6.1.1《化学反应与热能》
学案
核心素养：
证据推理与模型认知：通过揭示问题、讨论释疑、动手实验，学习对比、推断等多种科学探究方法，学会由事物的表象分析事物的本质和变化，提高学生的实验能力、观察能力和对实验现象的分析、推理及归纳总结能力。
科学探究与创新意识：从现象和结构出发，设计探究方案，探究硫的转化过程中的化学反应原理，在探究中互利合作，培养团队精神。
学习目标：
1、理解化学反应中能量变化的主要原因——化学键的断裂和形成。
2、知道化学反应中的能量变化和物质具有的能量之间的关系。
3、了解吸热反应和放热反应的概念，熟知常见的吸热反应和放热反应。
教学重难点：
重点：化学反应中能量变化的本质；
难点：化学键断裂和形成简单计算放热反应和吸热反应。
探究新知：
一、吸热反应与放热反应
【实验6-1】镁和盐酸的反应
在一只试管中加入2 mL 2 mol/L 盐酸，并用温度计测量其温度。再向试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条，观察现象，并测量溶液温度的变化。
现象： 。
结论： 。
【实验6-2】Ba(OH)2 8H2O和NH4Cl
将20g Ba(OH)2 8H2O晶体研细后与10gNH4Cl在烧杯中混合，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上，用玻璃棒快速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯，用手触摸烧杯下部，试着用手拿起烧杯。观察现象。
现象： 。
结论： 。
吸热反应与放热反应
放热反应：把释放热量的化学反应称为放热反应。
常见的放热反应
吸热反应：把吸收热量的化学反应称为吸热反应。
常见的吸热反应
【思考与交流】化学反应过程中为什么会有能量的变化？为什么有的化学反应释放热量，有的化学反应吸收热量？
2．化学反应的能量变化的本质
(1)在1 mol氢分子中，含有 mol氢原子，含有 mol H—H键。
(2)已知在25 ℃和101 kPa条件下，由2 mol H原子形成1 mol H—H键时，放出436 kJ的能量。若要使1 mol氢分子变为2 mol氢原子时，需要断开1 mol H—H键，其能量变化是 。
(3) CH4的结构式是 ，1 mol CH4分子中含有 mol C—H键。
(4) 在CH4中，断开1 mol C—H键要吸收415 kJ的能量。若要形成1 mol CH4中的C—H键其能量变化是 。
结论：在相同条件下，由原子形成1 mol化学键时所 ，与断开1 mol相同化学键所 是相等的。
【思考与交流】
H2 + Cl2 = 2HCl 断开1 mol H-H 键要吸收 436 kJ 的能量 断开1 mol Cl-Cl 键要吸收 243 kJ 的能量 生成1 mol H-Cl 键要释放 431 kJ 的能量
E吸收= kJ E放出= kJ
E1 E2 反应
2．化学反应的能量变化的本质
化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。
吸收能量E1 释放能量E2 该反应为 反应
吸收能量E1 释放能量E2 该反应为 反应
3．化学反应的能量变化的宏观分析
放热反应：反应物能量 生成物能量
吸热反应：反应物能量 生成物能量
二、人类对能源的利用
人类利用能源的三个阶段： 时期、 时期和 时期。
【提问】利用化学能源出现的两个问题？
【课堂练习】
1.下列选项描述的过程能实现化学能转化为热能的是（ ）
2.中国化学家研究出一种新型复合光催化剂(C3N4/CQDs)，能利用太阳光高效分解水，原理如图所示。
下列说法不正确的是（ ）
A.通过该催化反应，实现了太阳能向化学能的转化
B.反应Ⅰ中涉及非极性键的断裂和极性键的形成
C.反应Ⅱ为2H2O2H2O+O2↑
D.该过程中催化剂降低了反应的活化能
3.下列关于化学反应与能量的说法不正确的是（ ）
A.乙醇的燃烧是放热反应
B.Mg与盐酸的反应是吸热反应
C.反应物化学键的断裂要吸收能量
D.化学反应伴随有能量的变化
4.结合图判断，下列说法正确的是（ ）
A.1 mol H2(g)与 mol O2(g)键能之和比1 mol H2O(g)的键能高
B.H2O(g)变为H2O(l)时，断键吸收的能量小于成键放出的能量
C.2 mol H(g)与1 mol O(g)生成1 mol H2O(g)所吸收的热量是b kJ
D.2 mol液态水分解吸收的能量为2(b+c-a) kJ
5.能正确反映电解水过程中的能量变化的是（ ）
6.化学反应伴随着能量变化是化学反应的基本特征之一。
(1)已知拆开1 mol H—H键、1 mol I—I键、1 mol H—I键分别需要吸收的能量为436 kJ、151 kJ、299 kJ。由1 mol H2和1 mol I2反应生成HI会 (填“放出”或“吸收”) kJ的热量。
(2)下列反应中属于放热反应的是 (填序号，下同)，属于吸热反应的是 。
①物质燃烧 ②炸药爆炸 ③酸碱中和反应 ④二氧化碳通过炽热的炭 ⑤食物因氧化而腐败 ⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 ⑦铁粉与稀盐酸反应
(3)最新报道:科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如图所示。
下列说法中正确的是 (填字母)。
A.CO和O生成CO2是放热反应
B.CO和O生成了具有极性共价键的CO2
C.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
参考答案
一、吸热反应与放热反应
【教材实验6-1】镁条逐渐溶解，有气泡产生，温度计温度上升
该反应是放出热量
