2019-2020年高中化學(xué) 專題2 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 第2單元 化學(xué)反應(yīng)中的熱量 第1課時(shí)教學(xué)案 蘇教版必修2.doc

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2019-2020年高中化學(xué) 專題2 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 第2單元 化學(xué)反應(yīng)中的熱量 第1課時(shí)教學(xué)案 蘇教版必修2 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]　通過生產(chǎn)、生活中的實(shí)例熟悉化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，會(huì)判斷吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)。 一、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的探究 1．按照下列各實(shí)驗(yàn)的操作步驟，完成各實(shí)驗(yàn)并將觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及其實(shí)驗(yàn)結(jié)論填入表中。 (1)鋁與鹽酸反應(yīng) 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 產(chǎn)生大量氣泡、溫度計(jì)指示溫度升高 鋁與鹽酸反應(yīng)的離子方程式為2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，該反應(yīng)放出熱量 (2)Ba(OH)28H2O與NH4Cl晶體反應(yīng) 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 ①有刺激性氣味氣體產(chǎn)生 ②用手摸燒杯底部有冰涼感覺 ③用手拿起燒杯，玻璃片粘結(jié)到燒杯的底部 ④燒杯內(nèi)反應(yīng)物成糊狀 化學(xué)方程式為Ba(OH)28H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O，該反應(yīng)吸收熱量 由上述實(shí)驗(yàn)可知，化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化，有的放出能量，有的吸收能量?；瘜W(xué)反應(yīng)中的能量變化有多種形式，但通常主要表現(xiàn)為熱量的變化。化學(xué)上把有熱量放出的化學(xué)反應(yīng)稱為放熱反應(yīng)，把吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)稱為吸熱反應(yīng)。 2．根據(jù)前面的學(xué)習(xí)和生活常識(shí)，分析下列反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？ ①H2SO4＋2KOH===K2SO4＋2H2O ②Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ ③NH4ClHCl↑＋NH3↑ ④2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe ⑤2Mg＋O22MgO ⑥Ca(OH)2＋2NH4Cl===CaCl2＋2NH3↑＋2H2O ⑦C＋CO22CO ⑧C＋H2O(g)CO＋H2 答案　③⑥⑦⑧為吸熱反應(yīng)；①②④⑤為放熱反應(yīng)。 1.常見的放熱反應(yīng) (1)所有的燃燒反應(yīng)，劇烈的發(fā)光、發(fā)熱的化學(xué)反應(yīng)； (2)酸堿中和反應(yīng)； (3)大多數(shù)的化合反應(yīng)； (4)鋁熱反應(yīng)； (5)活潑金屬與酸或H2O的反應(yīng)。 2．常見的吸熱反應(yīng) (1)消石灰與氯化銨固體的反應(yīng)； (2)大多數(shù)的分解反應(yīng)； (3)碳與水蒸氣的反應(yīng)； (4)以C、H2、CO為還原劑的氧化還原反應(yīng)。 1．下列對(duì)化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識(shí)中錯(cuò)誤的是(　　) A．會(huì)引起化學(xué)鍵的變化 B．會(huì)產(chǎn)生新的物質(zhì) C．