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第二章
化学反应与能量
第一节
化学能与热能
[
激趣导读
]
《拯救大兵瑞恩》
里面有一个美军用燃烧弹烧死坑道中敌
兵的
镜头，这就是燃烧弹在现代坑道战、堑壕战中的作用之一。由于汽油
密度较小，发热热量
高，所以广泛用做燃料弹原料。加入能与汽油结合成
胶状物的黏合剂，就制成了凝固汽油
弹。为了攻击水中目标，有的还在汽
油弹里添加活泼的碱金属和碱土金属，为了对付装甲
坦克，还用铝粉和氧
化铁制成了燃烧弹，
燃烧弹为什么具有如此
威力呢？化学能与热能之间存
在着什么关系呢？就让我们在这一节中一起探讨吧！
[
目标
]
1.
知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原
因。
2
．知道一个化
学反应是吸收能量还是放出能量，决定于反应物的总
能量与生成物的总能量。
3
．通过实例和实验，了解化学能与热能的相互
转化。
4
．了解化学能转化为热能在
生产、生活中的重大意义。
课时
化学能与热能
一、化学键与化学反应中能量变化的关系
1
．化学反应的实质
不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海！
化学反应的实质是原子
(
或原子团
)
的重新组合，即反应物中化学键的
断裂和生成物中化学键
的形成。
2
．化学反应中能量变化的
原因
(
微观角度
)
< br>(1)
物质中的原子
(
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。
(3)
化学键的断裂与形成是化学反
应中能量变化的主要原因。
3
．化学反应中能量变化的决定因素
(
宏观角
度
)
(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
甲所示；
(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
乙所示。
二、化学能与热能的相互转化
1
．两条基本的自然定律
(
两个守恒
)
：质量守恒定律、能量守恒定律。
2
．吸热反应和放热反应
不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海！
(1)
定义
吸热反应：吸收热量的化学反应。
放热反应：放出热量的化学反应。
(2)
实验探究
不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海！
三、中和热
中和热的概念：在稀溶液
中酸与碱发生中和反应生成
1_mol_H
2
< br>O
时
所释放的能量称为中和热。
注：①中和反应都放出热量。
②稀溶
液中，强酸与强碱的中和热为定值：
57.3_kJ/mol
。
③弱酸与弱碱的中和热偏低，因为弱酸或弱碱电离过程会吸热。
四、人类利用能源的三个阶段
1
．柴草时期
从火的发现至
18
世纪产业革命时期，均以树枝杂草为主要能
源。
2
．化石能源时期
< br>18
世纪中期至现代，以煤、石油、天然气为主要能源。
3
．多能源结构时期
这是将会出现的能源利用的新时期。
可再生能源和清洁能源
(
绿色能源
)
将成为新能源的主力
军。
探究点一
正确理解吸热反应和放热反应
1
．
放热反
应和吸热反应的比较：
E
：物质的总
能量；
Q
(
吸
)
：反应物分子断键时吸收的总能量；
Q
(
放
)
：
生
成物分子成键时放出的总能量。
不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海！
2.
常见的放热反应和吸热反应：
3
．
吸热反应和放热反应的判断方法
(1)<
/p>
根据反应物和生成物的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
不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海！
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。
(3)
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。
(4)
根据反应条件判断。
凡是持续加热才能进行的反应一般就是吸热反应。
特别注意：
化学反应是吸热反应还是放热反应与反应条件无必然的关
系。具体如下：
1.
