資源簡介

基礎課時8　化學反應與熱能
學習目標　1.認識物質具有能量,知道化學反應可以實現化學能與熱能的轉化,認識吸熱反應和放熱反應。2.能用化學鍵解釋某些吸熱反應和放熱反應。3.認識燃料的燃燒效率、保護環境、開發清潔燃料的必要性和重要性。
一、吸熱反應和放熱反應
(一)知識梳理
1.實驗探究——化學反應中的能量變化
實驗 操作
實驗 現象 ①看到有氣泡產生 ②用手觸摸反應后的試管,手感到熱 ③溫度計指示反應溫度升高 ①聞到刺激性氣味氣體 ②用手摸燒杯底部有冰涼感覺 ③用手拿起燒杯,玻璃片黏結到燒杯的底部 ④燒杯內反應物成糊狀
反應 方程式
實驗 結論 該反應　　　熱量 該反應　　　熱量
化學反應中總會伴隨著能量變化,通常主要表現為　　　的變化,有的釋放熱量,有的吸收熱量
2.放熱反應和吸熱反應
(1)放熱反應:　　　　熱量的化學反應。
(2)吸熱反應:　　　　熱量的化學反應。
(二)互動探究
氫氣、天然氣等燃燒放出熱量;而濃硫酸、NaOH固體等溶于水放熱,NH4NO3、KNO3、NH4Cl等固體溶于水吸熱。適合外出旅游時使用的“即熱快餐”,其外層分別包裝了兩種互不接觸的化學物質,使用時將兩種物質接觸并反應,對食物進行加熱。
【問題討論】
問題1　放出(吸收)熱量的變化一定是放熱(吸熱)反應嗎
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題2　吸熱反應一定需要加熱才能發生嗎 放熱反應不需要加熱就能發生嗎
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題3　吸熱反應和放熱反應都用到酒精燈加熱,怎樣判斷該反應是吸熱反應還是放熱反應 放熱反應加熱的目的是什么
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題4　下列幾組物質:生石灰和水、濃硫酸和水、食鹽和水、硝酸銨和水,其中最適合用于“即熱快餐”加熱的是哪種
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究歸納】
常見的放熱反應和吸熱反應歸類
1.下列反應放出熱量的是 (　　)
A.氫氧化鋇與氯化銨的反應
B.鹽酸與碳酸氫鈉的反應
C.灼熱的炭與二氧化碳的反應
D.鎂條與稀鹽酸的反應
2.下列反應不一定屬于放熱反應的是 (　　)
A.燃燒反應
B.H2SO4與Ba(OH)2溶液的反應
C.鐵與鹽酸的反應
D.復分解反應
二、化學反應中能量變化的原因　化學反應中熱能的利用
(一)知識梳理
1.化學反應中能量變化的原因
(1)從化學鍵變化的角度理解能量變化的原因(微觀探析)
①圖示
②示例說明:H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)的反應過程如圖所示:
根據上圖計算1 mol H2和1 mol Cl2斷鍵吸收的總能量為　　　　 kJ,形成2 mol HCl共釋放　　　　 kJ能量,斷鍵吸收的總能量　　　　成鍵釋放的總能量,因此該反應為　　　　反應。
(2)從反應物及生成物總能量高低理解能量變化的原因(宏觀辨識)
①原因:物質的組成、結構與　　　　不同,所具有的能量不同。因此,一個化學反應的能量變化取決于　　　　　　　　和　　　　　　　　的相對大小。
②圖示:
放熱反應 吸熱反應
化學能轉化為　　 熱能轉化為化學能被生成物“儲存”
2.化學反應中熱能的利用
(1)化石燃料
現階段人類獲取熱能的主要途徑是　　　　　　　　　　　　;
使用最多的常規能源是　　　　　　　　　　　　。
(2)化石燃料獲取能量面臨的問題
①儲量有限,短期內不可再生。
②影響環境:煤、石油產品燃燒排放的　　　　　　　　　　　　、
　　　　、　　　　、　　　　等是大氣污染物的主要來源。
(3)節能減排的措施
①燃料燃燒階段提高燃料的燃燒效率。
通過改進鍋爐的爐型和燃料空氣比、清理積灰等方法提高燃料的燃燒效率。
②能量利用階段提高能源的利用率。如使用節能燈,發電廠、鋼鐵廠余熱與城市供熱聯產等。
③開發使用新能源,目前人們比較關注的新能源有　　　　、風能、地熱能、海洋能和　　　　等。
(二)歸納總結
1.放熱反應與吸熱反應的比較
放熱反應 吸熱反應
含義 釋放熱量的化學反應 吸收熱量的化學反應
與能量 大小的 關系 反應物具有的總能量大于生成物具有的總能量 反應物具有的總能量小于生成物具有的總能量
與化學 鍵強弱 的關系 生成物分子成鍵時釋放的總能量大于反應物分子斷鍵時吸收的總能量 生成物分子成鍵時釋放的總能量小于反應物分子斷鍵時吸收的總能量
反應過 程能量 變化圖示
2.判斷放熱反應和吸熱反應的 “四方法”
依據反應條件判斷 通常需要持續加熱的反應為吸熱反應
依據能量變化圖像判斷(宏觀角度) 反應物的總能量高于生成物的總能量,則反應為放熱反應;反之,則為吸熱反應
依據斷鍵和成鍵所吸收和釋放的能量數據判斷(微觀角度) 如果舊鍵斷裂吸收的能量大于新鍵形成釋放的能量,則為吸熱反應;反之,為放熱反應
經驗判斷法 根據常見的放熱反應、吸熱反應的類型判斷
3.能量計算易錯點
(1)舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成是同時進行的,缺少任何一個過程都不是化學變化。
(2)互為可逆反應的正反應和逆反應的能量變化恰好相反。
(3)注意計算共價化合物中的共價鍵數目,如1 mol NH3中含有3 mol N—H鍵,1 mol H2O2中含有2 mol H—O鍵和1 mol O—O鍵,1 mol P4(白磷,正四面體結構)中含有6 mol P—P鍵。
(4)計算時要注意化學計量數與共價鍵總數的關系,不能按1 mol計算,要根據實際配平的化學方程式計算反應物或生成物的總能量。
1.風力發電是一種綠色能源利用形式。下列有關風力發電的敘述不正確的是 (　　)
A.可節約大量煤、天然氣、石油等燃料
B.有效減少二氧化碳,控制溫室效應
C.風能是一種清潔的環保型能源
D.風力發電是化學能轉變為電能
2.下列圖示變化為吸熱反應的是 (　　)
3.根據下列信息判斷氫氣燃燒生成水時的熱量變化,其中一定正確的是 (　　)
A.H2O分解為H2與O2時放出熱量
