第2节 化学反应与能量转化
第1课时 化学反应中能量变化的本质及转化形式
1.下列叙述错误的是（ ）
A.钠单质与氯气反应后，体系的能量降低，稳定性增强
B.放热反应开始时一定不需要加热
C.反应物的总能量高于生成物的总能量时，则反应释放能量
D.化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键形成
2.下列反应是吸热反应的是（ ）
3.下列说法中正确的是（ ）
A.物质发生化学反应时都伴随能量变化，伴随能量变化的过程也一定是化学变化的过程
B.需要加热的化学反应一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应一定是放热反应
C.因为3O22O3是吸热反应，所以臭氧比氧气的化学性质更活泼
D.吸热反应就是反应物的总能量比生成物的总能量高；也可以理解为化学键断裂时吸收的能量比化学键形成时释放的能量多
4.H2与O2发生反应的过程用模型图示如下（“—”表示化学键），下列说法不正确的是（ ）
A.过程Ⅰ是吸热过程
B.该反应过程所有旧化学键都断裂，且形成了新化学键
C.过程Ⅲ一定是放热过程
D.该反应过程中反应物的能量全部转化为热能
5.化学反应常常伴随能量的变化，以下是H2与Cl2反应的能量变化示意图，下列说法正确的是（ ）
A.氯化氢分子的电子式：H＋[︰︰]－
B.该反应既是氧化还原反应又是放热反应
C.形成1 mol H—Cl键要吸收431 kJ的能量
D.反应物断键时吸收的能量大于生成物形成化学键时释放的能量
6.在1×105 Pa、298 K时，将1 mol气态AB分子分离成气态A原子和B原子所需要的能量称为键能（kJ·mol－1）。下面是一些共价键的键能（已知氨分子中有三个等价的氮氢共价键）：
共价键 H—H N—H
键能/（kJ·mol－1） 436 945 391
（1）根据上表中的数据判断工业合成氨的反应是 （填“吸热”或“放热”）反应。
（2）在298 K时，取1 mol N2和3 mol H2放入一密闭容器中，加入催化剂进行反应。理论上完全反应释放或吸收的热量为Q1，则Q1为 。
（3）实际生产中，释放或吸收的热量为Q2，Q1与Q2的大小关系为 （填字母）。
A.Q1＝Q2 B.Q1＜Q2 C.Q1＞Q2
7.氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示。下列说法正确的是（ ）
H2O
A.燃烧时化学能全部转化为热能
B.断开1 mol氢氧键吸收930 kJ能量
C.相同条件下，1 mol氢原子的能量为E1，1 mol氢分子的能量为E2，则2E1＜E2
D.该反应生成1 mol水蒸气的能量变化为245 kJ
8.由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。下列说法不正确的是（ ）
A.反应生成1 mol N2时转移4 mol e－
B.反应物能量之和大于生成物能量之和
C.N2O＋NON2＋NO2反应放出139 kJ的热量
D.断键吸收能量之和小于成键释放能量之和
9.氢气是一种理想的汽车新能源，发展氢能汽车的关键是氢气的制备及储存技术。制备氢气通常有下列方法：
①电解水制氢：2H2O2H2↑＋O2↑；
②高温使水分解制氢：2H2O2H2↑＋O2↑；
③太阳光催化分解水制氢：2H2O2H2↑＋O2↑；
④天然气制氢：CH4＋H2OCO＋3H2。
（1）最为节能的方法是 （填序号）。
（2）从化学键断裂与形成的角度分析方法①②③反应产生等物质的量的H2，消耗的能量是否相同 （填“相同”或“不同”），理由是 。
（3）破坏1 mol氢气中的化学键需要吸收436 kJ能量；破坏 mol氧气中的化学键需要吸收249 kJ的能量；形成水分子中的1 mol H—O键能够释放463 kJ能量。下图表示氢气和氧气反应过程中能量的变化。
a.请将图中①②③的能量变化的数值，填在下边的横线上。
① kJ，② kJ，③ kJ。
b.生成27 g水蒸气放出的热量为 kJ。
10.能源是现代文明的原动力，通过化学方法可以使能量按人们所期望的形式转化，从而开辟新能源和提高能源的利用率。
（1）某化学反应中，设反应物的总能量为E1，生成物的总能量为E2。
①若E1＞E2，则该反应为 （填“放热”或“吸热”）反应。该反应可用图 （填“A”或“B”）表示。
②若E1＜E2，则该反应为 （填“放热”或“吸热”）反应。该反应可用图 （填“A”或“B”）表示。
（2）化学反应CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）中相关的化学键键能数据如表所示。
化学键 H—H CO H—O C—H C—O
E/（kJ·mol－1） 436 745 465 413 a
已知每生成1 mol水蒸气反应放出187 kJ能量，则a＝ 。
（3）如图所示，25 ℃时，把试管放入盛有少量饱和石灰水的烧杯中，试管中开始放入镁片，再用滴管滴入5 mL浓盐酸于试管中。试回答下列问题。
①实验中观察到的现象为 。
②产生上述现象的原因是 。
第1课时 化学反应中能量变化的本质及转化形式
1.B Na与Cl2的反应为放热反应，金属钠与氯气的总能量高于氯化钠的总能量，钠单质与氯气反应后体系的能量降低，稳定性增强，A正确；一些放热反应开始时也需要加热，如H2的燃烧，B错误；反应物的总能量高于生成物的总能量时，该反应为放热反应，反应释放能量，C正确；化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，且伴随能量变化，D正确。
2.A A项，由图像可知，生成物的总能量高于反应物的总能量，因此该反应为吸热反应，符合题意；B项，由图像可知，生成物的总能量低于反应物的总能量，因此该反应为放热反应，不符合题意；C项，浓硫酸稀释，放热且不是化学反应，不符合题意；D项，锌和稀盐酸的置换反应为放热反应，不符合题意。
3.C 伴随能量变化的物质变化不一定是化学变化，如物质的三态变化有能量变化，但属于物理变化，A错误；吸热反应或放热反应的发生与反应条件无关，B错误；物质的能量越低越稳定，氧气能量比臭氧低，臭氧比氧气活泼，C正确；反应物总能量低于生成物总能量时，反应吸热，理解为化学键断裂时吸收的能量比化学键形成时释放的能量多，D错误。
