实验06化学反应与热能

【同步实验课】化学反应与热能0101实验梳理02实验点拨03典例分析04对点训练05真题感悟【实验目的】了解化学反应伴随着能量的变化，主要表现为热量的变化。【实验原理】放热反应：Mg+2HCl=MgCl2+H2↑吸热反应：Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O【实验试剂】氢氧化钡晶体氯化铵晶体水2mol/L盐酸镁条【实验仪器】研钵托盘天平药匙烧杯(500ml)胶头滴管玻璃棒【实验一】镁和盐酸的反应实验操作图解操作实验现象实验结论在一支试管中加入2mL2mol/L盐酸，并用温度计测量其温度。再向试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条，观察现象，并测量溶液温度的变化。1.反应前温度2.镁与盐酸反应3.温度上升试管外壁

发热

温度计显示温度上升镁与盐酸反应有热量放出Mg+2HCl=MgCl2+H2

↑【实验二】Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应实验操作图解操作实验现象实验结论将20gBa(OH)2·8H2O晶体研细后与10gNH4Cl晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上。用玻璃棒快速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯，用手触摸杯壁下部，试着用手拿起烧杯，观察现象。1.向木板上滴水2.搅拌混合固体3.盖上玻璃片4.用手触摸烧杯壁5.木板被带起1.产生刺激性气味气体；2.混合物呈糊状；3.玻璃片与烧杯黏在一起，手指触摸杯壁下部，感觉温度降低。氢氧化钡和氯化铵反应为吸热反应，该反应生成水和氨气。Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O问题与讨论：1.需要加热才能进行的反应一定是吸热反应吗？【解析】化学反应表现为吸热或放热，与反应开始时是否需要加热无关，而应通过比较反应过程中吸收与放出能量的多少来确定，也可以通过比较反应物与生成物的总键能大小来确定。放热反应虽然会有能量放出，但有的放热反应需要加热才能进行，通过加热，可以引发放热反应，如C＋O2CO2为放热反应；绝大多数吸热反应需在加热条件下进行，但也有部分吸热反应不加热也能进行，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应为吸热反应。2．有能量变化的过程不是发生吸热反应就是发生放热反应吗？【解析】不能将反应类型(放热反应或吸热反应)与能量变化过程等同起来。化学反应中必然有能量的变化，但发生能量变化的却不一定是化学反应。如NaOH固体溶于水、水蒸气转化为液态水时放出能量，但以上过程是放热的物理变化过程而不是发生放热反应；NH4NO3固体溶于水、碘升华、水蒸发时吸收能量，但以上过程是吸热的物理变化过程而不是发生吸热反应。3．做实验时，不管是吸热反应还是放热反应都可能用到酒精灯，怎样根据加热的方法判断该反应是吸热反应还是放热反应？放热反应加热的目的是什么？【解析】持续用酒精灯加热，撤掉酒精灯反应就停止的反应是吸热反应；开始用酒精灯加热，反应开始后，撤去酒精灯仍能继续反应的反应是放热反应。放热反应加热的目的一般是引发反应进行或加快反应速率。二、规律与方法：1．放热反应和吸热反应的比较：E：物质的总能量；Q(吸)：反应物分子断键时吸收的总能量；Q(放)：生成物分子成键时放出的总能量。2.常见的放热反应和吸热反应：3．吸热反应和放热反应的判断方法(1)根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断——决定因素。若反应物的总能量大于生成物的总能量，属于放热反应，否则是吸热反应。(2)根据化学键破坏或形成时的能量变化判断——用于计算。若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，属于放热反应，否则是吸热反应。(3)根据反应物和生成物的相对稳定性判断。由不稳定的物质(能量高)生成稳定的物质(能量低)的反应为放热反应，反之为吸热反应。(4)根据反应条件判断。凡是持续加热才能进行的反应一般就是吸热反应。特别注意：化学反应是吸热反应还是放热反应与反应条件无必然的关系。具体如下：三、深度剖析：1．本质判据（1）能量角度①放热反应：反应物的能量总和＞生成物的能量总和②吸热反应：反应物的能量总和＜生成物的能量总和（2）键能角度①放热反应：反应物的键能总和＜生成物的键能总和②吸热反应：反应物的键能总和＞生成物的键能总和2．条件判据（1）需要持续加热才能进行的反应一般是吸热反应（2）反应开始需要加热，停热后仍能继续进行，一般是放热反应3．