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第一节 化学能与热能
第1课时 化学键与化学反应中能量变化的关系
[学习目标定位] 1.运用微观的思想，从 ( http: / / www.21cnjy.com )反应物分子和生成物分子中化学键变化的角度，在本质上认识物质变化与能量变化的关系。2.知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因，知道化学反应中的能量变化和物质具有的能量之间的关系。
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一、断开或形成1 mol某化学键的能量变化
1.化学反应的本质是原子(或原子团)的重新组合，即反应物中旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成。
2.物质中的原子之间是通过化学键结合的。断开反应物中的化学键要吸收能量，形成生成物中的化学键要放出能量。
3.断开或形成1 mol H2中化学键的能量变化
(1)在1 mol氢分子中，含有2 mol氢原子，含有1 mol H—H键。
(2)已知在25 ℃和101 kPa的条件 ( http: / / www.21cnjy.com )下，由2 mol H原子形成1 mol H—H键时，放出436 kJ的能量。若要使1 mol氢分子变为2 mol氢原子时，需要断开1 mol H—H键，其能量变化是吸收436 kJ的能量。
4.断开或形成1 mol CH4中化学键的能量变化
(1)CH4的电子式是，结构式是，1 mol CH4分子中含有4 mol C—H键。
(2)在CH4中，断开1 mol C—H键 ( http: / / www.21cnjy.com )要吸收415 kJ的能量。若要形成1 mol CH4中的C—H键，其能量变化是放出4 mol×415 kJ·mol－1＝1 660 kJ的能量。
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在25 ℃和101 kPa的条件下，由原子形成1 mol化学键时所放出的能量，与断开1 mol相同化学键所吸收的能量是相等的。
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1.键能是指在25 ℃、1 ( http: / / www.21cnjy.com )01 kPa的条件下，将1 mol理想气体分子AB拆分为中性气态原子A和B时所需要的能量。显然键能越大，化学键越牢固，含有该键的分子越稳定。如H—H键的键能是436 kJ·mol－1，是指使1 mol H2分子变成2 mol H 原子需要吸收436 kJ的能量。
(1)已知H—Cl键的键能为431 kJ·mol－1，下列叙述正确的是 (填字母，下同)。
A.每生成1 mol H—Cl键要放出431 kJ的能量
B.每生成1 mol H—Cl键要吸收431 kJ的能量
C.每拆开1 mol H—Cl键要放出431 kJ的能量
D.每拆开1 mol H—Cl键要吸收431 kJ的能量
(2)已知键能：H—H为436 kJ· ( http: / / www.21cnjy.com )mol－1；H—F为565 kJ·mol－1；H—Cl为431 kJ·mol－1；H—Br为366 kJ·mol－1。则下列分子受热时最稳定的是 。
A.HF B.HCl
C.HBr D.H2
答案 (1)AD (2)A
解析 由题目所给信息可知，键能是指 ( http: / / www.21cnjy.com )将1 mol理想气体分子拆分为中性气态原子时所需要的能量。键能越大，分子的稳定性越强，键能影响物质的化学性质。
2.已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸 ( http: / / www.21cnjy.com )气时放出能量121 kJ，且氧气中1 mol O==O键完全断裂时需要吸收能量496 kJ，水蒸气中1 mol H—O键形成时放出能量463 kJ，则氢气中1 mol H—H键断裂时吸收的能量为( )
A.920 kJ B.557 kJ
C.436 kJ D.188 kJ
答案 C
解析 由1 g H2完全燃烧生成水蒸气时放出 ( http: / / www.21cnjy.com )能量121 kJ可知：2 g H2(即含1 mol H—H键)完全燃烧生成水蒸气时放出的能量为121 kJ×2＝242 kJ。由化学方程式H2(g)＋O2(g)H2O(g)可设1 mol H—H键断裂吸收的能量为Q，则：Q＋×496 kJ－2×463 kJ＝－242 kJ，Q＝436 kJ。
二、化学反应中的能量变化
1.化学反应包含两个过程， ( http: / / www.21cnjy.com )一是要断开反应物中的化学键，这一过程需要克服原子间的相互作用，因此要吸收能量；二是要形成生成物中的化学键，这一过程会释放能量。因此，化学键的断裂和形成是化学反应中发生能量变化的主要原因。
2.化学反应中存在两大变 ( http: / / www.21cnjy.com )化，即物质变化和能量变化。由于断开不同的化学键吸收的能量不同，形成不同的化学键释放的能量也不同，所以化学反应中总会伴有能量的变化，最终的反应结果表现为吸收能量和放出能量。
3.化学反应中发生能量变化的两种类型：放出能量和吸收能量。
(1)从化学键的角度理解
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以2H2＋O22H2O为例：
(已知断开1 mol H—H键吸收能量 ( http: / / www.21cnjy.com )436 kJ，断开1 mol O===O键吸收能量496 kJ，断开1 mol H—O键吸收能量463 kJ)
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则1 mol H2完全燃烧放出的能量为(4×463 kJ)/2－(2×436 kJ＋496 kJ)/2＝242 kJ。
结论：化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂和形成。
(2)从物质储存化学能的角度理解
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结论：化学反应中的能量变化决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。
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1.各种物质都储存有化学能，不同的物质 ( http: / / www.21cnjy.com )所储存的化学能不同。化学反应中，物质发生了变化，化学能也随之而改变，化学反应过程中吸收或放出能量可用下图形象地表示：
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2.物质具有的能量越低，断开其中的化学键需要的能量越多，该物质越稳定；物质具有的能量越高，断开其中的化学键需要的能量越少，该物质越不稳定。
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3.已知在高温、高压、催化剂作用下，1 mol石墨转化为金刚石，吸收1.9 kJ的热量。
(1)石墨转化为金刚石属于 变化。
(2)石墨和金刚石相比， 能量高， 更稳定。
(3)推测石墨与金刚石各1 mol在相同条件下燃烧， 放出的热量多。
答案 (1)化学 (2)金刚石 石墨 (3)金刚石
解析 同素异形体之间的转化是化学变 ( http: / / www.21cnjy.com )化；1 mol石墨转化为金刚石，该反应吸收1.9 kJ的热量，属于吸热反应，金刚石的能量高，石墨的能量低，故石墨更稳定；石墨与金刚石各1 mol在相同条件下燃烧时金刚石放出的热量多。
4.已知化学反应2C(s)＋O2(g)2CO(g)、2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)都是放热反应。据此判断，下列说法不正确的是(其他条件相同)( )
A.12 g C所具有的能量一定高于28 g CO所具有的能量
B.56 g CO和32 g O2所具有的总能量大于88 g CO2所具有的总能量
C.12 g C和32 g O2所具有的总能量大于44 g CO2所具有的总能量
D.将一定质量的C燃烧，生成CO2比生成CO时放出的热量多
答案 A
解析 放出热量的化学反应，反应物的总 ( http: / / www.21cnjy.com )能量一定高于生成物的总能量。C和CO的燃烧反应都是放热反应，所以C＋O2CO2必然是放热反应，因此，B、C两项的说法正确；12 g C并不代表反应物的全部，O2也是反应物，所以A项不正确；由于CCO放热、COCO2放热，所以CCO2比CCO放出的热量要多，即D项说法正确。
易错警示 化学变化过程中肯定会伴有能量的变化，但伴有能量变化的过程不一定是化学变化。化学变化过程中既有能量变化又有物质变化。
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1.判断下列说法的正误，正确的在括号内划“√”，错误的在括号内划“×”。
(1)所有化学反应必然引起物质状态的变化( )
(2)不同的化学反应放出或吸收的能量一般是不相同的( )
(3)同一化学反应中反应物的用量不同时，放出或吸收的能量却相同( )