B.生成1 mol H2O時吸收熱量245 kJ
C.甲、乙、丙中物質所具有的總能量大小關系為乙>甲>丙
D.氫氣和氧氣的總能量小于水的能量
4.已知某化學反應A2(g)+2B2(g)===2AB2(g)(A2、B2、AB2的結構式分別為A==A、B—B、B—A—B),反應過程中的能量變化如圖所示,下列有關敘述正確的是 (　　)
A.該反應的進行一定需要加熱或點燃
B.該反應若生成2 mol AB2(g),則放出的熱量為(E1-E2) kJ
C.該反應斷開反應物中化學鍵吸收的總能量小于形成生成物中化學鍵釋放的總能量
D.生成4 mol B—A放出E2 kJ能量
:課后完成　第六章　基礎課時8(共54張PPT)
第一節　化學反應與能量變化
基礎課時 化學反應與熱能
8
第六章
化學反應與能量
1.認識物質具有能量,知道化學反應可以實現化學能與熱能的轉化,認識吸熱反應和放熱反應。
2.能用化學鍵解釋某些吸熱反應和放熱反應。
3.認識燃料的燃燒效率、保護環境、開發清潔燃料的必要性和重要性。
學習目標
一、吸熱反應和放熱反應
二、化學反應中能量變化的原因　
化學反應中熱能的利用
目
錄
CONTENTS
課后鞏固訓練
一、吸熱反應和放熱反應
對點訓練
(一)知識梳理
1.實驗探究——化學反應中的能量變化
實驗 操作
實驗 現象 ①看到有氣泡產生 ②用手觸摸反應后的試管,手感到熱 ③溫度計指示反應溫度升高 ①聞到刺激性氣味氣體
②用手摸燒杯底部有冰涼感覺
③用手拿起燒杯,玻璃片黏結到燒杯的底部
④燒杯內反應物成糊狀
反應 方程式
實驗 結論 該反應______熱量 該反應______熱量
化學反應中總會伴隨著能量變化,通常主要表現為熱能的變化,有的釋放熱量,有的吸收熱量
Mg+2HCl===MgCl2+H2↑
Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===
BaCl2+2NH3↑+10H2O
放出
吸收
2.放熱反應和吸熱反應
(1)放熱反應:______熱量的化學反應。
(2)吸熱反應:______熱量的化學反應。
釋放
吸收
(二)互動探究
氫氣、天然氣等燃燒放出熱量;而濃硫酸、NaOH固體等溶于水放熱,NH4NO3、KNO3、NH4Cl等固體溶于水吸熱。適合外出旅游時使用的“即熱快餐”,其外層分別包裝了兩種互不接觸的化學物質,使用時將兩種物質接觸并反應,對食物進行加熱。
【問題討論】
問題1　放出(吸收)熱量的變化一定是放熱(吸熱)反應嗎
提示　不一定。吸、放熱反應都屬于化學反應,而濃H2SO4、NaOH固體等溶于水放熱,NH4NO3、KNO3、NH4Cl等固體溶于水吸熱,以上變化過程均為物理變化,不是放、吸熱反應。
問題2　吸熱反應一定需要加熱才能發生嗎 放熱反應不需要加熱就能發生嗎
提示　不一定,吸、放熱反應與反應是否需要加熱等條件沒有直接聯系,如NH4Cl晶體與Ba(OH)2·8H2O晶體常溫下的反應為吸熱反應。放熱反應可能需要加熱,如碳的燃燒,需要加熱引發反應。
問題3　吸熱反應和放熱反應都用到酒精燈加熱,怎樣判斷該反應是吸熱反應還是放熱反應 放熱反應加熱的目的是什么
提示　持續用酒精燈加熱,撤掉酒精燈反應就停止的反應是吸熱反應;開始用酒精燈加熱,反應開始后,撤去酒精燈仍能繼續反應的是放熱反應。放熱反應加熱的目的一般是引發反應或加快反應速率。
問題4　下列幾組物質:生石灰和水、濃硫酸和水、食鹽和水、硝酸銨和水,其中最適合用于“即熱快餐”加熱的是哪種
提示　生石灰和水。生石灰與水反應放出大量的熱,易使用;濃硫酸溶于水放熱,但濃硫酸具有極強的腐蝕性,不安全;食鹽和水不反應不放熱,食鹽溶于水不能對食物進行加熱;硝酸銨溶于水吸收熱量,不能給食物加熱。
【探究歸納】
常見的放熱反應和吸熱反應歸類
1.下列反應放出熱量的是 (　　)
A.氫氧化鋇與氯化銨的反應
B.鹽酸與碳酸氫鈉的反應
C.灼熱的炭與二氧化碳的反應
D.鎂條與稀鹽酸的反應
解析　氫氧化鋇與氯化銨的反應是吸熱反應;鹽酸與碳酸氫鈉反應生成氯化鈉、二氧化碳和水,是吸熱反應;灼熱的炭與二氧化碳的反應生成一氧化碳,是吸熱反應;鎂條與稀鹽酸的反應生成氯化鎂和氫氣,是放熱反應。
D
2.下列反應不一定屬于放熱反應的是 (　　)
A.燃燒反應
B.H2SO4與Ba(OH)2溶液的反應
C.鐵與鹽酸的反應
D.復分解反應
解析　所有燃燒反應、金屬與酸的反應、中和反應都是放熱反應,復分解反應則不一定是放熱反應。
D
二、化學反應中能量變化的原因　化學反應中熱能的利用
對點訓練
(一)知識梳理
1.化學反應中能量變化的原因
(1)從化學鍵變化的角度理解能量變化的原因(微觀探析)
①圖示
吸收
釋放
吸熱
放熱
②示例說明:H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)的反應過程如圖所示:
根據上圖計算1 mol H2和1 mol Cl2斷鍵吸收的總能量為________ kJ,形成2 mol HCl共釋放________ kJ能量,斷鍵吸收的總能量____成鍵釋放的總能量,因此該反應為______反應。
吸收
吸收
釋放
679
862
<
放熱
(2)從反應物及生成物總能量高低理解能量變化的原因(宏觀辨識)
①原因:物質的組成、結構與______不同,所具有的能量不同。因此,一個化學反應的能量變化取決于______________和______________的相對大小。
②圖示:
狀態
反應物總能量
生成物總能量
放熱反應 吸熱反應
化學能轉化為______ 熱能轉化為化學能被生成物“儲存”
釋放
吸收
熱能
2.化學反應中熱能的利用
(1)化石燃料
現階段人類獲取熱能的主要途徑是____________;使用最多的常規能源是______________________________。
(2)化石燃料獲取能量面臨的問題
①儲量有限,短期內不可再生。
②影響環境:煤、石油產品燃燒排放的______、________、________、______等是大氣污染物的主要來源。
物質的燃燒
化石燃料(煤、石油和天然氣)
粉塵
SO2
NOx
CO
(3)節能減排的措施
①燃料燃燒階段提高燃料的燃燒效率。
通過改進鍋爐的爐型和燃料空氣比、清理積灰等方法提高燃料的燃燒效率。
