高中化学人教必修二教师用书：第二章 第一节 化学能与热能含解析

第二章

化学反应与能量

第一节化学能与热能

■■熊学用也阊扬帆起航温习双基

「学习目标3」

1.知道化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因。

2.知道反应物与生成物总能量的相对高低是反应过程中能量变

化的决定因素。

3.通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化。

，基础盘点3」

一、化学键与化学反应中能量变化的关系

1.化学反应中能量变化的原因（微观角度）

⑴组成物质的原子（或原子团）之间是通过化学键相结合的。

（2）当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。

⑶化学键的断裂与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)

一个确定的化学反应是吸热还是放热，决定于反应物的总能量与

生成物的总能量的相对大小。

(1)反应物的总能量大于生成物的总能量，则化学反应释放能量。

如图A所示。

(2)反应物的总能量小于生成物的总能量，则化学反应吸收能量。

如图B所示。

二、化学能与热能的相互转化

1.两条基本的自然定律

(1)质量守恒定律：自然界中的物质发生转化时，总质量保持不

变。

(2)能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能

量，但是体系包含的总能量保持不变。

2.化学能与热能的相互转化

(1)化学能转化为热能

①盐酸与铝反应，溶液温度升高,说明该反应是放热反应。

②Ba(OH)2-8H2。与NH4cl反应，烧杯变凉,玻璃片与烧杯粘在

一起，说明该反应是吸热反应。化学方程式为Ba（OH）2-8H2O+

2NH4Cl===BaCb+2NH3H2O+8H2。。

③中和热：酸与碱发生中和反应生成1molH2O时释放的热量。

（2）热能转化为化学能

人们利用热能可以促使化学反应的发生，从而探索物质的组成、

性质或制备所需的物质,如高温冶炼金属、分解化合物等。

三、人类利用能源的三个阶段

1.柴草时期：从火的发现至18世纪产业革命，以树枝杂草为主

要能源。

2.化石能源时期：从18世纪中期到现代，以煤、石油、天然气

为主要能源。

3.多能源结构时期：以可再生能源和清洁能源（绿色能源）为主

要能源，主要包括太阳能、氢能、核能、生物质能等。

「自主训练但＞」

1.（2018・甘肃师大附中期末）绿色能源是指使用过程中不排放或

排放极少污染物的能源，如一级能源中的水能、地热、天然气等；二

级能源中电能、氢能等。下列能源属于绿色能源的是（）

①太阳能②风能③石油④煤⑤潮汐能⑥木材

A.①②③B.③④⑤

C.④⑤⑥D.①②⑤

解析：石油和煤是化石燃料，燃烧除了产生大量的二氧化碳之外,

也会产生二氧化硫等有毒的气体，煤还有固体废弃物需要处理，③④

不属于绿色能源；木材属于传统能源，燃烧除了产生大量的二氧化碳

之外，还有固体废弃物需要处理，并且破坏绿化，⑥不属于新能源；

太阳能、风能和潮汐能是清洁、无污染的新能源，属于绿色能源。

答案：D

点燃

2.已知2H2+02=2?=2抵0,关于该反应的下列说法错误的是

（）

A.该反应是一个放热反应

B.参加反应的氢气和氧气的总能量高于反应生成的水的总能量

C.该反应是一个吸热反应

D.参加反应的氢气和氧气的总质量等于反应生成的水的总质量

解析：A、B、D三项正确；C项该反应为放热反应，错误。

答案：C

3.（2018•佛山市第一中学期中）下列各图中，表示正反应是吸热

反应的图是（）

反应过程

D

解析：当反应物的总能量大于生成物的总能量，此时反应放热,

当反应物的总能量小于生成物的总能量，此时反应吸热，故选A项。

答案：A

蔡潞要隐奥禳我率童直深化理解

吸热反应与放热反应

放热反应吸热反应