(4)放出能量越多的反应，通常生成物越不稳定( )
(5)因为氢气在氧气中燃烧是放出能量的，所以水的分解反应一定是吸收能量的( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√
解析 (4)放出能量越多的反应，说明生成物的能量越低，生成物越稳定。
2.下列说法正确的是( )
A.物质发生化学反应时都伴随着能量变化
B.伴有能量变化的物质变化都是化学变化
C.在一个确定的化学反应体系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定相同
D.在一个确定的化学反应体系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量
答案 A
解析 物质发生化学反应时都伴随着能量变 ( http: / / www.21cnjy.com )化，伴有能量变化的物质变化不一定是化学变化，如物质发生核变(如原子弹的爆炸)时也伴有能量变化。在一个确定的化学反应体系中，反应物的总能量(设为x)与生成物的总能量(设为y)之间的关系：①x＞y，化学反应为放热反应；②x＜y，化学反应为吸热反应。
3.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)该过程放出大量的热，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.对于如图所示的过程，是吸收能量的过程
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答案 A
解析 任何化学反应都有能量的变 ( http: / / www.21cnjy.com )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，所以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；由图像知，该过程中反应物的总能量大于生成物的总能量，故该过程中放出了能量，D项错误。
4.已知反应A2＋B2===2AB，破 ( http: / / www.21cnjy.com )坏1 mol A2中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，破坏1 mol B2中的化学键消耗的能量为 Q2 kJ，形成1 mol AB中的化学键释放的能量为Q3 kJ，则下列说法正确的是( )
A.若A2和B2的总能量之和大于生成的AB的总能量，则反应放热
B.若A2和B2的总能量之和小于生成的AB的总能量，则反应放热
C.若该反应放出能量，则Q1＋Q2＞Q3
D.若该反应吸收能量，则Q1＋Q2答案 A
解析 若反应物总能量之和大于生成物总能量之 ( http: / / www.21cnjy.com )和，则反应放热，反之，反应吸热。若破坏反应物化学键消耗的能量小于形成生成物化学键释放的能量，则反应放热，反之，反应吸热。
5.断开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键分别需要吸收的能量为436 kJ、391 kJ、946 kJ。求：
(1)1 mol N2完全反应生成NH3需 (填“吸收”或“放出”)能量 kJ。
(2)1 mol H2完全反应生成NH3需 (填“吸收”或“放出”)能量 kJ(不考虑可逆反应)。
答案 (1)放出 92 (2)放出 30.67
解析 本题可以从断键吸收的能 ( http: / / www.21cnjy.com )量数值与成键放出的能量数值的相对大小来判断，若E(断键)＞E(成键)，则为吸热反应；若E(断键)＜E(成键)，则为放热反应。(1)N2＋3H2??2NH3，生成2 mol NH3形成6 mol N—H键时要放出6 mol×391 kJ·mol－1＝2 346 kJ的能量，拆开1 mol N≡N键和3 mol H—H键时吸收的总能量为946 kJ＋3 mol×436 kJ·mol－1＝2 254 kJ，整个过程中的能量变化为放出能量，为2 346 kJ－2 254 kJ＝92 kJ。(2)方法一：N2＋H2??NH3，生成 mol NH3即形成2 mol N—H键时，需放出2 mol×391 kJ·mol－1＝782 kJ的能量，拆开 mol N≡N键和1 mol H—H键时吸收的总能量为 mol×946 kJ·mol－1＋436 kJ≈751.33 kJ，整个过程中的能量变化为放出能量，为782 kJ－751.33 kJ＝30.67 kJ。方法二：由(1)知3 mol H2生成NH3需放出能量92 kJ，则1 mol H2生成NH3需放出能量为92 kJ×≈30.67 kJ。
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[基础过关]
题组一 化学变化的本质特征
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
答案 C
解析 化学反应的本质是化学键的断裂和形 ( http: / / www.21cnjy.com )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.从宏观来看化学变化的本质是有新物质生成。从微观角度来看，下列变化不能说明发生了化学变化的是( )
A.变化时有电子的得失或共用电子对的形成
B.变化过程中有化学键的断裂和形成
C.变化时释放出能量
D.变化前后原子的种类和数目没有改变，分子种类增加了
答案 C
解析 某些物理变化也能释放能量，如浓H2SO4、NaOH溶于水放出热量，白炽灯工作时发光发热等。
3.物质在发生化学变化时，下列说法正确的是( )
A.反应物的总质量等于生成物的总质量
B.发生电子得失或偏移
C.有化学键的断裂，不一定有新物质生成
D.反应物所具有的总能量等于生成物所具有的总能量
答案 A
解析 A项符合质量守恒，正确；非氧化还原反应没有电子得失或偏移，B项不正确；化学变化时有化学键的断裂，则一定有新物质生成，C项不正确。
题组二 化学反应中的能量变化
4.氢气在氯气中燃烧产生苍白色火焰。在 ( http: / / www.21cnjy.com )反应过程中，破坏1 mol氢气中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，破坏1 mol氯气中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol氯化氢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>Q3
C.Q1＋Q22Q3
答案 A
解析 由于Cl2和H2反应生成HCl要放出热量，所以Q1＋Q2<2Q3。
5.研究物质变化时，人们可以从不同的角度、不同的层面来认识物质变化时所引起的化学键及能量变化。据此判断以下叙述中错误的是( )
A.金属钠与氯气反应生成氯化钠后，其结构的稳定性增强，体系的能量降低
B.物质燃烧可看作是储存在物质内部的能量(化学能)转化为热能释放出来
C.氮气分子内部存在着很强的化学键，故通常情况下氮气的化学性质很活泼
D.需要加热才能发生的反应不一定是吸收能量的反应
答案 C
6.下列能正确表示氢气与氯气反应生成氯化氢的过程中能量变化的示意图是( )
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答案 B
解析 氢气与氯气的反应是放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，反应物断键先吸收能量，总能量增大，然后形成化学键时放出能量。
题组三 化学键与化学反应中的能量变化
7.已知断裂1 mol共价键所需要吸收的 ( http: / / www.21cnjy.com )能量分别为H—H：436 kJ，I—I：151 kJ，H—I：299 kJ，下列对H2(g)＋I2(g)2HI(g)的反应类型判断错误的是( )
A.放出能量的反应 B.吸收能量的反应
C.氧化还原反应 D.可逆反应
答案 B
解析 依题意，断裂1 mol H—H键和1 ( http: / / www.21cnjy.com )mol I—I键吸收的能量为436 kJ＋151 kJ＝587 kJ，生成2 mol H—I键放出的能量为299 kJ×2＝598 kJ，因为598 kJ＞587 kJ，所以该反应的正反应是放出能量的反应，即该反应是放出能量的反应；根据反应式可知该反应是可逆反应，也是氧化还原反应。
8.根据下列信息判断氢气燃烧生成水时的热量变化，其中一定正确的是( )
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A.H2O分解为H2与O2时放出热量
B.生成1 mol H2O时吸收热量245 kJ
C.甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙>甲>丙
D.氢气和氧气的总能量小于水的能量
答案 C
解析 根据能量变化可知，1 mol ( http: / / www.21cnjy.com )H2与 mol O2断键时吸收685 kJ能量，而生成1 mol H2O放出930 kJ能量，所以H2燃烧生成H2O的反应是放热反应，则H2O的分解是吸热反应。
9.已知断开1 mol H—H键吸收的 ( http: / / www.21cnjy.com )能量为436 kJ，形成1 mol H—N键放出的能量为391 kJ，根据化学方程式N2＋3H22NH3，反应完1 mol N2放出的能量为92.4 kJ，则断开1 mol N≡N键需吸收的能量是( )
