【文档说明】【寒假作业】2023年高中化学 人教版2019必修第二册 第04课时化学反应与能量变化Word版含解析.docx，共(10)页，1.331 MB，由小赞的店铺上传

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第04课时化学反应与能量变化学习目标：1．掌握化学反应伴随能量变化的概念2．利用化学反应带来的能量变化进行3．感受化学改变生活重点：1．化学变化带来的能量变化难点：1.对比吸热、放热反应开启新世界现代社会中人们的一切活动（从衣食住行到文化娱乐，从社会生产到科学研究等）都离不开能量，而许多能量的利

用与化学反应中的能量变化密切相关。从煤、石油和天然气等提供热能，到各种化学电池提供的电能都是通过化学反应获得的。一、化学反应与热能化石燃料燃烧会释放大量的热。除了燃烧，其他化学反应也伴随着放热或吸热现象。【实验】1在一支试管中

加入2mL2mol/L盐酸，并用温度计测量其温度。再向试管中加入用砂纸打磨光亮的镁条，观察现象，并测量溶液温度的变化。实验现象：试管内产生大量____________，温度计测得溶液温度_________

___。说明该实验为__________反应。【答案】气泡，升高，放热【实验2】将20gBa(OH)2·8H2O晶体研细后与10gNH4Cl晶体仪器放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上。用玻璃棒快速搅拌，问到气味后

迅速用玻璃片盖在烧杯上，用手触摸杯壁下部，试着用手拿起烧杯。观察现象。实验现象：Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl混合后，有__________气味气体产生，手触摸杯壁下部，明显感觉温度__________，用手拿起烧杯发现_________________

_，说明有冰出现。说明该反应是______________反应。上述两个实验中反应前后温度变化，说明反应过程中伴有能量的释放或吸收。化学上把释放热量的化学变化称为_________反应，如镁条、铝片与稀盐酸的反应，木炭，氢气，甲烷等在氧气中的燃烧，氢气与氯气的化合等都是放热反应。把吸收热量的化

学变化称为__________反应，如氢氧化钡与氯化铵的反应，盐酸与碳酸氢钠的反应，灼热的碳与二氧化碳的反应等都是吸热反应。【答案】刺激性，降低，木板被粘住，吸热，放热，吸热我们知道物质中的原子之间是通过化学键相结合的，当化学反应发生时，反应物的化学键断裂要吸收能量，而生成物的化学键形

成要放出能量。以氢气与氯气结合成氯化氢的反应为例：在25℃和101kPa条件下，断开1molH2中化学键需要吸收436kJ的能量，断开1mol氯气中的化学键需要吸收243kJ的能量，反应中1mol氢气和1molCl2中的化学键断裂需要共为679kJ的能量，而形成2molHCl中

的化学键需要释放862kJ的能量，化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因，化学反应中物质变化总会伴随着能量的变化，通常表现为热恋的释放或吸收。一般情况下，如果一个化学反应过程中放出的能量多于吸收的能量，则有能量向环境释放，发生放热反应；反之，放出的能量小于吸收的能量，则需要从

环境吸收能量，发生吸热反应。在Cl2与H2的反应过程中，放出的能量大于吸收的能量发生了放热反应。【练习】1意大利罗马大学的FulvioCacace等人获得极具理论研究意义的N4分子，N4分子结构如图所示，已知断

裂1molN—N吸收167kJ热量，生成1molN≡N放出942kJ热量。根据以上信息和数据，下列说法正确的是A．N4属于一种新型的化合物B．N4的沸点比P4（白磷）的高C．理论上可以将N4转化为N2的反应设计成原电池D．1molN4所含有的能量比2molN2所含有的能量低【答案】D【解析】A

选项N4是由氮元素组成的纯净物，所以属于单质，A选项错误；B选项分子的熔沸点与相对分子质量有密切联系，一般相对分子质量大的物质熔沸点也高，故P4熔点高于N4，B选项错误；C选项原电池必须要以能自发进行的氧化还原反应为基础，N2与N4之间的转换不属于氧化还

原反应，故C选项错误；D选项经计算1molN4所具有的的能量是167kJ×6=1002kJ，2molN2所具有的能量为942kJ×2=1884kJ，1molN4所含的能量比2molN2所含能量低，D选项说法正确。故选D。二

