高中化學人教版(2019)必修第二冊學案：第六章第一節(jié)第一課時 化學反應與熱能

?y\第六章

;化學反應與能量

第一節(jié)化學反應與能量變化

第一課時化學反應與熱能

學習目標導航

課程目標展示素養(yǎng)目標達成

1知.道化學反應可以

實現(xiàn)化學能與熱能的

轉化,認識吸熱和放熱

1.宏觀辨識與微觀探析:理解化學反應中能

反應。

量的變化取決于反應物與生成物的總能量相

2.能用化學鍵解釋某

對大??；從化學鍵的斷裂和形成上認識化學

些吸熱反應和放熱反

能量與化學變化的本質。

應。

2.證據(jù)推理與模型認知：能從反應前后的能

3.認識燃料的燃燒效

量變化推理出判斷反應類型的一般規(guī)律。

率、保護環(huán)境、開發(fā)清

潔燃料的必要性和重

要性。

r任務分項突破

學習任務1化學能與熱能的轉化

NO.1自主學習?夯實基礎

一、化學反應與熱能

化石燃料燃燒會釋放大量的熱，除了燃燒,其他化學反應也伴隨著放

熱或吸熱現(xiàn)象。

1.兩條基本規(guī)律

質量守恒定律:化學反應前后物質的總質量保持不變。

能量守恒定律:一種形式的能量可以轉化為另一種形式的能量,轉化

的途徑和能量的形式不同，但是體系包含的總能量不變。

2.化學反應一定伴隨有能量的變化，化學反應中能量變化主要表現(xiàn)為

熱量的變化,吸熱或放熱。

3.化學能與熱能的實驗探究

(1)鎂與鹽酸反應

實驗操作實驗現(xiàn)象結論

①看到有氣泡產(chǎn)生

上溫度計卜溫度計②用手觸摸反應后的試管，

該反應產(chǎn)生包住,放出

溫熱

-:2mL

塞_2mol,L~C鎂條熱量

田鹽酸孫③用溫度計測得反應后溫

度升高

(2)Ba(0H)2?8H2O晶體與NH.C1晶體反應

實驗操作實驗現(xiàn)象結論

①①混合物呈糊狀

20gBa(OH)2?8H2。該反應產(chǎn)生NH3

+108NH4cl②聞到刺激性氣味

和H2O,吸收熱

③用手觸摸杯壁下部，述

M\T量：

②聞到氣味后迅速用涼,用手拿起燒杯,木片與

玻璃片蓋上燒杯燒杯粘在一起

4.放熱反應和吸熱反應

(1)化學上把釋放熱量的化學反應稱為放熱反應,把吸收熱量的化學

反應稱為吸熱反應。

(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

①大多數(shù)分解反應

②酸堿中和反應

②C+C02(以C、H2為還原劑的氧化還原反應)

③大多數(shù)化合反應

③Ba(0H)2?8H2O+NH4CK固態(tài)鍍鹽與堿的反

④活潑金屬跟水或酸的

應)

反應

④NaHCOs與鹽酸的反應

⑤物質的緩慢氧化

微思考1:濃硫酸溶于水時放出大量熱,該變化是放熱反應嗎?

提示:不是。有熱量放出未必是放熱反應,放熱反應和吸熱反應必須是

化學變化。

二、化學反應中能量變化的原因

1.化學鍵與化學反應中能量變化的關系

(1)化學反應過程(物質變化)

舊化學鍵原子或新化學鍵

反應物生成物

斷裂原子團形成

(2)化學反應中能量變化的原因

化學鍵的斷裂與形成是化學反應中能量變化的主要原因。

吸收能量（旦）

I

反應物.化學鍵斷裂》生成物

以口切新化學鍵形成土取磔

!