A.431 kJ B.945.6 kJ C.649 kJ D.869 kJ
答案 B
解析 设断开1 mol N≡N键需吸收的 ( http: / / www.21cnjy.com )能量为x，根据反应放出的能量＝形成新键放出的能量－断开旧键吸收的能量，代入数据：92.4 kJ＝6×391 kJ－3×436 kJ－x，x＝945.6 kJ。
[能力提升]
10.据报道，科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：
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下列说法正确的是( )
A.CO和O生成CO2是吸热反应
B.在该过程中，CO断键形成C和O
C.CO和O形成了具有极性共价键的CO2
D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
答案 C
解析 状态Ⅰ总能量为反应物总能量， ( http: / / www.21cnjy.com )状态Ⅲ总能量为生成物总能量，由图示可知反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应为放热反应，A错误；从状态Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的图示可以看出，反应中CO并未断裂成C和O，B错误；由图示可以看出，CO和O生成了CO2，CO2分子中C与O之间为极性共价键，C正确；状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应生成CO2的过程，并不是CO与O2反应的过程，D错误。
11.为了研究化学反应A＋B===C ( http: / / www.21cnjy.com )＋D的能量变化情况，某同学设计了如图所示装置。当向盛有A的试管中滴加试剂B时，看到U形管中甲处液面下降乙处液面上升。试回答下列问题：
(1)该反应 (填“放出”或“吸收”)热量。
(2)A和B的总能量比C和D的总能量 (填“高”或“低”)。
(3)物质中的化学能通过化学反应转化成 释放出来。
(4)反应物化学键断裂吸收的能量 (填“高”或“低”)于生成物化学键形成放出的能量。
(5)写出一个符合题中条件的化学方程式： 。
答案 (1)放出 (2)高 (3)热能 (4)低
(5)2Al＋6HCl===2AlCl ( http: / / www.21cnjy.com )3＋3H2↑(或2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑或NaOH＋HCl===NaCl＋H2O等合理答案均可)
12.在25 ℃、101 k ( http: / / www.21cnjy.com )Pa的条件下，断裂1 mol H—H键吸收436 kJ能量，断裂1 mol Cl—Cl键吸收243 kJ能量，形成 1 mol H—Cl键放出431 kJ能量。H2＋Cl2===2HCl的化学反应可用下图表示：
INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\2-13.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\2-13.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\2-13.TIF" \* MERGEFORMATINET
请回答下列有关问题：
(1)反应物断键吸收的总能量为 。
(2)生成物成键放出的总能量为 。
(3)判断H2＋Cl2===2HCl是 (填“吸收”或“放出”)能量。
(4)反应物的总能量 (填“＞”“＝”或“＜”)生成物的总能量。
答案 (1)679 kJ (2)862 kJ (3)放出 (4)＞
解析 (1)反应物断键吸收 ( http: / / www.21cnjy.com )的总能量应该是断裂1 mol H—H键与1 mol Cl—Cl键吸收的能量之和，即436 kJ＋243 kJ＝679 kJ。
(2)生成物成键放出的总能量为2×431 kJ＝862 kJ。
(3)、(4)由于吸收的总能量小于放出的总能量，所以反应放热，即反应物的总能量大于生成物的总能量。
13.已知化学反应N2＋3H22NH3的能量变化如图所示：
INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\2-14.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\2-14.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\2-14.TIF" \* MERGEFORMATINET
(1)1 mol N和3 mol H生成1 mol NH3(g)是 (填“吸收”或“放出”)能量的过程。
(2)由 mol N2(g)和 mol H2(g)生成1 mol NH3(g)的过程 (填“吸收”或“放出”) kJ能量。
答案 (1)放出
(2)放出 (b－a)
解析 如果反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量，整个反应就放出能量，反之就吸收能量。
(1)由图像可知1 mol N和3 mol ( http: / / www.21cnjy.com )H具有的总能量比1 mol NH3(g)的能量高 b kJ，所以1 mol N和3 mol H生成1 mol NH3(g)是放出能量的过程。
(2)由图像可知 mol N2(g)和 mol H2(g)具有的总能量比1 mol N和3 mol H具有的总能量低a kJ，而1 mol NH3(g)具有的总能量比1 mol N和3 mol H具有的总能量低b kJ，b>a，所以由 mol N2(g)和 mol H2(g)生成1 mol NH3(g)的过程放出(b－a) kJ能量。
14.下表中的数据是破坏1 mol物质中的化学键所消耗的能量：
物质 Cl2 Br2 I2 HCl HBr HI H2
能量/kJ 243 193 151 432 366 298 436
根据上述数据回答下列问题。
(1)下列物质本身具有的能量最低的是 (填字母)。
A.H2 B.Cl2 C.Br2 D.I2
(2)下列氢化物中最稳定的是 (填字母)。
A.HCl B.HBr C.HI
(3)X2＋H2===2HX(X代表Cl、Br、I)的反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。
(4)相同条件下，X2(X代 ( http: / / www.21cnjy.com )表Cl、Br、I)分别与氢气反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收的热量最多的是 。
答案 (1)A (2)A (3)放热 (4)Cl2
解析 (1)、(2)破坏1 mo ( http: / / www.21cnjy.com )l物质中的化学键所消耗的能量越大，则物质越稳定，所具有的能量越低。(3)、(4)以氯元素为例计算断开1 mol Cl—Cl键和1 mol H—H键需吸收能量：243 kJ＋436 kJ＝679 kJ，而形成2 mol H—Cl 键放出的能量为2×432 kJ＝864 kJ，所以在Cl2＋H2===2HCl反应中放出864 kJ－679 kJ＝185 kJ的热量，同理可计算在Br2＋H2===2HBr、I2＋H2===2HI反应中分别放出103 kJ、9 kJ的热量。(共30张PPT)
第1课时 化学键与化学反应中能量变化的关系
第二章 第一节 化学能与热能
学习目标定位
1.运用微观的思想，从反应物分子和生成物分子中化学键变化的角度，在本质上认识物质变化与能量变化的关系。
2.知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因，知道化学反应中的能量变化和物质具有的能量之间的关系。
内容索引
新知导学 —— 新知探究 点点落实
达标检测 —— 当堂检测 巩固反馈
新知导学
1.化学反应的本质是原子(或原子团)的重新组合,即反应物中 和生成物中 。
2.物质中的原子之间是通过 结合的。断开反应物中的化学键要 能量，形成生成物中的化学键要 能量。
3.断开或形成1 mol H2中化学键的能量变化
(1)在1 mol氢分子中，含有 mol氢原子，含有 mol H—H键。
(2)已知在25 ℃和101 kPa的条件下，由2 mol H原子形成1 mol H—H键时，
436 kJ的能量。若要使1 mol氢分子变为2 mol氢原子时，需要断开1 mol H—H键，其能量变化是 的能量。
一、断开或形成1 mol某化学键的能量变化
旧化学键的断裂
新化学键的形成
化学键
吸收
放出
2
1
放出
吸收 436 kJ
4.断开或形成1 mol CH4中化学键的能量变化
(1)CH4的电子式是 ，结构式是 ，1 mol CH4分子中含有 mol C—H键。
(2)在CH4中，断开1 mol C—H键要 415 kJ的能量。若要形成1 mol CH4中的C—H键，其能量变化是 的能量。
4
放出4 mol×415 kJ·mol－1＝1 660 kJ
吸收
在25 ℃和101 kPa的条件下，由原子形成1 mol化学键时所 的能量，与断开1 mol相同化学键所 的能量是相等的。
归纳总结
放出
吸收
