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第2章化学键化学反应与能量第1节化学键与化学反应课时2化学键与化学反应中的能量变化目标与素养：1.了解化学反应中存在能量变化以及化学反应的实质。(宏观辨识与微观探析)2.知道常见的放热反应和吸热反应。(宏观辨识)3.了解化学反应中能量变化的实质。(微观探析)自主预习探新知一、化学反应中的能量变化1．活动探究实验操作实验现象有关化学方程式及结论反应混合液的温度________________________________，反应时____能量升高释放NaOH＋HCl===NaCl＋H2O锌粉逐渐______，有_____产生，溶液温度________________________________，反应时_____能量混合粉末变成糊状物，有_________________产生，玻璃片与小烧杯粘在一起____________________________________________，反应时______能量溶解气泡升高Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑刺激性气味气体释放Ca(OH)2＋2NH4Cl===CaCl2＋2NH3↑＋2H2O吸收2．结论每一个化学反应都伴随着能量的变化，有的_____能量，有的____能量。释放吸收二、化学反应中能量变化的原因1．从化学键的断裂与形成分析吸收能量(E1)↓反应物―――――→旧化学键断裂新化学键形成生成物E1E2为吸热反应E1E2为放热反应↓释放能量(E2)E1E2，反应_____能量(吸热反应)；E1E2，反应_____能量(放热反应)。吸收释放2．宏观角度放热反应的过程可看做“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为_____、_____或_____等_____出来；而吸热反应的过程可看做是_____、_____或_____等转化为物质内部的能量(化学能)被“_____”起来的过程。微点拨：苛性钠溶于水放出热量，但不是放热反应，NH4NO3溶于水吸收热量，也不是吸热反应，因为它们都不是化学反应。热能电能光能释放热能电能光能储存[答案](1)×(2)×(3)√(4)×1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)化学反应的旧键断裂的过程是放出能量的过程。()(2)对于一个化学反应来说，当化学键断裂时的能量大于化学键形成时的能量时，反应放热。()(3)所有的燃烧均放出热量。()(4)化合反应均是放热反应，分解反应均是吸热反应。()[答案]B2．已知酒精燃烧的过程中，发生了能量的转化。下列判断中正确的是()A．电能部分转化为化学能B．化学能部分转化为热能C．热能部分转化为化学能D．光能部分转化为化学能3．下列各图中，表示吸热反应的图是()ABCDA[反应物的总能量小于生成物的总能量的反应为吸热反应。]核心突破攻重难放热反应与吸热反应的比较放热反应吸热反应能量变化反应物的总能量大于生成物的总能量反应物的总能量小于生成物的总能量键能变化生成物的总键能大于反应物的总键能生成物的总键能小于反应物的总键能图示常见实例①金属与水或酸的反应；②金属氧化物与水或酸的反应；③可燃物的燃烧反应及缓慢氧化；④酸与碱的中和反应；⑤大部分化合反应①大部分分解反应；②Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反应；③高温下焦炭与水的反应[素养养成]宏观辨识与微观探析：分析化学反应中能量变化需注意的问题(1)化学键的断裂与形成是本质(微观)原因，而物质具有的能量(化学能)变化是宏观原因。(2)由于化学反应一定有化学键的断裂和形成，因此在物质变化的同时一定伴随着能量变化。(3)放热(或吸热)过程不一定是放热(或吸热)反应，如冰融化是吸热过程而不是吸热反应。【典例1】已知反应X＋Y===M＋N为吸热反应，对这个反应的下列说法中正确的是()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放出的能量D．反应物X和Y的总能量一定小于生成物M和N的总能量D[是吸热反应还是放热反应比较的是反应物的总能量和生成物的总能量，当反应物的总能量小于生成物的总能量时，反应为吸热反应，故A错、D对；反应是吸热还是放热与反应条件无关，故B错；当破坏化学键吸收的总能量大于形成化学键所放出的总能量时为吸热反应，故C错。]反应是吸热还是放热与反应条件无关。1．某反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是()B[根据图示，a曲线为断键吸收能量E1，b曲线为成键释放能量E2，A错误；E1E2，反应要释放能量，其能量变化ΔE＝E2－E1，B正确，D错误；能量越低越稳定，C错误。]A．过程a释放热量，过程b吸收热量B．该反应为放热反应，热效应等于ΔEC．反应物的总能量高说明更稳定D．该反应过程中的能量变化等于E1＋E2利用化学键计算化学反应中的能量变化1．根据化学方程式确定断键、成键的物质的量。2．确定断键吸收的总能量和成键释放的总能量。3．计算反应的能量变化(1)若反应释放能量E＝成键时释放能量之和－断键时吸收能量之和(2)若反应吸收能量E＝断键时吸收能量之和－成键时释放能量之和【典例2】下表中的数据表示破坏1mol化学键需消耗的能量，根据表中数据计算以下反应生成1molCO2时的热量变化()CH4(g)＋2O2(g)=====点燃CO2(g)＋2H2O(g)化学键C—HO—OO===OC—OC===OH—O能量(kJ)415138498343798465A．