釋放能量⑥）

EI>E2,反應吸收能量（吸熱反應）；

EKE2,反應放出能量（放熱反應）。

2.物質儲存化學能與化學反應中能量變化的關系

（1）一個化學反應是吸收熱量還是釋放熱量,與反應物總能量和生成

物總能量的相對大小有關。

吸熱反應:反應物的總能量小土生成物的總能量，

放熱反應:反應物的總能量大王生成物的總能量。

（2）化學反應與能量變化的關系示意圖

吸熱反應

反應物的總能量大于反應物的總能量小于

生成物的總能近生成物的總能信

微思考2:化學反應過程都伴隨著能量變化，伴隨能量變化的過程都是

化學變化嗎？

提示:不是。某些物質溶于水時也會有吸熱或放熱現(xiàn)象,但不屬于化學

變化。例如硝酸鏤溶于水時會吸熱,而氫氧化鈉固體溶于水時放熱。

三、化學反應與能源

1.現(xiàn)階段人類獲取熱能的主要途徑,是通過物質的燃燒,使用最多的

常規(guī)能源是煤、石油和天然氣。

2.化石燃料利用過程中待解決的問題:一是化石燃料儲量有限,短期

內不可再生;二是煤和石油產(chǎn)品燃燒排放的粉塵、SO2、N。、、CO等是

大氣污染物的主要來源。

3.應對措施:節(jié)能減排，提高能源的利用率;開發(fā)使用新能源,如太陽

能、風能、地熱能、海洋能和氫能等。

4.一次能源:從自然界中直接獲取的能源;二次能源:一次能源轉化獲

取的能源。

NO.2互動探究?提升能力

下面是甲、乙、丙3位同學對放熱反應和吸熱反應的理解：

^?°9———

w「,凡經(jīng)加熱而發(fā)生的化人

°f反應都是吸熱反應）」

’化學鍵的斷裂與形］

成是化學反應中能廣'/i&x

.量變化的主耍原因J

________________乙

俄放熱反應或吸熱反應，'

V；V與反應物總能量和生成物

福、［總能量的相對大小有關

丙

探究1反應條件與反應類型的關系

問題1：甲同學的說法是否正確？

提示:不正確。不能根據(jù)反應條件判斷是放熱反應或吸熱反應。

探究2根據(jù)反應中斷鍵、成鍵情況計算反應中能量變化

問題2:化學鍵的斷裂和形成與能量的變化有何關系？

提示:斷開舊化學鍵吸收能量,形成新化學鍵釋放能量（微觀角度）。

問題3:根據(jù)斷裂或形成化學鍵時吸收或放出的能量,怎樣計算能量變

化？

提示:公式△Q=Q（吸）-Q（放），其中△Q<0,為放熱反應;△Q>0,為吸熱

反應。

探究3根據(jù)反應中能量變化判斷反應類型

問題4:丙同學的說法是否正確？為什么？

提示:正確。反應物總能量和生成物總能量的相對大小可判斷化學反

應是放熱反應或吸熱反應（宏觀角度）。

問題5:怎樣根據(jù)總能量大小確定反應類型？

提示:E（反）>E（生）為放熱反應;E（反）<E（生）為吸熱反應。

歸納拓展

1.從化學鍵的角度理解化學反應過程中的能量變化

化學反應過程中的能量變化來源于舊化學鍵斷裂與新化學鍵形成時

的能量變化。

（1）若反應物中的化學鍵斷開吸收的能量高于生成物成鍵時釋放的篦

量,則該反應吸收能量,吸收的能量=反應物分解吸收的總能量-生最

物形成釋放的總能量。

（2）若反應物中的化學鍵斷開吸收的能量低于生成物成鍵時釋放的能

量,則該反應放出能量,放出的能量=生成物形成釋放的總能量-反應

物分解吸收的總能量。

2.從總能量的角度理解化學反應過程中的能量變化

類型放熱反應吸熱反應

比較

能量反應物具有的總能量大于生反應物具有的總能量小于生

變化成物具有的總能量成物具有的總能量

能量能量

反應物生成物

圖示1二

生成物反應物

C反應就C

［凝練素養(yǎng)］通過化學反應中能量變化的原因的探究,學會通過微觀變

化解釋宏觀變化，促進宏觀辨識與微觀探析學科素養(yǎng)的發(fā)展。

NO.3應用體驗?形成素養(yǎng)

題點一化學能與熱能的轉化

1.（2020?北京期末）反應C（石墨）一定條件墨金剛石）是吸熱反應。下

列說法不正確的是（D）

A.金剛石和石墨是不同的單質

B.金剛石和石墨可以相互轉化

C.石墨比金剛石更穩(wěn)定

D.相同質量的石墨比金剛石的能量高

解析:金剛石、石墨的結構不同，是由碳元素組成的不同單質,A正確;