、化学反应与电能我们日常使用的电能主要来自于火力发电，火力发电是通过化石燃料燃烧时发生的氧化还原反应，使化学能转化为热能加热水使之汽化的水蒸气推动着蒸汽轮机，带动发电机发电。火力发电过程中，学能经一系列能量转化

的过程，间接的转化为了电能，其中燃烧（氧化还原反应）是关键。【实验】3（1）将锌片和铜片盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。（2）用导线连接锌片和通盘，观察、比较导线连接前后的现象。（3）如图所示，用导线在锌片和铜

片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是否偏转。实验现象：（1）锌片表面出现气泡，铜片无明显变化；（2）用导线将锌片与铜片连接后，铜片表面出现气泡，锌片逐渐溶解；（3）串联一个电流表后，发现电流表指针偏转，说明导

线中有电流出现。上述实验说明，当插入稀硫酸的锌片与铜片用导线连接时，由于锌比铜活泼，与稀硫酸作用容易失去电子，被氧化成锌离子而进入溶液中：锌片：Zn—2e—=Zn2＋（氧化反应）电子由锌片通过导线流向铜片，溶液中的氢离子从铜片获得电子，被还原成氢原子

，氢原子结合成氢分子，从铜片上放出：铜片：2H＋＋2e—=H2↑（还原反应）上述实验分析标明，通过特定的装置使氧化反应与还原反应分别在两个不同区域进行，可以使氧化还原反应中转移的电子通过导体发生定向转移，形成电流，从而实线化学能向电能的转化。这种把化学能转化为电能的装置叫做____

___________。在原电池中，电子流出的一极是负极，电子流入的一极是正极。【答案】原电池【思考】构成原电池需要哪些条件？如何判断原电池的正负极？【练习】2在如图所示的柠檬水果电池中，外电路上的电子从电极Y流向电极X。若X为铁，则Y可能是A．锌B．石墨C．银D．铜【答案】A【解析】在

原电池中，外电路中电子从负极流向正极，则X为正极，Y为负极，X为铁，铁作正极，金属活动性Y>Fe，选项中，Zn>Fe，所以Y电极为锌；故选A。课堂练习1．以太阳能为热源分解Fe3O4，经热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如图所示。下列叙述不正确的是A．过程I中的能量转化形式

是太阳能→化学能B．过程I中每消耗116gFe3O4转移2mol电子C．过程II的化学方程式为3FeO＋H2O≜Fe3O4＋H2↑D．铁氧化合物循环制H2具有节约能源、产物易分离等优点【答案】B【解析】Fe3O4转化为FeO时，可以理解为Fe2O3·FeO中Fe2O3部

分转化为FeO，故1molFe3O4转化为FeO时电子转移为2mol，故116g转移电子数为1mol，故B选项错误。故选B。2．在25℃、101kPa下，1mol白磷（化学式为P4）完全燃烧放出的热量和4mol红磷（化学式为P）完全燃烧放出的热量关系如图所示，由此判断，下列说法

正确的是A．由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷比白磷能量高，白磷比红磷稳定B．由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷比白磷能量低，红磷比白磷稳定C．由红磷转化为白磷是放热反应，等质量时红磷比白磷能量高，白磷比红磷稳定D．由红磷转化为白磷是吸热反应，等质量时红磷比白磷能量低

，红磷比白磷稳定【答案】D【解析】由图象知：白磷比红磷能量高，能量越高越不稳定，故红磷比白磷稳定，红磷转化为白磷时需要吸收能量，属于吸热反应。3．Fe、Mg与H2SO4反应的实验记录如下，关于实验的说法不合理的是A．I中产生气体的原因是：Fe＋2H＋=Fe

2＋＋H2↑B．II中产生的气体与I中相同C．III中现象说明Mg在浓H2SO4中没被钝化D．IV中现象说明Mg的金属性比Fe强【答案】B【解析】由于镁属于活泼金属，遇到浓硫酸时会发生钝化，所以表面不会产生气泡。故选B。4．电池是人类生产

和生活中的重要能量来源，各式各样的电池的发明是化学对人类的一项重大贡献，下列有关电池的叙述正确的是A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能C．氢氧燃料电池工作时氧气在正极被还原D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅【答案】C【解