现象判据（1）反应体系的温度变化①体系的温度升高：放热反应②体系的温度降低：吸热反应（2）密闭体系的压强变化①体系的压强增大：放热反应②体系的压强减小：吸热反应（3）液体的挥发程度①液体的挥发程度增大：放热反应②液体的挥发程度减小：吸热反应（4）催化剂的红热程度①停热后催化剂继续红热：放热反应②停热后催化剂不再红热：吸热反应4．经验判据（1）放热反应①金属、金属氧化物与酸或水的反应②可燃物的燃烧反应及缓慢氧化③酸和碱的中和反应④铝热反应，如2Al+Fe2O32Fe+Al2O3⑤大多数的化合反应。如2NO2N2O4（2）吸热反应①大多数的分解的反应（2H2O22H2O+O2↑除外）②铵盐和碱反应，如Ba（OH）2•8H2O+2NH4Cl＝BaCl2+2NH3•H2O+8H2O③盐的水解反应④两个特殊反应：C+CO22CO、C+H2O（g）CO+H2⑤碳酸氢钠与柠檬酸的反应5．注意事项（1）反应的热效应与反应条件无必然关系①在高温下才能进行的化学反应不一定是吸热反应②在常温下进行的化学反应不一定是放热反应③使用催化剂的反应不一定是吸热反应（2）反应的热效应与反应是化合还是分解无必然关系①化合反应不一定是放热反应②分解反应不一定是吸热反应【典例01】（2023下·新疆乌鲁木齐·高二统考学业考试）下列说法中正确的是A．化学反应一定是放热反应B．能量变化是化学反应的基本特征之一C．化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少无关D．反应物的总能量小于生成物的总能量的化学反应是放热反应【答案】B【解析】A．化学反应有的是放热反应有的是吸热反应，故A错误；B．化学反应一定伴随能量变化，能量变化是化学反应的基本特征之一，故B正确；C．化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少有关，故C错误；D．反应物的总能量大于生成物的总能量的化学反应是放热反应，故D错误；选B。【典例02】（2023下·四川南充·高一校考阶段练习）下列属于吸热反应的是A． B．C．镁条与稀硫酸的反应 D．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应【答案】D【解析】A．根据图示，生成物的总能量低于反应物的总能量，该反应为放热反应，故不选A；B．根据图示，生成物的总能量低于反应物的总能量，该反应为放热反应，故不选B；C．金属与酸的反应放热，镁条与稀硫酸的反应是放热反应，故不选C；D．铵盐与碱反应吸热，Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应，故选D；选D。1．（2023下·天津和平·高一统考学业考试）下列关于化学反应与能量的说法中，不正确的是A．镁条与盐酸的反应属于放热反应B．盐酸与氢氧化钠的反应属于吸热反应C．与NH4Cl的反应属于吸热反应D．化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因【答案】B【解析】A．镁条与盐酸反应生成MgCl2和H2、同时放热，该反应属于放热反应，A项正确；B．酸碱中和反应为放热反应，盐酸与氢氧化钠的反应属于放热反应，B项错误；C．Ba(OH)2∙8H2O与NH4Cl反应生成BaCl2、NH3和H2O，同时吸热，该反应为吸热反应，C项正确；D．化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程，断裂反应物中的化学键吸收能量、形成生成物中的化学键放出能量，故化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因，D项正确；答案选B。2．（2024上·贵州铜仁·高一统考期末）下列图示实验操作，不能达到目的的是ABCD用饱和碳酸氢钠溶液除去气体中的气体验证与水反应为放热反应鉴别纯碱和小苏打验证盐酸、碳酸、硅酸酸性的相对强弱A．A B．B C．C D．D【答案】D【解析】A．饱和碳酸氢钠溶液和HCl反应，不和CO2反应，可以除去气体中的气体，A不符合题意；B．在试管中存有一定量的空气，若Na与水的反应放热，放出的热量使空气膨胀，导致U形管中的红墨水左边液面下降，右边液面上升，能达到目的，B不符合题意；C．碳酸钠受热不分解，碳酸氢钠受热易分解生成二氧化碳气体，通过比较澄清石灰水是否变浑浊，可鉴别纯碱和小苏打，C不符合题意；D．HCl具有挥发性，也可以和硅酸钠反应生成硅酸，不能验证盐酸、碳酸、硅酸酸性的相对强弱，D符合题意；故选D。3．（2023下·高一课时练习）科学家最新发现，通过简单的化学反应，可以将树木纤维素转变成超级储能装置，如图是该反应的微观示意图，下列说法错误的是A．该反应过程伴有能量变化B．该反应前后原子的种类、个数、质量均保持不变C．