金剛石和石墨是不同的物質，兩者在一定條件下可以相互轉化,B正

確;C（石墨）一定條件C（金剛石）是吸熱反應,故相同質量的石墨比金剛

石的能量低，即石墨比金剛石穩(wěn)定,C正確,D錯誤。

2.（2020?吉林長春期中）放熱反應一定是（C）

A.斷開反應物中的化學鍵吸收的能量比形成生成物中的化學鍵放出

的能量多

B.貯存能量

C.反應物的總能量高于生成物的總能量

D.反應物的總能量低于生成物的總能量

解析:斷開反應物中的化學鍵吸收的能量比形成生成物中的化學鍵放

出的能量多，反應為吸熱反應,A錯誤;放熱反應是釋放能量的過程,B

錯誤;放熱反應一定是反應物的總能量高于生成物的總能量,C正確；

反應物的總能量低于生成物的總能量的反應為吸熱反應,D錯誤。

題點二放熱反應與吸熱反應及其判斷

3.（2020?廣東河源期中）下列說法正確的是（A）

A.任何化學反應都伴隨著能量的變化

B.壓0（g=』2（）（1）,該過程放出大量的熱,所以該過程是放熱反應

C.化學反應中能量的變化都表現(xiàn)為熱量的變化

D.如圖所示,該反應是吸熱反應

能量

盤訃\^成物

°反應過程

解析:一切化學變化過程中都伴隨著能量的變化,A正確;物質的三態(tài)