【教材实验6-2】有刺激性气味气体产生；木片上的水结成冰，木片与烧杯底被冰粘在了一起；用手触摸杯壁下部，有凉的感觉
该反应是吸收热量
1.(1)金属和酸的反应；木炭、氢气、甲烷的燃烧反应；氢气和氯气的化合反应；中和反应。
(2)氢氧化钡和氯化铵的反应；盐酸和碳酸氢钠的反应；碳与二氧化碳的化合反应。
【思考与交流】
物质中的原子之间是通过化学键相结合的，当化学反应发生时，反应物的化学键断裂要吸收能量，而生成物的化学键形成要放出能量。
2.(1)2 1
(2)吸收436 kJ的能量
(3) 4
(4)放出1 660 kJ的能量
放出 吸收
【思考与交流】
436 kJ+243 kJ=679 kJ
431 kJ×2=862 kJ
< 放
【总结】> 吸热 < 放热
3.(1)> (2)<
二、人类对能源的利用
一是其短期内不可再生，储量有限，随着能源消费需求的不断增加，能源消费量与储量之间的矛盾日益突显；二是煤和石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源。
【课堂练习】
1.B 2.B 3.B 4.D 5.B 6.(1)放出 11 (2)①②③⑤⑦ ④⑥ (3)AB
第1页6.1.1《化学反应与热能》
课后作业
一、选择题
1．化学反应A2＋B2===2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是( )
A．该反应是吸热反应
B．断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键放出x kJ的能量
C．断裂2 mol A—B键需要吸收y kJ的能量
D．2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量
2．根据下面的信息，判断下列叙述正确的是( )
A．氢气跟氧气反应生成水的同时释放能量
B．氢气跟氧气反应生成水的同时吸收能量
C．1 mol H2跟mol O2反应生成1 mol H2O一定释放能量245 kJ
D．2 mol H2(g)跟1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(g)吸收能量490 kJ
3．下列各图中，表示该化学反应是吸热反应的是 ( )
4．已知断裂1 mol共价键所需要吸收的能量分别为H—H：436 kJ，I—I：151 kJ，H—I：299 kJ，下列对H2(g)＋I2(g)=2HI(g)的反应类型判断错误的是( )
A．放出能量的反应 B．吸收能量的反应
C．氧化还原反应 D．可逆反应
5．下列说法正确的是 ( )
A．对于吸热反应，反应物所具有的总能量总是低于生成物所具有的总能量
B．任何放热反应在常温条件下一定能发生反应
C．形成生成物化学键释放的能量大于破坏反应物化学键所吸收的能量时，反应为吸热反应
D．等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量多
6．下列对化学反应的认识错误的是( )
A．会引起化学键的变化
B．会产生新的物质
C．必然引起物质状态的变化
D．必然伴随着能量的变化
7．从宏观来看化学变化的本质是有新物质生成。从微观角度来看，下列变化不能说明发生了化学变化的是( )
A．变化时有电子的得失或共用电子对的形成
B．变化过程中有化学键的断裂和形成
C．变化时释放出能量
D．变化前后原子的种类和数目没有改变，分子种类增加了
8．下列变化过程吸收能量的是( )
A．Na＋―→Na B．Cl―→Cl－
C．H＋Cl―→HCl D．H2―→H＋H
9.下列说法正确的是( )
A．任何化学反应都伴随着能量的变化
B．H2O(g)―→H2O(l)该过程放出大量的热，所以该过程是化学变化
C．化学反应中能量的变化都表现为热量的变化
D．对于如图所示的过程，是吸收能量的过程
10．下列反应一定属于放热反应的是( )
A．氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应
B．能量变化如图所示的反应
C．化学键断裂吸收的能量比化学键形成放出的能量少的反应
D．不需要加热就能发生的反应
11．已知2 mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量484 kJ，且氧气中1 mol O===O键完全断裂时吸收能量496 kJ，水蒸气中1 mol H—O键形成时放出能量463 kJ，则氢气中1 mol H—H键断裂时吸收能量为 ( )
A．920 kJ B．557 kJ C．436 kJ D．188 kJ
12．已知化学反应2C(s)＋O2(g) 2CO(g)、2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g)都是放热反应。据此判断，下列说法不正确的是(其他条件相同) ( )
A．12 g C所具有的能量一定高于28 g CO所具有的能量
B．56 g CO和32 g O2所具有的总能量大于88 g CO2所具有的总能量
C．12 g C和32 g O2所具有的总能量大于44 g CO2所具有的总能量
D．将一定质量的C燃烧，生成CO2比生成CO时放出的热量多
二、综合题
13．(1)在1 mol氢分子中，含有________mol氢原子，含有________mol H—H键。
(2)已知在25 ℃和101 kPa条件下，由2 mol H原子形成1 mol H—H键时，放出436 kJ的能量。若要使1 mol氢分子变为2 mol氢原子时，需要断开1 mol H—H键，其能量变化是__________。
(3)在CH4中，断开1 mol C—H键要吸收415 kJ的能量。若要形成1 mol CH4中的C—H键其能量变化是________________。
