第2课时 化学键与化学反应中的能量变化
[目标导航] 1.了解化学反应中存在能量变化。2.知道常见的放热反应和吸热反应。3.了解化学反应能量变化的实质。
一、化学反应中的能量变化 实验操作 实验现象 有关化学方程式及结论 化学方程式：NaOH＋HCl===NaCl＋H2O 混合液的温度升高 化学方程式：Ca(OH)2＋2NH4Cl===CaCl2＋2NH3↑有刺激性气味气体产生，烧杯温度降低 结论 【议一议】 1．放热反应一定容易发生，吸热反应一定难以发生吗？
答案 不一定，放热反应不一定容易发生，有些放热反应需要加热才能进行，如铜与氧气、硫与铁的反应。吸热反应不一定难发生，有些吸热反应常温下能进行，如Ca(OH)2与NH4Cl的反应。
2．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应吗？
答案 不一定，有些需要加热进行的反应是放热反应，如硫与铁的反应。 二、化学反应中能量变化的实质及转化的形式 1．化学反应的实质
化学反应是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。 2．化学反应中能量变化的实质
在化学反应过程中，旧化学键的断裂需要吸收一定的能量；新化学键的形成需要释放一定的能量，二者不相等。
3．化学反应中放出或吸收能量的原因
在化学反应过程中，最终是吸收能量还是释放能量，取决于旧化学键断裂所吸收的总能量与新化学键形成所释放的总能量的相对大小。
若形成新化学键所释放的总能量大于破坏旧化学键所吸收的总能量，则该反应放出能量；如果形成新化学键所释放的能量小于破坏旧化学键所吸收的能量，则该反应吸收能量。
4．化学反应中能量转化的形式
1 / 15 ＋2H2O 结论：反应过程吸收热量 结论：反应过程释放热量 每一个化学反应都伴随着能量的变化，有的释放能量，有的吸收能量 (1)化学反应的能量变化还可以看做是“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能、电能或光能等释放出来的过程。
(2)化学反应的能量变化也可以看做是热能、电能或光能等物质外部的能量转化为物质内部的能量(化学能)被“储存”起来的过程。
【议一议】
1．为什么所有化学反应前后都有能量的变化？
答案 因为化学反应一定有旧化学键的断裂和新化学键的形成，化学键断裂吸收的能量与新化学键形成释放的能量不等。
2．化学反应中能量变化全部表现为热能和光能吗？
答案 化学反应中能量变化不全部表现为热能和光能。化学反应中的能量还可以表现为电能等其他形式的能量。
3．根据以下信息，判断1 mol H2(g)完全燃烧生成水蒸气时放出的能量为多少？ 已知：1 mol H—H键完全断裂时吸收能量为436 kJ，1 mol O===O键完全断裂时吸收能量为498 kJ,1 mol H—O键形成时放出能量为465 kJ。
1答案 因为化学反应一定有旧化学键的断裂和新化学键的形成，断开1 mol H—H键和
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mol O===O键需要吸收的能量为436 kJ＋×498 kJ＝685 kJ，生成1 mol H2O(g)放出的能
2量为2×465 kJ＝930 kJ。1 mol H2(g)完全燃烧生成水蒸气时放出的能量为930 kJ －685 kJ＝245 kJ。
一、化学反应中能量变化的原因 1．从化学键的角度分析
若E1＞E2，反应吸收能量；若E1＜E2，反应释放能量。 2．从反应物和生成物所具有能量的角度分析
若反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量，则反应释放能量(如图1)；
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若反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量，则反应吸收能量(如图2)。 【特别提醒】 化学反应中能量的转化不一定都表现为化学能与热能的转化。 【例1】 已知反应X＋Y===M＋N为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是( ) A．X的能量一定高于M的，Y的能量一定高于N的
B．破坏反应物中的化学键所吸收的总能量大于形成生成物中化学键所放出的总能量 C．X和Y的总能量一定高于M和N的总能量 D．因为该反应为放热反应，所以不必加热就可发生
解析 由于该反应为放热反应，所以X和Y的总能量一定高于M和N的总能量，A不正确，C正确；破坏反应物中的化学键所吸收的总能量大于形成生成物中化学键所放出的总能量时，该反应则为吸热反应，B不正确；放热反应在通常情况下不一定就能反应，有些放热反应需要在一定的条件(如加热或光照等)下才能发生。
答案 C
【归纳总结】 (1)断裂或形成化学键的能量表示： 吸收能量值＝E吸－E放 放出能量值＝E放－E吸 (2)物质内部能量H表示： 放热：H反＞H产 吸热：H产＞H反
变式训练1 已知反应H2＋Cl2===2HCl，破坏1 mol H2中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，破坏1 mol Cl2 中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol HCl中的化学键释放的能量为Q3 kJ，则下列说法中正确的是( )
