第六章　第一节　第1课时　化学反应与热能 学案（含答案）

第一节　化学反应与能量变化
第1课时　化学反应与热能
[核心素养发展目标]　1.知道化学反应可以实现化学能与热能的转化，认识吸热反应和放热反应。2.能从化学键变化的角度解释某些吸热反应和放热反应。3.认识燃料的燃烧效率、保护环境、开发清洁燃料的必要性和重要性。
一、吸热反应和放热反应
1．实验探究：化学反应中的能量变化
实验操作
实验现象 有__________产生；用温度计测量，温度________ 闻到________气味；烧杯壁________；木片和烧杯______；混合物呈_______
实验结论 该反应产生__________，________热量 该反应产生NH3和H2O，________热量
化学方程式
结论：化学反应除了有新物质生成以外，还总会伴随着能量变化，通常主要表现为热量的________或________。
2．放热反应和吸热反应
(1)概念
①放热反应：________热量的化学反应。
②吸热反应：________热量的化学反应。
(2)常见的放热反应和吸热反应
放热反应 吸热反应
①所有燃烧反应 ②酸碱中和反应 ③大多数化合反应 ④活泼金属跟水或酸的反应 ⑤物质的缓慢氧化 ⑥铝热反应(见第八章) ①大多数分解反应 ②铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2·8H2O晶体或Ca(OH)2与NH4Cl晶体反应 ③以C、H2、CO为还原剂的部分氧化还原反应，如C与H2O(g)反应，C与CO2反应 ④NaHCO3与盐酸的反应
(1)硝酸铵固体溶于水，溶液的温度降低，该变化为吸热反应(　　)
(2)氢气燃烧，浓硫酸溶于水，都放出热量，这些变化都为放热反应(　　)
(3)镁条在空气中燃烧是放热反应，反应过程中所释放的能量全部转化为热能(　　)
(4)吸热反应需要加热才能进行，放热反应都不需要加热就可以进行(　　)
1．下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是(　　)
A．锌粒与稀硫酸的反应
B．灼热的木炭与CO2的反应
C．甲烷在氧气中的燃烧反应
D．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应
2.把下列物质分别加入装有水的锥形瓶中，立即塞紧带U形管的塞子，已知U形管内预先装有少量水(为便于观察，预先将水染成红色)，如图所示，结果U形管左边液面升高，则加入的物质可能是(　　)
A．NaOH固体 B．浓H2SO4
C．NH4NO3晶体 D．Na2O2固体
有关吸热反应和放热反应理解的三个“不一定”
(1)放热反应不一定容易发生，如合成氨反应需要在高温、高压和催化剂作用下才能发生；吸热反应不一定难发生，如盐酸与碳酸氢钠的反应在常温下就能发生。
(2)需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如硫与铁的反应；吸热反应不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。
(3)放热过程不一定是放热反应，如NaOH固体的溶解和浓硫酸的稀释是放热过程，但不是放热反应；吸热过程不一定是吸热反应，如升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。
二、化学反应中能量变化的原因
1．从化学键变化的角度理解能量变化的原因(微观探析)
(1)原因
(2)实例
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应过程如图所示：
根据上图计算1 mol H2和1 mol Cl2断键吸收的总能量为________ kJ，形成2 mol HCl共释放________ kJ能量，断键吸收的总能量______成键释放的总能量，因此该反应为________反应。
2．从反应物及生成物总能量高低理解能量变化的原因(宏观辨识)
物质的组成、结构与________不同，所具有的能量不同。因此，一个化学反应的能量变化取决于________________和________________的相对大小。
放热反应 吸热反应
化学能转化为________ 热能转化为________被生成物“储存”
(1)对于一个化学反应来说，当化学键断裂时吸收的总能量大于化学键形成时放出的总能量，则反应放热(　　)
(2)相同条件下形成1 mol H—Cl放出的能量与断开1 mol H—Cl吸收的能量相等(　　)
(3)任何化学反应，都有物质变化，同时伴随着能量变化(　　)
(4)放热反应为“贮存”能量的过程，吸热反应为“释放”能量的过程(　　)
(5)已知Fe与稀盐酸的反应为放热反应，即Fe的能量大于H2的能量(　　)
(6)石墨转化为金刚石需要吸收热量，所以石墨更稳定(　　)
1．已知某化学反应A2(g)＋2B2(g)===2AB2(g)(A2、B2、AB2的结构式分别为A===A、B—B、B—A—B)，反应过程中的能量变化如图所示，下列有关叙述正确的是(　　)
A．该反应的进行一定需要加热或点燃
B．该反应若生成2 mol AB2(g)，则放出的热量为(E1－E2) kJ
C．该反应断开反应物中化学键吸收的总能量大于形成生成物中化学键释放的总能量
D．生成2 mol B—A放出E2 kJ能量
2．已知N2(g)和O2(g)反应生成2 mol NO(g)吸收180 kJ能量，反应过程中能量变化如图所示。
根据图示回答下列问题：
(1)该反应中反应物所具有的总能量______(填“高于”或“低于”)生成物所具有的总能量。
(2)1 mol NO(g)分子中的化学键断裂时要吸收________ kJ能量。
(3)断裂1 mol N≡N吸收的能量值x为________。
判断吸热反应和放热反应的两种方法
(1)根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断——反应物的总能量高于生成物的总能量的反应为放热反应，反之为吸热反应(宏观角度)。
(2)根据化学键断裂和形成时能量变化大小关系判断——断裂反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量的反应为吸热反应，反之为放热反应(微观角度)。
三、化学能与热能相互转化的应用
1．现阶段人类获取热能的主要途径是__________________________；使用最多的常规能源是________________________。
2．化石燃料获取能量面临的问题
(1)储量有限，短期内不可再生。
(2)影响环境：煤、石油产品燃烧排放的_____________________等是大气污染物的主要来源。
