專題04化學能與熱能（教材深度精講）【核心素養(yǎng)分析】1、宏觀辨識與微觀探析:通過實驗探究和宏微結合，認識化學反應能量變化的微觀本質(zhì)和宏觀表象；2、變化觀念與平衡思想：認識化學變化的本質(zhì)是有新物質(zhì)生成并伴有能量的轉(zhuǎn)化；3、證據(jù)推理與模型認知：構建依據(jù)鍵能計算化學反應能量變化的認知模型；4、科學態(tài)度與社會責任：體會開發(fā)高能清潔燃料的重要性，主動關心與資源開發(fā)相關的社會熱點問題；【知識導圖】【目標導航】通過對歷年高考試題的分析和考綱的研究，本專題知識的主要考點集中在化學反應中物質(zhì)變化與能量變化的關系和圖像分析、放熱反應和吸熱反應的判斷、化學鍵與能量變化的簡單計算；能量轉(zhuǎn)化以圖象形式出現(xiàn)在選擇題中的可能性較大，分值4-6分。【重難點精講】一、化學鍵與化學反應中能量變化的關系1、化學反應的實質(zhì)化學反應的過程就是反應物分子中的原子重新組合成生成物分子的過程，也就是反應物分子中化學鍵斷裂和生成物分子中化學鍵形成的過程。

2、化學反應中能量變化的原因（1）斷開化學鍵吸收能量

例：1molH2中含有1molH—H鍵，常溫常壓下斷開1molH—H鍵，需要吸收436kJ的熱量。（2）形成化學鍵放出能量

由2molH原子生成1molH2，有1molH—H鍵生成，生成過程中向外界釋放436kJ的熱量。

注：形成1molH—H鍵釋放的能量與斷開1molH—H鍵吸收的能量相等。

（3）化學鍵與化學反應中能量變化的關系

當E1＞E2，反應吸收熱量；當E1＜E2，反應放出熱量。注：任何化學反應都要經(jīng)歷舊化學鍵斷裂和新化學鍵形成的過程，因此，任何化學反應都伴隨著能量的變化。在化學反應中，從反應物分子改變?yōu)樯晌锓肿樱髟觾?nèi)部并沒有多少變化，但原子間的結合方式發(fā)生了改變。在這個過程中，反應物分子中的化學鍵部分或全部遭到破壞，生成物分子中的新化學鍵形成了，在破壞舊化學鍵時，需要能量來克服原子間的相互作用，在形成新化學鍵時，由于原子間的相互作用而放出能量。因此說化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因。3、決定化學反應中能量變化的因素及反應能量變化的判定

化學反應在發(fā)生過程中是吸收能量還是放出能量，決定于反應物的總能量與生成物的總能量的相對大小。如下圖所示：反應物的總能量＜生成物的總能量，反應吸收能量（圖1）；反應物的總能量＞生成物的總能量，反應放出能量（圖2）。二、化學能與熱能的相互轉(zhuǎn)化

1、兩條基本的自然定律

（1）質(zhì)量守恒定律：自然界的物質(zhì)可以發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但是總質(zhì)量保持不變。

（2）能量守恒定律：一種形式的能量可以轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量，轉(zhuǎn)化的途徑和能量形式可以不同，但是體系包含的總能量不變。

注：a．質(zhì)量與能量也是相互聯(lián)系的（質(zhì)量和能量也可以相互轉(zhuǎn)化），故統(tǒng)稱為質(zhì)能守恒定律。b．所有化學反應中反應物和生成物的總能量都不相同，即所有的化學反應都有一定能量變化（即熱效應）。2、化學反應中的能量變化，通常主要表現(xiàn)為熱量變化——吸熱或放熱。實驗6-1放熱反應（必修第二冊，P32）實驗裝置實驗原理△H＜0實驗用品2mol/L的鹽酸、鎂條；溫度計、試管、砂紙。實驗步驟在一支試管中加入2mL2mol/L的鹽酸，并用溫度計測量其溫度。再向試管中放入用砂紙打磨光亮的鎂條。觀察現(xiàn)象，并用溫度計測量溶液溫度的變化。實驗現(xiàn)象試管中有大量氣泡產(chǎn)生，試管壁發(fā)燙，溶液的溫度升高。實驗結論鎂和鹽酸的反應是放熱反應。實驗6-2吸熱反應（必修第二冊，P33）實驗裝置實驗原理Ba(OH)2?8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O△H＞0實驗用品Ba(OH)2?8H2O晶體、NH4Cl晶體；燒杯、玻璃片（或小木板）、玻璃棒。實驗步驟將20gBa(OH)2?8H2O晶體研細后與10gNH4Cl晶體一起放入燒杯中，并將燒杯放在滴有幾滴水的木片上，用玻璃棒快速攪拌，聞到氣味后迅速用玻璃片蓋上燒杯，用手觸摸燒壁下部，試著用手拿起燒杯，觀察現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象有少許刺激性氣味的氣體產(chǎn)生；燒杯變涼，木片和燒杯底部粘接在一起。實驗結論①Ba(OH)2?8H2O晶體和NH4Cl晶體的反應是吸熱反應。②反應產(chǎn)生了氨氣。（1）定義：放熱反應：有能量放出的化學反應。吸熱反應：有能量吸收的化學反應。注：有熱量放出未必是放熱反應，吸收能量也未必是吸熱反應，因為放熱反應和吸熱反應必須是化學變化。