必然引起物質(zhì)狀態(tài)的變化 D．必然伴隨著能量的變化 答案　C 解析　化學(xué)反應(yīng)不一定引起物質(zhì)狀態(tài)的變化，如氣相反應(yīng)：氮?dú)馀c氫氣化合生成氨氣無狀態(tài)變化。 2．下列變化中屬于吸熱反應(yīng)的是(　　) ①液態(tài)水汽化　②將膽礬加熱變?yōu)榘咨勰、劭列遭c固體溶于水　④氯酸鉀分解制氧氣?、萆腋磻?yīng)生成熟石灰?、薷杀A A．①④ B．②④ C．③⑤ D．④⑥ 答案　B 解析?、佗邰薏皇腔瘜W(xué)反應(yīng)，②④是吸熱反應(yīng)，⑤是放熱反應(yīng)。 二、化學(xué)反應(yīng)中能量變化 1．從化學(xué)鍵角度分析化學(xué)反應(yīng)中的能量變化 (1)請(qǐng)根據(jù)下列信息分析氫氣燃燒生成水蒸氣時(shí)，為什么會(huì)發(fā)生能量變化？ 答案　從給出的信息可知，在化學(xué)反應(yīng)過程中，反應(yīng)物分子中舊鍵斷裂需吸收能量，生成物分子中新鍵形成放出能量。斷裂1 mol H2和 mol O2中的化學(xué)鍵吸收的能量總和為436 kJ＋249 kJ＝685 kJ，而形成1 mol H2O的共價(jià)鍵釋放 930 kJ 能量，放出的能量大于吸收的能量，故該反應(yīng)要放出能量。 (2)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化可以用下圖形象地表示出來： ①若E1>E2，反應(yīng)吸收能量； ②若E1E2，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 4．已知斷開1 mol H—H鍵吸收的能量為436 kJ，形成1 mol H—N鍵放出的能量為391 kJ，根據(jù)化學(xué)方程式N2 ＋3H22NH3，反應(yīng)完1 mol N2放出的能量為92.4 kJ，則斷開1 mol N≡N鍵需吸收的能量是(　　) A．431 kJ B．945.6 kJ C．649 kJ D．869 kJ 答案　B 解析　設(shè)斷開1 mol N≡N鍵需吸收的能量為x，根據(jù)反應(yīng)放出的能量＝形成新鍵放出的能量－斷開舊鍵吸收的能量，代入數(shù)據(jù)：92.4 kJ＝6391 kJ－3436 kJ－x，x＝945.6 kJ。  1．判斷下列說法的正誤，正確的在括號(hào)內(nèi)劃“√”，錯(cuò)誤的在括號(hào)內(nèi)劃“”。 (1)所有化學(xué)反應(yīng)必然引起物質(zhì)狀態(tài)的變化(　　) (2)不同的化學(xué)反應(yīng)放出或吸收的能量一般是不相同的(　　) (3)同一化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物的用量不同時(shí)，放出或吸收的能量卻相同(　　) (4)放出能量越多的反應(yīng)，通常生成物越不穩(wěn)定(　　) (5)因?yàn)闅錃庠谘鯕庵腥紵欠懦瞿芰康?，所以水的分解反?yīng)一定是吸收能量的(　　) 答案　(1)　(2)√　(3)　(4)　(5)√ 解析　(4)放出能量越多的反應(yīng)，說明生成物的能量越低，生成物越穩(wěn)定。 2．下列說法正確的是(　　) A．物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)都伴隨著能量變化 B．伴有能量變化的物質(zhì)變化都是化學(xué)變化 C．在一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)體系中，反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量一定相同 D．在一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)體系中，反應(yīng)物的總能量總是高于生成物的總能量 答案　A 解析　物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)都伴隨著能量變化，伴有能量變化的物質(zhì)變化不一定是化學(xué)變化，如物質(zhì)發(fā)生核變(如原子彈的爆炸)時(shí)也伴有能量變化。在一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)體系中，反應(yīng)物的總能量(設(shè)為x)與生成物的總能量(設(shè)為y)之間的關(guān)系：①x＞y，化學(xué)反應(yīng)為放熱反應(yīng)；②x＜y，化學(xué)反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。 3．