4.D 过程Ⅰ是分子中的化学键断裂形成原子，属于吸热过程，A正确；过程Ⅰ中所有的旧化学键断裂，过程Ⅲ为新化学键形成的过程，B正确；过程Ⅲ为新化学键形成的过程，是放热过程，C正确；H2和O2的反应为放热反应，该化学反应过程中反应物的能量不能全部转化为热能，D错误。
5.B HCl是共价化合物，其电子式为H︰︰，A错误；根据提供的数据，反应物化学键断裂吸收的能量为679 kJ·mol－1，生成物形成化学键放出的能量为862 kJ·mol－1，吸收的能量小于放出的能量，故该反应为放热反应；另外该反应中元素化合价发生改变，属于氧化还原反应，B正确，D错误；形成 1 mol H—Cl键要放出431 kJ的能量，C错误。
6.（1）放热 （2）93 kJ （3）C
解析：反应物的总键能－生成物的总键能＝945 kJ·mol－1＋3×436 kJ·mol－1－2×3×391 kJ·mol－1＝－93 kJ·mol－1，所以该反应是放热反应；Q1的数值是按完全转化计算出来的，Q1为 93 kJ，而实际生产中，合成氨是可逆反应，开始时加入的 1 mol N2和3 mol H2不能完全反应生成 2 mol NH3，所以 Q1＞Q2。
7.D 燃烧时化学能转化为热能、光能等，A错误；由题图可知，1 mol H2O中有2 molO—H键，断开2 mol O—H键吸收930 kJ的能量，B错误；氢分子变成氢原子要吸收能量，所以2E1＞E2，C错误；该反应生成1 mol水蒸气释放的能量为930 kJ－436 kJ－249 kJ＝245 kJ，D正确。
8.A N2O和NO反应生成N2和NO2的化学方程式为N2O＋NON2＋NO2，反应生成1 mol N2时转移2 mol e－，A不正确；根据图示，反应物能量之和大于生成物能量之和，B正确；该反应放出的热量为（348－209）kJ＝139 kJ，C正确；由于该反应放热，所以断键吸收能量之和小于成键释放能量之和，D正确。
9.（1）③
（2）相同 反应①②③中反应物的总能量相等，生成物的总能量也相等，则反应消耗的能量相同
（3）a.①1 370 ②1 852 ③482 b.361.5
解析：（1）观察几种方法，不难发现反应①②④会消耗电能或热能。而反应③是在催化剂作用下，利用取之不尽的太阳能，故反应③是最为节能的方法。（2）反应①②③都是通过分解H2O获得H2，产生等物质的量的H2时消耗的H2O的量也相等，破坏化学键和形成化学键的量也分别相同，故消耗的能量也相同。（3）a.①中2 mol H2、1 mol O2生成H、O原子吸收能量为2×436 kJ＋2×249 kJ＝1 370 kJ。②中H、O原子生成2 mol H2O（g）释放出的能量为4×463 kJ＝1 852 kJ。③表示2 mol H2与1 mol O2完全反应生成2 mol H2O（g）释放的能量为1 852 kJ－1 370 kJ＝482 kJ。b.生成27 g（物质的量为1.5 mol）水蒸气释放的热量为×482 kJ＝361.5 kJ。
10.（1）①放热 A ②吸热 B
（2）351 （3）①镁片不断溶解，表面有气泡产生，烧杯中出现浑浊
②镁与盐酸反应放热，Ca（OH）2在水中的溶解度随温度升高而降低，析出Ca（OH）2
解析：（1）①若E1＞E2，则该反应为放热反应，可用图A表示。②若E1＜E2，则该反应为吸热反应，可用图B表示。（2）每生成1 mol水蒸气反应放出187 kJ能量，则（745×2＋436×3－413×3－a－465×3）kJ·mol－1＝－187 kJ·mol－1，则a＝351。（3）镁与盐酸反应放热，烧杯中石灰水的温度升高，氢氧化钙的溶解度降低，析出氢氧化钙固体，实验中观察到的现象为镁片不断溶解，表面有气泡产生，烧杯中出现浑浊。
2 / 3第2节 化学反应与能量转化
第1课时 化学反应中能量变化的本质及转化形式
课程 标准 1.认识物质具有能量。 2.认识吸热反应与放热反应，了解化学反应体系能量改变与化学键的断裂和形成有关。 3.知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化
分点突破（一） 化学反应中的能量变化
1.吸热反应和放热反应
（1）吸热反应：最终表现为 热量的化学反应。
（2）放热反应：最终表现为 热量的化学反应。
2.感受化学反应中的能量变化
（1）实验探究
实验内容 实验现象 结论
固体粉末逐渐溶解，有气泡产生，溶液温度升高 金属与酸反应释放热量
固体粉末逐渐溶解，有气泡产生，溶液温度降低 NaHCO3与柠檬酸反应吸收热量
（2）感悟与结论
任何化学反应都伴随着能量的变化，有的反应释放能量，有的反应吸收能量。
3.常见吸热反应和放热反应
（1）常见吸热反应
①Ba（OH）2·8H2O（s）与NH4Cl（s）的反应。
②以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应。
③少数化合反应（如C＋CO22CO）。
④大多数分解反应。
⑤柠檬酸与NaHCO3的反应。
（2）常见放热反应
①可燃物的燃烧。
②酸碱中和反应。
③活泼金属与酸或水生成H2的反应。
④大多数化合反应（如CaO与H2O反应）。
⑤少数分解反应（如硝酸铵受热分解而爆炸）。
4.判断吸热反应和放热反应的注意事项
（1）需要点燃、加热、光照的反应不一定是吸热反应，有些放热反应需要加热等条件引发反应。如H2在O2中的燃烧、木炭的燃烧等。
（2）不需要加热（在常温下）能进行的反应不一定是放热反应。如Ba（OH）2·8H2O（s）与NH4Cl（s）的反应为吸热反应，在常温下能进行。
（3）在高温下或持续加热条件下进行的反应一般是吸热反应。
（4）放热反应在常温下不一定能进行反应，吸热反应在常温下也可能进行反应。
提醒
化学反应中必然有能量变化，但有能量变化的过程不一定发生化学反应。如NaOH固体溶于水、水蒸气转化为液态水时放出能量，都是放热的物理变化过程而不是发生了放热反应；NH4NO3固体溶于水、碘升华、水蒸发时吸收能量，都是吸热的物理变化过程而不是发生了吸热反应。