變化過程中，雖然存在能量變化,但不存在舊化學鍵的斷裂與新化學

鍵的形成,故不屬于化學變化,B錯誤;化學反應中能量變化的形式有

多種，除熱能外,還有光能、電能等,C錯誤；由題圖知,該反應過程中

反應物的總能量高于生成物的總能量，故該反應是放熱反應,D錯誤。

4.（2020?湖南長沙期末）下列反應中屬于吸熱反應的是（D）

A.生石灰與水反應制熟石灰

B.氫氧化鈉與鹽酸反應

C.食物因氧化而變質

D.Ba(OH)2-8H20晶體和NH.C1晶體反應

解析:常見的放熱反應有所有的物質燃燒、所有金屬與酸反應、金屬

與水反應、所有中和反應、絕大多數(shù)化合反應、鋁熱反應以及食物腐

敗、炸藥爆炸等常見的吸熱反應有絕大多數(shù)分解反應、個別的化合反

應(如C和COD以及某些復分解反應(如核鹽和強堿)。生石灰與水反

應是常見放熱反應,A錯誤;鹽酸與氫氧化鈉溶液反應是中和反應,是

放熱反應,B錯誤;食物因氧化而變質，屬于放熱反應,C錯

誤;Ba(0H)2?8H20晶體和NH￡1晶體混合反應是典型的吸熱反應,D正

確。

?思維建模

關于吸熱反應和放熱反應的易錯點

(1)“三個不一定”：①需加熱才能發(fā)生的反應不一定是吸熱反應，如

碳和氧氣的反應;②放熱反應常溫下不一定容易發(fā)生,如鋁熱反應;③

吸熱反應不一定需要加熱,如Ba(0H)2?8H20晶體和NH.C1晶體的反

應。

(2)吸熱反應和放熱反應都是化學變化,如NaOH固體溶于水是放熱過

程，但不是放熱反應；升華、蒸發(fā)等過程是吸熱過程，但不是吸熱反應。

［凝練素養(yǎng)］通過反應類型的判斷，培養(yǎng)學生證據(jù)推理與模型認知學科

素養(yǎng)。

口、課堂小結提升

主構建

化學鍵斷裂和形成

變

化

原

因

吸熱反應

化學能源

反應利用

放熱反應

3易錯提醒

1.誤認為需要加熱的反應都是吸熱反應。其實不然,反應吸熱或放熱

主要取決于反應物與生成物的總能量的相對大小，當生成物的總能量

大于反應物的總能量時一,不管反應條件如何,該反應都屬于吸熱反應。

2.誤認為有化學鍵斷裂就發(fā)生化學反應。其實不然，化學反應既有舊

鍵的斷裂,又有新鍵的形成,如電解質的電離過程只存在舊鍵的斷裂，

而沒有新鍵的形成,屬于物理過程。

_____________________瑟L學科素養(yǎng)測評

*

為了探究化學能與熱能的轉化，某實驗小組設計了如圖所示的三套實

驗裝置（尾氣處理裝置省略）：

?命題解密與解題指導

情境解讀：本題以銅與硝酸的反應為背景,創(chuàng)設了真實有意義的測試情境,有利于促進學生思考、推理和判斷。

素養(yǎng)立意:能從不同實驗現(xiàn)象判斷反應是吸熱的還是放熱的，培養(yǎng)學生宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng);從學生熟