②能量利用階段提高能源的利用率。如使用節能燈,發電廠、鋼鐵廠余熱與城市供熱聯產等。
③開發使用新能源,目前人們比較關注的新能源有________、風能、地熱能、海洋能和______等。
太陽能
氫能
(二)歸納總結
1.放熱反應與吸熱反應的比較
放熱反應 吸熱反應
含義 釋放熱量的化學反應 吸收熱量的化學反應
與能量大小的關系 反應物具有的總能量大于生成物具有的總能量 反應物具有的總能量小于生成物具有的總能量
與化學鍵強弱的關系 生成物分子成鍵時釋放的總能量大于反應物分子斷鍵時吸收的總能量 生成物分子成鍵時釋放的總能量小于反應物分子斷鍵時吸收的總能量
反應過程能量 變化圖示
2.判斷放熱反應和吸熱反應的 “四方法”
依據反應條件判斷 通常需要持續加熱的反應為吸熱反應
依據能量變化圖像判斷(宏觀角度) 反應物的總能量高于生成物的總能量,則反應為放熱反應;反之,則為吸熱反應
依據斷鍵和成鍵所吸收和釋放的能量數據判斷(微觀角度) 如果舊鍵斷裂吸收的能量大于新鍵形成釋放的能量,則為吸熱反應;反之,為放熱反應
經驗判斷法 根據常見的放熱反應、吸熱反應的類型判斷
3.能量計算易錯點
(1)舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成是同時進行的,缺少任何一個過程都不是化學變化。
(2)互為可逆反應的正反應和逆反應的能量變化恰好相反。
(3)注意計算共價化合物中的共價鍵數目,如1 mol NH3中含有3 mol N—H鍵, 1 mol H2O2中含有2 mol H—O鍵和1 mol O—O鍵,1 mol P4(白磷,正四面體結構)中含有6 mol P—P鍵。
(4)計算時要注意化學計量數與共價鍵總數的關系,不能按1 mol計算,要根據實際配平的化學方程式計算反應物或生成物的總能量。
1.風力發電是一種綠色能源利用形式。下列有關風力發電的敘述不正確的是 (　　)
A.可節約大量煤、天然氣、石油等燃料
B.有效減少二氧化碳,控制溫室效應
C.風能是一種清潔的環保型能源
D.風力發電是化學能轉變為電能
解析　A項,風力發電可以減少熱力發電的需要,從而節約大量煤、天然氣、石油等燃料;B項,風力發電過程中沒有化石燃料的燃燒,且可以減少熱力發電,有效減少二氧化碳,控制溫室效應;C項,風力發電不會對環境造成污染,為清潔能源;D項,風力發電是把風能轉化為電能。
D
2.下列圖示變化為吸熱反應的是 (　　)
A
解析　A項,反應物的總能量小于生成物的總能量,為吸熱反應;B項,反應物N2(g)+3H2(g)的總能量大于生成物2NH3(g)的總能量,為放熱反應;C項,濃硫酸溶于水放熱,不是放熱反應;D項,鋅粉與稀鹽酸發生的置換反應屬于放熱反應。
3.根據下列信息判斷氫氣燃燒生成水時的熱量變化,其中一定正確的是 (　　)
A.H2O分解為H2與O2時放出熱量
B.生成1 mol H2O時吸收熱量245 kJ
C.甲、乙、丙中物質所具有的總能量大小關系為乙>甲>丙
D.氫氣和氧氣的總能量小于水的能量
C
解析　根據能量變化可知,1 mol H2與 mol O2斷鍵時吸收685 kJ能量,而生成 1 mol H2O放出930 kJ能量,所以H2燃燒生成H2O的反應是放熱反應,則H2O的分解是吸熱反應。
4.已知某化學反應A2(g)+2B2(g)===2AB2(g)(A2、B2、AB2的結構式分別為A==A、B—B、B—A—B),反應過程中的能量變化如圖所示,下列有關敘述正確的是 (　　)
A.該反應的進行一定需要加熱或點燃
B.該反應若生成2 mol AB2(g),則放出的熱量為(E1-E2) kJ
C.該反應斷開反應物中化學鍵吸收的總能量小于形成生成物中化學鍵釋放的總能量
D.生成4 mol B—A放出E2 kJ能量
D
解析　根據圖示可知,該反應斷開反應物中化學鍵吸收的總能量大于形成生成物中化學鍵釋放的總能量,為吸熱反應,若生成2 mol AB2(g),則吸收的熱量為(E1-E2) kJ,B項錯誤、C項錯誤;該反應的進行不一定需要加熱或點燃,A項錯誤;由圖可知,生成4 mol B—A放出E2 kJ能量,D項正確。
課后鞏固訓練
A級　合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)吸熱反應和放熱反應
1.下列說法正確的是(　　)
A.凡是放熱反應的發生均無需加熱
B.凡是需要加熱才能發生的反應一定是吸熱反應
C.伴有能量變化的物質變化都是化學變化
D.物質發生化學反應都伴隨著能量變化
D
解析　吸熱反應、放熱反應與反應條件無關,有些放熱反應的發生也需要加熱,如煤炭燃燒,A、B錯誤;伴有能量變化的物質變化不一定是化學變化,如物質的三態變化,C錯誤;化學變化是舊鍵斷裂和新鍵形成的過程,斷鍵和成鍵都有能量變化,D正確。
2.下列反應既屬于氧化還原反應,又屬于吸熱反應的是 (　　)
A.鋅粒與稀硫酸的反應
B.灼熱的木炭與CO2的反應
C.甲烷在氧氣中的燃燒反應
D.Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl晶體的反應
解析　 鋅粒與稀硫酸的反應、甲烷的燃燒反應均是放熱反應,A、C項錯誤;Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl晶體的反應是吸熱反應,但反應前后所含元素的化合價均無變化,是非氧化還原反應,D項錯誤。
B
3.把下列物質分別加入裝有水的錐形瓶中,立即塞緊帶U形管的塞子,已知U形管內預先裝有少量水(為便于觀察,預先將水染成紅色),如圖所示,結果U形管左邊液面升高,則加入的物質可能是 (　　)
A.NaOH固體 B.濃H2SO4
C.NH4NO3晶體 D.Na2O2固體
解析　 U形管左邊液面升高,原因只能是錐形瓶內氣體壓強減小,造成壓強減小的原因可能是溫度降低。NaOH固體溶于水、濃H2SO4稀釋溶液溫度均升高,NH4NO3晶體溶于水溫度降低,Na2O2和水反應放熱且有氣體生成。
C
4.下列反應的能量變化能用如圖表示的是 (　　)
A.鎂條與稀硫酸反應
B.Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應
C.氫氧化鈉溶液和稀鹽酸反應