定义释放热量的化学反应吸收热量的化学反应

反应物具有的总能量大反应物具有的总能量小于生

宏观解释

于生成物具有的总能量成物具有的总能量

生成物分子成键时释放生成物分子成键时释放的总

微观解释的总能量大于反应物分能量小于反应物分子断键时

子断键时吸收的总能量吸收的总能量

能1能量

反应物的回到_____t

生成物的L____生成物

总能量\放出总能量

r吸收

图示y能量/能量

反应物的____

生成物的1V总能量|反应z物___

总能量星成物

o反应过程

O反应过程

①大部分化合反应

①大部分分解反应

②金属和水或酸的反应

②较典型的反应：

常见实例③可燃物的燃烧反应及

Ba(OH)2-8H2O和NH4cl反应

缓慢氧化反应

高温

④酸和碱的中和反应C+C02-------2C0

⑤铝热反应高温…

C+H2O(g)-------CO+H2等

加（2018•北京师大附中期中）下列事实描述不正确的是

A.高温煨烧石灰石的反应中，反应物总能量高于生成物总能量

B.中和反应中，反应物总能量高于生成物总能量

C.铝粉和盐酸反应时，溶液温度通常会上升

D.氢氧化领晶体和氯化镂晶体的反应是吸热反应

【解析】石灰石分解是吸热反应，应是反应物总能量低于生成

物总能量，A错误；中和反应是放热反应，应是反应物总能量高于生

成物的总能量，B正确；铝粉和盐酸反应属于放热反应，因此溶液温

度通常会上升，C正确；氢氧化领晶体和氯化铁晶体在常温下就能发

生反应，但属于吸热反应，D正确。

【答案】A

空变式训练V（2018•信阳高级中学期中）下列变化过程，属于吸

热反应的是（）

①碳与水蒸气反应②将胆矶加热变为白色粉末③浓H2s。4

稀释④氯化镂晶体溶于水⑤H2在C12中燃烧

⑥液态水变成水蒸气⑦NH4cl晶体与Ba（OH）2-8H2O混合搅拌

⑧碳酸钙热分解

A.①②④⑥⑦⑧B.①②⑥⑦

C.④⑥⑦⑧D.①②⑦⑧

解析：③④⑥不是化学反应，错误；H2在C12中燃烧，是放热反

应，⑤错误；①②⑦⑧是吸热反应。

答案：D

知识点口利用化学键数据计算化学反应中的能量

1.化学键与能量变化的关系

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。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H2+Cb==2HCl为例，利用化学键的能量变化计算，化学反

应中的能量变化，1molH2和1molCl2反应生成2molHC1的能量转

化如图所示：

吸收@®

436kj/mol-----------/++

能量@@键断裂

吸收--

243kj/mol

能量

放意出缸放出

431kj/mol431U/mol

能量能量

断裂1molH—H键和1molCl—Cl键吸收的总能量

436kJ+243kJ=679kJ,

形成2molH—Cl键放出的总能量

431kJ+431kJ=862kJ,

反应的热量变化为679kJ-862kJ=-183kJ,即反应放出183kJ

热量。

2.相关计算公式

一什、为放热反应

(1)八。=0(吸)-。(放J)A院Q〉<0O,,为吸热反应

(2)AQ=Q(吸)一0(放)=反应物的总键能一生成物的总键能。

Q(吸)指反应物断键吸收的总能量，。(放)指生成物形成化学键释

放的总能量，A。表示化学反应吸收或放出能量的多少。

①【特别提醒】

物质的稳定性与物质具有的能量的关系

(1)物质的能量越低越稳定，参加反应时，化学键断裂吸收的能

量就越多；而如果是通过新化学键形成而生成该物质时，放出的能量

就越多。

(2)物质的能量越高越不稳定，参加反应时，化学键断裂吸收的

能量就越少；该物质化学性质活泼，而形成该物质时，放出的能量就

越少。

说｝已知2moi比完全燃烧生成水蒸气放出热量484kJ,且1

molH—H键断裂时吸收热量为436kJ,水蒸气中1molH—0键形成

时放出热量463kJ,则O2中1mol0=0键完全断裂时吸收热量

()

