高中化学必修二讲义教学：第二章化学反应与能量

第二章化学反应与能量

第一节化学能与热能

本节需掌握知识点

1.化学反应吸热还是放热决定于反应物总能量(E1)和生成物总能量(七2)的相对大

小。若E1>E2,则为放热反应；若EI<E2,则为吸热反应。

2.化学反应中，断裂反应物中化学键吸收能量为。(吸)，形成生成物中化学键

放出能量为。(放)，则化学反应过程中的能量变为A0=Q(吸)一。(放)，若AQ<0,

为放热反应，若AQ>0,为吸热反应。

3.(1)常见的放热反应：所有燃烧反应，酸碱中和反应，金属与水、酸的反应，

绝大多数化合反应。

(2)常见的吸热反应：Ba(OH)2-8H2。与NH4cl的反应，以C、也、CO为还原剂

的反应，大多数分解反应。

4.物质具有的能量越低，物质的稳定性越强，即能量越低越稳定。

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

(1)化学反应的实质

原子之间重新组合，是反应物中旧化学键断裂和生成物中新化学键形成的过程。

(2)化学反应中能量变化的原因

①变化原因：

结论：化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成。

2.化学反应中能量变化的决定因素——宏观角度

(1)物质的能量与反应放出、吸收能量的关系

反应物总能量>生成物总能量：反应放出能量;反应物总能量〈生成物总能量：

反应吸收能量。

⑵结论：化学反应中的能量变化取决于反应物总能量与生成物总能量的相对大

小。

(3)图不:

1

放出能量吸收能量

［生成物的总能量高

I反应物的总能量高

化学反应［放出能量化学反应I吸收能量

［反应物的总能量低

［生成物后总能量低I

反应物的总能量〉生成物的总能量反应物的总能量〈生成物的总能量

圈反应物

量产T

、化学反应

、放出能量

I生成物

反应物的总能量,生成物的总能量反应物的总能量〈生成物的总能量

2.从化学键角度判断化学反应中的能量变化

用。（吸）表示反应物分子断键时吸收的总能量，Q（放）表示生成物分子成键时放出

的总能量。

公式：AQ=Q（吸）一。（放）

（1）若八。>0,说明反应物分子断键时吸收的总能量〉生成物分子成键时放出的总

能量，即反应吸收能量。

（2）若AQ<0,说明反应物分子断键时吸收的总能量〈生成物分子成键时放出的总

能量，即反应放出能量。

演练

1.判断正误（正确的打“，错误的打“X”）。

（1）只要有化学键的断裂，化学反应一定吸收能量（）

（2）断裂化学键释放出能量而生成新键则吸收能量（）

（3）当反应物的总能量大于生成物的总能量时，化学反应吸收能量（）

（4）化学反应的过程实际上是一个旧键断裂的过程（）

2.下列说法中错误的是（）

A.化学反应中能量变化通常表现为热量的变化

B.化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因

C.需要加热才能发生的反应一定是吸收能量

D.反应物总能量和生成物总能量的相对大小决定了反应是放出能量还是吸收能

2

重

3.下列说法中正确的是()

A.物质发生化学反应不一定都伴随有能量变化

B.伴有能量变化的物质变化不一定是化学变化

C.在一个确定化学反应中，反应物总能量总是低于生成物总能量

D.在一个确定化学反应中，反应物总能量总是高于生成物总能量

4.下列各图中，表示放热反应的是()