D.甲烷在O2中的燃燒反應
解析　圖中反應物總能量小于生成物總能量,該反應是吸熱反應。金屬與酸的反應是放熱反應,即鎂條與稀硫酸的反應是放熱反應,故A不符合題意;Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應是吸熱反應,故B符合題意;酸堿中和反應是放熱反應,即氫氧化鈉溶液和稀鹽酸的反應是放熱反應,故C不符合題意;燃燒反應是放熱反應,即甲烷在O2中的燃燒反應是放熱反應,故D不符合題意。
B
(二)化學反應中能量變化的原因 化學反應中熱能的利用
5.由“碳素燃料文明時代”逐漸過渡至“太陽能文明時代”(包括風能、生物質能等太陽能的轉換形態),人們將適應“低碳經濟”和“低碳生活”。下列說法不正確的是(　　)
A.研究菠菜蛋白質“發電”屬于“太陽能文明”
B.發展太陽能經濟不會減緩溫室效應
C.植物進行光合作用是將太陽能轉化為化學能
D.石油和天然氣都屬于碳素燃料
解析　發展太陽能經濟,能減少CO2的排放,減緩溫室效應,B項錯誤。
B
6.已知斷裂1 mol共價鍵所需要吸收的能量分別為H—H:436 kJ,I—I:151 kJ,H—I:299 kJ,下列對H2(g)+I2(g) 2HI(g)的反應類型判斷錯誤的是(　　)
A.放出能量的反應 B.吸收能量的反應
C.氧化還原反應 D.可逆反應
解析　依題意,斷裂1 mol H—H鍵和1 mol I—I鍵吸收的能量為436 kJ+151 kJ=587 kJ,生成2 mol H—I鍵放出的能量為299 kJ×2=598 kJ,因為598 kJ>587 kJ,所以該反應是放出能量的反應;根據反應式可知該反應是可逆反應,也是氧化還原反應。
B
7.化學反應A2+B2===2AB的能量變化如圖所示,則下列說法中正確的是 (　　)
A.該反應斷開化學鍵消耗的總能量大于形成化學鍵釋放的總能量
B.該反應是吸熱反應
C.斷裂2 mol AB中化學鍵需要吸收y kJ能量
D.1 mol A2和1 mol B2的總能量低于2 mol AB的總能量
解析　由圖可知該反應是放熱反應,所以該反應斷開化學鍵消耗的總能量應小于形成化學鍵釋放的總能量,故A、B錯誤;化學鍵的斷裂吸收能量,根據圖像,斷裂2 mol A—B需要吸收y kJ能量,故C正確;根據圖像,1 mol A2和1 mol B2的總能量高于2 mol AB的總能量,故D錯誤。
C
8.磷有多種不同的單質,紅磷(結構復雜用“P”表示)和白磷(P4)是磷的兩種同素異形體,充分燃燒的產物都是P2O5。在25 ℃、101 kPa下,31 g白磷完全轉化為紅磷,放出11 kJ的熱量。下列說法錯誤的是 (　　)
A.紅磷轉化為白磷屬于吸熱反應
B.紅磷的穩定性比白磷強
C.等溫、等物質的量的白磷和紅磷,能量較高的是白磷
D.等物質的量的紅磷和白磷完全燃燒,放熱較多的是紅磷
D
解析　白磷轉化為紅磷放出熱量,故紅磷轉化為白磷吸收熱量,為吸熱反應,A正確;紅磷吸收熱量轉化為白磷,白磷的能量高,不穩定,B正確;白磷轉化為紅磷需要放出熱量,紅磷燃燒放出熱量,故等物質的量的白磷燃燒放出的熱量比紅磷放出的熱量多,D錯誤。
9.化學反應N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的能量變化如圖所示,請回答下列問題:
(1)圖中A、C分別表示　　　　　　　　　　　　　　　、
　　　　　　　　　　,反應　　　(填“吸收”或“釋放”)能量。
(2)反應過程中斷裂的化學鍵為　　　　　　　　　　　　,
_______(填“吸收”或“釋放”)的能量為　　;形成的化學鍵為　　　　　　,
　　　　(填“吸收”或“釋放”)的能量為　　　。
(3)E2=　　　　或　　　　(用A、C或E1、E3表示)。
1 mol N2(g)和3 mol H2(g)的總能量
2 mol NH3(g)的總能量
釋放
1 mol N≡N和3 mol H—H
吸收
E1
6 mol N—H
釋放
E3
A—C
E3-E1
解析　 (1)A、C分別表示1 mol N2(g)和3 mol H2(g)(反應物)的總能量、2 mol NH3(g)(生成物)的總能量,由于反應物總能量高于生成物總能量,因此反應放出能量。(2)反應過程中斷裂的化學鍵為1 mol N≡N和3 mol H—H,吸收的能量為E1;形成的化學鍵為6 mol N—H,釋放的能量為E3。
B級　素養培優練
10.將盛有NH4HCO3粉末的小燒杯放入盛有少量醋酸的大燒杯中。然后向小燒杯中加入鹽酸,反應劇烈,醋酸逐漸凝固。由此可知(　　)
A.NH4HCO3和鹽酸的反應是放熱反應
B.該反應中,熱能轉化為化學能
C.醋酸與NH4HCO3發生了復分解反應,該反應為吸熱反應
D.該反應的離子方程式為C+2H+===CO2↑+H2O
B
解析　醋酸逐漸凝固,溫度下降,可知NH4HCO3與鹽酸的反應為吸熱反應,熱能轉化為化學能儲存在新物質中,B項正確;醋酸與NH4HCO3未接觸,未發生反應,C項錯誤;D項中HC不能拆成離子。
11.化學家證實了氫氣與氮氣在固體催化劑表面合成氨的反應過程,示意圖如下:
下列關于合成氨反應的敘述不正確的是 (　　)
A.該過程表明,在化學反應中存在化學鍵的斷裂與形成
B.在催化劑的作用下,反應物的化學鍵變得容易斷裂
C.過程②需吸收能量,過程③則放出能量
D.常溫下該反應難以進行,是因為常溫下生成物的化學鍵難以形成
D
解析　由圖可知,每3個氫氣分子和1個氮氣分子斷鍵得到原子,然后氫原子和氮原子生成2個氨分子,A項正確;催化劑能改變化學反應的速率,合成氨的反應在催化劑作用下,反應速率加快,意味著反應物中化學鍵的斷裂和生成物中化學鍵的形成變得更容易,B項正確;化學鍵的斷裂需要吸收能量,而化學鍵的形成則放出能量,從圖中可看出②為化學鍵斷裂過程,③為新化學鍵形成過程,C項正確;化學鍵的斷裂需要吸收能量,所以該反應在常溫下難以進行,D項錯誤。
12.NF3是一種溫室氣體,其儲存能量的能力是CO2的12 000~20 000倍。已知:斷開1 mol N≡N吸收的能量為946 kJ,斷開1 mol F—F吸收的能量為154.8 kJ,斷開1 mol N—F吸收的能量為283 kJ。下列說法正確的是 (　　)
A.N2(g) —→2N(g)的過程會放出能量