A．该反应反应物的总能量高于生成物的总能量 B．该反应的能量关系为Q1＋Q2 C．该反应需要在点燃或光照下进行，所以为吸热反应 D．该反应中化学能只能转化为热能 答案 A 解析 所有的燃烧反应都是放热反应，所以该反应反应物的总能量高于生成物的总能量，A正确；放热反应形成化学键释放的能量2Q3 kJ大于破坏化学键吸收的能量(Q1＋Q2) kJ，B不正确；该反应为放热反应，反应放热还是吸热取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小，与条件无关，C不正确；该反应化学能可以转化为热能，也可以转化为其他形式的能，如电能、光能等，D不正确。 【解题感悟】 ΔE(化学反应中能量的变化)＝E(断开反应物化学键所吸收的能量)－ E(形成生成物化学键所释放的能量)。若ΔE>0，则为吸热反应；若ΔE <0，则为放热反应。 二、放热反应和吸热反应 3 / 15 反应类型 定义 根据反应物和生成物总能量的大小 根据反应前后化学键总能量的大小 根据化学反应的互逆性 放热反应 放出热量的化学反应 反应物的总能量大于生成物的总能量 断开化学键吸收的总能量小于形成化学键释放的总能量 吸热反应 吸收热量的化学反应 反应物的总能量小于生成物的总能量 断开化学键吸收的总能量大于形成化学键释放的总能量 可逆反应的正向反应若是放热反应，则逆向反应为吸热反应 根据图示 判断方法 ①活泼金属与水或酸的反应； ②酸碱中和反应； ③活泼金属氧化物与水、酸的反应； ④燃烧反应； 根据化学反应类别 ⑤金属单质间的置换反应，如铝热反应； ⑥大多数化合反应(C与CO2反应等除外)，如合成氨反应、SO2与O2生成SO3的反应等； ⑦氨的催化氧化反应 若反应在开始时需要加热，反应根据反应条件 需要持续加热才能进行的反①大多数分解反应，如CaCO3、NH4Cl、NH4HCO3等的分解反应； ②铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2·8H2O或Ca(OH)2与NH4Cl 的反应； ③以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应，如C与H2O(g)反应，C与CO2反应 开始后不再加热就能继续进行，应一般是吸热反应，如碳酸如铁与硫的反应 钙的受热分解 【例2】 下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是( ) A．铝粉与稀硫酸的反应 B．灼热的木炭与CO2反应 C．甲烷在氧气中的燃烧反应 D．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应 解析 铝粉与稀硫酸的反应、甲烷的燃烧反应均是放热反应，A、C不符合；Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是吸热反应，但是一个非氧化还原反应，D不符合；灼热的木炭与CO2的反应既是吸热反应，又是氧化还原反应，B符合。 4 / 15 答案 B 【易错警示】 吸热反应与放热反应判断的注意事项 (1)与反应条件(是否需加热)无关 ①需要点燃、加热、光照的反应不一定是吸热反应，有些放热反应需要加热等条件引发反应。如H2在O2中点燃、铁粉与硫粉混合反应需要加热。 ②不需要加热(在常温下)能进行的反应不一定是放热反应。如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应为吸热反应，在常温下能反应。 ③在高温下或持续加热条件下进行的反应一般是吸热反应。 ④放热反应在常温下不一定能进行反应，吸热反应在常温下也可能进行反应。 (2)不能将反应类型(吸、放热反应)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。如水蒸气变成液态水会放出能量，但这一过程属于物理变化。 变式训练2 下列说法正确的是( ) A．化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化 B．放热反应不需要加热就可以发生 C．反应条件是加热的反应都是吸热反应 D．化学反应放热还是吸热，取决于反应条件 答案 A 解析 根据化学反应中除了遵循质量守恒定律，还遵循能量守恒定律，所以化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化，故A正确；放热反应有的需加热，有的不需加热，如木炭的燃烧是一个放热反应，但需要点燃，点燃的目的是使其达到着火点，故B、C错误；放热反应是指反应物所具有的总能量高于生成物的总能量，在反应中会有一部分能量转变为热能的形式释放，反之，就是吸热反应，与反应条件无关，故D错误。 1．下列说法正确的是( ) A．任何化学反应都伴随有能量的变化 B．化学反应中的能量变化都表现为热量的变化 C．反应物的总能量高于生成物的总能量时，发生吸热反应 D．在化学反应中一定有化学键的变化，但不一定有能量的变化 答案 A 解析 任何化学反应，破坏旧化学键所吸收的能量和形成新化学键所放出的能量不相等，所以任何化学反应都有能量的变化，A正确；化学反应过程中的能量变化除了热能外，还可以是光能、电能等，B不正确；C发生的是放热反应，C不正确；在化学反应过程中一定有化学键的变化，也一定有能量的变化，D不正确。 5 / 15
高中化学第2章化学键化学反应与能量第1节化学键与化学反应第2课时化学键与化学反应中的能量变化同步备课学
