高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 化学反应与能量变化第1课时学案

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 化学反应与能量变化第1课时学案，共13页。学案主要包含了吸热反应和放热反应，化学反应中能量变化的原因，人类对能源的利用等内容，欢迎下载使用。
第六章 化学反应与能量
第一节　化学反应与能量变化
现代社会中，人类的一切活动都离不开能量，而许多能量的利用与化学反应中的________密切相关。从煤、石油和天然气等提供的________，到各种化学电池提供的________，都是通过化学反应获得的。

第1课时　化学反应与热能

核心微网络

新课程标准
1.认识物质具有能量，认识吸热反应与放热反应，了解化学反应体系能量改变与化学键的断裂和形成有关；
2．知道化学反应可以实现化学能与热能的转化。体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料的重要性。
素养新要求
1.通过实验探究理解放热反应和吸热反应的概念；
2．从化学键变化角度，在本质上认识物质变化与能量变化。



学业基础——自学·思记·尝试
一、吸热反应和放热反应
1．实验探究

(1)镁条和稀盐酸的反应
实验现象
有______产生；用温度计测量，水银柱______
离子反应
____________
实验结论
活泼金属与酸反应是______反应
(2)Ba(OH)2·8H2O和氯化铵反应
实验现象
闻到______气味，烧杯壁______；玻璃片和烧杯________，混合物呈______
化学反应
______________________
实验结论
该反应是______反应
2.放热反应和吸热反应
(1)放热反应：________的化学反应，如镁条、铝片与盐酸的反应，木炭、氢气、甲烷等在氧气中的燃烧，氢气与氯气的化合反应等。
(2)吸热反应：________的化学反应，如氢氧化钡与氯化铵的反应，盐酸与碳酸氢钠的反应，灼热的炭与二氧化碳的反应等。



【应用尝试】
2022年3月23日下午，“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲，“太空教师”王亚平利用过饱和乙酸钠溶液做了太空“冰雪”实验，用手摸“冰球”，竟然还发热，原来是“热球”，这说明乙酸钠溶于水________(选填“吸热”或“放热”)




【学而思】
1.思考：做实验时，不管是吸热反应还是放热反应可能用到酒精灯加热，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？







2．探索：适合外出旅游时使用的“即热快餐”，其外层分别包装了两种互不接触的化学物质，使用时将两种物质接触并反应，对食物进行加热。下列几组物质：生石灰和水、浓硫酸和水、食盐和水、硝酸铵和水，其中最适合的是哪种？







二、化学反应中能量变化的原因
1．化学反应中能量变化的原因——微观角度

结论：化学键的　　　　　　是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因。
2．化学反应中能量变化的决定因素——宏观角度
（1）从物质具有的能量理解两反应
①放热反应：可看成反应物所具有的　　　　能转化为　　　　能释放出来。
②吸热反应：可看成　　　　能转化为　　　　能被生成物所“储存”。
（2）化学反应中能量变化图示


结论：化学反应中的能量变化决定于　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　的相对大小。



【学而思】
1.探索：根据H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）中能量变化的数据，探索化学反应前后的能量变化。


化学键
反应中能量变化
1 mol化学键
反应中能量变化
断裂H—H键
吸收436 kJ
共吸收_______kJ
断裂Cl—Cl键
吸收243 kJ
形成H—Cl键
放出431 kJ
共放出_______ kJ
结论
反应放出_______ kJ能量，说明1 mol H2（g）与1 mol Cl2（g）具有的总能量　　　　 2 mol HCl（g）具有的总能量