3．节能减排的措施
(1)燃料燃烧阶段提高燃料的燃烧效率。
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燃烧效率。
(2)能量利用阶段提高能源的利用率。如使用节能灯，发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等。
(3)开发使用新能源，目前人们比较关注的新能源有________、风能、地热能、海洋能和________等。
1．下列有关新能源的说法不正确的是(　　)
A．绿色植物通过光合作用，将光能转化为化学能
B．风能、太阳能是清洁能源
C．氢能还未进入实用阶段的主要原因是其燃烧所释放热量低于相同质量的矿物燃料
D．共享单车利用太阳能发电完成卫星定位，有利于节能环保
2．在人类生产、生活对能量的需求日益增长的今天，研究化学反应及其能量变化，对合理利用常规能源和开发新能源具有十分重要的意义。能源是人类赖以生存和发展不可缺少的因素。请完成下列问题：
(1)矿物能源是现代人类社会赖以生存的重要物质基础。目前，全球仍主要处于化石能源时期。下列不属于化石能源的是______(填字母，下同)。
A．石油 B．煤
C．天然气 D．生物质能
(2)下列对能源的看法合理的是________。
A．化石能源属于不可再生能源，只会越用越少
B．生物质能是一种可再生能源，有广阔的应用前景
C．太阳能、氢能、风能、地热能都属于新能源
D．我国人口众多、资源相对匮乏、环境承载能力较弱，因此要建设节约型社会
1．(2022·黑龙江大庆中学高一期中)下列关于化学反应与能量的说法中，不正确的是(　　)
A．盐酸与碳酸氢钠的反应属于吸热反应
B．化学变化中，反应物断裂化学键释放能量，生成物形成化学键吸收能量
C．一个化学反应是吸热还是放热，与反应物总能量和生成物总能量的相对大小有关
D．钠与水的反应属于放热反应
2.(2022·江苏淮安高一期中)下列反应或过程中能量的变化符合图像的是(　　)
A．H＋H―→H—H
B．2NH4Cl＋Ba(OH)2·8H2O===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
C．Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑
D．H2SO4＋2KOH===K2SO4＋2H2O
3．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与盐酸反应的能量变化
C．该反应先发生物质变化后发生能量变化
D．断开反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量
4．液态储氢技术就是在常温常压下将氢气融入到一种化合物“储油”中，形成“氢油”，便于储存和运输。下列有关说法错误的是(　　)
A．“氢油”不稳定
B．氢能源属于可再生能源
C．该技术实现了常温常压下储氢技术的新突破
D．液态储氢项目有利于发展氢能源电动机，从而带来新能源汽车的升级
5．化学反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的能量变化如图所示，请回答下列问题：
(1)图中A、C分别表示____________________________________________________________、
_______________________________________________________________________________，
反应________(填“吸收”或“释放”)能量。
(2)反应过程中断裂的化学键为________，________(填“吸收”或“释放”)的能量为______；形成的化学键为______，________(填“吸收”或“释放”)的能量为________。
(3)E2＝______或______(用A、C或E1、E3表示)。
第1课时　化学反应与热能
一、
1．气泡　升高　刺激性　发凉　黏结在一起　糊状　气体　放出　吸收　Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑　Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O　释放　吸收
2．(1)①释放　②吸收
正误判断
(1)×　(2)×　(3)×　(4)×
应用体验
1．B
2．C　[U形管左边液面升高，原因只能是锥形瓶内气体压强减小，造成压强减小的原因可能是温度降低。NaOH固体溶于水、浓H2SO4稀释溶液温度均升高，NH4NO3晶体溶于水温度降低，Na2O2和水反应放热且有气体生成。]
二、
1．(1)吸收　释放　吸热　放热　(2)吸收 　吸收　释放　679　862　<　放热
2．状态　反应物总能量　生成物总能量　释放　吸收　热能　化学能
正误判断
(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√
应用体验
1．C
2．(1)低于　(2)632　(3)946
解析　根据图示，断裂旧化学键所吸收的能量为(x＋498) kJ，形成新化学键所释放的能量为2×632 kJ＝1 264 kJ，每生成2 mol NO(g)所吸收能量为180 kJ，因此有180 kJ＝(x＋498) kJ－1 264 kJ，故x为946。
三、
1．物质的燃烧　化石燃料(煤、石油和天然气)
2．(2)粉尘、SO2、NOx、CO
3．(3)太阳能　氢能
应用体验
1．C
2．(1)D　(2)ABCD
随堂演练　知识落实
1．B　2.B
3．B　[A错，由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，则该反应是放热反应；B对，Zn和盐酸反应生成ZnCl2和H2，并放出热量，符合图示能量变化；C错，化学反应过程中，物质变化和能量变化同时发生；D错，该反应是放热反应，断开反应物中化学键吸收的能量小于形成生成物中化学键放出的能量。]
4．A
5．(1)1 mol N2(g)和3 mol H2(g)的总能量　2 mol NH3(g)的总能量　释放　(2)1 mol N≡N和3 mol H—H　吸收　E1　6 mol N—H　释放　E3　(3)A—C　E3－E1
解析　(1)A、C分别表示1 mol N2(g)和3 mol H2(g)(反应物)的总能量、2 mol NH3(g)(生成物)的总能量，由于反应物总能量高于生成物总能量，因此反应放出能量。(2)反应过程中断裂的化学键为1 mol N≡N和3 mol H—H，吸收的能量为E1；形成的化学键为6 mol N—H，释放的能量为E3。