B.N(g)+3F(g) —→NF3(g)的過程會放出能量
C.N2(g)+3F2(g)===2NF3(g)的反應為吸熱反應
D.如果NF3吸收能量后沒有化學鍵的斷裂與形成,仍可能會發生化學反應
B
解析　N2(g) —→2N(g)的過程是化學鍵斷裂的過程,需要吸收能量,A項錯誤; N(g)+3F(g) —→NF3(g)的過程為形成化學鍵的過程,會放出能量,B項正確;在反應N2(g)+3F2(g)===2NF3(g)中,形成2 mol NF3中的化學鍵釋放的能量為6×283 kJ= 1 698 kJ,斷裂1 mol N2和3 mol F2中的化學鍵需吸收的能量為1×946 kJ+3×154.8 kJ=1 410.4 kJ,放出的能量>吸收的能量,該反應為放熱反應,C項錯誤;化學反應的實質是舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成,如果NF3吸收能量后沒有化學鍵的斷裂與生成,則不可能發生化學反應,D項錯誤。
13.研究表明,在一定條件下,氣態HCN(a)與HNC(b)兩種分子的互變反應過程能量變化如圖所示。下列說法正確的是 (　　)
A.HNC比HCN更穩定
B.HCN(g) —→HNC(g)為吸熱反應且反應條件一定要加熱
C.1 mol HCN(g)中的所有化學鍵全部斷開需要吸收186.5 kJ的熱量
D.1 mol HCN(g)轉化為1 mol HNC(g)需要吸收59.3 kJ的熱量
D
解析　物質含有的能量越低,物質的穩定性越強,HCN比HNC更穩定,A錯誤; HCN(g) —→HNC(g)吸收能量,反應為吸熱反應,但反應不一定需要在加熱條件下進行,B錯誤;1 mol HCN(g)轉化為中間狀態的物質時需吸收186.5 kJ的熱量,但此時化學鍵未全部斷開,C錯誤。
14.按要求回答下列問題:
(1)某同學做如下實驗,以檢驗反應中的能量變化。
①在實驗中發現反應后(a)中溫度升高,由此可以判斷(a)中反應是_______熱反應, (b)中溫度降低,由此可以判斷(b)中反應是　　　　熱反應。
②寫出鋁與鹽酸反應的離子方程式:　　　　　　　　　　　。
③根據能量守恒定律,(b)中反應物的總能量應該　　　　(填“高于”或“低于”)其生成物的總能量。
放
吸
2Al+6H+===2Al3++3H2↑
低于
解析　(1)①在實驗中發現反應后(a)中溫度升高,說明有熱量釋放出來,由此可以判斷(a)中反應是放熱反應,(b)中溫度降低,說明吸收了外界的熱量,由此可以判斷(b)中反應是吸熱反應;②鋁與鹽酸反應生成氯化鋁和氫氣,其反應的離子方程式:2Al+6H+===2Al3++3H2↑;③根據能量守恒定律,(b)是吸熱反應,吸收了外界的熱量,因此反應物的總能量應該低于其生成物的總能量;
(2)如圖表示1 mol H2與1 mol Cl2反應生成2 mol HCl的能量變化的理論分析示意圖。
①化學鍵斷裂需要　　　　(填“釋放”或“吸收”)能量。
②圖中鍵形成釋放的能量為　　　　 kJ。
③該反應的反應物的總能量　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)生成物的總能量,所以該反應是　　　　　　反應。
吸收
862
大于
放熱
解析　(2)①化學鍵斷裂需要吸收能量;②圖中鍵形成釋放的能量為431 kJ×2=862 kJ;③該反應斷鍵吸收熱量為436 kJ+243 kJ=679 kJ,而形成化學鍵釋放了862 kJ熱量,放出的熱量大于吸收的熱量,因此該反應是放熱反應即反應物的總能量大于生成物的總能量。基礎課時8　化學反應與熱能
學習目標　1.認識物質具有能量,知道化學反應可以實現化學能與熱能的轉化,認識吸熱反應和放熱反應。2.能用化學鍵解釋某些吸熱反應和放熱反應。3.認識燃料的燃燒效率、保護環境、開發清潔燃料的必要性和重要性。
一、吸熱反應和放熱反應
(一)知識梳理
1.實驗探究——化學反應中的能量變化
實驗 操作
實驗 現象 ①看到有氣泡產生 ②用手觸摸反應后的試管,手感到熱 ③溫度計指示反應溫度升高 ①聞到刺激性氣味氣體 ②用手摸燒杯底部有冰涼感覺 ③用手拿起燒杯,玻璃片黏結到燒杯的底部 ④燒杯內反應物成糊狀
反應 方程式 Mg+2HCl===MgCl2+H2↑ Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3↑+10H2O
實驗 結論 該反應放出熱量 該反應吸收熱量
化學反應中總會伴隨著能量變化,通常主要表現為熱能的變化,有的釋放熱量,有的吸收熱量
2.放熱反應和吸熱反應
(1)放熱反應:釋放熱量的化學反應。
(2)吸熱反應:吸收熱量的化學反應。
(二)互動探究
氫氣、天然氣等燃燒放出熱量;而濃硫酸、NaOH固體等溶于水放熱,NH4NO3、KNO3、NH4Cl等固體溶于水吸熱。適合外出旅游時使用的“即熱快餐”,其外層分別包裝了兩種互不接觸的化學物質,使用時將兩種物質接觸并反應,對食物進行加熱。
【問題討論】
問題1　放出(吸收)熱量的變化一定是放熱(吸熱)反應嗎
提示　不一定。吸、放熱反應都屬于化學反應,而濃H2SO4、NaOH固體等溶于水放熱,NH4NO3、KNO3、NH4Cl等固體溶于水吸熱,以上變化過程均為物理變化,不是放、吸熱反應。
問題2　吸熱反應一定需要加熱才能發生嗎 放熱反應不需要加熱就能發生嗎
提示　不一定,吸、放熱反應與反應是否需要加熱等條件沒有直接聯系,如NH4Cl晶體與Ba(OH)2·8H2O晶體常溫下的反應為吸熱反應。放熱反應可能需要加熱,如碳的燃燒,需要加熱引發反應。
問題3　吸熱反應和放熱反應都用到酒精燈加熱,怎樣判斷該反應是吸熱反應還是放熱反應 放熱反應加熱的目的是什么
提示　持續用酒精燈加熱,撤掉酒精燈反應就停止的反應是吸熱反應;開始用酒精燈加熱,反應開始后,撤去酒精燈仍能繼續反應的是放熱反應。放熱反應加熱的目的一般是引發反應或加快反應速率。
問題4　下列幾組物質:生石灰和水、濃硫酸和水、食鹽和水、硝酸銨和水,其中最適合用于“即熱快餐”加熱的是哪種
提示　生石灰和水。生石灰與水反應放出大量的熱,易使用;濃硫酸溶于水放熱,但濃硫酸具有極強的腐蝕性,不安全;食鹽和水不反應不放熱,食鹽溶于水不能對食物進行加熱;硝酸銨溶于水吸收熱量,不能給食物加熱。