1.放热反应一定容易发生，吸热反应一定不容易发生吗？
2.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应吗？
3.有能量放出的变化过程都是放热反应吗？吸收能量的变化过程都是吸热反应吗？
1.下列变化过程，属于放热反应的是（ ）
①浓硫酸稀释
②焦炭与CO2化合
③H2在Cl2中燃烧
④固体NaOH溶于水
⑤液态水变成水蒸气
⑥酸碱中和反应
A.①③④⑥ B.③⑥
C.②③④ D.①③⑤
2.下列各组变化中，前者是放热反应，后者是吸热反应的是（ ）
A.生石灰溶于水；锌粒和稀硫酸反应
B.干冰升华；金属或金属氧化物熔化
C.氨水与醋酸反应；焦炭和水蒸气反应生成CO和H2
D.工业煅烧石灰石；化石燃料燃烧
3.下列说法正确的是（ ）
①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
②伴有能量变化的物质变化都是化学反应
③H2在O2中的燃烧是放热反应
④放热反应加热到一定温度引发后，停止加热，反应仍能继续进行
A.③④ B.①②
C.①②③④ D.②③④
分点突破（二） 化学反应中能量变化的原因
1.化学反应中能量变化的实质（微观角度）
（1）以氢气燃烧生成水蒸气时的能量变化为例，探究化学变化中能量变化的本质。
在25 ℃和101 kPa的条件下，
①断裂1 mol H2和 mol O2中的化学键吸收的总能量： ，生成1 mol H2O，即形成2 mol O—H共价键释放的能量为 ；
②释放的总能量 吸收的总能量，则该反应为 反应；
③燃烧1 mol H2生成水蒸气时 能量为 。
（2）用图示表示化学反应中的能量变化
E1＜E2，反应 能量：E2－E1；
E1＞E2，反应 能量：E1－E2。
（3）利用化学键计算反应的能量变化
①计算公式
化学反应中能量的变化ΔQ＝断开旧化学键吸收的总能量－形成新化学键放出的总能量
或ΔQ＝Q吸－Q放
②计算的思维模型和注意事项
a.思维模型
b.注意事项
ⅰ.注意共价化合物中的共价键数目，如1 mol H2O中含有2 mol H—O键，1 mol H2O2中含有2 mol H—O键和1 mol O—O键。
ⅱ.注意要根据实际配平的化学方程式计算反应物中旧化学键断裂吸收的总能量或生成物中新化学键形成释放的总能量，不能都按1 mol计算。
2.从物质本身所具有的能量角度理解（宏观角度）
只关注反应前后物质的总能量，不分析反应过程，用图示表示：
反应物的总能量＞生成物的总能量，是 反应；
反应物的总能量＜生成物的总能量，是 反应。
提醒
物质的能量越低，物质越稳定。
3.研究化学反应中能量变化的意义
（1）有效利用化学反应将化学能转化为 、 等其他形式的能量，用于生产、生活和科研。
（2）开发新能源，提高能量利用效率。
（3）利用热能、电能等促使很多化学反应的发生，获得所需 。
1.下列反应属于氧化还原反应，且能量变化如图所示的是（ ）
A.锌粒和盐酸反应
B.灼热的木炭与CO2反应
C.氢气和氯气的化合反应
D.Ba（OH）2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应
2.如图所示，有关化学反应和能量变化的说法正确的是（ ）
A.图a可以表示氯化铵固体与氢氧化钡晶体反应的能量变化
B.图a表示吸热反应，图b是放热反应
C.图b中反应物的总键能大于生成物的总键能
D.图b可以表示Mg与盐酸反应的能量变化
3.氢气和氟气混合，在黑暗处即可发生爆炸而释放出大量的热量。在反应过程中，断裂1 mol H2中的化学键吸收的能量为 Q1 kJ，断裂1 mol F2中的化学键吸收的能量为Q2 kJ，形成1 mol HF中的化学键释放的能量为Q3 kJ。下列关系式中正确的是（ ）
A.Q1＋Q2＜2Q3 B.Q1＋Q2＞2Q3
C.Q1＋Q2＜Q3 D.Q1＋Q2＞Q3
1.下列关于化学反应中能量变化的说法正确的是（ ）
A.分解反应一定是放热反应
B.化学反应过程中一定伴有能量变化
C.常温下进行的反应一定是放热反应
D.氧化还原反应均为放热反应
2.某反应由两步反应A→B→C完成，它的反应能量变化曲线如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A.两步反应均为吸热反应
B.A与C的能量差为E4
C.三种物质中C最稳定
D.A→B的反应一定需要加热
3.已知反应X＋YM＋N为吸热反应，下列对这个反应的说法中正确的是（ ）
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释放的能量
D.X和Y的总能量一定低于M和N的总能量
4.化学反应A2＋B22AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A.该反应是吸收能量的反应
B.1 mol A—A键和1 mol B—B键断裂能放出x kJ能量
C.2 mol A—B键断裂需要吸收y kJ能量
D.2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量
5.如图是某同学设计的放热反应的观察装置。其实验操作步骤如下：
①按如图所示将实验装置连接好；
②在 U 形管内加入少量红墨水（或品红溶液），打开 T 形管活塞，使 U 形管内两边的液面处于同一水平面，再关闭 T 形管活塞；
③在盛有 1.0 g 氧化钙的小试管里滴入2 mL左右的蒸馏水，观察现象。试回答：
（1）实验前必须进行的一步实验操作是 。
（2）实验中观察到的现象是
。
（3）说明CaO、H2O的能量与Ca（OH）2的能量之间的关系： 。
（4）若该实验中 CaO 换成 NaCl，实验还能否观察到相同现象？ （填“能” 或“否”）。
第1课时 化学反应中能量变化的本质及转化形式
【基础知识·准落实】
分点突破（一）
师生互动
1.（1）吸收 （2）释放
探究活动
交流讨论
1.提示：放热反应不一定容易发生，如合成氨的反应；吸热反应也可容易发生，如Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应。
2.提示：不一定。如木炭的燃烧。