1.键能是指在25 ℃、101 kPa的条件下，将1 mol理想气体分子AB拆分为中性气态原子A和B时所需要的能量。显然键能越大，化学键越牢固，含有该键的分子越稳定。如H—H键的键能是436 kJ·mol－1，是指使1 mol H2分子变成2 mol H 原子需要吸收436 kJ的能量。
(1)已知H—Cl键的键能为431 kJ·mol－1，下列叙述正确的是 (填字母，下同)。
A.每生成1 mol H—Cl键要放出431 kJ的能量
B.每生成1 mol H—Cl键要吸收431 kJ的能量
C.每拆开1 mol H—Cl键要放出431 kJ的能量
D.每拆开1 mol H—Cl键要吸收431 kJ的能量
活学活用
解析
√
答案
√
解析 由题目所给信息可知，键能是指将1 mol理想气体分子拆分为中性气态原子时所需要的能量。键能越大，分子的稳定性越强，键能影响物质的化学性质。
(2)已知键能：H—H为436 kJ·mol－1；H—F为565 kJ·mol－1；H—Cl为431 kJ·mol－1；H—Br为366 kJ·mol－1。则下列分子受热时最稳定的是 。
A.HF B.HCl
C.HBr D.H2
√
答案
2.已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量121 kJ，且氧气中1 mol O==O键完全断裂时需要吸收能量496 kJ，水蒸气中1 mol H—O键形成时放出能量463 kJ，则氢气中1 mol H—H键断裂时吸收的能量为
A.920 kJ B.557 kJ C.436 kJ D.188 kJ
解析
√
答案
解析 由1 g H2完全燃烧生成水蒸气时放出能量121 kJ可知：2 g H2(即含1 mol H—H键)完全燃烧生成水蒸气时放出的能量为121 kJ×2＝242 kJ。由化学方程式H2(g)＋ O2(g) H2O(g)可设1 mol H—H键断裂吸收的能量为Q，则：Q＋ ×496 kJ－2×463 kJ＝－242 kJ，Q＝436 kJ。
1.化学反应包含两个过程，一是要 反应物中的化学键，这一过程需要克服原子间的相互作用，因此要 能量；二是要 生成物中的化学键，这一过程会 能量。因此，化学键的 是化学反应中发生能量变化的主要原因。
2.化学反应中存在两大变化，即 变化和 变化。由于断开不同的化学键 的能量不同，形成不同的化学键 的能量也不同，所以化学反应中总会伴有 的变化，最终的反应结果表现为 能量和 能量。
二、化学反应中的能量变化
断开
吸收
形成
释放
断裂和形成
物质
能量
吸收
释放
能量
吸收
放出
3.化学反应中发生能量变化的两种类型： 能量和 能量。
(1)从化学键的角度理解
放出
吸收
吸收
放出
放出
吸收
以2H2＋O2 2H2O为例：
(已知断开1 mol H—H键吸收能量436 kJ，断开1 mol O==O键吸收能量496 kJ，断开1 mol H—O键吸收能量463 kJ)
则1 mol H2完全燃烧放出的能量为 。
结论：化学反应中能量变化的主要原因是 。
2 mol H—H
1 mol O==O
2 × 436 kJ
4× 463 kJ
(4×463 kJ)/2－(2×436 kJ＋496 kJ)/2＝242 kJ
化学键的断裂和形成
(2)从物质储存化学能的角度理解
结论：化学反应中的能量变化决定于 的相对大小。
放出
吸收
反应物的总能量与生成物的总能量
1.各种物质都储存有化学能，不同的物质所储存的化学能不同。化学反应中，物质发生了变化，化学能也随之而改变，化学反应过程中吸收或放出能量可用下图形象地表示：
归纳总结
2.物质具有的能量越低，断开其中的化学键需要的能量越多，该物质越稳定；物质具有的能量越高，断开其中的化学键需要的能量越少，该物质越不稳定。
解析 同素异形体之间的转化是化学变化；1 mol石墨转化为金刚石，该反应吸收1.9 kJ的热量，属于吸热反应，金刚石的能量高，石墨的能量低，故石墨更稳定；石墨与金刚石各1 mol在相同条件下燃烧时金刚石放出的热量多。
3.已知在高温、高压、催化剂作用下，1 mol石墨转化为金刚石，吸收1.9 kJ的热量。
(1)石墨转化为金刚石属于 变化。
(2)石墨和金刚石相比， 能量高， 更稳定。
(3)推测石墨与金刚石各1 mol在相同条件下燃烧， 放出的热量多。
答案
解析
活学活用
化学
金刚石
金刚石
石墨
4.已知化学反应2C(s)＋O2(g) 2CO(g)、2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g)都是放热反应。据此判断，下列说法不正确的是(其他条件相同)
A.12 g C所具有的能量一定高于28 g CO所具有的能量
B.56 g CO和32 g O2所具有的总能量大于88 g CO2所具有的总能量
C.12 g C和32 g O2所具有的总能量大于44 g CO2所具有的总能量
D.将一定质量的C燃烧，生成CO2比生成CO时放出的热量多
√
答案
解析
易错警示
解析 放出热量的化学反应，反应物的总能量一定高于生成物的总能量。C和CO的燃烧反应都是放热反应，所以C＋O2 CO2必然是放热反应，因此，B、C两项的说法正确；
12 g C并不代表反应物的全部，O2也是反应物，所以A项不正确；
由于C CO放热、CO CO2放热，所以C CO2比C CO放出的热量要多，即D项说法正确。
易错警示
易错警示 化学变化过程中肯定会伴有能量的变化，但伴有能量变化的过程不一定是化学变化。化学变化过程中既有能量变化又有物质变化。
学习小结
达标检测
1.判断下列说法的正误，正确的在括号内划“√”，错误的在括号内划“×”。
(1)所有化学反应必然引起物质状态的变化( )
(2)不同的化学反应放出或吸收的能量一般是不相同的( )
(3)同一化学反应中反应物的用量不同时，放出或吸收的能量却相同( )
(4)放出能量越多的反应，通常生成物越不稳定( )
(5)因为氢气在氧气中燃烧是放出能量的，所以水的分解反应一定是吸收能量的( )
解析 放出能量越多的反应，说明生成物的能量越低，生成物越稳定。
1
2
3
4
答案
解析
5
×
√
×
×
√
1
2
3
4
答案
2.下列说法正确的是
A.物质发生化学反应时都伴随着能量变化
B.伴有能量变化的物质变化都是化学变化
C.在一个确定的化学反应体系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定相同
D.在一个确定的化学反应体系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量
√
解析 物质发生化学反应时都伴随着能量变化，伴有能量变化的物质变化不一定是化学变化，如物质发生核变(如原子弹的爆炸)时也伴有能量变化。在一个确定的化学反应体系中，反应物的总能量(设为x)与生成物的总能量(设为y)之间的关系：①x＞y，化学反应为放热反应；②x＜y，化学反应为吸热反应。
解析
5
1
2
3
4
5
答案
3.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)该过程放出大量的热，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.对于如图所示的过程，是吸收能量的过程
√
解析
1
2
3
4
5
解析 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，所以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；
由图像知，该过程中反应物的总能量大于生成物的总能量，故该过程中放出了能量，D项错误。
1
2
3
4
5
答案
4.已知反应A2＋B2===2AB，破坏1 mol A2中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，破坏1 mol B2中的化学键消耗的能量为 Q2 kJ，形成1 mol AB中的化学键释放的能量为Q3 kJ，则下列说法正确的是
A.若A2和B2的总能量之和大于生成的AB的总能量，则反应放热
B.若A2和B2的总能量之和小于生成的AB的总能量，则反应放热
C.若该反应放出能量，则Q1＋Q2＞Q3
D.若该反应吸收能量，则Q1＋Q2√
解析 若反应物总能量之和大于生成物总能量之和，则反应放热，反之，反应吸热。若破坏反应物化学键消耗的能量小于形成生成物化学键释放的能量，则反应放热，反之，反应吸热。
解析
5.断开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键分别需要吸收的能量为436 kJ、391 kJ、946 kJ。求：
(1)1 mol N2完全反应生成NH3需 (填“吸收”或“放出”)能量 kJ。
1
2
3
4
放出
92
答案
5
解析 本题可以从断键吸收的能量数值与成键放出的能量数值的相对大小来判断，若E(断键)＞E(成键)，则为吸热反应；若E(断键)＜E(成键)，则为放热反应。N2＋3H2??2NH3，生成2 mol NH3形成6 mol N—H键时要放出6 mol×391 kJ·mol－1＝2 346 kJ的能量，拆开1 mol N≡N键和3 mol H—H键时吸收的总能量为946 kJ＋3 mol×436 kJ·mol－1＝2 254 kJ，整个过程中的能量变化为放出能量，为2 346 kJ－2 254 kJ＝92 kJ。
解析
方法二：由(1)知3 mol H2生成NH3需放出能量92 kJ，则1 mol H2生成NH3需放出能量为92 kJ× ≈30.67 kJ。
(2)1 mol H2完全反应生成NH3需 (填“吸收”或“放出”)能量 kJ
(不考虑可逆反应)。
1
2
3
4
放出
30.67
5
答案
解析第2课时 化学能与热能的相互转化
