2022-2023學(xué)年人教版必修第二冊(cè) 第六章 第一節(jié) 第1課時(shí)　化學(xué)反應(yīng)與熱能 學(xué)案

PAGE17-第六章化學(xué)反應(yīng)與能量第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量變化

第1課時(shí)化學(xué)反應(yīng)與熱能課標(biāo)定向1.認(rèn)識(shí)物質(zhì)具有能量,認(rèn)識(shí)吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng),了解化學(xué)反應(yīng)體系能量改變與化學(xué)鍵的斷裂和形成有關(guān)。(宏觀辨識(shí)與微觀探析)2.知道化學(xué)反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與熱能形式的轉(zhuǎn)化,體會(huì)提高燃料的燃燒效率、開(kāi)發(fā)高能清潔燃料的重要性。(科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任)情境導(dǎo)入自熱飯盒方便、快捷,將100mL左右的水倒入飯盒后只需幾分鐘便可愜意享用熱氣騰騰的食物。自熱飯盒與普通飯盒比較,多一個(gè)發(fā)熱包,這個(gè)小小的發(fā)熱包利用什么原理提供熱能呢?教學(xué)建議1.教學(xué)中要充分發(fā)揮教材中實(shí)驗(yàn)的作用，讓學(xué)生充分感受化學(xué)反應(yīng)中的熱量變化，盡量讓學(xué)生參與演示，既活躍了課堂氣氛，又為后面的理論分析教學(xué)建立了依據(jù)。2．注意從微觀和宏觀兩個(gè)角度引導(dǎo)學(xué)生理解化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中能量變化的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生宏觀辨識(shí)與微觀探析的化學(xué)核心素養(yǎng)。學(xué)習(xí)任務(wù)一吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)1．實(shí)驗(yàn)探究——實(shí)驗(yàn)6－1、實(shí)驗(yàn)6－2（1）鎂條和稀鹽酸的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有氣泡產(chǎn)生；用溫度計(jì)測(cè)量，溫度計(jì)示數(shù)升高化學(xué)方程式Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑實(shí)驗(yàn)結(jié)論該反應(yīng)產(chǎn)生氣體，釋放熱量（2）Ba（OH）2·8H2O和氯化銨反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象聞到刺激性氣味，燒杯壁發(fā)涼，木片與燒杯黏在一起，混合物呈糊狀化學(xué)方程式Ba（OH）2·8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋10H2O實(shí)驗(yàn)結(jié)論該反應(yīng)產(chǎn)生NH3和H2O，吸收熱量[閃問(wèn)]化學(xué)反應(yīng)的能量變化是全部轉(zhuǎn)化為熱能嗎？提示：不是。化學(xué)反應(yīng)的能量變化，除轉(zhuǎn)化為熱能，還轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、光、聲、電等多種能量形式。2．放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)（1）放熱反應(yīng)：釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)，如鎂條、鋁片與鹽酸的反應(yīng)，木炭、氫氣、甲烷等在氧氣中的燃燒，氫氣與氯氣的化合反應(yīng)等。（2）吸熱反應(yīng)：吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)，如氫氧化鋇與氯化銨的反應(yīng)，鹽酸與碳酸氫鈉的反應(yīng)，灼熱的炭與二氧化碳的反應(yīng)等。[小試身手]（原創(chuàng)）2022年3月23日下午，“天宮課堂”第二課在中國(guó)空間站開(kāi)講，“太空教師”王亞平利用過(guò)飽和乙酸鈉溶液做了太空“冰雪”實(shí)驗(yàn)，用手摸“冰球”，竟然還發(fā)熱，原來(lái)是“熱球”，這說(shuō)明乙酸鈉溶于水（選填“吸熱”或“放熱”）提示：放熱。手摸“冰球”，發(fā)熱，說(shuō)明該過(guò)程放熱。1.辨析:下列反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)?①木炭在氧氣中的燃燒反應(yīng)

②金屬鈉與水的反應(yīng)

③氫氧化鈉溶液與鹽酸的中和反應(yīng)

