第1課時化學反應與熱能

第六章第一節化學反應與能量變化1．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．能從化學鍵角度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。學習目標任務一放熱反應和吸熱反應1任務二化學反應中能量變化的原因2隨堂達標演練4內容索引課時測評5任務三化學能與熱能相互轉化的應用3任務一放熱反應和吸熱反應新知構建1．概念(1)放熱反應：

熱量的化學反應。(2)吸熱反應：

熱量的化學反應。2．常見的放熱反應和吸熱反應放熱反應吸熱反應①所有燃燒反應②酸堿中和反應③大多數化合反應④活潑金屬跟水或酸的反應⑤物質的緩慢氧化①大多數分解反應②銨鹽與堿的反應③以C、H2、CO為還原劑的部分氧化還原反應④NaHCO3與鹽酸的反應釋放吸收交流研討(1)吸熱反應需要加熱，放熱反應不需要加熱，這種說法正確嗎？提示：不正確。吸熱反應不一定需要加熱；放熱反應可能需要加熱，但反應開始后，撤去加熱裝置仍能繼續反應。(2)濃硫酸溶于水、水蒸氣液化時均向外釋放熱量，它們屬于放熱反應嗎？為什么？提示：不屬于。吸熱反應、放熱反應均是指化學反應，而濃硫酸溶于水、水蒸氣液化都不屬于化學變化。典例應用1．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CO＋2H＋===CO2↑＋H2O√醋酸逐漸凝固，溫度下降，可知NH4HCO3與鹽酸的反應為吸熱反應，A項錯誤；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；HCO不能拆，D項錯誤。2．下列說法正確的是A．Fe與S在加熱條件下才能發生反應，所以該反應屬于吸熱反應B．HNO3、H2SO4分別與NaOH溶液反應都放出熱量C．分解反應都是吸熱反應，化合反應都是放熱反應D．合成氨的反應是放熱反應，所以N2與其他物質的反應也是放熱反應√Fe與S雖然需加熱才能發生反應，但反應開始一段時間后，停止加熱，反應能繼續進行，加熱只是為了引發反應，所以該反應是放熱反應，A錯誤；中和反應都是放熱反應，B正確；分解反應不一定是吸熱反應，如H2O2的分解反應就是放熱反應，化合反應也不一定是放熱反應，如CO2與C的反應就是吸熱反應，C錯誤；與N2反應的物質不同，能量變化也不同，不能根據合成氨反應的能量變化來類推N2與其他物質反應的能量變化，如N2和O2在放電條件下生成NO就是吸熱反應，D錯誤。返回任務二化學反應中能量變化的原因新知構建1．從化學鍵變化的角度理解能量變化的原因——微觀探析(1)化學反應過程(2)化學反應中能量變化的原因吸收釋放交流研討1H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反應過程如圖所示：根據上圖，通過計算判斷該反應為放熱反應還是吸熱反應。提示：1molH2和1molCl2斷鍵吸收的總能量為436kJ＋243kJ＝679kJ；形成2molHCl釋放的總能量為2×431kJ＝862kJ。斷鍵吸收的總能量小于成鍵釋放的總能量，因此該反應為放熱反應。2．從總能量高低理解能量變化的原因——宏觀辨識(1)從物質具有的能量理解①放熱反應可以看成是反應物所具有的

能轉化為

能釋放出來。②吸熱反應可以看成是

能轉化為

能被生成物所“儲存”。(2)圖示理解結論：化學反應中的能量變化取決于反應物的總能量與生成物的總能量的相對大小。化學熱熱化學釋放吸收交流研討2已知放熱反應反應物與生成物的總能量隨反應過程的變化圖如下：模仿上圖，試畫出吸熱反應反應物與生成物的總能量隨反應過程的變化圖。提示：典例應用1．下列化學反應過程中的能量變化符合如圖所示的是A．HCl＋NaOH===NaCl＋H2OB．Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑√題圖中反應物總能量低于生成物總能量，表示吸熱反應。酸堿中和反應是放熱反應，故A錯誤；金屬與酸的反應為放熱反應，故B錯誤；物質的燃燒反應是放熱反應，故C錯誤；Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O為銨鹽與堿的反應，屬于吸熱反應，故D正確。2．已知N2(g)和O2(g)反應生成2molNO(g)吸收180kJ能量，反應過程中能量變化如下圖所示。根據圖示回答下列問題：(1)該反應中反應物所具有的總能量