能量能量能量能量

反应物

反应物外一H一一V生成物

反应物生成物;匕成物一反应物丕成物

反应过程反应过程反应过程反应过程

ABCD

二化学能与热能的相互转化

1.两条基本的自然规律

⑴质量守恒定律：自然界的物质发生转化时，总质量保持不变。

⑵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，但体系包含

的总能量不变。

2.化学能与热能的相互转化

(1)吸热反应和放热反应

①吸热反应：吸收热量的化学反应。

②放热反应：放出热量的化学反应。

放热反应属于放热过程，但放热过程不一定是放热反应，如浓硫酸溶于水属

于放热过程，但不是放热反应。

3.常见的放热反应和吸热反应

活泼金属与水或酸的反应，如2Na+2H2O

2NaOH+H2t

酸碱中和反应，如NaOH+HCl^=NaCl+H2O

占燃

燃烧反应，如C+C)2至箜CC)2

_-多数化合反应,$HCaO+H2O^Ca(OH)2

3

L多数分解反应，如CaCOs亘逑CaO+CCM

Ba(OH)2-8H2O+2NH4Cl

一BaCl2+10H2O+2NH3t

常见三个

―►C+H2O^^CO+H2

特殊反应

—►C+CO,^=2CO

4.吸热反应和放热反应的判断方法

（1）根据反应物和生成物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。

⑶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。

演练

1.下列说法中正确的是（）

①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应②任何放热反应在常温条件下一

定能发生③反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热④

吸热反应在一定条件（如常温、加热等）下也能发生

A.①②B.②③

C.③④D.②④

2.下列反应属于吸热反应的是,属于放热反应的是o

A.煤燃烧

B.Ba（OH）2-8H2<3和NH4cl（固）反应

C.Zn和盐酸反应

D.NaOH溶液和盐酸混合

E.大理石分解

3.下列属于氧化还原反应，且为吸热反应的是（）

A.CaO+H2O=Ca（OH）2

4

高温

B.C+H2O=====CO+H2

2+

C.Zn+2H'==Zn+H2t

D.碳酸钙受热分解

4.如图所示，对于A生成C的反应，下列所得结论正确的

是（）

A.该反应为吸热反应

B.该反应进行时，一定有能量放出

C.A物质比C物质稳定

D.该反应肯定很容易，不需要加热就可以进行

D.2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O

三人类对能源的利用

1.化学能与热能转化的应用

⑴化学能通过化学反应转化成热能，为人类的生存和发展提供了所需要的能量

和动力，如化石燃料的燃烧、炸药开山、发射火箭等。

⑵热能转化为化学能是人们进行化学科学研究、研制新物质不可缺少的条件和

途径，如高温冶炼金属、分解化合物等。

2.人类利用能源的三个阶段

主要能源树枝、杂草

柴草时期推动了人类文明的进步，促进了人的进化和

主要贡献

物质文明的发展

主要能源化石燃料：煤、石油、天然气

化石能

推动了近代产业革命，加速了现代工业化的

源时期主要贡献

进程

主要能源可再生能源和清洁能源（绿色能源）

多能源

提高了能源的利用率，最大限度减少对环境

结构时期主要贡献

的污染

演练•题组冲关

1.有关能源的下列说法不正确的是（

5

A.煤、石油、天然气均为化石能源

B.化石能源是非再生能源

C.氢能是可再生能源

D.氢能、核能均是无污染的高效能源

2.有专家指出，如果对燃烧产物如CO?、丛0、此等利用太阳燃烧放热

__<

能使它们重新组合，那么，不仅可以消除对大气的污染，还卡一'氤产物

CH4>NH3>H2O>CO2^N2

可以节约燃料，缓解能源危机。如右图所示：C出巴一々阳能

在此构想的物质循环中太阳能最终转化为（）

A.化学能B.热能

C.生物质能D.电能