④碳酸氫鈉的分解反應(yīng)

提示:①②③是放熱反應(yīng),④是吸熱反應(yīng)。2．探索：適合外出旅游時(shí)使用的“即熱快餐”，其外層分別包裝了兩種互不接觸的化學(xué)物質(zhì)，使用時(shí)將兩種物質(zhì)接觸并反應(yīng)，對(duì)食物進(jìn)行加熱。下列幾組物質(zhì)：生石灰和水、濃硫酸和水、食鹽和水、硝酸銨和水，其中最適合的是哪種？提示：生石灰和水。生石灰與水反應(yīng)放出大量的熱，易使用；濃硫酸溶于水放熱，但濃硫酸具有極強(qiáng)的腐蝕性，不可用于食品；食鹽和水不反應(yīng)不放熱，食鹽溶于水不能對(duì)食物進(jìn)行加熱；硝酸銨溶于水吸收熱量，不能給食物加熱。1．常見(jiàn)的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)①所有燃燒反應(yīng)②酸堿中和反應(yīng)③大多數(shù)化合反應(yīng)④活潑金屬跟水或酸的反應(yīng)⑤物質(zhì)的緩慢氧化①大多數(shù)分解反應(yīng)②H2＋CuO（以H2為還原劑的氧化還原反應(yīng)）③Ba（OH）2·8H2O＋NH4Cl（固態(tài)銨鹽與堿的反應(yīng)）④NaHCO3與鹽酸的反應(yīng)2.關(guān)于吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的易錯(cuò)點(diǎn)（1）“三個(gè)不一定”。①需加熱才能發(fā)生的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)，如碳和氧氣的反應(yīng)；②放熱反應(yīng)常溫下不一定容易發(fā)生，如鋁熱反應(yīng)；③吸熱反應(yīng)也不一定需要加熱，如Ba（OH）2·8H2O晶體和NH4Cl晶體的反應(yīng)。（2）吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)都是化學(xué)變化。NaOH固體溶于水是放熱過(guò)程，但不是放熱反應(yīng)；升華、蒸發(fā)等過(guò)程是吸熱過(guò)程，但不是吸熱反應(yīng)。1．（2022·寧波高一檢測(cè)）下列反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)的是（）A．甲烷在空氣中燃燒B．生石灰和水反應(yīng)C．鋅粒與稀硫酸反應(yīng)D．石灰石在高溫下分解【解析】選D。甲烷燃燒是放熱反應(yīng)，故A不選；生石灰與水反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故B不選；鋅粒與稀硫酸反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故C不選；石灰石高溫分解是吸熱反應(yīng)，故D選。2.下列物質(zhì)間能量的變化與如圖所示相符的是（）A．鹽酸與碳酸氫鈉的反應(yīng)B．氮?dú)馀c氧氣生成一氧化氮的反應(yīng)C．氫氧化鋇與氯化銨的反應(yīng)D．鋁片與鹽酸的反應(yīng)【解析】選D。圖示為稀釋濃硫酸，為放熱過(guò)程；鹽酸與碳酸氫鈉的反應(yīng)、氮?dú)馀c氧氣生成一氧化氮的反應(yīng)、氫氧化鋇與氯化銨的反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)，鋁片與鹽酸的反應(yīng)為放熱反應(yīng)。【補(bǔ)償訓(xùn)練】（2022·天津河?xùn)|區(qū)高一檢測(cè)）下列反應(yīng)既是氧化還原反應(yīng)又是放熱反應(yīng)的是（）A．NaOH和HCl反應(yīng)B．Zn和HCl反應(yīng)C．Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl反應(yīng)D．C與CO2反應(yīng)【解析】選B。NaOH和HCl反應(yīng)為放熱反應(yīng)，但不是氧化還原反應(yīng)，A不符合題意；Zn和HCl反應(yīng)為放熱反應(yīng)，也是氧化還原反應(yīng)，B符合題意；Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，不是氧化還原反應(yīng)，C不符合題意；C與CO2反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，是氧化還原反應(yīng)，D不符合題意。學(xué)習(xí)任務(wù)二化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因1．化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因——微觀角度結(jié)論：化學(xué)鍵的斷裂和形成是物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生能量變化的主要原因。2．