(填“高于”或“低于”)生成物的總能量。(2)1molNO(g)分子中的化學鍵斷裂時要吸收

kJ能量。(3)斷裂1molN≡N吸收的能量x值為

。低于632946根據題圖，斷裂舊化學鍵所吸收能量為(x＋498)kJ，形成新化學鍵所釋放能量為2×632kJ＝1264kJ，每生成2mol

NO(g)所吸收能量為180kJ，因此有180

kJ＝(x＋498)kJ－1264kJ，故x為946。返回任務三化學能與熱能相互轉化的應用新知構建1．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粉塵、SO2、NOx、CO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)3．節能減排的措施(1)燃料燃燒階段提高燃料的燃燒效率。(2)能量利用階段提高能源的利用率。(3)開發使用新能源。4．新能源(1)特點：資源豐富、可以再生、對環境無污染等。(2)人們比較關注的新能源：太陽能、風能、地熱能、海洋能和氫能等。交流研討據《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》發布內容，氫能將成為中國未來能源體系的重要組成部分，預計到2050年氫能在中國能源體系中的比例約為10%。“氫能是高效清潔能源載體，具有許多無可比擬的特點。”(1)氫氣燃燒放出的熱量從何而來？與化學反應的本質有什么關系？提示：氫氣燃燒放出的熱量來自物質的內能。與化學反應中化學鍵的斷裂和形成有關。(2)氫能具有哪些優點？提示：氫能的優點：①清潔燃料，是零排放能源；②來源廣泛，可來自可再生能源和工業流程中的副產品；③應用廣泛；④熱值高、安全性好。(3)提高燃料(如煤)的燃燒效率應該從哪些方面考慮？提示：使燃料與氧氣充分接觸，如將煤粉碎、液化和氣化；通入充足的氧氣。典例應用1．新能源的特點是資源豐富，在使用時對環境無污染或污染很小，且可以再生。下列能達到新能源標準的是

(填序號)。①地熱能②煤③天然氣④太陽能⑤生物質能⑥石油⑦風能⑧氫能①④⑤⑦⑧2．在人類生產、生活對能量的需求日益增長的今天，研究化學反應及其能量變化，對合理利用常規能源和開發新能源具有十分重要的意義。能源是人類賴以生存和發展不可缺少的因素。請完成下列問題：(1)礦物能源是現代人類社會賴以生存的重要物質基礎。目前，全球仍主要處于化石能源時期。下列不屬于化石能源的是

(填字母，下同)。A．石油 B．煤C．天然氣 D．生物質能D(2)下列對能源的看法合理的是

。A．化石能源屬于不可再生能源，只會越用越少B．生物質能是一種可再生能源，有廣闊的應用前景C．太陽能、氫能、風能、地熱能都屬于新能源D．我國人口眾多、資源相對匱乏、環境承載能力較弱，因此要建設節約型社會ABCD返回隨堂達標演練1．(2024·武威期末)下列物質發生的化學變化中，反應物總能量低于生成物總能量的是A．鎂與鹽酸的反應B．氫氣與氯氣的化合C．氯化銨晶體與氫氧化鋇晶體的反應D．甲烷的燃燒√反應物總能量低于生成物總能量是吸熱反應。A．鎂與鹽酸的反應是放熱反應，故A不符合題意；B．氫氣與氯氣的化合，是放熱反應，故B不符合題意；C．氯化銨晶體與氫氧化鋇晶體的反應，屬于吸熱反應，故C符合題意；D．甲烷的燃燒，是放熱反應，故D不符合題意；故選C。2．下列有關能量的說法不正確的是A．能量變化是化學反應的基本特征之一B．一個反應是吸熱反應還是放熱反應要看反應物和生成物具有總能量的相對大小C．燃料燃燒時只是將化學能轉化為熱能，無其他能量的轉化D．需要加熱的化學反應不一定都是吸熱反應√A．化學反應的實質是舊鍵斷裂和新鍵形成，能量變化是化學反應的基本特征之一，故A正確；B．反應吸熱還是放熱取決于反應物和生成物的總能量的相對大小，當反應物的總能量大于生成物的總能量時，反應放熱，反之吸熱，故B正確；C．燃燒是發光發熱的劇烈的氧化還原反應，因此燃料燃燒時化學能轉化為熱能和光能等，故C錯誤；D．反應條件和反應吸熱、放熱無關，因此需要加熱的化學反應不一定都是吸熱反應，故D正確；故答案選C。3．(2024·六盤水市期末質量監測)“能量—反應過程”圖是表示反應過程中物質能量變化的示意圖，如圖為某反應的“能量—反應過程”圖，下列有關說法正確的是A．該反應中，反應物的總能量小于生成物的總能量B．斷開1molAB(g)的化學鍵需要吸收bkJ的能量C．A2(g)＋B2(g)===2AB(g)是放熱反應D．1molA2(g)和1molB2(g)的能量之和為akJ√A．如題圖，該反應中反應物總能量小于生成物總能量，為吸熱反應，故A正確；B．b為逆反應活化能，也為生成物成鍵所放出的能量，即形成2molAB(g)釋放bkJ能量，斷開1molAB(g)的化學鍵需要吸收