【探究歸納】
常見的放熱反應和吸熱反應歸類
1.下列反應放出熱量的是 (　　)
A.氫氧化鋇與氯化銨的反應
B.鹽酸與碳酸氫鈉的反應
C.灼熱的炭與二氧化碳的反應
D.鎂條與稀鹽酸的反應
答案　D
解析　氫氧化鋇與氯化銨的反應是吸熱反應;鹽酸與碳酸氫鈉反應生成氯化鈉、二氧化碳和水,是吸熱反應;灼熱的炭與二氧化碳的反應生成一氧化碳,是吸熱反應;鎂條與稀鹽酸的反應生成氯化鎂和氫氣,是放熱反應。
2.下列反應不一定屬于放熱反應的是 (　　)
A.燃燒反應
B.H2SO4與Ba(OH)2溶液的反應
C.鐵與鹽酸的反應
D.復分解反應
答案　D
解析　所有燃燒反應、金屬與酸的反應、中和反應都是放熱反應,復分解反應則不一定是放熱反應。
二、化學反應中能量變化的原因　化學反應中熱能的利用
(一)知識梳理
1.化學反應中能量變化的原因
(1)從化學鍵變化的角度理解能量變化的原因(微觀探析)
①圖示
②示例說明:H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)的反應過程如圖所示:
根據上圖計算1 mol H2和1 mol Cl2斷鍵吸收的總能量為679 kJ,形成2 mol HCl共釋放862 kJ能量,斷鍵吸收的總能量<成鍵釋放的總能量,因此該反應為放熱反應。
(2)從反應物及生成物總能量高低理解能量變化的原因(宏觀辨識)
①原因:物質的組成、結構與狀態不同,所具有的能量不同。因此,一個化學反應的能量變化取決于反應物總能量和生成物總能量的相對大小。
②圖示:
放熱反應 吸熱反應
化學能轉化為熱能 熱能轉化為化學能被生成物“儲存”
2.化學反應中熱能的利用
(1)化石燃料
現階段人類獲取熱能的主要途徑是物質的燃燒;使用最多的常規能源是化石燃料(煤、石油和天然氣)。
(2)化石燃料獲取能量面臨的問題
①儲量有限,短期內不可再生。
②影響環境:煤、石油產品燃燒排放的粉塵、SO2、NOx、CO等是大氣污染物的主要來源。
(3)節能減排的措施
①燃料燃燒階段提高燃料的燃燒效率。
通過改進鍋爐的爐型和燃料空氣比、清理積灰等方法提高燃料的燃燒效率。
②能量利用階段提高能源的利用率。如使用節能燈,發電廠、鋼鐵廠余熱與城市供熱聯產等。
③開發使用新能源,目前人們比較關注的新能源有太陽能、風能、地熱能、海洋能和氫能等。
(二)歸納總結
1.放熱反應與吸熱反應的比較
放熱反應 吸熱反應
含義 釋放熱量的化學反應 吸收熱量的化學反應
與能量大小的關系 反應物具有的總能量大于生成物具有的總能量 反應物具有的總能量小于生成物具有的總能量
與化學鍵強弱的關系 生成物分子成鍵時釋放的總能量大于反應物分子斷鍵時吸收的總能量 生成物分子成鍵時釋放的總能量小于反應物分子斷鍵時吸收的總能量
反應過程能量 變化圖示
2.判斷放熱反應和吸熱反應的 “四方法”
依據反應條件判斷 通常需要持續加熱的反應為吸熱反應
依據能量變化圖像判斷(宏觀角度) 反應物的總能量高于生成物的總能量,則反應為放熱反應;反之,則為吸熱反應
依據斷鍵和成鍵所吸收和釋放的能量數據判斷(微觀角度) 如果舊鍵斷裂吸收的能量大于新鍵形成釋放的能量,則為吸熱反應;反之,為放熱反應
經驗判斷法 根據常見的放熱反應、吸熱反應的類型判斷
3.能量計算易錯點
(1)舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成是同時進行的,缺少任何一個過程都不是化學變化。
(2)互為可逆反應的正反應和逆反應的能量變化恰好相反。
(3)注意計算共價化合物中的共價鍵數目,如1 mol NH3中含有3 mol N—H鍵,1 mol H2O2中含有2 mol H—O鍵和1 mol O—O鍵,1 mol P4(白磷,正四面體結構)中含有6 mol P—P鍵。
(4)計算時要注意化學計量數與共價鍵總數的關系,不能按1 mol計算,要根據實際配平的化學方程式計算反應物或生成物的總能量。
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.風力發電是一種綠色能源利用形式。下列有關風力發電的敘述不正確的是 (　　)
A.可節約大量煤、天然氣、石油等燃料
B.有效減少二氧化碳,控制溫室效應
C.風能是一種清潔的環保型能源
D.風力發電是化學能轉變為電能
答案　D
解析　A項,風力發電可以減少熱力發電的需要,從而節約大量煤、天然氣、石油等燃料;B項,風力發電過程中沒有化石燃料的燃燒,且可以減少熱力發電,有效減少二氧化碳,控制溫室效應;C項,風力發電不會對環境造成污染,為清潔能源;D項,風力發電是把風能轉化為電能。
2.下列圖示變化為吸熱反應的是 (　　)
答案　A
解析　A項,反應物的總能量小于生成物的總能量,為吸熱反應;B項,反應物N2(g)+3H2(g)的總能量大于生成物2NH3(g)的總能量,為放熱反應;C項,濃硫酸溶于水放熱,不是放熱反應;D項,鋅粉與稀鹽酸發生的置換反應屬于放熱反應。
3.根據下列信息判斷氫氣燃燒生成水時的熱量變化,其中一定正確的是 (　　)
A.H2O分解為H2與O2時放出熱量
B.生成1 mol H2O時吸收熱量245 kJ
C.甲、乙、丙中物質所具有的總能量大小關系為乙>甲>丙
D.氫氣和氧氣的總能量小于水的能量
答案　C
解析　根據能量變化可知,1 mol H2與 mol O2斷鍵時吸收685 kJ能量,而生成1 mol H2O放出930 kJ能量,所以H2燃燒生成H2O的反應是放熱反應,則H2O的分解是吸熱反應。
4.已知某化學反應A2(g)+2B2(g)===2AB2(g)(A2、B2、AB2的結構式分別為A==A、B—B、B—A—B),反應過程中的能量變化如圖所示,下列有關敘述正確的是 (　　)
A.該反應的進行一定需要加熱或點燃
B.該反應若生成2 mol AB2(g),則放出的熱量為(E1-E2) kJ
C.該反應斷開反應物中化學鍵吸收的總能量小于形成生成物中化學鍵釋放的總能量
D.生成4 mol B—A放出E2 kJ能量
答案　D
解析　根據圖示可知,該反應斷開反應物中化學鍵吸收的總能量大于形成生成物中化學鍵釋放的總能量,為吸熱反應,若生成2 mol AB2(g),則吸收的熱量為(E1-E2) kJ,B項錯誤、C項錯誤;該反應的進行不一定需要加熱或點燃,A項錯誤;由圖可知,生成4 mol B—A放出E2 kJ能量,D項正確。