2.思考：如图是1 mol氢气燃烧的能量变化图，试分析a、b表示的含义。




状元随笔　化学反应中能量转化的形式
（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。



三、人类对能源的利用
1．人类利用能源的三个阶段

2．化石燃料利用过程中亟待解决的两方面问题
（1）一是其短期内　　　　，储量有限；
（2）二是煤和石油产品燃烧排放的粉尘、　　　　、　　　　　　　　、　　　　等是大气污染物的主要来源。
3．在燃料利用过程中，节能的主要环节
（1）燃料燃烧阶段——可通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的　　　　　　；
（2）能量利用阶段——可通过使用节能灯，改进电动机的材料和结构，以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用，有效提高　　　　　　　　。
4．新能源



[即学即练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
（1）化学键断裂需要吸收能量，化学键形成会放出能量。（　　）
（2）化学反应必然伴随能量变化。（　　）
（3）相同条件下由原子形成1 mol H—Cl键所放出的能量与断开1 mol H—Cl键吸收的能量相等。（　　）
（4）放出能量越多的反应通常生成物越不稳定。（　　）
（5）化学反应过程不一定都有能量变化。（　　）
（6）NaOH溶于水要释放能量。（　　）
（7）煤、石油和天然气都是化石能源。（　　）
（8）柴草燃烧时，化学能全部转化为热能。（　　）
2．化学反应的发生必然伴有能量的转化，其最根本原因是（　　）
A．化学反应中一定有新物质生成
B．化学反应中旧的化学键的断裂需要吸收能量，新的化学键的形成需要放出能量
C．化学反应通常需要加热等条件才能发生
D．能量变化是化学反应的基本特征之一
3．下列各图中，表示该化学反应是吸热反应的是（　　）


4．（双选）已知：Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，测得反应过程中溶液温度升高。下列说法中不正确的是（　　）
A．属于吸热反应
B．属于氧化还原反应
C．生成物的总能量高于反应物的总能量
D．化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因
5．下列反应中，属于放热反应的是　　　　，属于吸热反应的是　　　　（填序号）。
①煅烧石灰石（主要成分是CaCO3）制生石灰（CaO）
②燃烧蜂窝煤取暖　③炸药爆炸　④硫酸与氢氧化钾溶液反应　⑤生石灰与水作用制熟石灰　⑥食物腐败　⑦碳与水蒸气反应制得水煤气



核心素养——合作·探究·分享
目标1　化学反应中能量变化的分析
例1如图是某化学反应过程中能量变化的曲线图。下列叙述正确的是（　　）

A．该反应为吸热反应
B．该图可以表示Zn与HCl溶液反应的能量变化
C．该反应先发生物质变化后发生能量变化
D．断开反应物化学键吸收的能量大于形成生成物化学键放出的能量

状元随笔　从能量守恒的角度来看，反应物断键吸收的总能量＋反应物的总能量＝生成物成键释放的总能量＋生成物的总能量。


[提1]　根据下面的信息，判断下列叙述正确的是（　　）

A．氢气与氧气反应生成水的同时释放能量
B．氢气与氧气反应生成水的同时吸收能量
C．1 mo1 H2与 mol O2反应生成1 mol H2O一定释放能量245 kJ
D．2 mol H2（g）与1 mol O2（g）反应生成2 mol H2O（g）吸收能量490 kJ


状元随笔　1.互为可逆反应的正反应和逆反应的能量变化恰好相反。
2．注意计算共价化合物中的共价键数目，如1 mol H2O中含有2 mol H—O键，1 mol H2O2中含有2 mol H—O键和1 mol O—O键。
3．计算时要注意化学计量数与共价键总数的关系，不能按1 mol计算，要根据实际配平的化学方程式计算反应物或生成物的总能量。



关键能力
1.化学反应中能量变化的关系
化学反应完成后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的相对大小，下表形象地表示了这种关系。

化学反应放出能量
化学反应吸收能量




2.化学反应中能量变化的计算
以H2＋Cl2===2HCl为例

断裂化学键吸收的能量
形成化学键放出的能量

H2
Cl2
HCl
1 mol化学键
436 kJ
243 kJ
431 kJ
H2＋Cl2===2HCl
共吸收436 kJ＋243 kJ＝679 kJ
共放出862 kJ
679 kJ－862 kJ＝－183 kJ，即反应放出183 kJ热量
计算公式为：ΔQ＝Q（吸）－Q（放）