（2）吸熱反應、放熱反應的判定如圖，E1＞E2，新化學鍵的形成所釋放的能量小于破壞舊化學鍵所吸收的能量，該反應就是吸熱反應；

E1＜E2，新化學鍵的形成所釋放的能量大于破壞舊化學鍵所吸收的能量，該反應就是放熱反應。

如

反應物斷鍵吸收的能量＜生成物成鍵釋放的能量，說明該反應為放熱反應。

即遵循能量守恒定律，反應物的總能量=生成物總能量+熱量（放熱反應），反應物總能量=生成物總能量－熱量（吸熱反應）。

注：①物質(zhì)本身所具有的能量越低，說明其結構越穩(wěn)定，熱穩(wěn)定性強，斷裂其化學鍵所吸收的能量就越高，而形成其化學鍵所釋放的能量也越多。

②反應的條件與反應的熱效應沒有必然的聯(lián)系，每一個反應都有特定的條件，需要點燃或加熱的反應不一定是吸熱反應。例如燃燒都是放熱反應，但是要達到著火點。3、理解反應歷程與反應熱的關系圖示意義a表示正反應的活化能；b表示逆反應的活化能。c表示該反應的反應熱。ΔH圖1：ΔH＝(a－b)kJ·mol－1＝－ckJ·mol－1，表示放熱反應圖2：ΔH＝(a－b)kJ·mol－1＝ckJ·mol－1，表示吸熱反應三、記住常見的放熱反應和吸熱反應1、常見的放熱反應：①所有的燃燒反應；②大多數(shù)的化合反應（注：CO2+C2CO為吸熱反應）；③酸堿中和反應；④金屬與酸或水的反應；⑤緩慢的氧化反應；⑥其他，如：CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O；CaO+H2O=Ca(OH)2；2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑；2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2；2Al+Fe2O32Fe+Al2O3（鋁熱反應）2、常見的吸熱反應：①大多數(shù)的分解反應；②以下幾個反應是吸熱反應：Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==2NH3↑+BaCl2+10H2O；CO2+C2CO；C+H2O(g)CO+H2；3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2注：（1）常見的熱效應如濃硫酸溶于水、NaOH溶于水、Ca(OH)2溶于水，雖伴隨著能量的放出，但并不是放熱反應；銨鹽溶于水雖需要吸收能量，也不是吸熱反應。（2）對于可逆反應，若正反應為放熱反應，則逆反應必為吸熱反應。四、能源及其分類凡是能夠提供某種形式能量的物質(zhì)或是物質(zhì)的運動，統(tǒng)稱為能源。它是人類取得能量的來源，包括已開采出來的可供使用的自然資源和經(jīng)過加工或轉(zhuǎn)移的能量的來源，尚未開采出的能量資源不列入能源的范疇，只能是能源資源。能源的分類方法有多種：1、一次能源與二次能源從自然界直接取得的天然能源叫一次能源，如原煤、原油、流過水壩的水等；一次能源經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換后獲得的能源稱為二次能源，如各種石油制品、蒸氣、煤氣、電力、氫能等。2、常規(guī)能源與新能源在一定歷史時期和科學技術水平下，已被人們廣泛使用的能源稱為常規(guī)能源，如煤、石油、天然氣、水能等；隨著科技的不斷發(fā)展，才開始被人類采用先進的方法加以利用的古老能源以及新發(fā)現(xiàn)的利用先進技術所獲得的能源都是新能源，如核能、風能、太陽能、海洋能等。3、可再生能源與非再生能源（1）可連續(xù)再生、永久利用的一次能源稱為可再生能源，如水力、風能等；（2）經(jīng)過億萬年形成的、短期內(nèi)無法恢復的能源，稱為非再生能源，如石油、煤、天然氣等。