A.496kJB.188kJ

C.557kJD.920kJ

【解析】根据反应方程式2H2(g)+O2(g)=2H2O(g),可知2mol

H2完全燃烧生成2molH20(g)放出热量484kJ,可设1mol0=0键

完全断裂吸收的热量为Q,则AQ=0(吸)一℃^)=2X436kJ+0—

4X463kJ=-484kJ,解得。=496kJ。

【答案】A

包变型l陶2,（2018・湖南师大附中期中）NF3是一种温室气体，

其存储能量的能力是CO2的12000-20000倍,在大气中的寿命可长

达740年，如表所示是几种化学键的键能：

化学键N^NF—FN—F

键能(krmor1)946154.8283.0

下列说法中正确的是（）

A.过程N2（g）——2N（g）放出能量

B.过程N（g）+3F（g）——NF3（g）放出能量

C.反应N2（g）+3F2（g）==2NF3（g）为吸热反应

D.NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成，仍可能发生

化学反应

解析：N2（g）—->2N（g）为化学键的断裂过程，应该吸收能量，A

错误；N（g）+3F（g）—->NF3（g）为形成化学键的过程，放出能量，B正

确；反应N2（g）+3F2（g）==2NF3（g）的AH=（946+3X154.8一

283.0X6）kJ-mol-1=-287.6kJ-mol-1,AH<0,属于放热反应,C错

误；化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成，NF3吸收能量后如

果没有化学键的断裂与生成，则不能发生化学反应，D错误。

答案：B

髓堂渡缀广赐执考通用小锹身孑

1.（2018•北京师大附中期中）未来可再生能源和清洁能源将成为

人类利用新能源的主力军，下列关于能源的叙述正确的是（）

A.化石燃料是可再生能源

B.风能、太阳能是清洁能源

C.化石燃料都是清洁能源

D.氢能是不可再生的清洁能源

解析：化石燃料属于不可再生能源，A错误；风能、太阳能对环

境无影响，是清洁能源，B正确；化石燃料燃烧时会产生二氧化硫等

污染物，不是清洁能源，C错误；氢气燃烧的产物是水，电解水可以

获得氢气，因此氢能是可再生的清洁能源，D错误。

答案：B

2.下列选项属于释放能量的化学反应的是（）

A.糖类在人体内缓慢氧化

B.浓硫酸稀释

C.碳和二氧化碳生成一氧化碳

D.碳酸钙分解成氧化钙和二氧化碳

解析：A项化学反应放热，符合题意；B项不是化学反应，不符

合题意；C、D两个化学反应吸热，不符合题意。

答案：A

3.如图是化学反应中物质变化和能量变化的示意图。若昂〉&,

则下列反应符合该示意图的是（）

吸收能量用

I

旧化学键断裂

反应物-------------------►生成物

新化学键形成

I

释放能量E,

A.NaOH溶液与稀盐酸的反应

B.锌与稀盐酸的反应

C.氢氧化钢与氯化镂固体的反应

D.一氧化碳在空气中的燃烧反应

解析：由于吸收的能量大于反应放出的能量，故反应总的能量变

化为吸收能量，A、B、D三项的三个反应为放热反应；C项反应为

吸热反应，故选C项。

答案：c

4.（2018•云南民族大学附中期中）CH4在。2中燃烧生成CO2和气

态H2O的反应是一个放热反应，在反应过程中（）

A.核能转化成热能

B.化学能转化成热能

C.生成物的总能量等于反应物的总能量

D.生成物的总能量大于反应物的总能量

解析：在。中燃烧生成和气态的反应为放热反应,

CH42co2H2O

在放热反应过程中化学能转化成热能，反应物的总能量大于生成物的

总能量，B正确。

答案：B

5.在一定条件下，M与N反应可生成P和Q,其能量变化如下

图：

M+N反应物发生反应M+N——P+Q.P+Q生成物

"总能量为

总能量为EiE2

体系（反应前）体系（反应后）

（1）若石1〉石2,反应体系的总能量________（填“升高”或“降

低”），为（填“吸热”或“放热”）反应。

（2）若EX<E2,反应体系的总能量________（填“升高”或“降

低”），为（填“吸热”或“放热”）反应，其原因是

解析：反应是放热反应还是吸热反应，取决于反应物和生成物总

能量的高低，若反应物总能量高于生成物总能量，由能量守恒可知，

该反应过程释放能量，使体系能量降低，为放热反应，否则就得从环