　　　　　　　　　　　　　　　　
A級　合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)吸熱反應和放熱反應
1.下列說法正確的是 (　　)
A.凡是放熱反應的發生均無需加熱
B.凡是需要加熱才能發生的反應一定是吸熱反應
C.伴有能量變化的物質變化都是化學變化
D.物質發生化學反應都伴隨著能量變化
答案　D
解析　吸熱反應、放熱反應與反應條件無關,有些放熱反應的發生也需要加熱,如煤炭燃燒,A、B錯誤;伴有能量變化的物質變化不一定是化學變化,如物質的三態變化,C錯誤;化學變化是舊鍵斷裂和新鍵形成的過程,斷鍵和成鍵都有能量變化,D正確。
2.下列反應既屬于氧化還原反應,又屬于吸熱反應的是 (　　)
A.鋅粒與稀硫酸的反應
B.灼熱的木炭與CO2的反應
C.甲烷在氧氣中的燃燒反應
D.Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl晶體的反應
答案　B
解析　 鋅粒與稀硫酸的反應、甲烷的燃燒反應均是放熱反應,A、C項錯誤;Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl晶體的反應是吸熱反應,但反應前后所含元素的化合價均無變化,是非氧化還原反應,D項錯誤。
3.把下列物質分別加入裝有水的錐形瓶中,立即塞緊帶U形管的塞子,已知U形管內預先裝有少量水(為便于觀察,預先將水染成紅色),如圖所示,結果U形管左邊液面升高,則加入的物質可能是 (　　)
A.NaOH固體 B.濃H2SO4
C.NH4NO3晶體 D.Na2O2固體
答案　C
解析　 U形管左邊液面升高,原因只能是錐形瓶內氣體壓強減小,造成壓強減小的原因可能是溫度降低。NaOH固體溶于水、濃H2SO4稀釋溶液溫度均升高,NH4NO3晶體溶于水溫度降低,Na2O2和水反應放熱且有氣體生成。
4.下列反應的能量變化能用如圖表示的是 (　　)
A.鎂條與稀硫酸反應
B.Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應
C.氫氧化鈉溶液和稀鹽酸反應
D.甲烷在O2中的燃燒反應
答案　B
解析　圖中反應物總能量小于生成物總能量,該反應是吸熱反應。金屬與酸的反應是放熱反應,即鎂條與稀硫酸的反應是放熱反應,故A不符合題意;Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應是吸熱反應,故B符合題意;酸堿中和反應是放熱反應,即氫氧化鈉溶液和稀鹽酸的反應是放熱反應,故C不符合題意;燃燒反應是放熱反應,即甲烷在O2中的燃燒反應是放熱反應,故D不符合題意。
(二)化學反應中能量變化的原因 化學反應中熱能的利用
5.由“碳素燃料文明時代”逐漸過渡至“太陽能文明時代”(包括風能、生物質能等太陽能的轉換形態),人們將適應“低碳經濟”和“低碳生活”。下列說法不正確的是 (　　)
A.研究菠菜蛋白質“發電”屬于“太陽能文明”
B.發展太陽能經濟不會減緩溫室效應
C.植物進行光合作用是將太陽能轉化為化學能
D.石油和天然氣都屬于碳素燃料
答案　B
解析　發展太陽能經濟,能減少CO2的排放,減緩溫室效應,B項錯誤。
6.已知斷裂1 mol共價鍵所需要吸收的能量分別為H—H:436 kJ,I—I:151 kJ,H—I:299 kJ,下列對H2(g)+I2(g)2HI(g)的反應類型判斷錯誤的是 (　　)
A.放出能量的反應 B.吸收能量的反應
C.氧化還原反應 D.可逆反應
答案　B
解析　依題意,斷裂1 mol H—H鍵和1 mol I—I鍵吸收的能量為436 kJ+151 kJ=587 kJ,生成2 mol H—I鍵放出的能量為299 kJ×2=598 kJ,因為598 kJ>587 kJ,所以該反應是放出能量的反應;根據反應式可知該反應是可逆反應,也是氧化還原反應。
7.化學反應A2+B2===2AB的能量變化如圖所示,則下列說法中正確的是 (　　)
A.該反應斷開化學鍵消耗的總能量大于形成化學鍵釋放的總能量
B.該反應是吸熱反應
C.斷裂2 mol AB中化學鍵需要吸收y kJ能量
D.1 mol A2和1 mol B2的總能量低于2 mol AB的總能量
答案　C
解析　由圖可知該反應是放熱反應,所以該反應斷開化學鍵消耗的總能量應小于形成化學鍵釋放的總能量,故A、B錯誤;化學鍵的斷裂吸收能量,根據圖像,斷裂2 mol A—B需要吸收y kJ能量,故C正確;根據圖像,1 mol A2和1 mol B2的總能量高于2 mol AB的總能量,故D錯誤。
8.磷有多種不同的單質,紅磷(結構復雜用“P”表示)和白磷(P4)是磷的兩種同素異形體,充分燃燒的產物都是P2O5。在25 ℃、101 kPa下,31 g白磷完全轉化為紅磷,放出11 kJ的熱量。下列說法錯誤的是 (　　)
A.紅磷轉化為白磷屬于吸熱反應
B.紅磷的穩定性比白磷強
C.等溫、等物質的量的白磷和紅磷,能量較高的是白磷
D.等物質的量的紅磷和白磷完全燃燒,放熱較多的是紅磷
答案　D
解析　白磷轉化為紅磷放出熱量,故紅磷轉化為白磷吸收熱量,為吸熱反應,A正確;紅磷吸收熱量轉化為白磷,白磷的能量高,不穩定,B正確;白磷轉化為紅磷需要放出熱量,紅磷燃燒放出熱量,故等物質的量的白磷燃燒放出的熱量比紅磷放出的熱量多,D錯誤。
9.化學反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的能量變化如圖所示,請回答下列問題:
(1)圖中A、C分別表示　　　　　、　　　　　,反應　　　　(填“吸收”或“釋放”)能量。
(2)反應過程中斷裂的化學鍵為　　　　　　,　　　　(填“吸收”或“釋放”)的能量為　　　　　　　　　　　　;形成的化學鍵為　　　　　　,　　　　(填“吸收”或“釋放”)的能量為　　　　　　。
(3)E2=　　　　或　　　　(用A、C或E1、E3表示)。
答案　(1)1 mol N2(g)和3 mol H2(g)的總能量　2 mol NH3(g)的總能量　釋放　