4、人類利用能源的三個階段柴草時期、化石能源時期和多能源結構時期。5、新能源（1）概念：是指以新技術為基礎，系統(tǒng)開發(fā)利用的能源，包括太陽能、生物質(zhì)能、風能、海洋能、地熱能等。（2）太陽能的利用植物的光合作用是大自然“利用”太陽能極為成功的范例。在人工利用太陽能方面，例如模擬生物體儲存太陽能、利用太陽能電池把太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能、利用太陽能直接分解水，使太陽能轉(zhuǎn)化為氫能等方面的研究，都取得了一些可喜的成績。（3）氫能的利用氫能是人類最理想的能源，氫能主要用作高能燃料，廣泛應用于飛機、汽車、燃料電池等其他需要熱能或其他形式的能量的設備中。（4）生物質(zhì)能新能源中一種無限的可再生性的能源是生物質(zhì)能。它是自然界中各種綠色植物通過光合作用，將太陽能轉(zhuǎn)換為化學能而固定下來的，儲存在植物體內(nèi)的一種自然資源能。4、解決能源問題的措施①提高能源的利用效率：a.改善開采、運輸、加工等各個環(huán)節(jié)；b.科學控制燃燒反應，使燃料充分燃燒。②開發(fā)新能源：開發(fā)資源豐富、可以再生、沒有污染或污染很小的新能源。【思考與討論p35】參考答案：感到空氣污染相對較輕的人，會不反對甚至支持煤、汽油和柴油的使用；感到空氣污染嚴重的人，會反對煤、汽油和柴油的使用。科學地說，無論某時某地空氣污染是否嚴重，人們都要從自身做起，盡量減少煤、汽油和柴油的使用量，同時盡量使用新能源。交通出行的快捷是方便，供暖、制冷調(diào)控室溫是舒服，青山綠水才是真正的方便、舒服。【典題精練】考點1、考查反應過程能量變化中概念理解例1．（2022春·天津和平·高一天津市第二十一中學校考期中）下列說法正確的是A．化學鍵的斷裂和形成是化學反應能量變化的主要原因B．伴有能量變化的物質(zhì)變化都是化學變化C．在一個確定的化學反應中，反應物的總能量與生成物的總能量一定相同D．在一個確定的化學反應中，反應物的總能量總是高于生成物的總能量考點2、考查能量變化圖的分析與應用例2.（2022春·四川綿陽·高一統(tǒng)考期中）某反應由兩步反應A→B→C構成，它的反應能量曲線如圖所示，下列敘述正確的是A．兩步反應均為反應物的總能量大于生成物的總能量B．三種化合物中C最穩(wěn)定C．A→B反應，反應條件一定需要加熱D．A→C反應為吸熱反應考點3、物質(zhì)的穩(wěn)定性與反應熱及鍵能的關系例3.（2022春·河南開封·高一校聯(lián)考期中）石墨和金剛石都是碳的單質(zhì)，石墨在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為金剛石。已知12g石墨完全轉(zhuǎn)化為金剛石時，要吸收akJ的能量。下列說法中正確的是①石墨不如金剛石穩(wěn)定②金剛石不如石墨穩(wěn)定③等質(zhì)量的石墨和金剛石完全燃燒，金剛石放出的能量多④等質(zhì)量的石墨和金剛石完全燃燒，石墨放出的能量多A．①② B．②③ C．①④ D．③④考點4、考查鍵能與反應熱的關系例4.（2022春·北京密云·高一校考期中）化學反應中的能量變化是化學反應中舊化學鍵斷裂時吸收的能量與新化學鍵形成時放出的能量不同引起的。如下圖為N2(g)和O2(g)反應生成NO(g)過程中的能量變化：下列說法正確的是A．N元素非金屬性較強，故通常情況下N2不穩(wěn)定，易發(fā)生化學反應B．通常情況下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NOC．1molN2(g)和1molO2(g)具有的總能量小于2molNO(g)具有的總能量D．1molN2(g)和1molO2(g)反應放出的能量為180kJ考點5、放熱反應和吸熱反應的