状元随笔　从化学键的角度理解化学反应过程中的能量变化
（1）若反应物中的化学键断开时吸收的能量高于生成物成键释放的能量，则该反应吸收能量，吸收的能量＝反应物分解吸收的总能量－生成物形成释放的总能量。
（2）若反应物中的化学键断开时吸收的能量低于生成物成键释放的能量，则该反应放出能量，放出的能量＝生成物形成释放的总能量－反应物分解吸收的总能量。

目标2　吸热反应和放热反应的判断
例2 下列反应一定属于放热反应的是（　　）
①硫酸与Ba（OH）2溶液混合　②Mg与CH3COOH溶液的反应　③燃烧　④中和反应　⑤复分解反应
A．①②③④ B．②③④⑤
C．①③④⑤ D．全部


状元随笔　常见的吸热反应有：大多数的分解反应，C和CO2、C和H2O的反应，Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应等。常见的放热反应有：大多数的化合反应，酸碱中和反应，金属与酸或水的反应，燃烧反应，爆炸反应等。

[提升2]　下列说法正确的是（　　）
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反应是放出能量还是吸收能量必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小　④有的放热反应加热到一定温度引发后，停止加热反应也能继续进行
A．只有③④ B．只有①②
C．①②③④ D．②③④


关键能力
吸热反应和放热反应的判断方法
（1）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，反之是吸热反应。
（2）根据化学键断裂或形成时的能量变化判断——用于计算。
若断裂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，反之是吸热反应。
（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。




状元随笔　（1）吸热反应和放热反应均是化学反应。注意某些吸热过程和放热过程不属于化学反应。如：NaOH固体溶于水，浓硫酸稀释属于放热过程；NH4NO3固体溶于水属于吸热过程，三者都不是化学反应，也就不属于吸热反应或放热反应。
（2）吸热反应与放热反应与反应是否需要加热没有关系。



学考评价——夯实·测控·演练
1．中华民族的发明创造为人类文明进步做出了巨大贡献，下列过程主要是利用化学反应中能量变化的是（　　）
A
B
C
D

神舟十四号载人飞船发射

粮食酿醋

湿法炼铜

打磨磁石制司南
2.生活中每时每刻都发生着各种化学反应，下列反应不一定属于放热反应的是（　　）
A．H2SO4与Ba（OH）2溶液的反应
B．燃烧反应
C．复分解反应
D．中和反应
3．已知反应A＋B===C＋D为放热反应，对于该反应，下列说法中正确的是（　　）
A．A和B的总能量一定高于C和D的总能量
B．B的能量一定高于D
C．因为该反应为放热反应，故不加热反应就一定能发生
D．A的能量一定高于C
4．化学反应A2＋B2===2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A．该反应是吸热反应
B．断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键放出x kJ的能量
C．断裂2 mol A—B键需要吸收y kJ的能量
D．2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量
5．人类将在未来几十年内逐渐由“碳素燃料文明时代”过渡至“太阳能文明时代”（包括风能、生物质能等太阳能的转换形态），人们将适应“低碳经济”和“低碳生活”。下列说法不正确的是（　　）
A．研究菠菜蛋白质“发电”不属于“太阳能文明”
B．发展太阳能经济有助于减缓温室效应
C．太阳能电池可将太阳能直接转化为电能
D．石油和天然气都属于碳素燃料
6．某化学反应，设反应物总能量为E1，生成物总能量为E2。如果把化学反应中能量的变化看成是物质内部的能量与热能之间进行转变，则：
（1）若E1>E2，则该反应为　　　　热反应，该反应的过程可看成是“贮存”在物质内部的能量转化为　　　　能而被释放出来的过程。
（2）若E1