3.提示：不一定。如图，物质的聚集状态变化也伴随能量的变化，但它们属于物理变化；而放热反应和吸热反应指的是化学变化。
自主练习
1.B ①浓硫酸稀释放热且不是化学反应，④固体NaOH溶于水放热，⑤液态水变成水蒸气吸热，但都不是化学反应；②焦炭与CO2化合生成CO，反应吸热，属于吸热反应；③H2在Cl2中燃烧，燃烧反应放热，属于放热反应；⑥酸碱中和反应放热，属于放热反应。
2.C A项，两反应均是放热反应，不符合题意；B项，两过程均不是化学反应，不符合题意；C项，前者是放热反应，后者是吸热反应，符合题意；D项，前者是吸热反应，后者是放热反应，不符合题意。
3.A 需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如铝热反应，①错误；冰融化成水、碘的升华、液体的汽化等物理变化过程以及核变化（如原子弹的爆炸）都伴随有能量变化，但它们都不是化学反应，②错误；燃烧都是放热反应，③正确；因为放热反应在反应过程中放出热量，可以维持反应的继续进行，所以停止加热后反应也可以继续进行，④正确。
分点突破（二）
师生互动
1.（1）①436 kJ＋249 kJ＝685 kJ 930 kJ ②大于 放热
③放出 245 kJ （2）释放 吸收 2.放热 吸热 3.（1）热能 电能 （3）物质
自主练习
1.B 图中反应物的总能量低于生成物的总能量，表示的是吸热反应。锌粒和盐酸反应是放热反应，A不符合题意；灼热的木炭与CO2反应是吸热反应，又是氧化还原反应，B符合题意；氢气和氯气的化合反应是放热反应，C不符合题意；Ba（OH）2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是非氧化还原反应，D不符合题意。
2.C 图a中反应物的总能量高于生成物的总能量，属于放热反应，不能表示氯化铵固体与氢氧化钡晶体反应的能量变化，因为该反应是吸热反应，A错误；图a表示放热反应，图b表示吸热反应，镁和盐酸反应是放热反应，不能表示Mg与盐酸反应的能量变化，B、D错误，C正确。
3.A 断裂1 mol H2中的化学键吸收的能量为Q1 kJ，断裂1 mol F2中的化学键吸收的能量为Q2 kJ，形成1 mol HF中的化学键释放的能量为Q3 kJ，由题意知氢气和氟气混合的反应为放热反应，则Q1 kJ·mol－1＋Q2 kJ·mol－1－2Q3 kJ·mol－1＜0，即Q1＋Q2＜2Q3。
【教学效果·勤检测】
1.B 分解反应可能是放热反应也可能是吸热反应，A项错误；化学反应在生成新物质的同时，还伴随着能量的变化，B项正确；常温下进行的反应可能为放热反应， 如Na与H2O的反应，也可能为吸热反应，如NH4Cl与Ba（OH）2·8H2O的反应，C项错误；氧化还原反应可能为吸热反应，如C与H2O（g）的反应，D项错误。
2.C 根据图中信息知，A→B是吸热反应，B→C是放热反应，A错误；A与C的能量差为E5，B错误；物质能量越低越稳定，C物质的能量最低，C最稳定，C正确；吸热反应、放热反应与反应条件无关，吸热反应不一定需要加热，因此A→B的反应不一定需要加热，D错误。
3.D 反应吸热，但X能量不一定低于M，Y能量不一定低于N，A错误；反应的吸热、放热与反应条件无关，B错误；吸热反应，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释放的能量，C错误；吸热反应，反应物的总能量低于生成物的总能量，即X和Y的总能量一定低于M和N的总能量，D正确。
4.C 由题图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应是放热反应，A、D错误；化学键的断裂需吸收能量，而不是释放能量，B错误；化学键断裂时吸收能量，由题图可知，断裂2 mol A—B键需要吸收y kJ能量，C正确。
5.（1）检查装置气密性 （2）U形管里的液面左边下降，右边上升 （3）1 mol CaO 和 1 mol H2O具有的能量和大于1 mol Ca（OH）2具有的能量 （4）否
解析：（1）该实验是由于气压变化导致实验现象的出现，所以实验之前一定要检查装置气密性。（2）CaO和水反应放出热量，使大试管中空气膨胀，内部压强增大，导致U形管里的液面左边下降，右边上升。（3）小试管中发生反应：CaO＋H2OCa（OH）2，根据实验现象可知：氧化钙和水之间的反应是放热的，则1 mol CaO和 1 mol H2O具有的能量和大于1 mol Ca（OH）2具有的能量。（4）氯化钠和水混合后，能量的变化不明显，试管内气体压强几乎不变，不会出现任何现象。
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第1课时 化学反应中能量变化的本质及转化形式
课
程 标
准 1.认识物质具有能量。
2.认识吸热反应与放热反应，了解化学反应体系能量改变与化学键的断裂和形成有关。
3.知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化
目 录
1、基础知识·准落实
2、教学效果·勤检测
3、学科素养·稳提升
基础知识·准落实
1
梳理归纳 高效学习
分点突破（一） 化学反应中的能量变化
1. 吸热反应和放热反应
（1）吸热反应：最终表现为 热量的化学反应。
（2）放热反应：最终表现为 热量的化学反应。
吸收
释放
2. 感受化学反应中的能量变化
（1）实验探究
实验内容 实验现象 结论
固体粉末逐渐溶解，有气泡产生，溶液温度升高 金属与酸反应释放热量
固体粉末逐渐溶解，有气泡产生，溶液温度降低 NaHCO3与柠檬酸反应吸收热量
（2）感悟与结论
任何化学反应都伴随着能量的变化，有的反应释放能量，有
的反应吸收能量。
3. 常见吸热反应和放热反应
（1）常见吸热反应
①Ba（OH）2·8H2O（s）与NH4Cl（s）的反应。
②以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应。
③少数化合反应（如C＋CO2 2CO）。
④大多数分解反应。
⑤柠檬酸与NaHCO3的反应。
（2）常见放热反应
①可燃物的燃烧。