需要加热才能进行的反应一定是吸热反应吗？
提示：
化学反应表现为吸热或放热，
与反应开始时
是否需要加热无关，
而应通过比较反应过程中吸收与放出能量的多少来确定，
也可以通过比较
反应物与生成物的总键能大小来确定。放热反应虽然会有能
量放出，但有
不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海！
<
/p>
的放热反应需要加热才能进行，通过加热，可以引发放热反应，如
C
＋
△
O
2<
/p>
=====
CO
2
为放热反应；绝大多数吸热反应需在加热条件下进行，但也
有部分吸热反应不加热也能
进行，
如
Ba(OH)
2
·
8H
2
O
与
NH
4
Cl
的反应为吸
热反应。
2
．有能量变化的过程不是发生吸热反应就是发生放热反应吗？
提示：
不能将反应类型
(
< br>放热反应或吸热反应
)
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
NaOH
固体溶于水、
水蒸气转化为液态水时放出能量，
但以上过程<
/p>
是放热的物理变化过程而不是发生放热反应；
NH
4
NO
3
固体溶于水、碘升<
/p>
华、水蒸发时吸收能量，但以上过程是吸热的物理变化过程而不是发生吸
< br>热反应。
3
．做实验时，不管
是吸热反应还是放热反应都可能用到酒精灯，怎
样根据加热的方法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？
提示：
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反应是放热
反应。放热反应加热的目的一般是引发反应进行或加快反应速率。
[
例
1]
下列变化中属于吸热反应的是
(
)
①
液态水汽化
②
将胆矾加热变为白色粉末
③
苛性钠固体溶于水
④
氯酸钾分解制氧气
⑤
生石灰跟水反应生成熟石灰
⑥
干冰升华
A
．
①④
B
．
②④
C
．
③⑤
D
．
④⑥
[
思路分析
]
不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海！
[
解析
]
<
/p>
注意吸热或放热过程与吸热反应或放热反应的区别。
①
水汽
化是物理变化，不属于吸热反应。
②
CuSO
4
·
5H
2
O
受热分解生成
CuSO
4
和
H
2
O
，属于吸热反应。
④
KClO
3
分解是吸热反应。
⑤
是放热反应，
③⑥
均为物理变化
。
[
★
答案
★
]
B
如图所示，在小试管里加入
2 g<
/p>
新制备的无水硫酸铜，把小试管套在
具支试管内。在
U
形管内加入少量红墨水。打开
T
< br>形管螺旋夹，使
U
形
管内两边的
液面处于同一水平面。再夹紧螺旋夹，把水滴入小试管内，白
色的无水硫酸铜完全变成蓝
色的五水硫酸铜晶体，
可观察到
U
形管
右侧的
液面立即下降，左侧的液面上升。
(1)
①写出上述反应的化学方程式：
CuSO
4
＋
5H
2
O===CuSO
4
·
5H
2
O
。
②该反应是放热
(
填“吸热”或“放热”
)
反应。
③反应中的无水硫酸铜和水具有的总能量大于
(
填“大于”或“小
于”
)
五水硫酸铜晶体的总能量。
(2)
如果
U
形管内两边的液面处于同一水平面后，在小试管
内先加入
不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海！
Ba(OH)
2
·
8
H
2
O
晶体，再加入
< br>NH
4
Cl
固体，用玻璃棒不断
搅拌，则可观察
到
U
形管中的现象为<
/p>
U
形管右侧液面上升，左侧液面下降。
解析：
(1)
滴入水后，
CuSO
4
＋
5H
2
O===CuSO
4
·
5H
2
O
，
现象是
U
形管
右侧液面下降，左侧液面
上升，可知是具支试管内气体受热膨胀，压强增
大
所
致
，
所
以
此
反
应
是
放
热
反
应
，
CuSO
4
和
H
2
O
的
总
能
量
大
于
CuSO
4
·
5H
2
O
的总能量。
(2)Ba(OH)
2
·
8H
2
O
＋
2NH
4
Cl===BaCl
2
＋
2NH
3
↑
＋
10H
2
O
，反应吸热，导致具支试管内气体压强减小，
U
形管中右侧
液面上
升，左侧液面下降。
探究点二
利用化学键计算化学反应中的能量变化
1
．
化学键与能量变化的关系：
2
．计算公式的推导分析：
以
H
2
＋
Cl
2
===2HCl
为例
：
(1)
图示分析：
(2)
计算分析：
不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海！
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