境中吸收能量，表现为吸热反应，体系能量升高。

答案：（1）降低放热（2）升高吸热反应物从环境中吸收能

量

源.跟麒瀚蒯I।.知怩检测全面梃升

「基础达标但」

1.（2018•南昌市第二中学月考）下列变化过程中一定不存在化学

能与热能相互转化的是（）

A.烧制陶瓷B.冰融化成水

C.粮食酿酒D.使用火药

解析：烧制陶瓷是化学变化，该反应过程是吸热反应，有化学

能与热能的相互转化，A不符合题意；冰融化是物质状态的改变，只

有热量变化，没有化学能转化成热能，B符合题意；粮食酿酒是放热

反应，是化学能转化成热能，C不符合题意；火药爆炸放出热量，是

化学能转化成热能，D不符合题意。

答案：B

2.“摇摇冰”是一种即冷即用的饮料。吸食时将饮料罐隔离层

中的物质和水混合后摇动即会制冷，该化学物质是（）

A.固体硝酸镂B.氯化钠

C.生石灰D.固体氢氧化钠

解析:根据题意可知该变化过程吸热，A项NH4NO3溶于水吸热，

符合题意；B项NaCl溶于水，既不放热也不吸热，不符合题意；C、

D两项溶于水放出热量，不符合题意。

答案：A

3.已知反应A+B==C+D为放热反应，对该反应的下列说法

中正确的是（）

A.A的能量一定高于C

B.B的能量一定高于D

C.A和B的总能量一定高于C和D的总能量

D.该反应为放热反应，故不必加热就一定能发生

解析:放热反应说明A和B的总能量一定高于C和D的总能量，

选C项。

答案：c

4.据报道，某国一集团拟在太空建造巨大的集光装置，把太阳

光能

光变成激光用于分解海水制氢气：2H2O==2H2f+02fO下列说

法不正确的是（）

A.水的分解反应为放热反应

B.氢气是理想的能源

C.使用氢气作燃料有助于控制温室效应

D.在这一反应中，光能转化为化学能

解析：H2O分解需要吸收能量，属于吸热反应，且该过程中光能

转化为化学能，故A错，D正确；氢气的燃烧产物只有水，不会产

生C02,利于控制温室效应。故B、C正确。

答案：A

5.（2018•宁夏育才中学期中）根据下图提供的信息，下列所得结

论不正确的是（）

能।

1/A生成物

反应物

O

反应进程

A.该反应是吸热反应

B.该反应一定需要加热才能发生

C.该反应可能是碳酸钙的分解反应

D.该反应不可能是铝与氧化铁的反应

解析：根据图象可知，反应物能量低于生成物，反应是吸热反应，

A正确；吸热反应在常温下也可能发生，比如氢氧化锁晶体和氯化铁

反应就是常温下进行的吸热反应，B错误；碳酸钙的分解反应为吸热

反应，C正确；铝与氧化铁的反应为放热反应，一定不是吸热反应，

D正确。

答案：B

6.根据图中包含的信息分析，下列叙述正确的是（）

436kj/mol

能量+

键断裂@

243kj/mol键

能量形

成

@@

431kj/mol工431kj/mol

\能量

A.氢气与氯气反应生成1mol氯化氢气体，反应吸收248kJ的

能量

B.436kJ/mol是指断开1molH2中的H—H键需要放出436kJ

的能量

C.氢气与氯气反应生成2moi氯化氢气体，反应放出183kJ的

能量

D.431kJ/mol是指生成2molHC1中的H—Cl键需要放出431kJ

的能量

解析：反应生成2mol氯化氢气体放出的热量：431kJ/molx2mol

—436kJ/mol_248kJ/mol=183kJ/mol,A项错误；436kJ/mol是指断

开1mol七中的H—H键需要吸收436kJ的能量，B项错误；反应生

成2mol氯化氢气体放出的热量：431kJ/molX2mol_436kJ/mol—

248kJ/mol=183kJ/mol,故C项正确；431kJ/mol是指生成1molHC1

中的H—Cl键需要放出431kJ的能量，D项错误。

答案：C

7.在一个小烧杯里加入20gBa(OH)2-8H2。晶体，将小烧杯放

在事先已滴有3〜4滴水的玻璃片上。然后加入10gNH4cl晶体，并

用玻璃棒迅速搅拌。

(1)实验中玻璃棒的作用是o

(2)写出有关化学方程式,

该反应属于反应(填基本反应类型)。

(3)实验中观察到的现象有、

__________________________________和反应混合物呈糊状。反应呈糊

状的原因是。

(4)通过________现象，说明该反应为(填“吸”或