3.（1）20世纪30年代，Eyring和Pzer在碰撞理论的基础上能°OOdD过渡状态

提出化学反应的过渡态理论：化学反应并不是通过简单的量建

碰撞就能完成的，而是在反应物到生成物的过程中经过一

个高能量的过渡态。如图是NO2和CO反应生成CO?和反应过程

NO过程中的能量变化示意图，说明这个反应是（填“吸热”或“放热”）

反应,NO?和CO的总能量________（填“大于”“小于”或“等于"）CO2和NO

的总能量。

（2）已知在高温、高压、催化剂作用下，1mol石墨转化为金刚石，吸收1.9kJ的

热量。

①该反应________（填“是”或“不是”）吸热反应。

②石墨和金刚石相比，能量高，更稳定。

③推测石墨与金刚石各1mol在相同条件下燃烧，—放出的热量多。

课后练习

一、选择题（本题包括13小题，每小题5分，共65分）

1.对于反应中的能量变化，下列描述正确的是（）

A.吸热反应中，反应物的总能量小于生成物的总能量

B.断裂化学键的过程会放出能量

C.加热才能发生的反应一定是吸热反应

D.氧化还原反应均为吸热反应

2.能源与人类的生活和社会发展密切相关，下列关于能源开发和利用的说法中，

6

你认为不正确的是（）

A.充分利用太阳能

B.因地制宜开发利用风能、水能、地热能、潮汐能

C.合理、安全开发利用氢能、核能

D.能源都是通过化学反应获得的

3.下列物质加入水中或与水发生反应后,溶液温度降低的是（）

A.生石灰与水反应B.氢氧化钠固体加入水中

C.浓硫酸加入水中D.硝酸镂晶体加入水中

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1mol乩中的化

学键消耗的能量为&kJ,断裂1molCl中的化学键消耗的能量为@kJ,形

成1molHC1中的化学键释放的能量为口kjo下列关系式中，正确的是（）

A.B.a+Q〉2a

c.D.a+aaa

5.已知2so2+O2国”型2s为放热反应，对该反应的下列说法正确的是（）

A.的能量一定高于S02的能量

B.S02和的总能量一定高于SC）3的总能量

c.SO2的能量一定高于S03的能量

D.因该反应为放热反应，故不必加热就可发生

6.下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是（）

A.铝片与稀盐酸的反应

B.Ba（OH）2•8H20与NH4C1的反应

C.灼热的炭与CO?的反应

D.甲烷在氧气中的燃烧

7.环保型燃料一一丙烷燃烧时发生反应的化学方程式为C3H卤暨3c0?十

4H20O下列说法中不正确的是（）

A.燃烧时化学能只转化为热能

B.所有的燃烧反应都会释放热量

C.1molC3H8和5mol02所具有的总能量大于3molCO2和4mol比0所具有的

总能量

7

D.丙烷完全燃烧的产物对环境无污染，故丙烷为环保型燃料

8.下列能正确表示氢气与氯气反应生成氯化氢过程中能量变化的示意图是

"2H+2C12H+2C1

।1-x-

____112HC1

H2+C12

反应过三反应过程

B

2Hsi

4+以△

—2HC1

iir-

4钎

VI।

2H+2C12H+2C1

反应过布反应过通

CD

9.将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中

加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。由此可知（）

A.NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应

B.该反应中，热能转化为产物内部的能量

C.反应物的总能量高于生成物的总能量

D.反应物中化学键断裂吸收的能量少

10.下列图示变化为吸热反应的是（）

11.某学生用如图所示装置进行化学反应X+Y=Z能量变化情况的研究。当往试

管中滴加试剂Y时，看到U形管中液面甲处降、乙处升。关于该反应的下列叙述:

①该反应为放热反应；②生成物的总能量比反应物更高；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，其中正确的是（）