下列說法正確的是(　　) ①需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)?、诜艧岱磻?yīng)在常溫下一定很容易發(fā)生?、鄯磻?yīng)是放出能量還是吸收能量必須看反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對(duì)大小?、苡械姆艧岱磻?yīng)加熱到一定溫度引發(fā)后，停止加熱反應(yīng)也能繼續(xù)進(jìn)行 A．只有③④ B．只有①② C．①②③④ D．②③④ 答案　A 解析　加熱才能發(fā)生的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)，如銅在氯氣中燃燒；放熱反應(yīng)在常溫下不一定容易發(fā)生，如N2與H2合成NH3；反應(yīng)是放熱還是吸熱取決于反應(yīng)物、生成物所具有的總能量的相對(duì)大?。恍枰訜岵拍馨l(fā)生的放熱反應(yīng)，如果反應(yīng)放出的熱量達(dá)到反應(yīng)所需要的熱量，停止加熱反應(yīng)也能繼續(xù)進(jìn)行，如Fe＋SFeS。 4．已知反應(yīng)A2＋B2===2AB，破壞1 mol A2中的化學(xué)鍵消耗的能量為Q1 kJ，破壞1 mol B2中的化學(xué)鍵消耗的能量為 Q2 kJ，形成1 mol AB中的化學(xué)鍵釋放的能量為Q3 kJ，則下列說法正確的是(　　) A．若A2和B2的總能量之和大于生成的AB的總能量，則反應(yīng)放熱 B．若A2和B2的總能量之和小于生成的AB的總能量，則反應(yīng)放熱 C．若該反應(yīng)放出能量，則Q1＋Q2＞Q3 D．若該反應(yīng)吸收能量，則Q1＋Q2Q3 C．Q1＋Q22Q3 答案　A 解析　由于Cl2和H2反應(yīng)生成HCl要放出熱量，所以Q1＋Q2<2Q3。 7．研究物質(zhì)變化時(shí)，人們可以從不同的角度、不同的層面來認(rèn)識(shí)物質(zhì)變化時(shí)所引起的化學(xué)鍵及能量變化。據(jù)此判斷以下敘述中錯(cuò)誤的是(　　) A．金屬鈉與氯氣反應(yīng)生成氯化鈉后，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性增強(qiáng)，體系的能量降低 B．物質(zhì)燃燒可看作是儲(chǔ)存在物質(zhì)內(nèi)部的能量(化學(xué)能)轉(zhuǎn)化為熱能釋放出來 C．氮?dú)夥肿觾?nèi)部存在著很強(qiáng)的化學(xué)鍵，故通常情況下氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很活潑 D．需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)不一定是吸收能量的反應(yīng) 答案　C 8．下列能正確表示氫氣與氯氣反應(yīng)生成氯化氫的過程中能量變化的示意圖是(　　) 答案　B 解析　氫氣與氯氣的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，反應(yīng)物斷鍵先吸收能量，總能量增大，然后形成化學(xué)鍵時(shí)放出能量。 題組四　化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中的能量變化 9. H2和I2在一定條件下能發(fā)生反應(yīng)：H2(g) ＋I(xiàn)2(g) 2HI(g)　ΔH＝－a kJmol－1 已知： (a、b、c均大于零)下列說法不正確的是(　　) A．反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量 B．?dāng)嚅_1 mol H—H鍵和1 mol I—I鍵所需能量大于斷開2 mol H—I鍵所需能量 C．?dāng)嚅_2 mol H—I鍵所需能量約為(c＋b＋a) kJ D．向密閉容器中加入2 mol H2和2 mol I2，充分反應(yīng)后放出的熱量小于2a kJ 答案　B 解析　ΔH<0，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，A項(xiàng)正確；因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng)，所以斷開1 mol H—H鍵和1 mol I—I鍵所需能量小于斷開2 mol H—I鍵所需能量，B項(xiàng)不正確；設(shè)斷開2 mol H—I鍵所需能量為x，則b＋c－x＝－a，所以x＝a＋b＋c，C項(xiàng)正確；因?yàn)樵摲磻?yīng)為可逆反應(yīng)，所以向密閉容器中加入2 mol H2和2 mol I2，充分反應(yīng)后放出的熱量小于2a kJ，D項(xiàng)正確。 