悉的鈉及其化合物遷移到同主族的鉀及其化合物的性質，培養(yǎng)學生證據(jù)推理與模型認知識素養(yǎng)。

思路點撥：

1.溫度改變會引起壓強的改變進而使液面高度發(fā)生變化。

2.放出熱量可以引起易燃物的燃燒。I

紅

墨

水

⑴上述三套裝置中，僅通過觀察不能探究出“銅與濃硝酸反應是吸熱

反應還是放熱反應”的是（填“I”“n”或“in”）o

（2）某同學選用裝置I進行實驗（實驗前u形管里液面左右相平），在

甲試管里加入適量氫氧化鋼溶液與稀硫酸,u形管中可觀察到的現(xiàn)象

是

⑶為探究固體M溶于水的熱效應,選擇裝置II進行實驗（反應在甲試

管中進行）。

①若M為鈉，則實驗過程中燒杯中可觀察到的現(xiàn)象是—

___O

②若觀察到燒杯里產(chǎn)生氣泡，則說明M溶于水（填

“一定是放熱反應”“一定是吸熱反應”或“可能是放熱反應”）。

③若M溶于水后立即觀察到燒杯中的導管內形成一段水柱,則M可能

是（填一種物質即可）。

（4）至少有兩種實驗方法能用于探究超氧化鉀與水的反應（4K02+2H2

_4K0H+302t）是放熱反應還是吸熱反應。

方法①:選擇上述裝置________（填“H”或“HI”）進行實驗。

方法②:取適量超氧化鉀粉末用脫脂棉包裹并放在石棉網(wǎng)上，向脫脂

棉上滴加幾滴蒸儲水,片刻后,若觀察到脫脂棉燃燒,則說明該反應是一

(填“吸熱”或“放熱”)反應。

解析：(1)裝置I可通過u形管中紅墨水液面的高低變化判斷銅與濃

硝酸的反應是放熱反應還是吸熱反應;裝置II可通過燒杯中是否產(chǎn)生

氣泡判斷銅與濃硝酸的反應是放熱反應還是吸熱反應;裝置m只是一

個銅與濃硝酸反應并將生成的氣體用水吸收的裝置，僅通過觀察不能

判斷該反應是放熱反應還是吸熱反應。

(2)氫氧化鋼溶液與稀硫酸反應屬于中和反應，中和反應為放熱反應。

反應放出的熱量使錐形瓶中溫度升高,氣體壓強增大,導致U形管左

端液面降低，右端液面升高。

(3)①鈉與水反應生成氫氧化鈉和氫氣,該反應為放熱反應,放出的熱

量使丁中溫度升高,氣體壓強增大,導致右邊燒杯中有氣泡產(chǎn)生;冷卻

后丁中溫度降低,壓強減小,燒杯中的導管內會形成一段水柱。

②若觀察到燒杯里有氣泡產(chǎn)生,說明M溶于水放出熱量，但有熱量放

出的過程不一定是化學變化,如燒堿溶于水放出熱量,是物理變化。

③若M溶于水后立即觀察到燒杯中的導管內形成一段水柱,說明M溶

于水為吸熱過程,溶于水能夠吸收熱量的物質有硝酸錢、氯化鍍等。

(4)①探究超氧化鉀與水反應的熱效應可用裝置II進行實驗。

②脫脂棉的著火點很低,若超氧化鉀與水反應有熱量放出，使體系溫

度升高,則脫脂棉能夠被點燃。

答案：(Dili(2)U形管中左端液面降低，右端液面升高

（3）①產(chǎn)生氣泡,反應完畢后，冷卻至室溫,燒杯中的導管內形成一段

水柱②可能是放熱反應

③硝酸鏤（其他合理答案也可）

（4）II放熱

課時作業(yè)鞏固

選題表

考查點合格考等級考

化學鍵與化學反應中能量的變化1,25,6

放熱反應與吸熱反應及其判斷3,47,8,9

綜合應用10

合格考題組

1.（2020?湖南常德期末）下列有關燃燒的說法中，錯誤的是（D）

A.燃燒一定是氧化還原反應

B.燃燒一定放出熱量

C.燃燒一定伴有發(fā)光現(xiàn)象

D.燃燒一定需要氧氣參加

解析:燃燒是還原劑與氧化劑發(fā)生的劇烈的化學反應，一定是氧化還

原反應,A正確;燃燒是放熱反應，所以一放出熱量,B正確;燃燒是發(fā)

光發(fā)熱的化學反應,所以一定伴有發(fā)光現(xiàn)象,C正確;燃燒需要氧化劑

的參與，但不一定需要氧氣參加,如氫氣在氯氣中燃燒,D錯誤。

2.下列說法正確的是（D）

A.化學反應除了生成新物質外,還伴隨著能量的變化,且均表現(xiàn)為吸

熱或放熱

B.能量守恒定律說明，必須從外界吸收能量后才表現(xiàn)出放熱反應

C.石墨完全轉化為金剛石時一,要吸收熱量,說明金剛石穩(wěn)定

D.化學反應是吸熱還是放熱取決于生成物具有的總能量和反應物具

有的總能量

解析:化學反應的能量變化大多為熱量變化，但不是唯一途徑,還可能

轉化為光能、電能、體積膨脹做功等,A錯誤;放熱反應是反應物的總

能量高于生成物的總能量，并不一定從外界吸收能量,B錯誤;物質具

有的能量高，性質活潑,不穩(wěn)定，故石墨比金剛石穩(wěn)定,C錯誤;化學反

應是吸熱還是放熱取決于生成物具有的總能量和反應物具有的總能

量的相對大小,D正確。

3.下列化學反應過程中的能量變化與如圖所示相符的是(D)

A.HCl+Na0H_NaCl+H20

B.Fe+H2SO4_FeSO1+H2f

C.CH1+2O2箜CO2+2H2O

D.Ca(OH)2+2NH.,Cl^CaCl2+2NH31+2H20

解析:題圖中反應物的總能量低于生成物的總能量,是吸熱反應。酸堿

中和反應是放熱反應,A錯誤;活潑金屬與酸的反應為放熱反應,B錯

誤;物質的燃燒反應都是放熱反應,C錯誤;筱鹽與堿的反應屬于吸熱

反應,D正確。

4.（2020?青海西寧期末）如圖是H2（g）+Cb（g）——2HCl（g）反應過程中

的能量變化圖。

（1）由圖可知，1mol上（曲和1molCk（g）的總能量（填

或"="）2molHCl（g）的能量。

⑵該反應是（填“吸”或“放”）熱反應,從化學鍵的角度進

行解釋:o

解析：由題圖可知反應物能量高于生成物,反應是放熱反應,從化學鍵

的角度進行解釋:斷裂1molH—H和1molCl—Cl吸收的總能量小

于形成2molH—Cl放出的總能量。

答案：（1）＞⑵放斷裂1molH—H和1molCl—Cl吸收的總能量

小于形成2molH—Cl放出的總能量

等級考題組

5.科學家已獲得了氣態(tài)N,分子,其結構為正四面體形（如圖所示）。已

知斷裂1molN-N吸收193kJ能量，斷裂1molN三N吸收946kJ

能量，下列說法正確的是（D）

。代表N

A.N,屬于一種新型的化合物

B.NKg)—4N(g)的過程中釋放1002kJ能量

C.1molC轉化為Nz時要吸收734kJ能量

D.N,和N互為同素異形體,此轉化為岫屬于化學變化

解析:N屬于一種新型的單質，A錯誤;N/g)_4N(g)的過程中吸收的

能量為6X193kj=l158kJ,B錯誤；1mol刊轉化為《時的能量變化

為6X193kJ-2X946kJ=-734kJ,即放出734kJ能量,C錯誤;N”和

凡均為氮元素形成的單質，互為同素異形體,此轉化為岫屬于化學變

化,D正確。

6.(2020?北京期末)研究人員研制出一種新型復合光催化劑,利用太

陽光在催化劑表面實現(xiàn)高效分解水，其主要過程如圖所示。

aa—QOQ。-8GOOD-888°氫原子

因反Iyynm。氧原子

已知：幾種物質中化學鍵的鍵能如表所示。

H20中。2中此中上。2中H2O2中

化學鍵

H—00_0H—H0—00—H

鍵能

463496436138463

(kj/mol)

