第12讲-化学反应与热量(人教版2019必修第二册)-(解析版)

第12第12讲化学反应与热量必备知识必备知识1．化学反应中的能量变化(1)化学反应中的两大变化：物质变化和能量变化。(2)化学反应中的两大守恒：质量守恒和能量守恒。(3)化学反应中的能量转化形式：热能、光能、电能等。通常主要表现为热量的变化。2．焓变、反应热(1)焓(H)用于描述物质所具有的能量的物理量。(2)焓变(ΔH)生成物与反应物的内能差，称为焓变，符号为ΔH。ΔH＝H(生成物)－H(反应物)单位：kJ·mol－1。(3)反应热指当化学反应在一定温度下进行时，反应所放出或吸收的热量，通常用符号Q表示，单位kJ·mol－1。(4)焓变与反应热的关系对于恒压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则有如下关系：ΔH＝QP。(5)反应热产生的原因。化学反应过程中旧键断裂吸收的能量与新键形成放出的能量不相等，故化学反应均伴随着能量变化。3．吸热反应和放热反应(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。(2)从反应热的量化参数——键能的角度分析(3)反应热ΔH的基本计算公式：ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量。ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能。(4)常见放热反应：①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应(特例：C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高温))2CO吸热反应)；④金属与酸(或水)的置换反应；⑤物质的缓慢氧化；⑥铝热反应(如2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))Al2O3＋2Fe)；⑦少数分解反应，如TNT爆炸；⑧原电池反应；⑨Na2O2与CO2、H2O的反应。(5)常见吸热反应①大多数分解反应(如NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋HCl↑)；②盐的水解；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳与水蒸气、C与CO2、CO与CuO、H2与CuO等的反应。易混易错点易混易错点(1)化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成，任何化学反应都具有热效应。(2)不能根据反应条件判断反应是放热还是吸热，需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。(3)有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应，如水结成冰放热但不属于放热反应。浓H2SO4、NaOH固体溶于水放热、NH4NO3溶于水吸热，因为不是化学反应，其放出或吸收的热量不是反应热。(4)物质三态变化时，能量的变化形式为固态eq\o(,\s\up7(吸热),\s\do5(放热))液态eq\o(,\s\up7(吸热),\s\do5(放热))气态。(5)化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。如吸热反应NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O在常温常压下即可进行。(6)任何化学反应一定伴有能量变化,原因是旧键断裂吸收的能量与新键形成释放的能量不相等。细细剖精析·易混不混·易错不错1．同质量的硫粉在空气中燃烧和在纯氧中燃烧，哪一个放出的热量多，为什么？【细剖精析】在空气中燃烧放出的热量多，因在纯氧中燃烧火焰明亮，光能多，故热量少。2．放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不反应，对吗？【细剖精析】不正确。反应放热还是吸热，与反应物和生成物具有的能量有关，与加热与否无必然关系。例如红磷和O2生成P2O5需要加热，铵盐和碱不加热就能进行。3．做实验时，不管吸热反应和放热反应都用到酒精灯，怎样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？【细剖精析】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是放热反应。放热反应加热目的一般是加快反应速率。对点训练对点训练1．有关化学反应中能量变化的说法正确的是A．任何反应都会吸收或放出热量B．化学反应中一定会有化学键的断裂和生成C．