4化学反应与能量变化 模块1 化学反应与热能 寒假衔接讲义【新教材】人教版（2019）高中化学必修二

第四讲
化学反应与能量变化
　化学反应中能量变化的原因
1．化学反应中能量变化的原因——微观角度
(1)原因
(2)实例
断裂1
mol
H—H键(H—H→2H)
436
kJ能量，形成1
mol
H—H键(2H→H—H)
436
kJ能量；
断裂4
mol
C—H键(CH4→C＋4H)
1
660
kJ能量，形成1
mol
C—H键(C＋H→C—H)
415
kJ能量。
(3)结论：化学键的
是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因。
2．化学反应中能量变化的决定因素——宏观角度
E(反应物)＞E(生成物)
能量
E(反应物)＜E(生成物)
能量
结论：化学反应中的能量变化决定于
与
的相对大小。
探究　利用化学键的数据计算反应中的能量变化
利用化学键的能量变化可粗略计算化学反应过程中的能量变化。以反应H2＋Cl2===2HCl为例：
：
(1)断裂1
mol
H—H和1
mol
Cl—Cl形成H和Cl，能量有什么变化？数值为多少？
。
(2)H与Cl形成2
mol
H—Cl，能量有什么变化？数值为多少？
。
(3)1
mol
H2与1
mol
Cl2生成2
mol
HCl气体，能量有什么变化？数值为多少？
。
(4)原子形成1
mol化学键所放出的能量与断开1
mol该化学键所吸收的能量有什么关系？
。
1　化学反应中能量变化的原因
在化学反应中，断开反应物中的化学键(即破坏旧化学键)需要吸收一定能量(E1)克服原子(或离子)间的相互作用；而形成新化学键时，又要释放一定的能量(E2)。
E1>E2，反应吸收能量；
E12　计算公式
利用化学键的能量变化计算化学反应中的能量变化：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)
题组　化学反应能量变化的原因
1．下列关于化学反应的说法中不正确的是(
　)
A．化学反应过程中一定有热量释放出来
B．化学反应的特征是有新物质生成
C．化学反应的过程实际上是一个旧键断裂、新键形成的过程
D．在一确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不相等
2．根据下面的信息，判断下列叙述正确的是(　
　)
A．氢气跟氧气反应生成水的同时释放能量
B．氢气跟氧气反应生成水的同时吸收能量
C．1
mol
H2跟
mol
O2反应生成1
mol
H2O一定释放能量245
kJ
D．2
mol
H2(g)跟1
mol
O2(g)反应生成2
mol
H2O(g)吸收能量490
kJ
化学能与热能的相互转化
1．两个基本的自然规律——“质量守恒”和“能量守恒”
质量守恒定律：自然界中的物质发生转化时，
不变；
能量守恒定律：不同形式的能量发生转换时，
不变。
2．吸热反应和放热反应
3．化学能与热能相互转化的意义
过程(1)：提供了人类生存和发展所需要的能量和动力。
过程(2)：人类进行化工生产、研制新物质不可或缺的条件和途径。
【特别提醒】　
　能源利用的三阶段
　常见的吸热与放热反应实验探究
(1)
现象：有
产生
温度变化：用手轻触试管底部感到
用温度计测量，水银柱
离子反应：
结论：活泼金属与酸反应为放热反应
（2）
现象：闻到
气味，烧杯壁
，
玻璃片与烧杯
，混合物呈
反应：
结论：Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应为吸热反应
(3)
现象：混合后溶液温度比NaOH溶液或盐酸溶液的温度高
离子反应：
结论：酸碱中和反应为
反应
放热反应与吸热反应的比较
类型
比较　　
放热反应
吸热反应
形成原因
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
与化学键强弱的关系
生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断裂时吸收的总能量
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
反应过程图示
注意：有的放热反应需要加热才能发生，例如煤的燃烧就是放热反应，但需要加热或点燃引发反应；有的放热反应不需要加热，如磷的自燃。吸热反应大都需要加热，也有不需加热就能反应的，例如Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应。
题组1　放热反应与吸热反应的判断与理解
1．已知反应X＋Y===M＋N为吸热反应，下列说法正确的是(　
　)
A．X的能量一定低于M的，Y的能量一定低于N的
B．该反应一定要加热，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的化学键所放出的能量
D．X和Y的总能量低于M和N的总能量
2．下列图示变化为吸热反应的是(　
　)
题组2　反应能量变化的实验探究
3.某学生用如图所示的装置进行化学反应X＋2Y―→2Z能量变化情况的研究。当往试管中滴加试剂Y时，看到试管中甲处液面下降，乙处液面上升。关于该反应的下列叙述正确的是(　
　)
①该反应为放热反应
②反应物的总能量比生成物的总能量高
③该反应过程可以看成是“贮存”于X、Y内部的能量转化为热量而释放出来
A．①②③
B．①③
C．②③
D．③
化学反应中能量变化的原因
1．化学反应中能量变化的原因——微观角度