②酸碱中和反应。
③活泼金属与酸或水生成H2的反应。
④大多数化合反应（如CaO与H2O反应）。
⑤少数分解反应（如硝酸铵受热分解而爆炸）。
4. 判断吸热反应和放热反应的注意事项
（1）需要点燃、加热、光照的反应不一定是吸热反应，有些放热
反应需要加热等条件引发反应。如H2在O2中的燃烧、木炭的
燃烧等。
（2）不需要加热（在常温下）能进行的反应不一定是放热反应。
如Ba（OH）2·8H2O（s）与NH4Cl（s）的反应为吸热反
应，在常温下能进行。
（3）在高温下或持续加热条件下进行的反应一般是吸热反应。
（4）放热反应在常温下不一定能进行反应，吸热反应在常温下也
可能进行反应。
提醒
化学反应中必然有能量变化，但有能量变化的过程不一定发生化
学反应。如NaOH固体溶于水、水蒸气转化为液态水时放出能量，都
是放热的物理变化过程而不是发生了放热反应；NH4NO3固体溶于
水、碘升华、水蒸发时吸收能量，都是吸热的物理变化过程而不是发
生了吸热反应。
1. 放热反应一定容易发生，吸热反应一定不容易发生吗？
提示：放热反应不一定容易发生，如合成氨的反应；吸热反应也可
容易发生，如Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应。
2. 需要加热才能发生的反应一定是吸热反应吗？
提示：不一定。如木炭的燃烧。
3. 有能量放出的变化过程都是放热反应吗？吸收能量的变化过程都是
吸热反应吗？
提示：不一定。如图，物质的聚集状态变化也伴随能量的变化，但它们属于物理变化；而放热反应和吸热反应指的是化学变化。
1. 下列变化过程，属于放热反应的是（ ）
①浓硫酸稀释 ②焦炭与CO2化合 ③H2在Cl2中燃烧 ④固体
NaOH溶于水 ⑤液态水变成水蒸气 ⑥酸碱中和反应
A. ①③④⑥ B. ③⑥
C. ②③④ D. ①③⑤
解析： ①浓硫酸稀释放热且不是化学反应，④固体NaOH溶
于水放热，⑤液态水变成水蒸气吸热，但都不是化学反应；②
焦炭与CO2化合生成CO，反应吸热，属于吸热反应；③H2在Cl2
中燃烧，燃烧反应放热，属于放热反应；⑥酸碱中和反应放
热，属于放热反应。
2. 下列各组变化中，前者是放热反应，后者是吸热反应的是（ ）
A. 生石灰溶于水；锌粒和稀硫酸反应
B. 干冰升华；金属或金属氧化物熔化
C. 氨水与醋酸反应；焦炭和水蒸气反应生成CO和H2
D. 工业煅烧石灰石；化石燃料燃烧
解析： A项，两反应均是放热反应，不符合题意；B项，两过
程均不是化学反应，不符合题意；C项，前者是放热反应，后者是
吸热反应，符合题意；D项，前者是吸热反应，后者是放热反应，
不符合题意。
3. 下列说法正确的是（ ）
①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
②伴有能量变化的物质变化都是化学反应
③H2在O2中的燃烧是放热反应
④放热反应加热到一定温度引发后，停止加热，反应仍能继续进行
A. ③④ B. ①②
C. ①②③④ D. ②③④
解析： 需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如铝热反
应，①错误；冰融化成水、碘的升华、液体的汽化等物理变化过程
以及核变化（如原子弹的爆炸）都伴随有能量变化，但它们都不是
化学反应，②错误；燃烧都是放热反应，③正确；因为放热反应在
反应过程中放出热量，可以维持反应的继续进行，所以停止加热后
反应也可以继续进行，④正确。
分点突破（二） 化学反应中能量变化的原因
1. 化学反应中能量变化的实质（微观角度）
（1）以氢气燃烧生成水蒸气时的能量变化为例，探究化学变化中
能量变化的本质。
在25 ℃和101 kPa的条件下，
①断裂1 mol H2和 mol O2中的化学键吸收的总能量：
，生成1 mol H2O，即形成2 mol O—H共
价键释放的能量为 ；
②释放的总能量 吸收的总能量，则该反应为
反应；
③燃烧1 mol H2生成水蒸气时 能量为 。
436
kJ＋249 kJ＝685 kJ
930 kJ
大于
放
热
放出
245 kJ
（2）用图示表示化学反应中的能量变化
E1＜E2，反应 能量：E2－E1；
释放
E1＞E2，反应 能量：E1－E2。
吸收
（3）利用化学键计算反应的能量变化
①计算公式
化学反应中能量的变化ΔQ＝断开旧化学键吸收的总能量－
形成新化学键放出的总能量
或ΔQ＝Q吸－Q放
②计算的思维模型和注意事项
a.思维模型
ⅰ.注意共价化合物中的共价键数目，如1 mol H2O中含有2 mol
H—O键，1 mol H2O2中含有2 mol H—O键和1 mol O—O键。
ⅱ.注意要根据实际配平的化学方程式计算反应物中旧化学键
断裂吸收的总能量或生成物中新化学键形成释放的总能量，
不能都按1 mol计算。
b.注意事项
2. 从物质本身所具有的能量角度理解（宏观角度）
只关注反应前后物质的总能量，不分析反应过程，用图示表示：
反应物的总能量＞生成物的总能量，是 反应；
反应物的总能量＜生成物的总能量，是 反应。
放热
吸热
提醒
物质的能量越低，物质越稳定。
3. 研究化学反应中能量变化的意义
（1）有效利用化学反应将化学能转化为 、 等其
他形式的能量，用于生产、生活和科研。
（2）开发新能源，提高能量利用效率。
（3）利用热能、电能等促使很多化学反应的发生，获得所需 。
热能
电能
物质
1. 下列反应属于氧化还原反应，且能量变化如图所示的是（ ）
A. 锌粒和盐酸反应
B. 灼热的木炭与CO2反应
C. 氢气和氯气的化合反应
D. Ba（OH）2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应
解析： 图中反应物的总能量低于生成物的总能量，表示的是吸
热反应。锌粒和盐酸反应是放热反应，A不符合题意；灼热的木炭
与CO2反应是吸热反应，又是氧化还原反应，B符合题意；氢气和
氯气的化合反应是放热反应，C不符合题意；Ba（OH）2·8H2O晶
体与NH4Cl晶体的反应是非氧化还原反应，D不符合题意。
2. 如图所示，有关化学反应和能量变化的说法正确的是（ ）
A. 图a可以表示氯化铵固体与氢氧化钡晶体反应的能量变化