kJ的能量，故B錯誤；C．如題圖，該反應反應物總能量小于生成物總能量，為吸熱反應，即A2(g)＋B2(g)===2AB(g)是吸熱反應，故C錯誤；D．如題圖，1molA2(g)和1molB2(g)的能量之和未知，故D錯誤；故選A。4．人類將在未來幾十年內逐漸由“碳素燃料文明時代”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)，屆時人們將適應“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”不屬于“太陽能文明”B．發展太陽能經濟有助于減緩溫室效應C．太陽能電池可將太陽能直接轉化為電能D．石油和天然氣都屬于碳素燃料√菠菜蛋白質“發電”屬于“太陽能文明”，A錯誤；發展太陽能經濟有助于減緩溫室效應，B正確；太陽能電池可將太陽能直接轉化為電能，C正確；石油和天然氣都屬于碳素燃料，D正確。5．現代社會生活離不開能量。(1)冷敷袋在日常生活中有降溫、保鮮和鎮痛等用途。制作冷敷袋可以利用

(填“放熱”或“吸熱”)的化學變化或物理變化。吸熱根據冷敷袋在日常生活中有降溫、保鮮和鎮痛等用途可判斷，制作冷敷袋可以利用吸熱的化學變化或物理變化。(2)“即熱飯盒”給人們生活帶來方便，它可利用下面

(填字母)反應釋放的熱量加熱食物。A．生石灰和水B．Ba(OH)2·8H2O和NH4ClA

“即熱飯盒”給人們生活帶來方便，說明使用過程中需要放熱，生石灰溶于水放熱，Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl混合反應吸熱，答案選A。(3)硫在氧氣中燃燒是

(填“放熱”或“吸熱”)反應，其能量變化可用圖中的

(填字母)表示。放熱

A硫在氧氣中燃燒生成二氧化硫是放熱反應，反應物總能量高于生成物總能量，其能量變化可用題圖中的A表示。答案選A。返回課時測評題點一吸熱反應和放熱反應1．下列反應物的總能量一定比生成物的總能量高的是A．Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl晶體混合B．金屬鈉與水反應C．濃硫酸稀釋D．鹽酸與碳酸氫鈉反應√A．Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl晶體混合時，發生復分解反應，生成氨氣、氯化鋇等，需要從周圍環境吸收熱量，A不符合題意；B．金屬鈉與水反應，生成氫氧化鈉和氫氣，同時放出大量的熱，B符合題意；C．濃硫酸稀釋，能放出大量的熱，但此過程中沒有發生化學反應，C不符合題意；D．鹽酸與碳酸氫鈉反應，生成氯化鈉、二氧化碳等，需要吸收熱量，D不符合題意；故選B。2．下列關于化學反應與能量的說法中，不正確的是A．鎂與鹽酸反應置換出氫氣為放熱反應B．化學鍵的斷裂與形成是化學反應中能量變化的主要原因C．木炭還原CuO的反應屬于吸熱反應D．反應物的總能量高于生成物的總能量，反應時從環境吸收能量√A．金屬與酸的反應為放熱反應，A項正確；B．化學鍵的斷裂需要吸收能量，化學鍵的形成能夠放出能量，化學鍵的斷裂與形成是化學反應中能量變化的主要原因，B項正確；C．木炭還原CuO的反應屬于吸熱反應，C項正確；D．反應物的總能量高于生成物的總能量的反應為放熱反應，反應過程中要向外界釋放能量，D項錯誤；答案選D。題點二從化學鍵變化的角度理解能量變化的原因3．已知2H→H2的能量變化如圖所示。下列說法不正確的是A．2H→H2過程中形成的化學鍵是共價鍵B．相同質量的氫氣分子的能量比氫原子的能量低C．2H→H2過程中形成1mol新化學鍵放出437.6kJ的能量D．1molH2解離成2molH要放出437.6kJ能量√A對，H2分子中含有共價鍵，故2H→H2過程中形成共價鍵；B對，由題圖可知，H原子變成H2放出能量，則等質量的氫氣分子的能量比氫原子的能量低；C對，由題圖可知，2H→H2過程中，形成1molH—H要放出437.6kJ能量；D錯，1molH2解離成2molH原子，要斷裂H—H，故要吸收437.6kJ能量。4．已知：2molH2(g)與O2(g)完全反應生成H2O(g)，放出的熱量為483.6kJ。鍵能指的是1mol化學鍵斷裂所吸收的能量。有關鍵能數據如下表所示：則水分子中O—H鍵鍵能為A．463.4kJ·mol-1