8

A.①②③B.②③

C.①②D.①③

12.化学反应A?+Bz=2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是（）

能f2molA+2molB

2molAB

A.该反应是吸热反应

B.1molA—A键和1molB—B键断裂能放出xkJ的能量

C.2molA—B键断裂需要吸收ykJ的能量

D.2molAB的总能量高于1molA2和1molB2的总能量

13.某反应由两步反应A=B.C构成，它的反应能量曲线如图，下列叙述正

确的是（）

A.两步反应均为吸热反应

B.三种化合物中C最稳定

C.A与C的能量差为回

D.A、一，、B,反应一■定需要加热

二、非选择题（本题包括4小题，共35分）

14.（10分）在25℃、101kPa的条件下，断裂1molH—H键吸收436kJ能量,

断裂1molCl—Cl键吸收243kJ能量，形成1molH—Cl键放出431kJ能量。

H2+C12=2HC1的化学反应可用下图表示：

9

243kjmol-1

能量

放出

1

431kj.mol-431kj-mol-1

能量

请回答下列有关问题：

（1）反应物断键吸收的总能量为。

⑵生成物成键放出的总能量为。

（3）1molH?和1molCb反应生成2molHC1是（填“吸收”或

“放出”）能量的反应，其能量值为O

⑷反应物总能量______（填“〉”或）生成物总能量。

15.（9分）某同学做如下实验，以检验反应中的能量变化。

c

〃搅拌

Ba(OH)-8HO

盐酸、4T22

和NH4C1

⑴在实验中发现反应后（a）中温度升高，由此可以判断（a）中反应是热

反应；（b）中温度降低，由此可以判断（b）中反应是热反应。

⑵写出铝与盐酸反应的离子方程式：

⑶根据能量守恒定律，（b）中反应物的总能量应该其生成物的总能量。

16.（8分）已知在高温、高压、催化剂作用下，1mol石墨转化为金刚石，吸收

1.9kJ的热量。

⑴该反应________（填“是”或“不是”）吸热反应。

⑵石墨和金刚石相比，能量高，更稳定。

⑶推测石墨与金刚石各1mol在相同条件下燃烧，

放出的热量多。

17.（8分）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Cl2Br2I2H2HFHC1HBrHI

io

能量/kJ243193151436568432366298

根据上述数据回答下列问题：

(1)下列物质本身具有的能量最低的是

A.H2B.Cl2

C.Br2D.12

(2)下列氢化物中，最稳定的是_______。

A.HFB.HC1

C.HBrD.HI

(3)X2+上二定条件2Hx(X代表Cl、Br、I)是一

_______________(填“吸热”或“放

热”)反应。

(4)相同条件下，X2(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。

课后练习答案及解析

1A0A项，当反应物的总能量小于生成物的总能量时，该反应是吸热反应，正确;

B项，断裂化学键的过程会吸收能量，错误；C项，加热才能发生的反应不一定

是吸热反应，如铝热反应，错误；D项，燃烧是氧化还原反应，该过程是放热的,

错误。

2D。A.太阳能取之不尽用之不竭且绿色无污染，是理想的能源，故应充分利用太

阳能，故A正确；B.风能、水能、地热能、潮汐能绿色无污染，故应因地制宜合

理开发利用，故B正确；C.氢能来源广、热值高、无污染，核能安全开发后也是

理想能源，故C正确；D.人类利用的能源不一定都是通过化学反应获得的，如水

力发电等，故D错误。

3Do生石灰与水反应生成氢氧化钙时，放出大量的热；氢氧化钠固体加入水中溶

解后，会放出热量；浓硫酸加入水中会放出大量的热，它们的溶液温度均会升高,

而硝酸镂晶体加入水中吸收热量，溶液温度降低。

4Do乩在CL中燃烧为放热反应，故断裂化学键消耗的能量总和小于形成

化学键释放的能量总和(20)。即a+a〈2a。

5Bo判断一个反应是放热反应还是吸热反应，关键看反应物的总能量与生成物的

总能量的差值。如果反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放热，B项正确;

11

A项和C项错误，都没有考虑总能量差；放热反应只表明反应物总能量比生成物

总能量高，而加热是反应的条件，两者无必然联系，许多放热反应也需加热才能

开始进行，D项错误。

6Co反应241+6口1=24103+3乩1既属于氧化还原反应，又属于放热反应，A

项错误；Ba(OH)2-8H20+2NH4Cl=BaCl2+2NH3t+10H20属于非氧化还原反应，

也属于吸热反应，B项错误；灼热的炭与C02的反应既是氧化还原反应又是吸热

反应，C项正确；甲烷在氧气中燃烧是氧化还原反应，也是放热反应，D项错误。

7Ao丙烷燃烧时还有化学能与光能的转化，A项错；燃烧都是放热反应，B项对;

因为丙烷燃烧为放热反应，所以据反应的化学方•程式可知，C项对；丙烷完全燃

烧时产物为CO2与比0,对环境无污染，D项对。

8B。旧化学键的断裂要吸收能量，能量升高，而形成新的化学键要放出能量，能

量降低，且氢气与氯气反应为放热反应，则反应物的总能量大于生成物的总能量。

9Bo醋酸逐渐凝固，说明NH4HCO3与盐酸反应使醋酸的温度降低，该反应为吸热

反应，反应物中化学键断裂吸收的能量多于生成物中化学键形成放出的能量，A、

D错；吸热反应中反应物吸收能量，得到的生成物内能增加，B正确；反应物的

总能量低于生成物的总能量，C错。

10AoA项中生成物的总能量高于反应物的总能量，只能通过吸收能量才能实现;

B项则恰好相反；C项中浓硫酸溶于水放出热量，此过程是物理变化，没有发生

化学反应；D项是放热反应。

llDo由“U形管中液面甲处降、乙处升”知，X、Y反应放热(热胀冷缩)，即