化學(xué)反應(yīng)中能量變化的決定因素——宏觀角度（1）從物質(zhì)具有的能量理解兩反應(yīng)①放熱反應(yīng)：可看成反應(yīng)物所具有的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能釋放出來(lái)。②吸熱反應(yīng)：可看成熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能被生成物所“儲(chǔ)存”。（2）化學(xué)反應(yīng)中能量變化圖示結(jié)論：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化決定于反應(yīng)物總能量與生成物總能量的相對(duì)大小。[小試身手]如圖為某化學(xué)反應(yīng)的能量－反應(yīng)過(guò)程圖，由此判斷該反應(yīng)是（填“放熱反應(yīng)”或“吸熱反應(yīng)”）。提示：吸熱反應(yīng)。根據(jù)圖像可知該反應(yīng)的反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量，該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。1．探索：根據(jù)H2（g）＋Cl2（g）=2HCl（g）中能量變化的數(shù)據(jù)，探索化學(xué)反應(yīng)前后的能量變化?；瘜W(xué)鍵反應(yīng)中能量變化1mol化學(xué)鍵反應(yīng)中能量變化斷裂H—H鍵吸收436kJ共吸收679kJ斷裂Cl—Cl鍵吸收243kJ形成H—Cl鍵放出431kJ共放出862kJ結(jié)論反應(yīng)放出183kJ能量，說(shuō)明1molH2（g）與1molCl2（g）具有的總能量高于2molHCl（g）具有的總能量2.思考：如圖是1mol氫氣燃燒的能量變化圖，試分析a、b表示的含義。提示：化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時(shí)首先斷裂反應(yīng)物中的化學(xué)鍵，再形成生成物中的化學(xué)鍵，故a表示斷裂1molH—H鍵、0.5molOO鍵所吸收的能量，b表示形成2molH—O鍵所放出的能量。1．化學(xué)鍵與能量變化的關(guān)系2．放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)的比較項(xiàng)目放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)形成原因反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量反應(yīng)物具有的總能量小于生成物具有的總能量與化學(xué)鍵強(qiáng)弱的關(guān)系生成物分子成鍵時(shí)釋放的總能量大于反應(yīng)物分子斷鍵時(shí)吸收的總能量生成物分子成鍵時(shí)釋放的總能量小于反應(yīng)物分子斷鍵時(shí)吸收的總能量反應(yīng)過(guò)程圖示【典例】（2022·濰坊高一檢測(cè)）已知2H→H2的能量變化如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是（）A.2H→H2過(guò)程中形成的化學(xué)鍵是共價(jià)鍵B．相同質(zhì)量的氫氣分子的能量比氫原子的能量低C.2H→H2過(guò)程中形成1mol新化學(xué)鍵放出437.6kJ的能量D．1molH2離解成2molH要放出437.6kJ能量[解題思維]解答本題的思維流程如下：提取關(guān)鍵點(diǎn)（1）2H→H2；（2）氫氣分子的能量比氫原子的能量低；（3）1molH2離解成2molH轉(zhuǎn)化知識(shí)點(diǎn)（1）形成化學(xué)鍵釋放能量；（2）能量越低越穩(wěn)定；（3）斷裂化學(xué)鍵吸收能量排除障礙點(diǎn)不能理解圖像含義。圖像表示2molH→1molH2過(guò)程中形成H—H共價(jià)鍵釋放了437.6kJ能量【解析】選D。H2分子中含有共價(jià)鍵，故2H→H2過(guò)程中形成共價(jià)鍵，A正確；由圖可知，H原子變成H2放出能量，則等質(zhì)量的氫氣分子的能量比氫原子的能量低，B正確；由圖可知，2H→H2過(guò)程中，形成1molH—H鍵要放出437.6kJ能量，C正確；1molH2離解成2molH原子，要斷裂H—H鍵，故要吸收437.6kJ能量，D錯(cuò)誤。[借題發(fā)揮]（1）改變角度：H2→2H和2H→H2為同一物質(zhì)的化學(xué)鍵斷裂和形成，其能量變化有何特點(diǎn)？提示：同一物質(zhì)化學(xué)鍵斷裂和形成的能量變化相等，但前者吸收能量，后者放出能量。（2）改變物質(zhì)：H2在O2中燃燒的能量變化和題目圖像起始位置相同（數(shù)值不同），請(qǐng)從反應(yīng)物、生成物的總能量的角度分析反應(yīng)前后能量的變化。提示：反應(yīng)物（氫氣和氧氣）的總能量大于生成物（水）的總能量，故反應(yīng)放熱。1.