[学习目标定位] 通过生产、生活中的实例熟悉化学能与热能的相互转化，会判断吸热反应和放热反应。
INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\新知导学.TIF" \* MERGEFORMATINET
一、放热反应和吸热反应
1.化学反应中的能量变化有多种形式，但通常主要表现为热量的变化。因此化学反应分为两类：放热反应和吸热反应。请填写下表：
类型比较 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
成因 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量
图示 INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\2-15.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\2-16.TIF" \* MERGEFORMATINET
与化学键强弱的关系 生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量 生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量
2.典型实验：按照下列各实验的操作步骤，完成各实验并将观察到的实验现象及其实验结论填入表中。
(1)铝与盐酸反应
实验操作 实验现象 实验结论
INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\2-17.TIF" \* MERGEFORMATINET 产生大量气泡、温度计指示温度升高 铝与盐酸反应的离子方程式为2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，该反应为放热反应
(2)Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体反应
实验操作 实验现象 实验结论
INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\2-18.TIF" \* MERGEFORMATINET ①有刺激性气味气体产生②用手摸烧杯底部有冰凉感觉③用手拿起烧杯，玻璃片黏结到烧杯的底部④烧杯内反应物成糊状 化学方程式为Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O，该反应为吸热反应
(3)NaOH与盐酸反应
实验操作 实验现象 实验结论
INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\2-19.TIF" \* MERGEFORMATINET 混合溶液的温度比反应前盐酸和NaOH溶液的温度都高 酸碱中和反应是放热反应，反应的离子方程式为H＋＋OH－===H2O
INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\归纳总结1A.tif" \* MERGEFORMATINET
(1)实际上，放热反应和吸热反应通常都要经历一个能量较高的过渡态，都包括吸收热量和放出热量两个过程，所以其能量变化的图示为
INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\2-20.TIF" \* MERGEFORMATINET
(2)常见的吸热反应和放热反应
INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\2-21.TIF" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\2-22.TIF" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\活学活用A.TIF" \* MERGEFORMATINET
1.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放 ( http: / / www.21cnjy.com )热反应在常温下一定很容易发生 ③反应是放出能量还是吸收能量必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小 ④有的放热反应加热到一定温度引发后，停止加热反应也能继续进行
A.只有③④ B.只有①②
C.①②③④ D.②③④
答案 A
解析 加热才能发生的反应不一定是吸热 ( http: / / www.21cnjy.com )反应，如铜在氯气中燃烧；放热反应在常温下不一定容易发生，如N2与H2合成NH3；反应是放热还是吸热取决于反应物、生成物所具有的总能量的相对大小；需要加热才能发生的放热反应，如果反应放出的热量达到反应所需要的热量，停止加热反应也能继续进行，如Fe＋SFeS。
易错警示 (1)“三个不 ( http: / / www.21cnjy.com )一定”。①需加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如碳和氧气的反应；②放热反应常温下不一定容易发生，如铝热反应；③吸热反应也不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。
(2)吸热反应和放热反应都是化学变化，如NaOH固体溶于水是放热过程，但不是放热反应；如升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。
2.将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。下列说法正确的是( )
A.NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应
B.该反应中，热能转化为产物内部的能量
C.反应物的总能量高于生成物的总能量
D.NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量
答案 B
解析 醋酸逐渐凝固，说明 ( http: / / www.21cnjy.com )NH4HCO3与盐酸反应使醋酸的温度降低，因此该反应为吸热反应，A错误；吸热反应中反应物吸收能量，吸收的能量转化为生成物内部的能量储存在生成物中，B正确；由于NH4HCO3和盐酸的反应是吸热反应，故反应物的总能量低于生成物的总能量，C错误；NH4HCO3粉末与盐酸的反应是吸热反应，是各反应物的总能量低于各生成物的总能量，而NH4HCO3仅是两种反应物之一、NH4Cl仅是三种生成物之一，故无法得出NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量的结论，D错误。
二、化学能与热能相互转化的应用
1.化学能与热能的相互转化在生活、生产中的应用
化学物质中的化学能通过化学反应转化成 ( http: / / www.21cnjy.com )热能，提供了人类生存和发展所需要的能量和动力，如化石燃料的燃烧、炸药开山、发射火箭等；而热能转化为化学能是人们进行化工生产、研制新物质不可或缺的条件和途径，如高温冶炼金属、分解化合物等。
2.生物体中的能量转化及利用
能源物质在人体中氧化分解生成CO2和H2O，产生的能量一部分以热量的形式散失；另一部分作为可转移能量在人体内利用(如合成代谢)。
3.人类利用能源的三个阶段：柴草时期、 ( http: / / www.21cnjy.com )化石能源时期和多能源结构时期。可再生能源和清洁能源是两类重要的新能源，主要有太阳能、氢能、核能、生物质能等。
INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\活学活用.TIF" \* MERGEFORMATINET
3.有专家指出，如果利用太阳能使燃烧产物 ( http: / / www.21cnjy.com )如CO2、H2O、N2等重新组合，那么，不仅可以消除对大气的污染，还可以节约燃料，缓解能源危机。观察下面图示，判断在此构想的物质循环中，太阳能最终转化为( )
INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\2-23.TIF" \* MERGEFORMATINET
A.化学能 B.热能 C.生物质能 D.电能
答案 B
解析 理解图示的转化关系便可顺利解题。 ( http: / / www.21cnjy.com )关键信息是利用太阳能使CO2、H2O、N2等重新组合，根据图示可知燃料燃烧后转化为燃烧产物并放出热量，燃烧产物又结合太阳能转化为燃料，如此循环可知太阳能最终转化为热能。故选B。
4.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)氢气在燃烧时，放出大量热量，说明该反应 ( http: / / www.21cnjy.com )是 热反应，这是由于反应物的总能量 (填“大于”“小于”或“等于”，下同)生成物的总能量；从化学反应的本质角度来看，是由于断裂反应物中的化学键吸收的总能量 形成生成物中的化学键放出的总能量。
(2)氢气被公认为是21世纪代 ( http: / / www.21cnjy.com )替矿物燃料的理想能源，2 g 氢气燃烧时放出286 kJ热量，而每千克汽油燃烧放出的热量为46 000 kJ。试据此分析氢气作为能源代替汽油的优势： 。
答案 (1)放 大于 小于 (2)清洁能源，燃烧后无污染环境的物质生成；单位质量放出的热量多