根据能量守恒定律，反应物的总能量与生成物的总能量一定相等D．反应物的总键能大于生成物的总键能，该反应为放热反应【答案】B【解析】A．任何化学反应都伴随能量变化，但任何反应不一定都会吸收或放出热量，因为能量的转化还有电能等形式，A错误；B．化学反应的实质是旧键断裂、新键形成，所以化学反应中一定会有化学键的断裂和生成，B正确；C．任何化学反应都伴随能量变化，根据能量守恒定律，反应物的总能量与生成物的总能量一定不相等，C错误；D．断键吸热，形成化学键放热，所以反应物的总键能大于生成物的总键能，该反应为吸热反应，D错误；答案选B。2．下列说法中不正确的是A．化学键的断裂与形成是化学反应过程的本质B．化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因C．从能量的角度看，断开化学键要吸收能量，形成化学键要放出能量D．若化学反应吸收能量时，其断键吸收的能量小于成键放出的能量【答案】D【解析】A．一个化学反应包括旧化学键的断裂和新化学键的形成，化学键的断裂与形成是化学反应过程的本质，A正确；B．旧化学键的断裂吸收能量，新化学键的形成放出能量，一个化学反应放出能量还是吸收能量由断键吸收的能量和成键放出的能量的相对大小决定，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，B正确；C．化学键的断裂吸收能量，化学键的形成放出能量，C正确；D．一个化学反应放出能量还是吸收能量由断键吸收的能量和成键放出的能量的相对大小决定，若化学反应吸收能量，则其断键吸收的能量大于成键放出的能量，D错误；选D。3．下列说法不正确的是A．当今社会人们所需的能量绝大部分是由化学反应产生的B．目前，全球仍处于化石能源时代C．人体生命活动所需要的能量，是由氧化还原反应提供的D．凡是放出热量的化学反应均可用来造福人类【答案】D【解析】A．人类目前运用最多的能源是化石燃料，其释放的能量由化学反应产生，A正确；B．煤、石油、天然气三大化石燃料，是当今世界最重要的能源，故目前，全球仍处于化石能源时代，B正确；C．人体内有机物所含能量的释放是有机物被氧化成简单无机物的过程，属于氧化还原反应，所以人体运动所消耗的能量与氧化还原反应有关，C正确；D．化学反应放出的能量，可以造福人类，也可以给人类带来灾难，比如火灾，D错误；故选D。4．下列反应中生成物总能量低于反应物总能量的是A．水蒸气通过灼热的焦炭B．石灰石高温煅烧C．盐酸与氢氧化钠溶液的中和反应D．氢氧化钡晶体和氯化铵晶体混合反应【答案】C【解析】A．水蒸气通过灼热的焦炭，反应产生CO、H2，该反应是吸热反应，则生成物总能量高于反应物总能量，A不符合题意；B．石灰石高温煅烧反应产生CaO、CO2，该反应是吸热反应，则生成物总能量高于反应物总能量，B不符合题意；C．盐酸与氢氧化钠溶液的中和反应是放热反应，则生成物总能量低于反应物总能量，C符合题意；D．氢氧化钡晶体和氯化铵晶体混合反应，产生BaCl2和NH3、H2O，发生反应吸收能量，使周围环境温度降低，因此生成物总能量高于反应物总能量，D不符合题意；故合理选项是C。5．下列说法正确的是A．已知石墨转化为金刚石是吸热反应，所以石墨比金刚石稳定B．凡是需要加热的反应都是吸热反应C．灼热的炭与CO2的反应既是氧化还原反应又是放热反应D．干冰易升华，这与分子中C=O键的键能大小有关【答案】A【解析】A．能量越低物质越稳定，石墨转化为金刚石要吸收能量，说明石墨的能量低，稳定，故A正确；B．燃烧需要加热到着火点，但是放热反应，故B错误；C．灼热的炭与CO2的反应生成CO，有元素化合价的变化，属于氧化还原反应，属于吸热反应，故C错误；D．分子晶体的沸点与分子间作用力有关，干冰易升华，是因为分子中分子间作用力较小，故D错误；故选：A。6．关于能源和能量转化，下列说法正确的是A．太阳能电池的能量转化：光能→化学能→电能B．生物光合作用中的能量转化：光能(太阳能)→生物质能(化学能)C．化学反应过程中，除了物质变化外，可能伴有能量变化D．燃气灶具中的能量转化：化学能全部转化为热能【答案】B【解析】A．太阳能电池的能量转化：光能通过化学反应转化为电能，故A错误；B．生物光合作用中的能量转化：光能(太阳能)通过化学反应转化为生物质能(太阳能)，故B正确；C．化学反应过程中，旧键断裂和新键形成，除了物质变化外，一定伴有能量变化，故C错误；D．燃气灶具中的能量转化：化学能主要转化为热能、光能形式，故D错误；故选：B。7．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的能量，Y的能量一定低于N的能量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．X和Y的总能量一定低于M和N的总能量【答案】D【解析】A．X＋Y=M＋N为吸热反应，X和Y的总能量一定低于M和N的总能量，故A错误；B．