(2022·金華高一檢測(cè))已知2SO2+O22SO3為放熱反應(yīng),下列對(duì)該反應(yīng)的說(shuō)法正確的是 ()A.O2的能量一定高于SO3的能量B.SO2和O2的總能量一定高于SO3的總能量C.SO2的能量一定高于SO3的能量D.因該反應(yīng)為放熱反應(yīng),故不必加熱就可發(fā)生【解析】選B。放熱反應(yīng)中反應(yīng)物總能量高于生成物總能量,所以SO2和O2的總能量一定高于SO3的總能量,B正確;O2的能量不一定高于SO3的能量,SO2的能量不一定高于SO3的能量,故A、C錯(cuò)誤;反應(yīng)是否為放熱反應(yīng),與反應(yīng)條件無(wú)關(guān),放熱反應(yīng),可能需要加熱才能發(fā)生,故D錯(cuò)誤。2.如圖是某化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中能量變化的曲線圖。下列敘述正確的是（）A．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B．該圖可以表示Zn與HCl溶液反應(yīng)的能量變化C．該反應(yīng)先發(fā)生物質(zhì)變化后發(fā)生能量變化D．?dāng)嚅_(kāi)反應(yīng)物中化學(xué)鍵吸收的能量大于形成生成物中化學(xué)鍵放出的能量【解析】選B。由圖可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，則該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，A錯(cuò)誤；Zn和HCl溶液反應(yīng)生成ZnCl2和H2，并放出能量，符合圖示能量變化，B正確；化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，物質(zhì)變化和能量變化同時(shí)發(fā)生，C錯(cuò)誤；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，斷開(kāi)反應(yīng)物中化學(xué)鍵吸收的能量小于形成生成物中化學(xué)鍵放出的能量，D錯(cuò)誤。學(xué)習(xí)任務(wù)三人類對(duì)能源的利用1．能源使用歷史：早期以樹(shù)枝雜草為主要能源，現(xiàn)代以煤、石油和天然氣為主要能源。2．化石燃料利用過(guò)程中亟待解決的兩方面問(wèn)題（1）儲(chǔ)量有限，短期內(nèi)不可再生。（2）煤和石油產(chǎn)品燃燒排放的粉塵、SO2、NOx、CO等是大氣污染物的主要來(lái)源。3．節(jié)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(kāi)發(fā)使用新能源，目前人們比較關(guān)注的新能源有太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能和氫能等。[閃問(wèn)]生物質(zhì)能屬于化石能源嗎？提示：生物質(zhì)能是一種可再生能源，不屬于化石能源。辨析：日常生產(chǎn)、生活中常常采用多種能源，請(qǐng)判斷下列能源哪些為清潔能源？①煤；②石油；③天然氣；④太陽(yáng)能；⑤水能；⑥氫能；⑦核能；⑧風(fēng)能；⑨地?zé)崮芴崾荆孩堍茛蔻撷啖?。清潔能源，即綠色能源，是指不排放污染物、能夠直接用于生產(chǎn)生活的能源。能源的多角度分類分類依據(jù)種類舉例來(lái)源來(lái)自太陽(yáng)輻射的能量太陽(yáng)能、煤、石油、天然氣、生物質(zhì)能、風(fēng)能等來(lái)自地球內(nèi)部的能量地?zé)崮?、核能?lái)自天體的引力能量潮汐能轉(zhuǎn)換過(guò)程一次能源太陽(yáng)能、煤、石油、天然氣、生物質(zhì)能、風(fēng)能二次能源石油制品、煤氣、電能利用歷史化石燃料煤、石油、天然氣新能源太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能、氫能、生物質(zhì)能等性質(zhì)可再生能源太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能不可再生能源煤、石油、天然氣、核能1．2022年北京冬季奧運(yùn)會(huì)的理念是“綠色、共享、開(kāi)放、廉潔”。從環(huán)保角度考慮，冬奧會(huì)賽事服務(wù)車輛最理想的燃料是（）A．氫氣B．天然氣C．酒精D．汽油【解析】選A。氫氣為燃料，燃燒時(shí)釋放出的熱量多，燃燒的產(chǎn)物只有水，無(wú)污染，是最理想的燃料，故A正確；天然氣的主要成分是甲烷，甲烷燃燒產(chǎn)生二氧化碳和水，二氧化碳排放過(guò)多會(huì)造成溫室效應(yīng)，故B錯(cuò)誤；酒精燃燒產(chǎn)生二氧化碳和水，二氧化碳排放過(guò)多會(huì)造成溫室效應(yīng)，故C錯(cuò)誤；汽油燃燒會(huì)產(chǎn)生二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫等氣體，會(huì)污染空氣、產(chǎn)生溫室效應(yīng)，故D錯(cuò)誤。