖是1mol與1molCO反應生成1mol和1molNO過程中的能量變化示意圖。下列說法正確的是（）A．反應放出的能量為B．反應放出的能量為C．反應吸收的能量為D．反應吸收的能量為7．氫能是最具前景的清潔能源之一，目前水分解制氫技術及貯氫材料的開發(fā)應用都取得了很大進展。已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)?H=571.6kJ·mol1。下列說法錯誤的是（）A．1molH2O(l)分解制得1molH2需要吸收571.6kJ的能量B．氫氣作為新能源具有熱值高、無污染、資源豐富、可再生等優(yōu)點C．貯氫材料具有能大量、快速和高效率地吸收和釋放氫氣的特點D．利用太陽能光催化分解水制氫是一種理想的制氫手段8．H2和I2在一定條件下能發(fā)生反應：H2(g)+I2(g)2HI(g)，生成2molHI(g)反應放出熱量akJ，已知(a、b、c均大于零)，下列說法正確的是（）A．反應物的總能量低于生成物的總能量B．斷開1molH—H鍵和1molI—I鍵所需能量大于斷開2molH—I鍵所需能量C．向密閉容器中加入2molH2和2molI2，充分反應后放出的熱量等于2akJD．斷開2molH—I鍵所需能量為(c+b+a)kJ9．如下圖所示，有關化學反應和能量變化的說法正確的是（）A．圖a可以表示碳酸鈣分解反應的能量變化B．圖b中反應物的總鍵能小于生成物的總鍵能C．圖a不需要加熱就能發(fā)生，圖一定需要加熱才能發(fā)生D．圖b可以表示氯化銨固體與氫氧化鋇晶體反應的能量變化10．化學反應中的能量變化是化學反應中舊化學鍵斷裂時吸收的能量與新化學鍵形成時放出的能量不同引起的。如下圖為N2(g)和O2(g)反應生成NO(g)過程中的能量變化：下列說法正確的是（）A．N元素非金屬性較強，故通常情況下N2不穩(wěn)定，易發(fā)生化學反應B．通常情況下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NOC．1molN2(g)和1molO2(g)具有的總能量小于2molNO(g)具有的總能量D．1molN2(g)和1molO2(g)反應放出的能量為180kJ【提升練】1．我國向世界鄭重承諾力爭在2060年前實現(xiàn)“碳中和”，體現(xiàn)了中國對解決氣候問題的大國擔當。下列措施不利于實現(xiàn)“碳中和”目標的是A．持續(xù)加大化石能源的開發(fā)使用 B．倡導踐行節(jié)能低碳的生活方式C．擴大植樹造林，增加綠色植被 D．研究二氧化碳的捕集和再利用2．NO2與SO2之間能發(fā)生反應：SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)△H1=41.8kJ/mol

。標準狀況下SO2(g)+NO2(g)SO3(s)+NO(g)△H2=QkJ/mol

。下列有關說法正確的是（）A．Q<41.8kJ/molB．增大壓強能使SO2全部轉化為SO3C．SO2的生成速率和NO的消耗速率相等說明該反應到達平衡狀態(tài)D．標準狀況下，該反應中每生成22.4LNO轉移電子的數(shù)目約等于3．由N2O和NO反應生成N2和NO2的能量變化如圖所示。下列說法錯誤的是（）A．反應生成1molN2時轉移4moleB．反應物能量之和大于生成物能量之和C．1molN2O(g)和1molNO如圖中完全反應放出139kJ能量D．斷鍵吸收能量之和小于成鍵釋放能量之和4．由于化石燃料的長期大量消耗，傳統(tǒng)能源逐漸枯竭，而人類對能源的需求量越來越高，氫能源和化學電源的開發(fā)與利用成為全球發(fā)展的重要問題。以太陽能為熱源，熱化學硫碘循環(huán)分解水是一種高效、環(huán)保獲取氫能源的方法，其反應過程如下：已知反應1：SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)==2HI(aq)+H2SO4(aq)ΔH<0反應2：H2SO4(aq)==SO2(g)+H2O(l)+1/2O2(g)ΔH>0反應3：2HI(aq)==I2(g)+H2(g)ΔH>0下列說法錯誤的是（）A．該過程實現(xiàn)了將太陽能轉化為化學能B．該過程降低了水分解制氫反應的活化能，可加快反應速率C．熱化學硫碘循環(huán)分解水的總反應為2H2O==2H2↑+O2↑D．升高熱源溫度可使上述三個反應的平衡常數(shù)均增大5．化學反應總是伴隨著能量的轉化，給世界帶來了生機和光明。（1）冷敷袋在日常生活中有降溫、保鮮和鎮(zhèn)痛等多種作用。①制作冷敷袋可以利用。(填字母)a．放熱的化學變化

b．吸熱的化學變化

c．放熱的物理變化

d．吸熱的物理變化②某品牌冷敷袋是利用十水合碳酸鈉(Na2CO3·10H2O)與硝酸銨在一定條件下反應