B. 图a表示吸热反应，图b是放热反应
C. 图b中反应物的总键能大于生成物的总键能
D. 图b可以表示Mg与盐酸反应的能量变化
解析： 图a中反应物的总能量高于生成物的总能量，属于放热
反应，不能表示氯化铵固体与氢氧化钡晶体反应的能量变化，因为
该反应是吸热反应，A错误；图a表示放热反应，图b表示吸热反
应，镁和盐酸反应是放热反应，不能表示Mg与盐酸反应的能量变
化，B、D错误，C正确。
3. 氢气和氟气混合，在黑暗处即可发生爆炸而释放出大量的热量。在
反应过程中，断裂1 mol H2中的化学键吸收的能量为 Q1 kJ，断裂1
mol F2中的化学键吸收的能量为Q2 kJ，形成1 mol HF中的化学键释
放的能量为Q3 kJ。下列关系式中正确的是（ ）
A. Q1＋Q2＜2Q3 B. Q1＋Q2＞2Q3
C. Q1＋Q2＜Q3 D. Q1＋Q2＞Q3
解析： 断裂1 mol H2中的化学键吸收的能量为Q1 kJ，断裂1 mol
F2中的化学键吸收的能量为 Q2 kJ，形成1 mol HF中的化学键释放的
能量为 Q3 kJ，由题意知氢气和氟气混合的反应为放热反应，则Q1
kJ·mol－1＋Q2 kJ·mol－1－2Q3 kJ·mol－1＜0，即Q1＋Q2＜2Q3。
教学效果·勤检测
2
强化技能 查缺补漏
1. 下列关于化学反应中能量变化的说法正确的是（ ）
A. 分解反应一定是放热反应
B. 化学反应过程中一定伴有能量变化
C. 常温下进行的反应一定是放热反应
D. 氧化还原反应均为放热反应
解析：分解反应可能是放热反应也可能是吸热反应，A项错误；化学反应在生成新物质的同时，还伴随着能量的变化，B项正确；常温下进行的反应可能为放热反应， 如Na与H2O的反应，也可能为吸热反应，如NH4Cl与Ba（OH）2·8H2O的反应，C项错误；氧化还原反应可能为吸热反应，如C与H2O（g）的反应，D项错误。
2. 某反应由两步反应A→B→C完成，它的反应能量变化曲线如图所
示。下列叙述正确的是（ ）
A. 两步反应均为吸热反应
B. A与C的能量差为E4
C. 三种物质中C最稳定
D. A→B的反应一定需要加热
解析： 根据图中信息知，A→B是吸热反应，B→C是放热反
应，A错误；A与C的能量差为E5，B错误；物质能量越低越稳定，
C物质的能量最低，C最稳定，C正确；吸热反应、放热反应与反应
条件无关，吸热反应不一定需要加热，因此A→B的反应不一定需
要加热，D错误。
3. 已知反应X＋Y M＋N为吸热反应，下列对这个反应的说法中
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
释放的能量
D. X和Y的总能量一定低于M和N的总能量
解析： 反应吸热，但X能量不一定低于M，Y能量不一定低于
N，A错误；反应的吸热、放热与反应条件无关，B错误；吸热反
应，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
所释放的能量，C错误；吸热反应，反应物的总能量低于生成物的
总能量，即X和Y的总能量一定低于M和N的总能量，D正确。
4. 化学反应A2＋B2 2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确
的是（ ）
A. 该反应是吸收能量的反应
B. 1 mol A—A键和1 mol B—B键断裂能放出x kJ能量
C. 2 mol A—B键断裂需要吸收y kJ能量
D. 2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量
解析： 由题图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该
反应是放热反应，A、D错误；化学键的断裂需吸收能量，而不是
释放能量，B错误；化学键断裂时吸收能量，由题图可知，断裂2
mol A—B键需要吸收y kJ能量，C正确。
5. 如图是某同学设计的放热反应的观察装置。其实验操作步骤如下：
①按如图所示将实验装置连接好；
②在 U 形管内加入少量红墨水（或品红溶液），打开 T 形管活塞，使 U 形管内两边的液面处于同一水平面，再关闭 T 形管活塞；
③在盛有 1.0 g 氧化钙的小试管里滴入 2 mL 左右的蒸馏水，观察现象。试回答：
（1）实验前必须进行的一步实验操作是 。
解析：该实验是由于气压变化导致实验现象的出现，所以实验之前一定要检查装置气密性。
检查装置气密性
（2）实验中观察到的现象是 。
解析：CaO和水反应放出热量，使大试管中空气膨胀，内部压强增大，导致U形管里的液面左边下降，右边上升。
U形管里的液面左边下降，右边上升
（3）说明CaO、H2O的能量与Ca（OH）2的能量之间的关系：
。
解析：小试管中发生反应：CaO＋H2O Ca（OH）2，根据实验现象可知：氧化钙和水之间的反应是放热的，则1 mol CaO和 1 mol H2O具有的能量和大于1 mol Ca（OH）2具有的能量。
1
mol CaO 和 1 mol H2O具有的能量和大于 1 mol Ca（OH）2具
有的能量
（4）若该实验中 CaO 换成 NaCl，实验还能否观察到相同现
象？ （填“能” 或“否”）。
解析：氯化钠和水混合后，能量的变化不明显，试管内气体压强几乎
不变，不会出现任何现象。
否
学科素养·稳提升
3
内化知识 知能升华
1. 下列叙述错误的是（ ）
A. 钠单质与氯气反应后，体系的能量降低，稳定性增强
B. 放热反应开始时一定不需要加热
C. 反应物的总能量高于生成物的总能量时，则反应释放能量
D. 化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键形成
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解析： Na与Cl2的反应为放热反应，金属钠与氯气的总能量高
于氯化钠的总能量，钠单质与氯气反应后体系的能量降低，稳定性
增强，A正确；一些放热反应开始时也需要加热，如H2的燃烧，B
错误；反应物的总能量高于生成物的总能量时，该反应为放热反
应，反应释放能量，C正确；化学反应的实质是旧化学键的断裂和