化学反应的吸放热与反应条件无关，有些吸热反应不需要加热就能进行，故B错误；C．吸热反应，破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量，故C错误；D．X＋Y=M＋N为吸热反应，X和Y的总能量一定低于M和N的总能量，故D正确；选D。8．下列说法错误的是A．化学反应中形成化学键会放出能量B．化学反应中拆开反应物的化学键需要吸收能量C．化学反应中放出或吸收的热量与反应物或生成物的状态无关D．化学反应中若反应物的总能量大于生成物的总能量，则该反应是放热反应【答案】C【解析】A．形成新的化学键，能量降低，会释放能量，故A正确；B．断裂化学键需要能量，吸收能量，所以化学反应中拆开反应物的化学键需要吸收能量，故B正确；C．反应物或生成物的状态不同，能量不同，则化学反应中放出或吸收的热量与反应物或生成物的状态有关，故C错误；D．反应物总能量大于生成物总能量，化学反应中要释放能量，则该反应是放热反应，故D正确；故选C。9．下列说法正确的是A．化学反应中的能量变化都是以热能形式表现出来的B．化学键断裂需要吸收能量C．化学反应的焓变越大，表示放热越多D．放热反应不需要加热就能发生【答案】B【解析】A．化学反应中的能量变化有的以热能形式表现出来，有的以光能、电能等形式表现出来，A不正确；B．断裂化学键时，需要破坏成键原子或离子间的作用力，从而吸收能量，B正确；C．当化学反应吸热时，为正值，当化学反应放热时，为负值，对于吸热反应，化学反应的焓变越大，表示吸热越多，对于放热反应，越小，表示放热越多，C不正确；D．引发反应时，常需要提供能量，所以放热反应也常常需要加热才能发生，D不正确；故选B。10．某反应由两步反应构成，它的反应能量曲线如图，下列叙述正确的是A．反应条件一定要加热B．两步反应均为吸热反应C．A与C的能量差为E4D．三种化合物中C最稳定反应进程【答案】D【解析】A．吸热反应不一定需要在加热条件下进行，由A到B的反应为吸热反应，反应不一定需要加热，如NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O的反应是吸热反应，在常温下就可以发生，不需要加热，A错误；B．第一步反应中生成物B的能量比反应物A的能量高，第一步反应为吸热反应，而在第二步反应中，生成物C的能量比反应物B的低，发生反应放出热量，因此第二步反应为放热反应，B错误；C．A与C的能量差为整个反应的反应热，△H=E1-E2+E3-E4，C错误；D．根据图示可知：在物质A、B、C中，C的相对能量最低，三种化合物中C最稳定反应进程，D正确；故选D。11．根据表列出的各化学键的键能数据，判断如下分子中最稳定的是化学键H-HH-ClH-ICl-ClBr-Br键能(kJ/mol)436431299247193A．Cl2 B．HCl C．Br2 D．H2【答案】D【解析】分子中，键能越小，分子越不稳定，从表中读出键能最小的是溴，D满足；故选D。12．在一定条件下，1mol白磷转化为红磷放出热能在该条件下，下列说法正确的是A．白磷比红磷的能量低 B．该变化为物理变化C．白磷比红磷稳定 D．该变化的本质是旧化学键断裂，新化学键形成【答案】D【解析】A．1mol白磷转化为红磷放出热能。则白磷比红磷的能量高，A错误；B．白磷转变为红磷、是不同物质之间的转化、为化学变化，B错误；C．能量越低越稳定。白磷能量比红磷高，则白磷不如红磷稳定，C错误；D．该变化为化学变化、本质是旧化学键断裂，新化学键形成，D正确；答案选D。13．反应(反应吸热)分两步进行：①(反应吸热)，②(反应放热)。能正确表示总反应过程中能量变化的示意图是A． B．C． D．【答案】A【解析】该反应为放热反应还是吸热反应，取决于反应物总能量与生成物总能量相对大小。C→A＋B为吸热反应，C的总能量小于A和B总能量，C→X为吸热反应，C的总能量小于X的总能量，X→A＋B为放热反应，X的总能量大于A和B总能量，因此符合题意的图像是，故A符合题意；答案为A。14．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放热反应在常温下一定很容易发生③反应是放热还是吸热必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小④放热反应加热到一定温度引发后，停止加热反应可能会继续进行A．①② B．③④ C．①②③④ D．②③④【答案】B【解析】①放热反应有的需加热，有的不需加热，如Na的燃烧是一个放热反应，但需要加热，①错误；②放热的反应在常温下不一定很容易发生，如铝热反应（2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3）是放热反应，但需在高温条件下才能引发氧化铁和铝粉反应，②错误；③反应物所具有的总能量高于生成的总能量的反应为放热反应，反之为吸热反应，③正确；④放热反应在反应中会放出热量，所以有的反应在停止加热后可以利用放出的热量继续进行，④正确；综上所述，③④正确，故选B。