(1)原因
(2)实例
断裂1
mol
H—H键(H—H→2H)吸收436
kJ能量，形成1
mol
H—H键(2H→H—H)放出436
kJ能量；
断裂4
mol
C—H键(CH4→C＋4H)吸收1
660
kJ能量，形成1
mol
C—H键(C＋H→C—H)放出415
kJ能量。
(3)结论：化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因。
2．化学反应中能量变化的决定因素——宏观角度
E(反应物)＞E(生成物)放出能量
E(反应物)＜E(生成物)吸收能量
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。
探究　利用化学键的数据计算反应中的能量变化
利用化学键的能量变化可粗略计算化学反应过程中的能量变化。以反应H2＋Cl2===2HCl为例：
(1)断裂1
mol
H—H和1
mol
Cl—Cl形成H和Cl，能量有什么变化？数值为多少？【提示】　吸收能量。数值为(436＋243)kJ。
(2)H与Cl形成2
mol
H—Cl，能量有什么变化？数值为多少？【提示】　放出能量。数值为2×431
kJ。
(3)1
mol
H2与1
mol
Cl2生成2
mol
HCl气体，能量有什么变化？数值为多少？
【提示】　放出能量。数值为2×431
kJ－436
kJ－243
kJ＝183
kJ。
(4)原子形成1
mol化学键所放出的能量与断开1
mol该化学键所吸收的能量有什么关系？
【提示】　相等。
1　化学反应中能量变化的原因
在化学反应中，断开反应物中的化学键(即破坏旧化学键)需要吸收一定能量(E1)克服原子(或离子)间的相互作用；而形成新化学键时，又要释放一定的能量(E2)。
E1>E2，反应吸收能量；E12　计算公式
利用化学键的能量变化计算化学反应中的能量变化：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)
题组　化学反应能量变化的原因
1．下列关于化学反应的说法中不正确的是(
A　)
A．化学反应过程中一定有热量释放出来
B．化学反应的特征是有新物质生成
C．化学反应的过程实际上是一个旧键断裂、新键形成的过程
D．在一确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不相等
2．根据下面的信息，判断下列叙述正确的是(　
A　)
A．氢气跟氧气反应生成水的同时释放能量
B．氢气跟氧气反应生成水的同时吸收能量
C．1
mol
H2跟
mol
O2反应生成1
mol
H2O一定释放能量245
kJ
D．2
mol
H2(g)跟1
mol
O2(g)反应生成2
mol
H2O(g)吸收能量490
kJ
化学能与热能的相互转化
1．两个基本的自然规律——“质量守恒”和“能量守恒”
质量守恒定律：自然界中的物质发生转化时，总质量不变；
能量守恒定律：不同形式的能量发生转换时，总能量不变。
2．吸热反应和放热反应
3．化学能与热能相互转化的意义
过程(1)：提供了人类生存和发展所需要的能量和动力。
过程(2)：人类进行化工生产、研制新物质不可或缺的条件和途径。
【特别提醒】　
　能源利用的三阶段
　常见的吸热与放热反应实验探究
(1)
现象：有气泡产生
温度变化：用手轻触试管底部感到发热
用温度计测量，水银柱上升
离子反应：
结论：活泼金属与酸反应为放热反应
（2）
现象：闻到刺激性气味，烧杯壁发凉，
玻璃片与烧杯黏结在一起，混合物呈糊状
反应：
结论：Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应为吸热反应
(3)
现象：混合后溶液温度比NaOH溶液或盐酸溶液的温度高
离子反应：
结论：酸碱中和反应为放热反应
　放热反应与吸热反应的比较
类型
比较　　
放热反应
吸热反应
形成原因
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
与化学键强弱的关系
生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断裂时吸收的总能量
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
反应过程图示
注意：有的放热反应需要加热才能发生，例如煤的燃烧就是放热反应，但需要加热或点燃引发反应；有的放热反应不需要加热，如磷的自燃。吸热反应大都需要加热，也有不需加热就能反应的，例如Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应。
题组1　放热反应与吸热反应的判断与理解
1．已知反应X＋Y===M＋N为吸热反应，下列说法正确的是(　D　)
A．X的能量一定低于M的，Y的能量一定低于N的
B．该反应一定要加热，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的化学键所放出的能量
D．X和Y的总能量低于M和N的总能量
2．下列图示变化为吸热反应的是(　
A　)
题组2　反应能量变化的实验探究
3.某学生用如图所示的装置进行化学反应X＋2Y―→2Z能量变化情况的研究。当往试管中滴加试剂Y时，看到试管中甲处液面下降，乙处液面上升。关于该反应的下列叙述正确的是(　A　)
①该反应为放热反应
②反应物的总能量比生成物的总能量高
③该反应过程可以看成是“贮存”于X、Y内部的能量转化为热量而释放出来
A．①②③
B．①③
C．②③
D．③