析】A项，在锌锰干电池中，正极是碳棒，该电极上二氧化锰发生得电子的还原反应，该电极质量不会减少，错误；B项，氢氧燃料电池属于原电池的一种，是将化学能转化为电能的装置，不能将热能直接转变为电能，错误；C项，氢氧燃料电池中，燃料作负极，发生失电子的氧化反应，氧气在正极被还原，正确；D项，太阳能电池

的主要材料是半导体单质硅，不是二氧化硅，错误。故选C。5．下列反应过程中能量变化的趋势与下图一致的是A．C＋CO2===高温2COB．CaCO3===高温CaO＋CO2↑C．2Al＋Fe2O3===高温⬚2Fe＋Al2O3D．Ba(OH

)2⋅8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋10H2O【答案】C【解析】由题图可知，该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应。C＋CO2===高温2CO为吸热反应，故A不符合题意；CaCO3===高温CaO＋CO2↑为吸热反应，故B不符合题意；2Al＋Fe

2O3===高温2Fe＋Al2O3为放热反应，故C符合题意；Ba(OH)2⋅8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋10H2O为吸热反应，故D不符合题意。故选C。6．某同学进行如图所示实验，测量稀盐酸与烧碱溶液中和反应的能量变化。实验表明反应温度升高，由此判断该反应是

_____________（填“吸热”或放热”）反应，其离子方程式是________________。其能量变化可用如图中的________（填“A”或“B”）表示。【答案】放热，H＋＋OH—=H2O，A能力提升1．已知某反应的能量变化如图所示，下列说法正确的是A．该反应可用于表

示Mg与硫酸反应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生成物的总能量D．该反应可以用于表示CaCO3受热分解的反应【答案】D【解析】由图得出的信息是反应物能量低于生成物能量，是吸热反应；A．Mg与硫酸反应是放热反应，与图示不一致，故A错误；B．反应是吸热还是放热与反应条件无关

，故B错误；C．从图看出反应物的总能量低于生成物的总能量，故C错误；D．CaCO3受热分解的反应是吸热反应，符合图示，故D正确；故答案为：D2．火箭所需要的巨大能量由特制的燃料来提供，有关燃料燃烧过程中的变化，下列说法不正确的是A．所有的燃烧过程均是放热的B．需要点燃才能发生的燃

烧过程是吸热的C．所有燃料在燃烧过程中均会发生化学键的断裂D．燃烧后产物的总能量一定小于反应物的总能量【答案】B【解析】A．燃烧反应反应物的总能量高于生成物的总能量，都是放热反应，A正确；B．根据A选项的分析，所有的燃烧过程均是放热的，B错误；C．燃烧是化学变化，化学变化从微

观上看是旧键断裂，新键形成的过程，因此燃料在燃烧过程中均会发生化学键的断裂，C正确；D．燃烧为放热反应，产物的总能量一定小于反应物的总能量，D正确；故选B。3．已知石墨和金刚石与氧气反应生成二氧化碳的能量变化图如下。下列说法正确的是A．1mol石墨(s)比1mol金刚石(s)的能量

高B．断开1mol石墨中的共价键吸收的能量小于断开1mol金刚石中的共价键吸收的能量C．由石墨制备金刚石的过程是物理变化D．这两个反应均为放热反应【答案】D【解析】A．从图中可以看出，1mol石墨的能量比1mo

l金刚石的能量低，故A错误；B．由于1mol石墨的能量比1mol金刚石的能量低，所以石墨比金刚石稳定，断开1mol石墨中的共价键吸收的能量大于断开1mol金刚石中的共价键吸收的能量，故B错误；C．石墨和金刚石是不同物质，由石墨制备金刚石的过程有新物质生成，是化学变化，故C错误；D．从

图中可以看出，石墨和金刚石燃烧反应中，反应物的总能量均高于生成物的总能量，所以这两个反应均为放热反应，故D正确；故选D。4．碱性锌锰电池的总反应为：()()222Zn2MnO2HO2MnOOHZnOH++=+。下列说法中正确的是A．锌为负极，2MnO为正极B．工作时KOH没有发挥作用C

．工作时电子由2MnO经外电路流向Zn。锌发生还原反应，2MnO发生氧化反应D．锌发生还原反应，2MnO发生氧化反应【答案】A【解析】A．反应中锌失去电子化合价升高，做负极，锰元素化合价降低，为正极，A项正确；B．氢氧化钾是电解质