反应物X的能量低于生成物W的能量D．断裂反应物(X＋Y)中化学键吸收能量，形成生成物(Z＋W)中化学键释放能量【答案】C【解析】A．图中涉及反应为C和NH3，在高温、催化剂作用下反应生成N2和CH4，该反应过程有能量变化，A正确；B．根据质量守恒定律可知，该反应前后原子的种类、个数、质量均保持不变，B正确；C．无法比较X和W的能量高低，C错误；D．化学反应中，断键吸收能量，成键释放能量，D正确。故选Ｃ。4．（2023上·辽宁·高一校联考期末）下列说法正确的是A．化学反应过程中一定包含着化学键的断裂和形成B．物质在发生化学变化时，一定没有物理变化发生C．物质有发光和放热现象产生时，一定发生了化学变化D．节日燃放的烟花包含某些金属元素的焰色试验，焰色试验属于化学变化【答案】A【解析】A．化学反应过程是旧键的断裂和新键的形成过程，则一定包含着化学键的断裂和形成，A正确；B．物质在发生化学变化时，通常伴随着物理变化的发生，如蜡烛燃烧时，通常先熔化、后燃烧，B不正确；C．物质有发光和放热现象产生时，不一定发生化学变化，如灯泡发光，C不正确；D．金属元素发生焰色试验时，将热能转化为光能，但没有新物质的生成，所以焰色试验属于物理变化，D不正确；故选A。5．（2023下·海南海口·高一海口市长流中学校考期中）下列说法正确的是A．强酸强碱中和反应的实质是：H++OH=H2OB．物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要放出能量，而形成生成物中的化学键要吸收能量C．化学反应中的能量变化，通常主要表现为电能的变化，如干电池等等D．生物体内主要体现物质变化，如新陈代谢，而很少有能量变化【答案】A【解析】A．强酸与强碱反应的实质是强酸电离出的H+与强碱电离出的OH结合成H2O，即H++OH=H2O，A项正确；B．物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要吸收能量，而形成生成物中的化学键要放出能量，B项错误；C．化学反应中的能量变化，通常主要表现为热量的变化，C项错误；D．生物体内在主要体现物质变化的同时还伴随能量变化，D项错误；答案选A。6．（2023下·海南海口·高一海口市长流中学校考期中）下列物质加入水中，会显著吸热的是A．固体NaOH B．生石灰 C．无水乙醇 D．固体NH4NO3【答案】D【解析】A．固体NaOH溶于水放热，故A错误；B．生石灰溶于水生成氢氧化钙，该反应会放出大量的热，故B错误；C．无水C2H5OH溶于水热效应不明显，故C错误；D．NH4NO3溶于水是吸热的，故D正确；故选：D。7．（2023下·海南海口·高一海口市长流中学校考期中）化学反应中能量变化的根本原因是A．反应温度的改变 B．化学键的断裂和形成C．分子间距离的变化 D．物质组成发生变化【答案】B【解析】化学反应进行过程中原子之间进行重新组合，原来物质中的化学键要首先断裂，然后原子之间重组时，形成新化学键，旧键断裂和新键形成过程中都有能量变化，故化学反应中能量变化的根本原因是反应过程中化学键的断裂与形成。故选B。8．（2023上·河北保定·高一校联考阶段练习）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．两步反应均为放热反应 B．A与C的能量差为C．A→B的反应一定需要加热 D．三种物质中C最稳定【答案】D【解析】A．A的能量小于B的能量，说明A→B的反应为吸热反应，B的能量大于C的能量，说明B→C的反应为放热反应，故A错误；B．由图可知A与C的能量差为E4(E3E2)，故B错误；C．A→B为吸热反应，不一定需要加热，如氯化铵晶体和氢氧化钡晶体的反应为吸热反应，不需要加热，故C错误；D．物质的能量越低越稳定，C的能量最低，C最稳定，故D正确；答案选D。9．（2022下·广西南宁·高一南宁三中校考期中）下列反应属于吸热反应的是A．生石灰溶于水 B．盐酸和氢氧化钠溶液反应C．镁在空气中燃烧 D．氢氧化钡和氯化铵晶体混合【答案】D【解析】A．生石灰溶于水转化成熟石灰，发生反应CaO+H2O=Ca(OH)2，该反应为放热反应，A项不符合题意；B．盐酸和氢氧化钠溶液发生中和反应生成NaCl和H2O，该反应为放热反应，B项不符合题意；C．Mg在空气中燃烧生成MgO，该反应属于放热反应，C项不符合题意；D．氢氧化钡和氯化铵晶体混合反应生成BaCl2、NH3和H2O，该反应为吸热反应，D项符合题意；答案选D。10．（2023上·浙江·高一校联考期中）在固体、熔融状态、溶于水三种状态下的导电实验，如图所示下列说法正确的是A．固体中不存在离子，不能导电B．通电情况下才能电离C．表示水合氯离子D．、、分别溶于少量的水后，都有明显的放热现象【答案】C【分析】由图分析可知在固体状态钠离子和氯离子紧密排列无法自由移动，不能导电，而在熔融状态下，钠离子和氯离子则可以在电场中定向移动而导电，在水溶液中则形成相应的水合离子，定向移动也可以导电。