提升训练提升训练1．某杂志曾报道过某课题组利用磁性纳米Fe3O4颗粒除去水体中草甘膦污染物的方法，其原理如图所示(Fe3O4颗粒在水中表面会带-OH)。下列说法不正确的是A．草甘膦能与氢氧化钠溶液反应B．Fe3O4纳米颗粒除去草甘膦的过程有化学键的形成和断裂C．溶液中c(H+)越大，Fe3O4纳米颗粒除污效果越好D．处理完成后，Fe3O4纳米颗粒可用磁铁回收，经加热活化重复使用【答案】C【解析】A．草甘膦中的-COOH能与NaOH溶液反应，故A正确;B．由Fe3O4纳米颗粒除去草甘膦的过程中图可知，基团中断开O-H键与Fe3O4表面的-OH反应生成水，然后与Fe3O4形成新的化学键，故B正确；C．已知Fe3O4颗粒在水中表面会带-OH，Fe3O4纳米颗粒粒径越小，表面积越大，除污效果越好，溶液中c(H+)越大，颗粒越大，除污效果越差，故C错误；D．由图可知，处理完成后，在450℃下持续加热30分钟，纳米颗粒与草甘膦完全分离，然后再用磁铁回收Fe3O4。纳米颗粒，经加热活化后，重复使用，故D正确；故答案选C。2．根据下列实验操作、现象及所得到的结论正确的是选项实验操作和现象解释或结论A工业上用SiO2与焦炭在高温条件制备粗硅，生成气体CO，得到黑色固体粗硅非金属性：C＞SiB将一块用砂纸打磨过的铝条放入试管，再加入98%浓硫酸3mL，铝条表面无明显现象铝与浓硫酸常温下不反应C将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后再滴加KSCN溶液：有气体生成，溶液不呈血红色稀硝酸只能将Fe氧化为Fe2+D往烧杯中加入约20g研细的Ba(OH)2·8H2O晶体和10gNH4Cl晶体，并将烧杯放在滴有水的玻璃片上，用玻璃棒迅速搅拌；有刺激性气味气体生成，烧杯底部结冰，与玻璃片粘在一起吸热反应不一定要加热才能进行【答案】D【解析】A．制粗硅反应中焦炭作还原剂，硅是还原产物，只能说明还原性碳大于硅，由于是在固相高温中进行的反应，所以不能得出结论非金属性：C>Si，选项A错误；B．铝在浓硫酸中发生钝化现象，选项B错误；C．稀硝酸将铁氧化生成Fe3+，过量铁粉继续与Fe3+反应生成Fe2+，选项C错误；D．铵盐与碱的反应是一个典型的无需加热就能自发进行的吸热反应，选项D正确；故答案选D。3．我国科学家在CO2电催化还原制乙烯和乙醇方面取得重要突破，其反应机理如下图所示。下列有关说法错误的是A．第1步中“CO2→*CO"碳氧双键断开需要吸收能量B．第2步发生反应的化学方程式为*CO+H→*CHOC．第3步“*CHO→*OCHCHO*”吸附在催化剂表面原子数目及种类不变D．第4步产物有乙烯、乙醇和水【答案】D【解析】由图可知：第1步CO2碳氧双键断开形成*CO和O，第2步发生反应*CO+H→*CHO，第3步“*CHO→*OCHCHO*”，第4步为*OCHCHO*脱离催化剂表面生成乙烯和乙醇，据此分析。A．断开共价键需要吸收能量，故A正确；B．观察图，第2步发生反应的化学方程式为*CO+H→*CHO，故B正确；C．第3步“*CHO→*OCHCHO*”吸附在催化剂表面的2个*CHO生成1个*OCHCHO*，原子种类C、H、O三种未改变，原子数目也未增加，故C正确；D．第4步产物有乙烯、乙醇，根据原子守恒，产物中没有水生成，故D错误；答案选D。4．根据如图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化情况判断，下列说法正确的是A．N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)是放热反应B．2molO原子结合生成O2（g）时需要吸收498kJ能量C．1molNO(g)分子中的化学键断裂时需要吸收632kJ能量D．2molN(g)和2molO(g)的总能量为1444kJ【答案】C【解析】焓变=反应物断裂化学键吸收的能量−生成物形成化学键放出的能量,N2+O2═2NO△H=946kJ/mol+498kJ/mol−2×632kJ/mol=+180kJ/mol，反应是吸热反应；A.依据计算分析反应是吸热反应，故A错误；B.原子结合形成分子的过程是化学键形成过程,是放热过程,2molO原子结合生成O2(g)时需要放出498kJ能量，故B错误；C.形成2molNO放热2×632×J能量,所以1molNO(g)分子中的化学键断裂时需要吸收632kJ能量，故C正确；D.无法判断2molN(g)和2molO(g)的总能量，故D错误；故选C。5．在相同条件下，下列物质分别与H2反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出的热量最多的是（）A．Cl2 B．Br2 C．I2 D．F2【答案】D【解析】破坏1mol