新化学键的形成，且伴随能量变化，D正确。
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2. 下列反应是吸热反应的是（ ）
解析： A项，由图像可知，生成物的总能量高于反应物的总能
量，因此该反应为吸热反应，符合题意；B项，由图像可知，生成
物的总能量低于反应物的总能量，因此该反应为放热反应，不符合
题意；C项，浓硫酸稀释，放热且不是化学反应，不符合题意；D
项，锌和稀盐酸的置换反应为放热反应，不符合题意。
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3. 下列说法中正确的是（ ）
A. 物质发生化学反应时都伴随能量变化，伴随能量变化的过程也一
定是化学变化的过程
B. 需要加热的化学反应一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反
应一定是放热反应
C. 因为3O2 2O3是吸热反应，所以臭氧比氧气的化学性质更活泼
D. 吸热反应就是反应物的总能量比生成物的总能量高；也可以理解
为化学键断裂时吸收的能量比化学键形成时释放的能量多
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解析： 伴随能量变化的物质变化不一定是化学变化，如物质的
三态变化有能量变化，但属于物理变化，A错误；吸热反应或放热
反应的发生与反应条件无关，B错误；物质的能量越低越稳定，氧
气能量比臭氧低，臭氧比氧气活泼，C正确；反应物总能量低于生
成物总能量时，反应吸热，理解为化学键断裂时吸收的能量比化学
键形成时释放的能量多，D错误。
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4. H2与O2发生反应的过程用模型图示如下（“—”表示化学键），
下列说法不正确的是（ ）
A. 过程Ⅰ是吸热过程
B. 该反应过程所有旧化学键都断裂，且形成了新化学键
C. 过程Ⅲ一定是放热过程
D. 该反应过程中反应物的能量全部转化为热能
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解析： 过程Ⅰ是分子中的化学键断裂形成原子，属于吸热过程，A正确；过程Ⅰ中所有的旧化学键断裂，过程Ⅲ为新化学键形成的过程，B正确；过程Ⅲ为新化学键形成的过程，是放热过程，C正确；H2和O2的反应为放热反应，该化学反应过程中反应物的能量不能全部转化为热能，D错误。
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5. 化学反应常常伴随能量的变化，以下是H2与Cl2反应的能量变化示意图，下列说法正确的是（ ）
A. 氯化氢分子的电子式：H＋[︰ ︰]－
B. 该反应既是氧化还原反应又是放热反应
C. 形成1 mol H—Cl键要吸收431 kJ的能量
D. 反应物断键时吸收的能量大于生成物形成化学键时释放的能量
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解析： HCl是共价化合物，其电子式为H︰ ︰，A错误；根据
提供的数据，反应物化学键断裂吸收的能量为679 kJ·mol－1，生
成物形成化学键放出的能量为862 kJ·mol－1，吸收的能量小于放
出的能量，故该反应为放热反应；另外该反应中元素化合价发生改
变，属于氧化还原反应，B正确，D错误；形成 1 mol H—Cl键要放
出431 kJ的能量，C错误。
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6. 在1×105 Pa、298 K时，将1 mol气态AB分子分离成气态A原子和B
原子所需要的能量称为键能（kJ·mol－1）。下面是一些共价键的
键能（已知氨分子中有三个等价的氮氢共价键）：
共价键 H—H N—H
键能/（kJ·mol－1） 436 945 391
（1）根据上表中的数据判断工业合成氨的反应是 （填
“吸热”或“放热”）反应。
放热
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（2）在298 K时，取1 mol N2和3 mol H2放入一密闭容器中，加入
催化剂进行反应。理论上完全反应释放或吸收的热量为Q1，
则Q1为 。
（3）实际生产中，释放或吸收的热量为Q2，Q1与Q2的大小关系
为 （填字母）。
A. Q1＝Q2 B. Q1＜Q2 C. Q1＞Q2
93 kJ
C
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解析：反应物的总键能－生成物的总键能＝945 kJ·mol－1＋3×436 kJ·mol－1－2×3×391 kJ·mol－1＝－93 kJ·mol－1，所以该反应是放热反应；Q1的数值是按完全转化计算出来的，Q1为 93 kJ，而实际生产中，合成氨是可逆反应，开始时加入的 1 mol N2和3 mol H2不能完全反应生成 2 mol NH3，所以 Q1＞Q2。
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7. 氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示。下列说法正确的是（ ）
H2O
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A. 燃烧时化学能全部转化为热能
B. 断开1 mol氢氧键吸收930 kJ能量
C. 相同条件下，1 mol氢原子的能量为E1，1 mol氢分子的能量为E2，
则2E1＜E2
D. 该反应生成1 mol水蒸气的能量变化为245 kJ
解析： 燃烧时化学能转化为热能、光能等，A错误；由题图可
知，1 mol H2O中有2 molO—H键，断开2 mol O—H键吸收930 kJ的
能量，B错误；氢分子变成氢原子要吸收能量，所以2E1＞E2，C错
误；该反应生成1 mol水蒸气释放的能量为930 kJ－436 kJ－249 kJ