放出热量800kJB．放出热量1520kJC．吸收热量110kJD．放出热量610kJA[1个CH4中含4个C—H键，1个O2中含1个O===O键，1个CO2中含2个C===O键，1个H2O中含2个H—O键。生成1molCO2时，断裂4molC—H键和2molO===O键，吸收的热量为Q吸＝4EC－H＋2EO＝O＝4×415kJ＋2×498kJ＝2656kJ。形成4molH－O键和2molC===O键，释放的热量为Q放＝4EO－H＋2EC＝O＝4×465kJ＋2×798kJ＝3456kJ，因为Q放Q吸，所以反应放热。放出的热量为ΔQ＝Q放－Q吸＝3456kJ－2656kJ＝800kJ。]2．反应A：4HCl＋O2――――→CuO/CuCl2400℃2Cl2＋2H2O，已知反应A的相关信息：①用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl，利用反应A可实现氯气的循环利用；②反应A中，4molHCl被氧化，放出115.6kJ的热量；③则断开1molH－O键与断开1molH－Cl键所需能量相差约为()A．127.6kJB．92.65kJC．31.9kJD．无法计算C[断裂反应物中的化学键需要吸收的热量为Q吸＝4×EH－Cl＋EO＝O，形成化学键释放的热量为Q放＝4EO－H＋2ECl－Cl。因为反应A中，4molHCl被氧化，放出115.6kJ的热量，所以Q放－Q吸＝115.6kJ，即4EO－H＋2ECl－Cl－(4×EH－Cl＋EO＝O)＝115.6kJ，整理得：4EH－Cl－4EH－O＝2ECl－Cl－EO＝O－115.6kJ＝2×243kJ－498kJ－115.6kJ＝－127.6kJ，即EH－O－EH－Cl＝31.9kJ，故断开1molH－O键与断开1molH－Cl键所需能量相差约为31.9kJ。]当堂达标提素养1．在研究物质变化时，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其能量变化，据此判断以下叙述中错误的是()A．化学反应中物质变化的实质是旧化学键断裂和新化学键形成B．物质燃烧可看成“储存”在物质内部的能量转化为热能、光能等能量释放出来C[需要加热的反应不一定是吸热反应，有些放热反应也需要加热引发反应的进行。]C．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应D．在化学反应中，破坏旧化学键吸收的能量大于形成新化学键释放的能量时，该反应是吸热反应C[金属与酸的置换反应、中和反应、所有燃烧反应都是放热反应；复分解反应则不一定是放热反应。]2．下列反应一定属于放热反应的是()①H2SO4与Ba(OH)2溶液的反应②Mg与CH3COOH溶液的反应③燃烧反应④中和反应⑤复分解反应A．仅①②③B．仅①②④C．仅①②③④D．仅③④⑤3．某化学反应过程中的能量变化如图所示，下列结论正确的是()A．生成物的总能量小于反应物的总能量B．断开化学键所吸收的能量小于形成化学键所放出的能量C．该反应可能是酸和碱的中和反应D．该反应中其他形式的能量转化成了化学能D[根据图示可知生成物的总能量大于反应物的总能量，A项错误。由于反应物的总能量低于生成物的总能量，所以断开化学键所吸收的能量大于形成化学键所放出的能量，反应是吸热反应，B项错误。该反应是吸热反应，而酸和碱的中和反应是放热反应，C项错误。由于该反应吸收能量，因此该反应中其他形式的能量转化成了化学能，D项正确。]4．氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中，断裂1molH2中的化学键消耗的能量为Q1kJ，断裂1molCl2中的化学键消耗的能量为Q2kJ，形成1molHCl中的化学键释放的能量为Q3kJ。下列关系式中，正确的是()A．Q1＋Q2Q3B．Q1＋Q22Q3C．Q1＋Q2Q3D．Q1＋Q22Q3D[氢气在氯气中的燃烧反应为放热反应，反应物断键所吸收的能量小于生成物成键所放出的能量，再结合化学方程式H2＋Cl2===2HCl，可得成键比例关系，故Q1＋Q22Q3。]5.如图所示，把试管放入盛有25℃的澄清饱和石灰水的烧杯中，先在试管中放入几根镁条，再用胶头滴管滴加5mL稀盐酸于试管中。试回答下列问题：(1)实验中观察到的现象是_______________________________。(2)产生上述现象的原因是_______________________________。(3)写出有关反应的离子方程式：_________________________。(4)由实验推知，MgCl2和H2的总能量________(填“大于”“小于”或“等于”)镁条和盐酸的总能量。[解析]本题是以实验为背景的综合题，解答此题的关键：(1)镁是活泼金属，与稀盐酸剧烈反应释放能量；(2)Ca(OH)2在水中的溶解度随着温度的升高而降低；(4)对于放热反应，形成新化学键释放的能量大于断裂旧化学键需要吸收的能量。[答案](1)①镁条逐渐溶解；②有气泡产生；③烧杯内的澄清饱和石灰水变浑浊(2)镁条与稀盐酸反应产生氢气，该反应是放热反应，而Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低，饱和石灰水中的Ca(OH)2析出使溶液变浑浊(3)Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑(4)小于