【解析】A．由图a可知：固体中存在离子，只是不能自由移动，所以不能导电，A错误；B．由图可知，在水溶液或者熔融状态，氯化钠都可以发生电离产生自由移动的离子，B错误；C．结合周期律，钠离子半径没有氯离子大，故为水合氯离子，C正确；D．溶于水没有明显的放热现象，D错误；故选C。11．（2021下·广东汕头·高一汕头市澄海中学校考期中）下列反应既是氧化还原反应，又是吸热反应的是A．铝片与稀硫酸反应 B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应C．灼热的炭与CO2反应 D．甲烷在O2中的燃烧反应【答案】C【解析】A．铝片与稀硫酸反应，属于氧化还原反应，但属于放热反应，故A错误；B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应为吸热反应，但不属于氧化还原反应，故B错误；C．灼热的炭与CO2反应，有化合价的变化，属于氧化还原反应，且属于吸热反应，故C正确；D．甲烷在O2中的燃烧反应，有化合价的变化，属于氧化还原反应，但属于放热反应，故D错误；故答案为C。12．（2023下·江苏扬州·高一扬州中学校考阶段练习）可以用图示法分析化学反应中的能量变化，下列说法正确的是A．2molI2(s)与过量H2(g)化合生成4molHI(g)时，需要吸收10kJ的能量B．2molHI(g)分解生成1molI2(g)与1molH2(g)时，需要吸收12kJ的能量C．2molHI(l)分解生成1molI2(g)与1molH2(g)时，需要吸收小于12kJ的能量D．1molI2(s)变为1molI2(g)时，需要吸收17kJ的能量【答案】C【解析】A．根据图示，2molI2(s)与过量H2(g)化合生成4molHI(g)，需要吸收的能量为10kJ，故A正确；B．根据图示，2molHI(g)分解生成1molI2(g)与1molH2(g)时，需要吸收12kJ的能量，故B正确；C．HI(l)的能量小于HI(g)的能量，2molHI(l)分解生成1molI2(g)与1molH2(g)时，需要吸收大于12kJ的能量，故C错误；D．根据图示，1molI2(s)变为1molI2(g)时，需要吸收17kJ的能量，故D正确；选C。13．（2023下·江苏盐城·高一江苏省射阳中学校考期中）下列反应中，一定属于吸热反应的是A．需要加热才能发生的反应 B．晶体与晶体的反应C．溶液与盐酸的反应 D．的反应【答案】B【解析】A．需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如铝热反应需要加热才能发生但是为放热反应，A错误；B．氢氧化钡晶体与NH4Cl晶体的反应为吸热反应，B正确；C．NaOH与HCl的反应为酸碱中和反应，属于放热反应，C错误；D．ΔH<0的反应为放热反应，D错误；故答案选B。14．（2023下·黑龙江牡丹江·高一牡丹江一中校考阶段练习）如图是金属和卤素单质X2，反应的能量变化示意图，下列说法正确的是A．由MgCl2制取Mg是放热过程B．MgF2(I)能量在上图中表示小于−1124KJ/molC．金属镁和卤素单质X2，的反应都是放热反应D．此温度下三种卤化镁中MgI2(s)所含化学键的键能最大【答案】C【解析】A．由图可知，氯化镁的能量低于镁和氯气的能量之和，则由氯化镁制取镁的过程是吸热过程，A错误；B．同种物质，液体的能量比固体的能量高，由图可知，MgF2(I)能量在上图中表示大于−1124KJ/mol，B错误；C．由图可知，金属镁和卤素单质的反应都是反应为总能量大于生成物总能量的放热反应，C正确；D．物质的能量越低，化合物中含有的化学键的键能最大，由图可知，氟化镁的能量最低，则氟化镁所含化学键的键能最大，D错误；故选C。1．（2022·西藏·高二统考学业考试）下列反应中，属于吸热反应的是A．甲烷在空气中燃烧 B．酸碱中和反应C．石灰石高温分解 D．锌与盐酸反应【答案】C【解析】A．甲烷在空气中燃烧属于放热反应，故A错误；B．酸碱中和反应属于放热反应，故B错误；C．石灰石高温分解属于吸热反应，故C正确；D．锌与盐酸反应属于放热反应，故D错误；答案选C。2．（2023·云南·高一统考学业考试）市面上销售的食品“自嗨锅”，只需向其中加入水便可烹煮食物。从化学反应过程中的能量变化角度分析，加入水时发生的化学反应属于A．放热反应 B．吸热反应 C．分解反应 D．水解反应【答案】A【解析】根据题中信息可知，加入水便可烹煮食物，说明该反应过程中是放热反应，故A符合题意；答案为A。3．（2023·天津红桥·高一统考学业考试）是一种常用的阻燃剂，添加在可燃物中的受热分解的化学反应如下：，从而降低可燃物温度达到着火点以下，达到阻燃的目的，该反应属于A．氧化还原反应