14．某同学做如下实验，以检验反应中的能量变化。
(1)实验中发现反应后，(a)中温度升高，由此可以判断(a)中反应是________热反应；(b)中温度降低，由此可以判断(b)中反应是________热反应。
(2)写出铝与盐酸反应的离子方程式___________________________________。
(3)根据能量守恒定律，(b)中反应物的总能量应该________其生成物的总能量。
15．在25 ℃、101 kPa的条件下，断裂1 mol H—H键吸收436 kJ能量，断裂1 mol Cl—Cl键吸收243 kJ能量，形成1 mol H—Cl键放出431 kJ能量。H2＋Cl2===2HCl的化学反应可用下图表示：
请回答下列有关问题：
(1)反应物断键吸收的总能量为________。
(2)生成物成键放出的总能量为________。
(3)判断H2＋Cl2===2HCl是________(填“吸收”或“放出”)能量。
(4)反应物的总能量________(填“＞”，“＝”或“＜”)生成物的总能量。
16．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)人类利用能源分为三个阶段，即________、________、________。
(2)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________。(填序号，下同)
A．石油 B．煤
C．天然气 D．生物质能
(3)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．生物能是一种可再生能源，有广泛的前景
C．太阳能、氢能、核能、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
17．2012年发射的“神舟九号”宇宙飞船有两个重大使命，一是航天员在太空首次进行手动交会对接，二是实现航天员在“天宫一号”内进行实验操作。“神舟”系列火箭用偏二甲肼(C2H8N2)作燃料，四氧化二氮作氧化剂，生成氮气和二氧化碳气体。
(1)写出反应的化学方程式：___________________________________________
_________________________________________________________________。
(2)该反应是__________(填“放热”或“吸热”)反应，反应物的总能量__________(填“大于”、“小于”或“等于”)生成物的总能量，断开化学键________的总能量________(填“大于”、“小于”或“等于”)形成化学键________的总能量。
18．在一个小烧杯里加入约20 g已研磨成粉末的氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]，将小烧杯放在事先已滴有3～4滴水的玻璃片上，然后向烧杯内加入约10 g氯化铵晶体，并立即用玻璃棒迅速搅拌。试回答下列问题：
(1)写出反应的化学方程式：__________________________________________。
(2)实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是__________________________。
(3)如果实验中没有看到“结冰”现象，可能的原因是(答出三个或三个以上原因)____________________________________。
(4)如果没有看到“结冰”现象，我们还可以采取哪些方式来说明该反应吸热？____________________________________________________(答出两种方案)。
(5)“结冰”现象说明该反应是一个________(填“放出”或“吸收”)能量的反应。即断开旧化学键________(填“吸收”或“放出”)的能量________(填“>”或“<”)形成新化学键________(填“吸收”或“放出”)的能量。
(6)该反应在常温下就可进行，说明___________________________________。
参考答案
1．C 2．A 3．A 4．B 5．A 6．C 7．C 8．D 9.A 10.C 11．C 12．A
13．(1)2 1 (2)吸收436 kJ的能量 (3)放出4 mol×415 kJ·mol－1＝1 660 kJ的能量
14．(1)放 吸 (2)2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑ (3)低于
15．(1)679 kJ (2)862 kJ (3)放出 (4)＞
16．(1)柴草时期 化石能源时期 多能源结构时期(2)D (3)ABCD
17．(1)C2H8N2＋2N2O42CO2↑＋3N2↑＋4H2O (2)放热 大于 吸收 小于 放出
18．(1)Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋8H2O＋2NH3·H2O(2)使反应物充分混合，迅速发生反应，使体系的温度降低(3)①反应物未进行快速搅拌；②玻璃片上滴加的水太多；③氢氧化钡晶体已部分失水；④环境温度太高；⑤试剂用量太少；⑥氢氧化钡晶体未研成粉末(其他答案合理均正确)(4)第一种方案：在烧杯中的反应物中插入温度计，通过测量，发现反应后温度计的示数下降，说明反应是吸热反应；第二种方案：用皮肤感受，感觉烧杯外壁很凉，说明此反应为吸热反应(5)吸收 吸收 > 放出(6)有的吸热反应不需要加热也可发生。
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