2．（2022·廣州高一檢測(cè)）人類將在未來(lái)幾十年內(nèi)逐漸由“碳素燃料文明時(shí)代”過(guò)渡至“太陽(yáng)能文明時(shí)代”（包括風(fēng)能、生物質(zhì)能等太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換形態(tài)），人們將適應(yīng)“低碳經(jīng)濟(jì)”和“低碳生活”。下列說(shuō)法不正確的是（）A．研究菠菜蛋白質(zhì)“發(fā)電”不屬于“太陽(yáng)能文明”B．發(fā)展太陽(yáng)能經(jīng)濟(jì)有助于減緩溫室效應(yīng)C．植物進(jìn)行光合作用是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能D．石油和天然氣都屬于碳素燃料【解析】選A。菠菜蛋白質(zhì)“發(fā)電”屬于“太陽(yáng)能文明”，A錯(cuò)誤。【補(bǔ)償訓(xùn)練】風(fēng)能是一種清潔無(wú)公害的可再生能源。下列有關(guān)風(fēng)力發(fā)電的敘述不正確的是（）A．可節(jié)約大量煤、天然氣、石油等燃料B．有效減少二氧化碳排放，控制溫室效應(yīng)C．風(fēng)能是一種清潔的環(huán)保型能源D．風(fēng)力發(fā)電是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋窘馕觥窟xD。風(fēng)力發(fā)電可以減少熱力發(fā)電的需要，從而節(jié)約大量煤、天然氣、石油等燃料，故A正確；風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中沒(méi)有化石燃料的燃燒，且可以減少熱力發(fā)電，有效減少二氧化碳排放，控制溫室效應(yīng)，故B正確；風(fēng)力發(fā)電不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，為清潔能源，故C正確；風(fēng)力發(fā)電是把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，故D錯(cuò)誤。2．“能源分類相關(guān)圖”如圖所示，四組能源選項(xiàng)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(zhì)能、天然氣C．太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能D．地?zé)崮?、海洋能、核能【解析】選C。A項(xiàng)，煤炭、石油不是新能源，也不是可再生能源；B項(xiàng)，天然氣不是新能源，也不是可再生能源；D項(xiàng)，地?zé)崮苁莵?lái)自地球內(nèi)部的能源，核能不是可再生能源，也不是來(lái)自太陽(yáng)的能源。1．（教材習(xí)題改編）下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)與能量變化的說(shuō)法不正確的是（）A．化學(xué)反應(yīng)一定伴隨著能量變化B．Na與H2O的反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)C．Ba（OH）2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)D.化學(xué)變化中的能量變化主要是由化學(xué)鍵的斷裂和形成引起的【解析】選C。化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是舊化學(xué)鍵的斷裂與新化學(xué)鍵的形成，由于斷鍵吸熱，成鍵放熱，因此化學(xué)反應(yīng)必然伴隨著能量變化，A、D正確；Na與H2O反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣，屬于放熱反應(yīng)，B正確；Ba（OH）2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)，C錯(cuò)誤。2．中華民族的發(fā)明創(chuàng)造為人類文明進(jìn)步做出了巨大貢獻(xiàn)，下列過(guò)程主要是利用化學(xué)反應(yīng)中能量變化的是（）ABCD神舟十四號(hào)載人飛船發(fā)射糧食釀醋濕法煉銅打磨磁石制司南【解析】選A。神舟十四號(hào)載人飛船發(fā)射過(guò)程中燃料燃燒發(fā)生氧化還原反應(yīng)，放出大量熱，符合題意，故A選；糧食釀醋主要是利用淀粉水解得到葡萄糖，葡萄糖分解得到乙醇，然后乙醇再轉(zhuǎn)化為乙酸，不符合題意，故B不選；濕法煉銅，二價(jià)銅離子還原為銅，利用鐵的還原性，不符合題意，故C不選；打磨磁石制司南是物體形狀的改變，沒(méi)有新物質(zhì)生成，屬于物理變化，不符合題意，故D不選?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】反應(yīng)H2＋Cl2eq\o(=,\s\up7