若反應過程中分解了2moi水，則下列說法不正確的是(D)

A.總反應為2H2。型2H2f+02t

B.過程I吸收了926kJ能量

C.過程H放出了574kJ能量

D.過程m屬于放熱反應

解析：用太陽光在催化劑表面實現(xiàn)高效分解水，則總反應為2H2。三

2H2f+。2t,A正確；斷裂化學鍵吸收能量,結合表中數(shù)據(jù)可知，過程I

吸收了463kJX2=926kJ能量,B正確;形成化學鍵釋放能量,則過程

II放出了436kj+138kj=574kJ能量,C正確;過程HI為1molH202

變?yōu)?molO2和1molH2,斷開1molH2O2中2molH—0和

1mol0—0,形成1molO2中0=0和1mol山中H—H,吸收的能量為

463kJX2+138kj=l064kJ,放出的能量為496kJ+436kj=932kJ,

吸收的能量大于放出的能量,該過程為吸熱反應,D錯誤。

7.下列實驗現(xiàn)象或圖像信息不能充分說明相應的化學反應是放熱反

應的是（D）

選項反應裝置圖或圖像實驗現(xiàn)象或圖像信息

工一稀捻酸

A溫度計的水銀柱不斷上升

q,氫氧化

昌鈉溶液

工物

B反應物總能量大于生成物總能量

生成的

反應過程

Y

i

存

C反應開始后，甲處液面低于乙處液面

空

V和々時

令或酸

D反應開始后,針筒活塞向右移動

解析:鹽酸和氫氧化鈉發(fā)生中和反應，為放熱反應,可觀察到溫度計的

水銀柱不斷上升，故A不符合題意;從能量守恒的角度分析,反應物總

能量大于生成物總能量，為放熱反應，故B不符合題意；反應開始后，

甲處液面低于乙處液面,說明裝置內壓強增大,反應為放熱反應,溫度

升高，壓強增大，故C不符合題意;硫酸和鋅反應生成氫氣，也可導致

反應開始后，針筒活塞向右移動，不能說明反應一定放熱，故D符合

題意。

8.(2020?甘肅定西月考)下列反應屬于放熱反應的是

(填字母,下同)；屬于吸熱反應的是o

A.鋅粒與稀H2soi反應制取H2

B.氫氣在氧氣中燃燒

C.碳酸鈣高溫分解成氧化鈣和二氧化碳

D.氫氧化鉀和硫酸中和

E.Ba(0H)2?8H2O晶體與NH.C1晶體反應

F.氫氣還原氧化銅

G.葡萄糖在人體內氧化分解

H.鋼鐵制品生銹的反應

解析:一般而言，化合反應、金屬和酸的反應、燃燒、酸堿中和反應、

鐵生銹等緩慢氧化反應、鋁熱反應等都是放熱反應；分解反應、還原

反應、Ba(OH)2?8H與NH4cl反應等都是吸熱反應,據(jù)此分析判斷。

A.鋅粒與稀H2soi反應制取乩為放熱反應;B.氫氣在氧氣中燃燒為放熱

反應;C.碳酸鈣高溫分解成氧化鈣和二氧化碳為吸熱反應;D.氫氧化

鉀和硫酸中和為放熱反應;E.Ba(0H)2?8H2。與NH.C1反應為吸熱反

應;F.氫氣還原氧化銅為吸熱反應;G.葡萄糖在人體內氧化分解為放

熱反應;H.鋼鐵制品生銹的反應為放熱反應。所以屬于放熱反應的有

ABDGH,屬于吸熱反應的有CEFo

答案：ABDGHCEF

9.如圖所示,把試管放入盛25℃飽和石灰水的燒杯中，試管中開始放

入幾