解析 (1)燃烧反应都是放热反应， ( http: / / www.21cnjy.com )所以氢气的燃烧反应是放热反应，根据能量守恒定律，放热反应是反应物的总能量大于生成物的总能量；化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，放热反应的本质是断裂反应物中的化学键吸收的总能量小于形成生成物中的化学键放出的总能量。(2)2 g氢气燃烧时放出286 kJ热量，所以1 000 g氢气燃烧放出143 000 kJ的热量，约是每千克汽油燃烧放出热量的3倍，且氢气燃烧的产物是水，对环境无污染。
INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\学习小结.TIF" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\2-24.TIF" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\达标检测.TIF" \* MERGEFORMATINET
1.下列说法不正确的是( )
A.当今社会人们所需的能量绝大部分是由化学反应产生的
B.目前，全球仍处于化石能源时代
C.人体生命活动所需要的能量，是由氧化还原反应提供的
D.凡是放出热量的化学反应均可用来造福人类
答案 D
2.“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( )
INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\2-25.TIF" \* MERGEFORMATINET
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
答案 C
解析 A项，煤炭、石油不是新 ( http: / / www.21cnjy.com )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。
3.下图中，能表示灼热的炭与二氧化碳反应的能量变化的是( )
INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\2-26.TIF" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\2-27.TIF" \* MERGEFORMATINET
答案 C
解析 C和CO2反应生成CO是吸热反应，生成物总能量应大于反应物总能量。
4.下列反应中，属于放热反应的是 ，属于吸热反应的是 (填序号)。
①煅烧石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰 ( http: / / www.21cnjy.com )(CaO) ②燃烧蜂窝煤取暖 ③炸药爆炸 ④硫酸与氢氧化钾溶液反应 ⑤生石灰与水作用制熟石灰 ⑥食物腐败 ⑦碳与水蒸气反应制得水煤气
答案 ②③④⑤⑥ ①⑦
解析 燃烧反应都是放热反应，部分以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应为吸热反应。
5.“神舟”系列火箭用偏二甲肼(C2H8N2)作燃料，四氧化二氮作氧化剂，生成氮气和二氧化碳气体。
(1)写出反应的化学方程式：
。
(2)该反应是 (填“放热”或“吸热”)反应，反应物的总能量 (填“大于”“小于”或“等于”)生成物的总能量，断开化学键 的总能量 (填“大于”“小于”或“等于”)形成化学键 的总能量。
答案 (1)C2H8N2＋2N2O42CO2＋3N2＋4H2O
(2)放热 大于 吸收 小于 放出
INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\课时作业.TIF" \* MERGEFORMATINET
[基础过关]
题组一 放热反应和吸热反应的判断
1.下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是( )
A.锌粒与稀硫酸的反应
B.灼热的木炭与CO2反应
C.甲烷在氧气中的燃烧反应
D.Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应
答案 B
解析 锌粒与稀硫酸的反应、甲烷的燃烧反应均是 ( http: / / www.21cnjy.com )放热反应，不合题意；Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是吸热反应，但元素的化合价无变化，是非氧化还原反应，D项不合题意。
2.下列有关化学反应能量变化的叙述中正确的是( )
①如果反应物的总能量低于生 ( http: / / www.21cnjy.com )成物的总能量，该反应一定是吸热反应 ②只要是在点燃条件下进行的反应就一定是吸热反应 ③只要是在常温常压下进行的反应就一定是放热反应 ④燃烧反应一定是放热反应 ⑤化合反应都是放热反应，分解反应都是吸热反应
A.①④ B.①②③ C.③⑤ D.④⑤
答案 A
解析 ②燃烧反应和铝热反应 ( http: / / www.21cnjy.com )虽需点燃，但属于放热反应。③NH4Cl和Ba(OH)2·8H2O的反应是吸热反应。⑤C和CO2生成CO的反应属于吸热反应，而分解反应通常是吸热反应。
3.在25 ℃，101 kPa下，1 ( http: / / www.21cnjy.com ) mol的白磷(化学式为P4)完全燃烧放出的热量比4 mol的红磷(化学式为P)完全燃烧放出的热量多。化学方程式分别为P4(s)＋5O2(g)===P4O10(s)；4P(s)＋5O2(g)===P4O10(s)。由此判断，下列说法正确的是( )
A.由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷能量比白磷高
B.由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷能量比白磷低
C.由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷能量比白磷高
D.由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷能量比白磷低
答案 D
解析 白磷和红磷燃烧的生成物相同，但白磷释放的热量较多，说明等质量的白磷具有较高的能量，白磷转化为红磷要放热，反之要吸热。
题组二 能源及其开发利用
4.下列关于能源和作为能源使用的物质的叙述中错误的是( )
A.化石能源物质内部蕴含着大量的能量
B.绿色植物进行光合作用时，将太阳能转化为化学能“贮存”起来
C.物质的化学能可以在一定条件下转化为热能、电能，为人类所利用
D.吸热反应没有利用价值
答案 D
解析 任何反应都有有利和不利的一面，如C＋CO2高温,2CO是吸热反应，在钢铁冶炼中可以利用该反应获得更多的还原剂CO，故D项错误。
5.冰岛火山爆发再一次向人类敲响了警钟， ( http: / / www.21cnjy.com )必须发展“低碳经济”。氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好，用氢作能源的燃料电池汽车备受青睐。下列不是氢能优点的是( )
A.原料来源广 B.易燃烧，放出热量多
C.生成物无污染 D.制取H2简单易行
答案 D
解析 工业上制取H2的原料是H2O ( http: / / www.21cnjy.com )，来源广，A正确；H2易燃烧且等质量物质中放出的热量较多，产物为H2O，无污染，B、C正确；工业上利用水制取H2需消耗大量能量且效率低，D错。
6.北京奥运会开幕式在李宁点燃鸟巢 ( http: / / www.21cnjy.com )主火炬时达到高潮。奥运火炬采用的是环保型燃料——丙烷，其燃烧时发生反应的化学方程式为C3H8＋5O23CO2＋4H2O。下列说法中不正确的是( )
A.火炬燃烧时化学能只转化为热能
B.所有的燃烧反应都会释放热量
C.1 mol C3H8和5 mol O2所具有的总能量大于3 mol CO2和4 mol H2O所具有的总能量
D.丙烷完全燃烧的产物对环境无污染，故丙烷为环保型燃料
答案 A
解析 火炬燃烧时还有化学能与 ( http: / / www.21cnjy.com )光能的转化，A错；燃烧都是放热反应，B对；因为丙烷燃烧为放热反应，所以据反应的化学方程式可知，C对；丙烷完全燃烧时产物为CO2与H2O，对环境无污染，D对。
7.为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是( )
INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\2-28.TIF" \* MERGEFORMATINET
A.H2O的分解反应是放热反应
B.氢能源已被普遍使用
C.氢气不易贮存和运输，无开发利用价值
D.2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2具有的总能量
答案 D
解析 水的分解是吸热反应，A错误 ( http: / / www.21cnjy.com )；氢能源由于受贮存和运输等因素的限制，还未普遍使用，但有巨大的开发利用价值，B、C错误；2 mol H2在1 mol O2中完全燃烧生成2 mol H2O，并放出大量的热，D正确。
题组三 化学反应中能量的变化
8.已知2SO2＋O2??2SO3为放热反应，下列关于该反应的说法正确的是( )