＝245 kJ，D正确。
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8. 由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。下列说法不正
确的是（ ）
A. 反应生成1 mol N2时转移4 mol e－
B. 反应物能量之和大于生成物能量之和
C. N2O＋NO N2＋NO2反应放出 139 kJ的热量
D. 断键吸收能量之和小于成键释放能量之和
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解析： N2O和NO反应生成N2和NO2的化学方程式为N2O＋
NO N2＋NO2，反应生成1 mol N2时转移2 mol e－，A不正确；
根据图示，反应物能量之和大于生成物能量之和，B正确；该反应
放出的热量为（348－209）kJ＝139 kJ，C正确；由于该反应放
热，所以断键吸收能量之和小于成键释放能量之和，D正确。
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9. 氢气是一种理想的汽车新能源，发展氢能汽车的关键是氢气的制备
及储存技术。制备氢气通常有下列方法：
①电解水制氢：2H2O 2H2↑＋O2↑；
②高温使水分解制氢：2H2O 2H2↑＋O2↑；
③太阳光催化分解水制氢：2H2O 2H2↑＋O2↑；
④天然气制氢：CH4＋H2O CO＋3H2。
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（1）最为节能的方法是 （填序号）。
③
解析：观察几种方法，不难发现反应①②④会消耗电能或热能。而反应③是在催化剂作用下，利用取之不尽的太阳能，故反应③是最为节能的方法。
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（2）从化学键断裂与形成的角度分析方法①②③反应产生等物质
的量的H2，消耗的能量是否相同 （填“相同”或
“不同”），理由是
。
相同
反应①②③中反应物的总能量相等，
生成物的总能量也相等，则反应消耗的能量相同
解析：反应①②③都是通过分解H2O获得H2，产生等物质的量的H2时消耗的H2O的量也相等，破坏化学键和形成化学键
的量也分别相同，故消耗的能量也相同。
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（3）破坏1 mol氢气中的化学键需要吸收436 kJ能量；破坏 mol氧
气中的化学键需要吸收249 kJ的能量；形成水分子中的1 mol
H—O键能够释放463 kJ能量。如图表示氢气和氧气反应过程
中能量的变化。
a.请将图中①②③的能量变化的数值，
填在下边的横线上。
① kJ，② kJ，
③ kJ。
b.生成27 g水蒸气放出的热量为 kJ。
1 370
1 852
482
361.5
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解析：a.①中2 mol H2、1 mol O2生成H、O原子吸收能量为2×436 kJ＋2×249 kJ＝1 370 kJ。②中H、O原子生成2 mol H2O（g）释放出的能量为4×463 kJ＝1 852 kJ。③表示2 mol H2与1 mol O2完全反应生成2 mol H2O（g）释放的能量为1 852 kJ－1 370 kJ＝482 kJ。b.生成27 g（物质的量为1.5 mol）水蒸气释放的热量为 ×482 kJ＝361.5 kJ。
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10. 能源是现代文明的原动力，通过化学方法可以使能量按人们所期
望的形式转化，从而开辟新能源和提高能源的利用率。
（1）某化学反应中，设反应物的总能量为E1，生成物的总能量
为E2。
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①若E1＞E2，则该反应为 （填“放热”或“吸热”）反应。该反应可用图 （填“A”或“B”）表示。
②若E1＜E2，则该反应为 （填“放热”或“吸热”）反应。该反应可用图 （填“A”或“B”）表示。
解析：①若E1＞E2，则该反应为放热反应，可用图A表示。②若E1＜E2，则该反应为吸热反应，可用图B表示。
放热
A
吸热
B
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（2）化学反应CO2（g）＋3H2（g） CH3OH（g）＋H2O
（g）中相关的化学键键能数据如表所示。
化学键 H—H C O H—O C—H C—O
E/（kJ·mol－1） 436 745 465 413 a
已知每生成1 mol水蒸气反应放出187 kJ能量，则a＝ 。
解析：每生成1 mol水蒸气反应放出187 kJ能量，则（745×2＋436×3－413×3－a－465×3）kJ·mol－1＝－187 kJ·mol－1，则a＝351。
351
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（3）如图所示，25 ℃时，把试管放入盛有少量饱和石灰水的烧杯中，试管中开始放入镁片，再用滴管滴入5 mL浓盐酸于试管中。试回答下列问题。
①实验中观察到的现象为
。
镁片不断溶解，表面有气泡产
生，烧杯中出现浑浊
②产生上述现象的原因是
。
镁与盐酸反应放热，Ca（OH）2
在水中的溶解度随温度升高而降低，析出Ca（OH）2
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解析：镁与盐酸反应放热，烧杯中石灰水的温度升高，氢氧化钙的溶解度降低，析出氢氧化钙固体，实验中观察到的现象为镁片不断溶解，表面有气泡产生，烧杯中出现浑浊。
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感谢欣赏
THE END