物质中的化学键所消耗的能量越高，生成物越稳定，发生该反应放出的热量越多。破坏1mol

物质中的化学键所消耗的能量越高，生成物越稳定，发生该反应放出的热量越多，F2、CI2、Br2、I2，单质分子中键能依次减小，故生成的氢化物稳定性依次减弱，所以与同量的氢气反应时，反应过程中放出的热量依次减少，故放出的热量最多的是F2，选D。6．已知：①能量越低的物质就越稳定，②白磷转化成红磷是放热反应。据此，下列说法不正确的是A．在相同的条件下，红磷比白磷稳定 B．红磷和白磷的结构不同，互为同位素C．白磷分子之间存在范德华力 D．白磷容易发生自燃而红磷则不易自燃【答案】B【解析】A.白磷转化成红磷是放热反应，故红磷的能量低，红磷稳定，故A正确；B.红磷和白磷的分子结构不同，互为同素异形体，故B错误；C.白磷分子之间存在分子间作用力，即范德华力，故C正确；D.红磷不容易发生自燃，而白磷容易自燃，故D正确。故选B。7．1mol白磷（P4，s）和4mol红磷（P，s）与氧气反应过程中的能量变化如图（E表示能量）。下列说法正确的是A．P4(s，白磷)=4P(s，红磷)ΔH＞0B．以上变化中，白磷和红磷所需活化能相等C．白磷比红磷稳定D．红磷燃烧的热化学方程式是4P(s，红磷)＋5O2(g)＝P4O10(s)ΔH=－(E2－E3)kJ/mol【答案】D【解析】A．依据图像分析，白磷能量高于红磷，依据能量守恒，白磷转变为红磷是放热反应，则ΔH＜0，故A错误；B．依据图像分析，白磷能量高于红磷，则白磷和红磷所需活化能不相等，故B错误；C．依据图像分析，白磷能量高于红磷，能量低的稳定，则红磷稳定，故C错误；D．依据图像分析，红磷燃烧是放热反应，则反应的热化学方程式：4P(s，红磷)＋5O2(g)＝P4O10(s)ΔH=－(E2－E3)kJ/mol，故D正确；故答案为D。8．反应A→C分两步进行：①A→B，②B→C。反应过程能量变化曲线如图所示(E1、E2、E3、E4表示活化能)。下列说法错误的是A．三种物质中B最不稳定 B．A→B反应的活化能为E1C．B→C反应的ΔH=E4－E3 D．加入催化剂不能改变反应的焓变【答案】C【解析】A、A、B、C三种物质中，B的能量最高，所以B最不稳定，A正确；B、反应物A变成活化分子需吸收能量E1，所以A→B反应的活化能为E1，B正确；C、B的能量高于C的能量，所以B→C为放热反应，ΔH=-（E4-E3），C错误；D、催化剂不能改变反应的焓变，D正确。正确答案为C。9．中国科学院科研团队研究表明，在常温常压和可见光下，基于LDH（一种固体催化剂）合成NH3的原理示意图。下列说法不正确的是A．该过程将太阳能转化成为化学能B．该过程中，只涉及非极性键的断裂与生成C．氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶3D．原料气N2可通过分离液态空气获得【答案】B【解析】A.该过程将太阳能转化成为化学能，A正确；B.该过程中，既有极性键（N-H、O-H）的断裂与生成，也有非极性键（NN、O=O）的断裂与生成，B不正确；C.该反应的化学方程式为2N2+6H2O=4NH3+3O2，氮气是氧化剂、水是还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶3，C正确；D.原料气N2可通过分离液态空气获得，D正确。本题选B。10．最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程．反应过程的示意图如下：下列说法正确的是A．CO和O生成CO2是吸热反应B．在该过程中，CO断键形成C和OC．同物质的量的CO和O反应比CO与O2反应放出更多热量D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程【答案】C【解析】A．由图可知反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，故A错误；B．由图可知不存在CO的断键过程，故B错误；C．O2分子断裂成所氧原子是放热过程，根据盖斯定律可知，同物质的量的CO和O反应比CO与O2反应放出更多热量，故C正确；D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应的过程，而不是与氧气反应，故D错误；故答案为C。11．已知反应A+B==C+D的能量变化如图所示，下列说法正确的是A．该反应为吸热反应B．该反应只有在加热条件下才能进行C．反应物的总能量高于产物的总能量D．形成产物C和D的化学键所放出的总能量高于断开反应物A和B的化学键所吸收的总能量【答案】A【解析】A．图象分析反应物能量低于生成物，结合能量守恒分析反应是吸热反应，故A正确；B．某些吸热反应不需要加热也可以发生，如氢氧化钡晶体和铵盐发生的吸热