B．926.8kJ·mol-1C．221.6kJ·mol-1 D．412kJ·mol-1√設水分子中O—H鍵鍵能為x，根據反應熱和化學鍵鍵能的關系分析，有2×436＋498－4x＝－483.6，解得x＝463.4kJ·mol-1。故選A。5．下圖為H2與Cl2在一定條件下反應生成HCl的微觀示意圖。注：示意圖中的能量表示斷裂或形成1mol共價鍵吸收或放出的熱量。下列說法錯誤的是A．反應的化學方程式是H2＋Cl22HClB．由圖可知有假想中間物質H、Cl原子形成1molH—Cl極性鍵放出431kJ的能量C．由圖中能量數據可知，H—H鍵比Cl—Cl鍵更難斷裂D．標準狀況下，11.2LH2與過量Cl2反應放出的熱量是183kJ√A.由題圖可知，反應為氫氣和氯氣生成氯化氫：H2＋Cl22HCl，A正確；B．形成化學鍵放出能量，由題圖可知有假想中間物質H、Cl原子形成1molH—Cl極性鍵放出431kJ的能量，B正確；C.斷裂化學鍵需要吸收能量，由題圖中能量數據可知，斷裂H—H鍵比Cl—Cl鍵需要能量大，故H—H鍵比Cl—Cl鍵更難斷裂，C正確；D．由題圖可知，1mol氫氣和1mol氯氣生成2mol氯化氫釋放出(431×2－436－243)kJ＝183kJ能量，則標準狀況下，11.2LH2的物質的量為0.5mol，與過量Cl2反應放出的熱量是91.5kJ，D錯誤；故選D。題點三從總能量高低理解能量變化的原因6．(2024·北京育才學校高一期中)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√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。7．已知某化學反應A2(g)＋2B2(g)===2AB2(g)(A2、B2、AB2的結構式分別為AＦA、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2molAB2(g)，則放出的熱量為(E1－E2)kJC．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D．生成2molB—A放出E2kJ能量√根據題圖可知，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2molAB2(g)，則吸收的熱量為(E1－E2)kJ，B項錯誤、C項正確；該反應的進行不一定需要加熱或點燃，A項錯誤；生成4molB—A放出E2kJ能量，D項錯誤。題點四人類對能源的利用及能源現狀8．“能源分類相關圖”如圖所示，四組能源選項中全部符合圖中陰影部分的能源是A．煤炭、石油、潮汐能B．水能、生物質能、天然氣C．太陽能、風能、沼氣D．地熱能、海洋能、核能√A項，煤炭、石油不是新能源，也不是可再生能源；B項，天然氣不是新能源，也不是可再生能源；D項，地熱能是來自地球內部的能源，核能不是可再生能源，也不是來自太陽的能源。9．液態儲氫技術就是在常溫常壓下將氫氣融入到一種化合物“儲油”中，形成“氫油”，便于儲存和運輸。下列有關說法錯誤的是A．“氫油”不穩定B．氫能源屬于可再生能源C．該技術實現了常溫常壓下儲氫技術的新突破D．液態儲氫項目有利于發展氫能源電動機，從而帶來新能源汽車的升級√“氫油”便于儲存和運輸，說明它比較穩定，故A錯誤；氫氣燃燒生成水，水分解又生成氫氣，故屬于可再生能源，故B正確；常溫常壓下可以將氫氣融入到一種化合物“儲油”中，故該技術實現了常溫常壓下儲氫技術的新突破，故C正確；液態儲氫解決了氫能儲存難、運輸難的問題，能實現氫能的廣泛應用，故有利于發展氫能源電動機，從而帶來新能源汽車的升級，故D正確。√10．1molC(金剛石，s)和1molC(石墨，s)所具有的能量如圖所示，下列有關說法正確的是A．