A.O2的能量一定高于SO2的能量
B.2 mol SO2和1 mol O2的总能量一定高于2 mol SO3的总能量
C.SO2的能量一定高于SO3的能量
D.因该反应放热，故不加热反应就可发生
答案 B
解析 放热反应中反应物的总能量大于生 ( http: / / www.21cnjy.com )成物的总能量，该反应为放热反应，故2 mol SO2和1 mol O2的总能量一定高于2 mol SO3的总能量，该反应需加热且有催化剂存在才能进行。
9.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( )
INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\2-29.TIF" \* MERGEFORMATINET
A.该反应是吸热反应
B.断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键放出x kJ的能量
C.断裂2 mol A—B键需要吸收y kJ的能量
D.2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量
答案 C
解析 从题图可以看出，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项错误；断键时需要吸收能量，B项错误，C项正确。
10.肼(H2N—NH2)是一种高能 ( http: / / www.21cnjy.com )燃料，有关化学反应的能量变化如图所示，已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ)：N≡N键为942、O===O键为500、N—N键为154，则断裂1 mol N—H键所需的能量(kJ)是( )
INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\TZ1-4.TIF" \* MERGEFORMATINET
A.194 B.391 C.516 D.658
答案 B
解析 利用图示可知1 mol肼和氧 ( http: / / www.21cnjy.com )气变成原子时断键需要的能量为2 752 kJ－534 kJ＝2 218 kJ。肼和氧气断键变为原子时要断裂1个N—N键、4个N—H键和1个O===O键，所以1×154 kJ＋4×E(N—H)＋1×500 kJ＝2 218 kJ，解得断裂1 mol N—H键所需的能量为391 kJ。
[能力提升]
11.阅读下面的叙述，回答有关问题。
“生物质”是指由植物或动物生命体衍生 ( http: / / www.21cnjy.com )得到的物质的总称。作为人类解决能源危机重要途径之一的“生物质能”，主要指用树木、庄稼、草类等植物直接或间接提供的能量。古老的刀耕火种、烧柴做饭、烧炭取暖等粗放用能方式正在被现代科学技术所改变。
(1)矿物能源是现代人类社会赖以生 ( http: / / www.21cnjy.com )存的重要物质基础，目前，全球仍主要处于化石能源时期。下列不属于化石能源的是 (填字母，下同)。
A.石油 B.煤 C.天然气 D.生物质能
(2)下面有关“生物质能”的说法，不正确的是 。
A.利用生物质能就是间接利用太阳能
B.生物质能是可再生的能源
C.生物质能是解决农村能源的主要途径
D.生物质能的缺点是严重污染环境
(3)沼气是有机废弃物( ( http: / / www.21cnjy.com )树叶、秸秆、草类及垃圾、粪便等)在隔绝空气的条件下发酵分解而成的气体，主要成分是甲烷。农村沼气池中发酵后的池底剩余物是很好的沤肥。下列有关叙述中错误的是 。
A.沼气是一种清洁的能源
B.使用沼气作能源可以保护森林
C.使用沼气给农民的生活带来了不便
D.使用沼气是对化学能的充分利用
答案 (1)D (2)D (3)C
12.请根据化学反应与热能的有关知识，填写下列空白：
(1)在一个小烧杯里，加入 ( http: / / www.21cnjy.com )20 g Ba(OH)2·8H2O粉末，将小烧杯放在事先已滴有4～5滴水的玻璃片上。然后加入10 g NH4Cl晶体，并用玻璃棒迅速搅拌。
①实验中玻璃棒的作用是 。
②写出有关反应的化学方程式： 。
③实验中观察到的现象有 和反应混合物呈糊状。
(2)下列过程中不一定释放能量的是 (填编号)。
①形成化学键 ②燃料燃烧 ③化合反应 ④葡萄糖在体内的氧化反应 ⑤酸碱中和
⑥炸药爆炸
(3)等质量的下列物质分别完全燃烧，放出热量较多的是 (填编号)。
①固体硫 ②硫蒸气
(4)已知H2和O2反应放热，且断 ( http: / / www.21cnjy.com )开1 mol H—H键、1 mol O===O键、1 mol O—H键需吸收的能量分别为Q1 kJ、Q2 kJ、Q3 kJ，由此可以推知下列关系正确的是 (填编号)。
①Q1＋Q2＞Q3 ②Q1＋Q2＞2Q3 ③2Q1＋Q2＜4Q3 ④2Q1＋Q2＜2Q3
答案 (1)①搅拌使混合物充分接触并反应
②Ba(OH)2·8H2O＋2NH4 ( http: / / www.21cnjy.com )Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O ③玻璃片与烧杯之间结冰黏在一起，有少许刺激性气味的气体逸出
(2)③ (3)② (4)③
解析 (1)用玻璃棒迅速搅拌，可以 ( http: / / www.21cnjy.com )知道玻璃棒的作用是搅拌使混合物充分接触并反应；氯化铵属于铵盐，能和强碱氢氧化钡反应生成氨气、水以及氯化钡，化学方程式为Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O。氯化铵和Ba(OH)2·8H2O的反应是吸热反应，温度降低能让水结冰，导致烧杯和玻璃片黏在一起，同时生成的氨气具有刺激性气味。
(2)一般的化合反应放热，但有的化合反应吸热，如二氧化碳和碳反应生成一氧化碳。
(3)固态变为气态需要吸收能量，所以硫蒸气的能量大于固体硫，等质量的固体硫、硫蒸气分别完全燃烧，放出热量较多的是硫蒸气。
(4)已知2 mol H2和1 mol ( http: / / www.21cnjy.com ) O2反应生成2 mol H2O，反应断开2 mol H—H键吸收能量2Q1 kJ、1 mol O===O键吸收能量Q2 kJ，形成4 mol O—H键放出能量4Q3 kJ，总反应放热，则2Q1＋Q2＜4Q3。
13.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(如图所示)。
INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\2-30.TIF" \* MERGEFORMATINET
(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。
(3)太阳能的开发和利用是21世纪的一个重要课题。
利用储能介质储存太阳能的原理是白天在太阳照射下，某种盐熔化，吸收热量；晚间熔盐释放出相应能量，从而使室温得以调节。已知下列数据：
盐 熔点/℃ 熔化吸热/kJ·mol－1 参考价格/元·t－1
CaCl2·6H2O 29.0 37.3 780～850
Na2SO4·10H2O 32.4 77.0 800～900
Na2HPO4·12H2O 36.1 100.1 1 600～2 000
Na2S2O3·5H2O 48.5 49.7 1 400～1 800
其中最适宜作储能介质的是 (填字母)。
A.CaCl2·6H2O B.Na2SO4·10H2O
C.Na2HPO4·12H2O D.Na2S2O3·5H2O
答案 (1)放热 A (2)吸热 B (3)B
解析 (1)若反应物的总能量E1 ( http: / / www.21cnjy.com )大于生成物的总能量E2，则为放热反应。(2)若反应物的总能量E1小于生成物的总能量E2，则为吸热反应。(3)选择的物质应该具有的特点：白天在太阳照射下，某种盐熔化，熔化时单位质量的物质吸收热量应该较多，同时价格不能太高，Na2SO4·10H2O的性价比最高，故选B。
14.化学反应可视为旧键 ( http: / / www.21cnjy.com )断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能：P—P：198 kJ·mol－1、P—O：360 kJ·mol－1、O===O：498 kJ·mol－1，则P4(白磷)＋3O2===P4O6的反应是 (填“吸热”或“放热”)反应，生成1 mol P4O6 的热量为 。
INCLUDEPICTURE "\\\\马玉娜\\d\\2016PPT原文件\\步步高 高二下\\化学\\人教 必修2\\2-32.TIF" \* MERGEFORMATINET
答案 放热 放出 1 638 kJ
解析 断开旧键吸收的能量为198×6 k ( http: / / www.21cnjy.com )J＋3×498 kJ＝2 682 kJ，形成新键放出的能量为12×360 kJ＝4 320 kJ，故该反应为放热反应，生成1 mol P4O6放出的热量为4 320 kJ－2 682 kJ＝1 638 kJ。(共28张PPT)
第2课时 化学能与热能的相互转化
第二章 第一节 化学能与热能
学习目标定位
通过生产、生活中的实例熟悉化学能与热能的相互转化，会判断吸热反应和放热反应。
内容索引
新知导学 —— 新知探究 点点落实
达标检测 —— 当堂检测 巩固反馈
新知导学
类型 比较 放热反应 吸热反应