，起导电作用，B项错误；C．工作时电子从锌流向二氧化锰，锌发生氧化反应，二氧化锰发生还原反应，C项错误；D．锌发生氧化反应，二氧化锰发生还原反应，D项错误。故选A。5．一种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能

电池的原理及电池中发生的主要反应如图所示。下列说法正确的是A．电池工作时，光能转变为电能，Y为电池的负极B．镀铂导电玻璃的作用是传递I−C．电解质溶液中发生反应：2332RuI2Ru3I+−+−+=+D．电池的电解质溶液中I−和3I−的浓度均几乎不发生变化

【答案】D【解析】A．电池工作时，光能转变为电能，由图电子的移动方向可知，电极X为原电池的负极，A错误；B．电池工作时，镀铂导电玻璃电极为原电池的正极，正极上发生还原反应，则镀铂导电玻璃的作用是作正极材料，B错误；C．电池工作时，负极反应为2Ru2＋—2e—=2Ru3＋，正极反应为3I−＋2

e—=3I—，又Ru2＋和Ru3＋，3I−和I—相互转化，所以电解质溶液未发生反应，C错误；D．由电池中发生的反应可知，3I−在正极上得电子被还原为I—，后又被氧化为3I−，3I−和I—相互转化，电池的电解质溶液中I−和3I−的浓度均几乎不发生变化，D正确；答案选D。6

．铜锌原电池为电化学建构认识模型奠定了重要的基础，懂得原理才能真正做到举一反三，应用到其他复杂的电池分析中。盐桥中装有琼脂凝胶，内含氯化钾。下面两种原电池说法错误的是A．原电池Ⅰ和Ⅱ的反应原理都是Zn＋Cu2＋=Zn2＋

＋CuB．电池工作时，导线中电子流向为Zn→CuC．正极反应为Zn—2e—=Zn2＋，发生还原反应D．电池工作时，盐桥中的K＋向右侧烧杯移动，Cl—向左侧烧杯移动【答案】C【解析】A．原电池Ⅰ和Ⅱ中，Zn为负极，C

u为正极，CuSO4为电解质溶液，工作原理都是Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu，故A正确；B．在原电池中，负极锌失去电子，经外电路流向正极铜，故B正确；C．正极反应为Cu2＋＋2e—=Cu，发生还原反应，故C错误；D．在原电池内部，阳离子移向正极，阴离子移向负极，装置Ⅱ中，右侧烧杯中的铜为正极，左

侧烧杯中的锌为负极，所以盐桥中的K＋向右侧烧杯移动，Cl—向左侧烧杯移动，故D正确；故选C。7．请说出下列过程中的能量转化形式。(1)铅蓄电池的充电过程_________。(2)铅蓄电池的放电过程_________。(3)氢气在氧气中燃烧_________。(4)氢气和氧气在燃料电池中

反应_________。(5)电解水_________。(6)高温分解水_________。【答案】(1)电能转化为化学能(2)化学能转化为电能(3)化学能转化为热能(4)化学能转化为电能(5)电能转化为化学能(6)热能转化为化学能8．生活中，形式多样化的

电池，满足不同的市场需求。图中是几种不同类型的原电池装置。(1)某实验小组设计了如图甲所示装置：a为铝棒，b为镁棒。①若容器中盛有NaOH溶液，b极电极反应式为____。②若容器中盛有浓硫酸，b极的电极反应式是

____，导线中电子的流动方向是____(填“a→b”或“b→a”)。(2)铜—银原电池装置如图乙所示，下列有关叙述正确的是____(填标号)。注：盐桥的作用为导电，形成闭合回路。A．银电极上发生氧化反应B．电池工作一段时间后，

铜极的质量增加C．取出盐桥后，电流计依旧发生偏转D．电池工作时，每转移0．1mol电子，两电极的质量差会增加14g(3)由CH4和O2组成的燃料电池的结构如图丙所示。①燃料电池的负极反应式是____。②当消耗1．6g甲烷时，消耗氧气的体积为____

L(标准状况下)。【答案】(1)2H2O＋2e—=H2↑＋2OH—Mg—2e—=Mg2＋b→a(2)D(3)CH4—8e—＋2H2O=CO2＋8H＋4．48L