C(金剛石，s)===C(石墨，s)是放熱反應B．金剛石比石墨穩定C．1molC(石墨，s)轉化為1molC(金剛石，s)需要吸收(E2－E1)kJ的熱量D．斷開1mol石墨中的化學鍵所吸收的能量小于斷開1mol金剛石中化學鍵所吸收的能量A．金剛石能量高于石墨能量，C(金剛石，s)===C(石墨，s)是放熱反應，故A正確；B．物質的能量越低越穩定，則石墨比較穩定，故B錯誤；C．1molC(石墨，s)轉化為1molC(金剛石，s)需要吸收(E1－E2)kJ的能量，故C錯誤；D．石墨比金剛石穩定，則斷開1mol石墨中的化學鍵所吸收的能量大于斷開1mol金剛石中化學鍵所吸收的能量，故D錯誤；故選A。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√由題圖可知，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，意味著反應物化學鍵的斷裂和生成物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，從題圖中可看出②為化學鍵斷裂過程，③為新的化學鍵形成過程，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．根據如圖所示的N2(g)和O2(g)反應生成NO(g)過程中的能量變化情況，判斷下列說法正確的是A．N2(g)和O2(g)反應生成NO(g)是放熱反應B．2molO原子結合生成O2(g)時可以吸收498kJ能量C．1molNO(g)中的化學鍵斷裂時可以放出632kJ能量D．在反應N2(g)＋O2(g)===2NO(g)中，生成2molNO(g)時吸收180kJ的能量√反應N2(g)＋O2(g)===2NO(g)的熱量變化情況為(946＋498－2×632)kJ/mol＝＋180kJ/mol，是吸熱反應。A．由分析知，該反應為吸熱反應，A錯誤；B．成鍵放熱，從題圖中看出，2molO原子結合生成O2(g)時可以放出498kJ能量，B錯誤；C．1molNO(g)中的化學鍵斷裂時可以吸收632kJ能量，C錯誤；D．在反應N2(g)＋O2(g)===2NO(g)中，生成2molNO(g)時吸收180kJ的能量，D正確；故選D。13．如圖所示，在小試管里加入2g新制備的無水硫酸銅，把小試管套在具支試管內。在U形管內加入少量紅墨水。打開T形管螺旋夾，使U形管內兩邊的液面處于同一水平面。再夾緊螺旋夾，把水滴入小試管內，白色的無水硫酸銅完全變成藍色的五水硫酸銅晶體，可觀察到U形管右側的液面立即下降，左側的液面上升。(1)①寫出上述反應的化學方程式：_____________________________。②該反應是

(填“吸熱”或“放熱”)反應。CuSO4＋5H2O===CuSO4·5H2O放熱滴入水后，CuSO4＋5H2O===CuSO4·5H2O，由現象U形管右側液面下降，左側液面上升，可知是具支試管內氣體受熱膨脹，壓強增大所致，所以此反應是放熱反應。(2)如果U形管內兩邊的液面處于同一水平面后，在小試管內先加入Ba(OH)2·8H2O晶體，再加入NH4Cl固體，用玻璃棒不斷攪拌，則可觀察到U形管中的現象為___________________________________。U形管右側液面上升，左側液面下降Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O，反應吸熱，導致具支試管內氣體壓強減小，U形管中右側液面上升，左側液面下降。14．Ⅰ.下表中的數據是破壞1mol物質中的化學鍵所消耗的能量：根據上述數據，回答下列問題：(1)下列物質本身具有的能量最低的是

(填字母，下同)。A．H2