(2)1 mol N≡N和3 mol H—H　吸收　E1　6 mol N—H　釋放　E3　(3)A—C　E3-E1
解析　 (1)A、C分別表示1 mol N2(g)和3 mol H2(g)(反應物)的總能量、2 mol NH3(g)(生成物)的總能量,由于反應物總能量高于生成物總能量,因此反應放出能量。(2)反應過程中斷裂的化學鍵為1 mol N≡N和3 mol H—H,吸收的能量為E1;形成的化學鍵為6 mol N—H,釋放的能量為E3。
B級　素養培優練
10.將盛有NH4HCO3粉末的小燒杯放入盛有少量醋酸的大燒杯中。然后向小燒杯中加入鹽酸,反應劇烈,醋酸逐漸凝固。由此可知 (　　)
A.NH4HCO3和鹽酸的反應是放熱反應
B.該反應中,熱能轉化為化學能
C.醋酸與NH4HCO3發生了復分解反應,該反應為吸熱反應
D.該反應的離子方程式為C+2H+===CO2↑+H2O
答案　B
解析　醋酸逐漸凝固,溫度下降,可知NH4HCO3與鹽酸的反應為吸熱反應,熱能轉化為化學能儲存在新物質中,B項正確;醋酸與NH4HCO3未接觸,未發生反應,C項錯誤;D項中HC不能拆成離子。
11.化學家證實了氫氣與氮氣在固體催化劑表面合成氨的反應過程,示意圖如下:
下列關于合成氨反應的敘述不正確的是 (　　)
A.該過程表明,在化學反應中存在化學鍵的斷裂與形成
B.在催化劑的作用下,反應物的化學鍵變得容易斷裂
C.過程②需吸收能量,過程③則放出能量
D.常溫下該反應難以進行,是因為常溫下生成物的化學鍵難以形成
答案　D
解析　由圖可知,每3個氫氣分子和1個氮氣分子斷鍵得到原子,然后氫原子和氮原子生成2個氨分子,A項正確;催化劑能改變化學反應的速率,合成氨的反應在催化劑作用下,反應速率加快,意味著反應物中化學鍵的斷裂和生成物中化學鍵的形成變得更容易,B項正確;化學鍵的斷裂需要吸收能量,而化學鍵的形成則放出能量,從圖中可看出②為化學鍵斷裂過程,③為新化學鍵形成過程,C項正確;化學鍵的斷裂需要吸收能量,所以該反應在常溫下難以進行,D項錯誤。
12.NF3是一種溫室氣體,其儲存能量的能力是CO2的12 000~20 000倍。已知:斷開1 mol N≡N吸收的能量為946 kJ,斷開1 mol F—F吸收的能量為154.8 kJ,斷開1 mol N—F吸收的能量為283 kJ。下列說法正確的是 (　　)
A.N2(g)2N(g)的過程會放出能量
B.N(g)+3F(g)NF3(g)的過程會放出能量
C.N2(g)+3F2(g)===2NF3(g)的反應為吸熱反應
D.如果NF3吸收能量后沒有化學鍵的斷裂與形成,仍可能會發生化學反應
答案　B
解析　N2(g)2N(g)的過程是化學鍵斷裂的過程,需要吸收能量,A項錯誤;N(g)+3F(g)NF3(g)的過程為形成化學鍵的過程,會放出能量,B項正確;在反應N2(g)+3F2(g)===2NF3(g)中,形成2 mol NF3中的化學鍵釋放的能量為6×283 kJ=1 698 kJ,斷裂1 mol N2和3 mol F2中的化學鍵需吸收的能量為1×946 kJ+3×154.8 kJ=1 410.4 kJ,放出的能量>吸收的能量,該反應為放熱反應,C項錯誤;化學反應的實質是舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成,如果NF3吸收能量后沒有化學鍵的斷裂與生成,則不可能發生化學反應,D項錯誤。
13.研究表明,在一定條件下,氣態HCN(a)與HNC(b)兩種分子的互變反應過程能量變化如圖所示。下列說法正確的是 (　　)
A. HNC比HCN更穩定
B.HCN(g)HNC(g)為吸熱反應且反應條件一定要加熱
C.1 mol HCN(g)中的所有化學鍵全部斷開需要吸收186.5 kJ的熱量
D.1 mol HCN(g)轉化為1 mol HNC(g)需要吸收59.3 kJ的熱量
答案　D
解析　物質含有的能量越低,物質的穩定性越強,HCN比HNC更穩定,A錯誤;HCN(g)HNC(g)吸收能量,反應為吸熱反應,但反應不一定需要在加熱條件下進行,B錯誤;1 mol HCN(g)轉化為中間狀態的物質時需吸收186.5 kJ的熱量,但此時化學鍵未全部斷開,C錯誤。
14.按要求回答下列問題:
(1)某同學做如下實驗,以檢驗反應中的能量變化。
①在實驗中發現反應后(a)中溫度升高,由此可以判斷(a)中反應是　　　　　　熱反應,(b)中溫度降低,由此可以判斷(b)中反應是　　　　　　熱反應。
②寫出鋁與鹽酸反應的離子方程式:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
③根據能量守恒定律,(b)中反應物的總能量應該　　　　(填“高于”或“低于”)其生成物的總能量。
(2)如圖表示1 mol H2與1 mol Cl2反應生成2 mol HCl的能量變化的理論分析示意圖。
①化學鍵斷裂需要　　　　(填“釋放”或“吸收”)能量。
②圖中鍵形成釋放的能量為　　　　 kJ。
③該反應的反應物的總能量　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)生成物的總能量,所以該反應是　　　　　　反應。
答案　(1)①放　吸
②2Al+6H+===2Al3++3H2↑　③低于
(2)①吸收　②862　③大于　放熱
解析　(1)①在實驗中發現反應后(a)中溫度升高,說明有熱量釋放出來,由此可以判斷(a)中反應是放熱反應,(b)中溫度降低,說明吸收了外界的熱量,由此可以判斷(b)中反應是吸熱反應;②鋁與鹽酸反應生成氯化鋁和氫氣,其反應的離子方程式:2Al+6H+===2Al3++3H2↑;③根據能量守恒定律,(b)是吸熱反應,吸收了外界的熱量,因此反應物的總能量應該低于其生成物的總能量;(2)①化學鍵斷裂需要吸收能量;②圖中鍵形成釋放的能量為431 kJ×2=862 kJ;③該反應斷鍵吸收熱量為436 kJ+243 kJ=679 kJ,而形成化學鍵釋放了862 kJ熱量,放出的熱量大于吸收的熱量,因此該反應是放熱反應即反應物的總能量大于生成物的總能量。

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