“放”)热反应，这是由于反应物的总能量________(填“高”或

“低”)于生成物的总能量。

解析：固+固反应，为提高反应速率，增大反应物接触面积常采

用研磨、搅拌等方法。Ba(OH)2・8H2O和NH4cl反应属于复分解反应。

该反应是吸热反应，由于晶体中含有水分，产物应为糊状。结冰也反

映出了该反应中生成物总能量大于反应物总能量。

答案：(1)搅拌，使混合物充分接触并起反应

(2)Ba(OH)2-8H2O+2NH4cl==BaCb+2NH3-H20+8H2O复分

解(3)玻璃片上结冰而与小烧杯粘在一起产生少许刺激性气味气

体反应发生时有水生成(4)结冰(黏结)吸低

8.下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量(kJ)：

物质

CI2Bf2I2HC1HBrHIH2

能量(kJ)243193151432366298436

根据表中的数据回答下列问题：

(1)下列物质本身具有的能量最低的是。

A.H2B.Cl2

C.Bt2D.I2

(2)下列氢化物中最稳定的是。

A.HC1B.HBr

C.HI

(3)X2+H2==2HX(X代表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0

(4)若无表中的数据，你能正确回答出问题⑶吗？你的依据是什

么？

解析：⑴⑵破坏1mol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)以氯元素为例计算，断开1mol

Cl—Cl键和H—H键需吸收能量：243kJ+436kJ=679kJ,而形成2

molHC1放出的能量为2X432kJ=864kJ,所以在C12+H2=2HC1

反应中放出864kJ-679kJ=185kJ的能量，同理可计算在Br2+

H2=2HBr,L+H2==2HI反应中分别放出103kJ、9kJ的热量，所

以C12与H2反应时，放出的热量最多。(4)C12、Br2、12属于同主族元

素的单质，非金属性：Cl>Br>I,所以稳定性：HI<HBr<HCl,故Cl2

反应时放出热量最多。

答案：(1)A(2)A(3)C12(4)能，元素的非金属性越强，则生

成的氢化物越稳定，越易反应，放出的能量越多。

「能力提升8」

1.已知强酸与强碱在稀溶液中发生中和反应生成1molH2O时

放出57.3kJ热量，用500mL0.6mol/L的稀H2SO4跟含1molNaOH

的溶液反应，放出的热量是()

A.68.76kJB.57.3kJ

C.34.38kJD.17.19kJ

解析：NaOH(aq)+；H2so4(叫)==；Na2so4(aq)+H2O(l),放出57.3

kJ的热量。500mL0.6mol/L的稀H2s。4与含1molNaOH的溶液反

应时NaOH过量，以H2s。4进行计算生成的水为«(H20)=500mLxlO

-3L/mLX0.6mol/Lx2=0.6mol,所以中和反应所产生的热量为：0.6

molx57.3kJ/mol=34.38kJ。C正确。

答案：c

2.有专家指出，如果对燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳

能使它们重新组合，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。观察下图所示，判断在此构想的物质循环中太

阳能最终转化为（）

燃烧放热

燃料燃烧产物

CH4.NH3.凡0、：。2、

网吧

太阳能

A.化学能B.电能

C.生物质能D.热能

解析：根据题给信息及图中转化关系可知利用太阳能使C02、

H20>N2等重新组合，由图知这些物质组合成可燃物，可燃物燃烧可

转化为燃烧产物并放出热量，燃烧产物又利用太阳能转化为燃料，如

此循环，可判断出太阳能最终转化为热能，故选D项。

答案：D

3.（2018•北京师大附中期中）关于下图的说法不正确的是（）

能

1mol[2(g)+lmolH2(g)

里

放出12kJ

放出17kJ

.2molHI(g)

1molh(s)+lmolHz(g)吸收5kJ

A.1molL(s)与1molHz(g)化合生成2molHI(g)气体时，需要吸

收5kJ的能量

B.2molHI(g)分解生成1molb(g)与1molH?(g)时需要吸收12kJ

的能量

C.1