定义 ____________________ ___________________
成因 反应物具有的总能量____生成物具有的总能量 反应物具有的总能量____生成物具有的总能量
1.化学反应中的能量变化有多种形式，但通常主要表现为_____的变化。因此化学反应分为两类：_____反应和_____反应。请填写下表：
一、放热反应和吸热反应
热量
放热
放出热量的化学反应
吸热
吸收热量的化学反应
大于
小于
图示
与化学键强弱的关系 生成物分子成键时释放的总能量 反应物分子断键时吸收的总能量 生成物分子成键时释放的总能量 反应物分子断键时吸收的总能量
大于
小于
实验操作 实验现象 实验结论
产生大量_____、温度计指示温度_____ 铝与盐酸反应的离子方程式为_________________________，该反应为_____反应
2.典型实验：按照下列各实验的操作步骤，完成各实验并将观察到的实验现象及其实验结论填入表中。
(1)铝与盐酸反应
气泡
放热
升高
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
实验操作 实验现象 实验结论
①有__________气体产生 ②用手摸烧杯底部有_____感觉 ③用手拿起烧杯，玻璃片____ ______________ ④烧杯内反应物成_____ 化学方程式为_______________________________________________，该反应为____反应
(2)Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体反应
刺激性气味
黏结
冰凉
到烧杯的底部
糊状
吸热
Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
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实验操作 实验现象 实验结论
混合溶液的温度比反应前盐酸和NaOH溶液的温度都___ 酸碱中和反应是____反应，反应的离子方程式为_________________
(3)NaOH与盐酸反应
高
放热
H＋＋OH－===H2O
(1)实际上，放热反应和吸热反应通常都要经历一个能量较高的过渡态，都包括吸收热量和放出热量两个过程，所以其能量变化的图示为
归纳总结
(2)常见的吸热反应和放热反应
1.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放热反应在常温下一定很容易发生 ③反应是放出能量还是吸收能量必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小 ④有的放热反应加热到一定温度引发后，停止加热反应也能继续进行
A.只有③④ B.只有①②
C.①②③④ D.②③④
活学活用
解析
√
答案
易错警示
解析 加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如铜在氯气中燃烧；放热反应在常温下不一定容易发生，如N2与H2合成NH3；反应是放热还是吸热取决于反应物、生成物所具有的总能量的相对大小；需要加热才能发生的放热反应，如果反应放出的热量达到反应所需要的热量，停止加热反应也能继续进行，如Fe＋S FeS。
易错警示
易错警示 (1)“三个不一定”。①需加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如碳和氧气的反应；②放热反应常温下不一定容易发生，如铝热反应；③吸热反应也不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。
(2)吸热反应和放热反应都是化学变化，如NaOH固体溶于水是放热过程，但不是放热反应；如升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。
2.将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。下列说法正确的是
A.NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应
B.该反应中，热能转化为产物内部的能量
C.反应物的总能量高于生成物的总能量
D.NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量
解析
√
答案
解析 醋酸逐渐凝固，说明NH4HCO3与盐酸反应使醋酸的温度降低，因此该反应为吸热反应，A错误；
吸热反应中反应物吸收能量，吸收的能量转化为生成物内部的能量储存在生成物中，B正确；
由于NH4HCO3和盐酸的反应是吸热反应，故反应物的总能量低于生成物的总能量，C错误；
NH4HCO3粉末与盐酸的反应是吸热反应，是各反应物的总能量低于各生成物的总能量，而NH4HCO3仅是两种反应物之一、NH4Cl仅是三种生成物之一，故无法得出NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量的结论，D错误。
1.化学能与热能的相互转化在生活、生产中的应用
化学物质中的化学能通过化学反应转化成热能，提供了人类生存和发展所需要的能量和动力，如化石燃料的燃烧、炸药开山、发射火箭等；而热能转化为化学能是人们进行化工生产、研制新物质不可或缺的条件和途径，如高温冶炼金属、分解化合物等。
2.生物体中的能量转化及利用
能源物质在人体中氧化分解生成CO2和H2O，产生的能量一部分以热量的形式散失；另一部分作为可转移能量在人体内利用(如合成代谢)。
3.人类利用能源的三个阶段： 时期、 时期和 时期。 能源和 能源是两类重要的新能源，主要有 、 、
、 等。
二、化学能与热能相互转化的应用
柴草
化石能源
多能源结构
清洁
太阳能
核能
生物质能
氢能
可再生
解析 理解图示的转化关系便可顺利解题。关键信息是利用太阳能使CO2、H2O、N2等重新组合，根据图示可知燃料燃烧后转化为燃烧产物并放出热量，燃烧产物又结合太阳能转化为燃料，如此循环可知太阳能最终转化为热能。故选B。
3.有专家指出，如果利用太阳能使燃烧产物如CO2、H2O、N2等重新组合，那么，不仅可以消除对大气的污染，还可以节约燃料，缓解能源危机。观察右面图示，判断在此构想的物质循环中，太阳能最终转化为
A.化学能 B.热能 C.生物质能 D.电能
解析
活学活用
√
答案
4.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)氢气在燃烧时，放出大量热量，说明该反应是 热反应，这是由于反应物的总能量 (填“大于”“小于”或“等于”，下同)生成物的总能量；从化学反应的本质角度来看，是由于断裂反应物中的化学键吸收的总能量 形成生成物中的化学键放出的总能量。
答案
解析 燃烧反应都是放热反应，所以氢气的燃烧反应是放热反应，根据能量守恒定律，放热反应是反应物的总能量大于生成物的总能量；化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，放热反应的本质是断裂反应物中的化学键吸收的总能量小于形成生成物中的化学键放出的总能量。
解析
放
大于
小于
(2)氢气被公认为是21世纪代替矿物燃料的理想能源，2 g 氢气燃烧时放出286 kJ热量，而每千克汽油燃烧放出的热量为46 000 kJ。试据此分析氢气作为能源代替汽油的优势：____________________________________
____________________。
解析 2 g氢气燃烧时放出286 kJ热量，所以1 000 g氢气燃烧放出143 000 kJ的热量，约是每千克汽油燃烧放出热量的3倍，且氢气燃烧的产物是水，对环境无污染。
解析
答案
清洁能源，燃烧后无污染环境的物质生成；
单位质量放出的热量多
学习小结
达标检测
1.下列说法不正确的是
A.当今社会人们所需的能量绝大部分是由化学反应产生的
B.目前，全球仍处于化石能源时代
C.人体生命活动所需要的能量，是由氧化还原反应提供的
D.凡是放出热量的化学反应均可用来造福人类
1
2
3
4
5
答案
√
1
2
3
4
答案
2.“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 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。
解析
5
1
2
3
4
5
答案
3.下图中，能表示灼热的炭与二氧化碳反应的能量变化的是
√
解析 C和CO2反应生成CO是吸热反应，生成物总能量应大于反应物总能量。
解析
1
2
3
4
5
4.下列反应中，属于放热反应的是 ，属于吸热反应的是 (填序号)。
①煅烧石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰(CaO) ②燃烧蜂窝煤取暖
③炸药爆炸 ④硫酸与氢氧化钾溶液反应 ⑤生石灰与水作用制熟石灰 ⑥食物腐败 ⑦碳与水蒸气反应制得水煤气
解析 燃烧反应都是放热反应，部分以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应为吸热反应。
解析
②③④⑤⑥
①⑦
答案
5.“神舟”系列火箭用偏二甲肼(C2H8N2)作燃料，四氧化二氮作氧化剂，生成氮气和二氧化碳气体。
(1)写出反应的化学方程式：
。
(2)该反应是 (填“放热”或“吸热”)反应，反应物的总能量 (填“大于”“小于”或“等于”)生成物的总能量，断开化学键 的总能量 (填“大于”“小于”或“等于”)形成化学键 的总能量。
1
2
3
4
放热
大于
答案
5
吸收
小于
放出