10．根據(jù)下列信息判斷氫氣燃燒生成水時(shí)的熱量變化，其中一定正確的是(　　) A．H2O分解為H2與O2時(shí)放出熱量 B．生成1 mol H2O時(shí)吸收熱量245 kJ C．甲、乙、丙中物質(zhì)所具有的總能量大小關(guān)系為乙>甲>丙 D．氫氣和氧氣的總能量小于水的能量 答案　C 解析　根據(jù)能量變化可知，1 mol H2與 mol O2斷鍵時(shí)吸收685 kJ能量，而生成1 mol H2O放出930 kJ能量，所以H2燃燒生成H2O的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則H2O的分解是吸熱反應(yīng)。 [能力提升] 11．為了研究化學(xué)反應(yīng)A＋B===C＋D的能量變化情況，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示裝置。當(dāng)向盛有A的試管中滴加試劑B時(shí)，看到U形管中甲處液面下降乙處液面上升。試回答下列問題： (1)該反應(yīng)________(填“放出”或“吸收”)熱量。 (2)A和B的總能量比C和D的總能量________(填“高”或“低”)。 (3)物質(zhì)中的化學(xué)能通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成________釋放出來。 (4)反應(yīng)物化學(xué)鍵斷裂吸收的能量________(填“高”或“低”)于生成物化學(xué)鍵形成放出的能量。 (5)寫出一個(gè)符合題中條件的化學(xué)方程式：__________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)放出　(2)高　(3)熱能　(4)低 (5)2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑(或2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑或NaOH＋HCl===NaCl＋H2O等合理答案均可) 12．請(qǐng)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)與熱能的有關(guān)知識(shí)，填寫下列空白： (1)在一個(gè)小燒杯里，加入20 g Ba(OH)28H2O粉末，將小燒杯放在事先已滴有4～5滴水的玻璃片上。然后加入10 g NH4Cl晶體，并用玻璃棒迅速攪拌。 ①實(shí)驗(yàn)中玻璃棒的作用是__________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象有________________________________________________ ________________________________________________________________________ 和反應(yīng)混合物呈糊狀。 (2)下列過程中不一定釋放能量的是________(填編號(hào))。 ①形成化學(xué)鍵?、谌剂先紵、刍戏磻?yīng)?、芷咸烟窃隗w內(nèi)的氧化反應(yīng)?、菟釅A中和?、拚ㄋ幈? (3)等質(zhì)量的下列物質(zhì)分別完全燃燒，放出熱量較多的是________(填編號(hào))。 ①固體硫 ②硫蒸氣 (4)已知H2和O2反應(yīng)放熱，且斷開1 mol H—H鍵、1 mol O===O鍵、1 mol O—H鍵需吸收的能量分別為Q1 kJ、Q2 kJ、Q3 kJ，由此可以推知下列關(guān)系正確的是________(填編號(hào))。 ①Q(mào)1＋Q2＞Q3 ②Q1＋Q2＞2Q3 ③2Q1＋Q2＜4Q3 ④2Q1＋Q2＜2Q3 答案　(1)①攪拌使混合物充分接觸并反應(yīng) ②Ba(OH)28H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O　③玻璃片與燒杯之間結(jié)冰黏在一起，有少許刺激性氣味的氣體逸出 (2)③　(3)②　(4)③ 解析　(1)用玻璃棒迅速攪拌，可以知道玻璃棒的作用是攪拌使混合物充分接觸并反應(yīng)；氯化銨屬于銨鹽，能和強(qiáng)堿氫氧化鋇反應(yīng)生成氨氣、水以及氯化鋇，化學(xué)方程式為Ba(OH)28H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O。氯化銨和Ba(OH)28H2O的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度降低能讓水結(jié)冰，導(dǎo)致燒杯和玻璃片黏在一起，同時(shí)生成的氨氣具有刺激性氣味。 (2)一般的化合反應(yīng)放熱，但有的化合反應(yīng)吸熱，如二氧化碳和碳反應(yīng)生成一氧化碳。 (3)固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)需要吸收能量，所以硫蒸氣的能量大于固體硫，等質(zhì)量的固體硫、硫蒸氣分別完全燃燒，放出熱量較多的是硫蒸氣。 (4)已知2 mol H2和1 mol O2反應(yīng)生成2 mol H2O，反應(yīng)斷開2 mol H—H鍵吸收能量2Q1 kJ、1 mol O===O鍵吸收能量Q2 kJ，形成4 mol O—H鍵放出能量4Q3 kJ，總反應(yīng)放熱，則2Q1＋Q2＜4Q3。 13．在25 ℃、101 kPa的條件下，斷裂1 mol H—H鍵吸收436 kJ能量，斷裂1 mol Cl—Cl鍵吸收243 kJ能量，形成 1 mol H—Cl鍵放出431 kJ能量。H2＋Cl2===2HCl的化學(xué)反應(yīng)可用下圖表示： 請(qǐng)回答下列有關(guān)問題： (1)反應(yīng)物斷鍵吸收的總能量為________。 (2)生成物成鍵放出的總能量為________。 (3)判斷H2＋Cl2===2HCl是________(填“吸收”或“放出”)能量。 (4)反應(yīng)物的總能量________(填“＞”“＝”或“＜”)生成物的總能量。 答案　(1)679 kJ　(2)862 kJ　(3)放出　(4)＞ 解析　(1)反應(yīng)物斷鍵吸收的總能量應(yīng)該是斷裂1 mol H—H鍵與1 mol Cl—Cl鍵吸收的能量之和，即436 kJ＋243 kJ＝679 kJ。 (2)生成物成鍵放出的總能量為2431 kJ＝862 kJ。 (3)、(4)由于吸收的總能量小于放出的總能量，所以反應(yīng)放熱，即反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量。 14．能源是人類生活和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，研究化學(xué)應(yīng)用中的能量變化，有助于更好地利用化學(xué)反應(yīng)為生產(chǎn)和生活服務(wù)。 (1)化學(xué)鍵斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)能量產(chǎn)生的原因。從能量的角度看，斷開舊化學(xué)鍵需要________(填“吸收”或“放出”，下同)能量，形成新化學(xué)鍵需要________能量。 (2)已知化學(xué)反應(yīng)N2＋3H22NH3的能量變化如圖所示， ①1 mol N和3 mol H生成1 mol NH3(g)是________(填“吸收”或“釋放”)能量的過程。由mol N2(g)和mol H2(g)生成1 mol NH3(g)的過程________(填“吸收”或“釋放”)________ kJ能量。 ②已知斷開1 mol H—H鍵，1 mol N—H鍵、1 mol N≡N鍵分別需要吸收的能量為436 kJ、391 kJ、946 kJ。一定條件下由氫氣和氮?dú)夥磻?yīng)生成1 mol NH3需要________(填“放出”或“吸收”)________ kJ的熱量。 答案　(1)吸收　放出 (2)①釋放　釋放　(b－a)?、诜懦觥?6 解析　(2)①如果反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量，整個(gè)反應(yīng)就放出能量，反之就吸收能量。由圖像可知1 mol N和3 mol H具有的總能量比1 mol NH3(g)高b kJ，所以1 mol N和3 mol H生成1 mol NH3(g)是釋放能量的過程。由圖像可知 mol N2(g)和 mol H2(g)具有的總能量比1 mol N和3 mol H具有的總能量低a kJ，而1 mol NH3(g)具有的總能量比1 mol N和3 mol H具有的總能量低b kJ，b>a，所以由 mol N2(g)和 mol H2(g)生成1 mol NH3(g)的過程釋放出(b－a) kJ能量。②根據(jù)化學(xué)方程式N2＋3H22NH3，生成1 mol NH3時(shí)需要消耗0.5 mol的N2和1.5 mol的H2。因此在上述的反應(yīng)過程中斷裂0.5 mol N≡N鍵和1.5 mol H—H鍵，共吸收熱量0.5 946 kJ＋1.5436 kJ＝1 127 kJ；形成1 mol NH3中的3 mol N—H鍵，共放出熱量3391 kJ＝1 173 kJ。因?yàn)? 173 kJ＞1 127 kJ，因此反應(yīng)放熱，共放出1 173 kJ－1 127 kJ＝46 kJ的熱量。