《创新课堂》第六章 1 第一节 第1课时 化学反应与热能 讲义（教师版）化学必修二人教版

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第一节　化学反应与能量变化
第1课时　化学反应与热能
【学习目标】　1.知道通过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．能从宏观和微观相结合的视角分析化学反应中能量的变化。
3．认识提高燃料的燃烧效率、提高能源的利用率、开发使用新能源的必要性和重要性。
知识点一　吸热反应和放热反应
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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________ 混合物呈________，闻到____________气味；烧杯壁________；木片和烧杯____________
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 Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
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
INCLUDEPICTURE "教材深研LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "../../../../../徐/化学人教必修第二册/教材深研LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　(1)放出(吸收)热量的变化一定是放热(吸热)反应吗？
(2)吸热反应一定需要加热才能发生吗？
提示：(1)不一定。吸、放热反应都属于化学反应，而浓硫酸、NaOH固体等溶于水放热，NH4NO3、KNO3、NH4Cl等固体溶于水吸热，以上变化过程均为物理变化，不是放、吸热反应。
(2)不一定，吸热反应与反应是否需要加热等条件没有直接联系，如NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O晶体的反应为常温下即可发生的吸热反应。
[答案自填] 气泡　升高　糊状　刺激性　发凉　黏结在一起　气体　释放　吸收
释放　吸收
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(1)能量的变化是化学反应的基本特征之一(　　)
(2)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(　　)
(3)放热反应都不需要加热就可以进行(　　)
(4)化合反应都是放热反应，分解反应都是吸热反应　(　　)
答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×
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1．一种“即食即热型快餐”适合外出旅行时使用。其内层是用铝箔包裹的、并已加工好的真空包装食品，外层则是分别包装的两包化学物质，使用时拉动预留在外的拉线，使这两种化学物质反应，此时便可对食物进行加热，这两包化学物质最合适的选择是(　　)
A．浓硫酸与水　　　　 B．生石灰与水
C．熟石灰与水 D．氯化钠与水
解析：选B。虽然浓硫酸溶于水放热，但浓硫酸是液体且具有强烈的腐蚀性，不适宜给食品加热；相同质量的生石灰和熟石灰分别溶于水，前者放出的热量比后者多；氯化钠溶于水能量变化不明显。
2．(2024·商丘一中高一阶段检测)下列各组变化中，前者属于吸热反应，后者属于放热反应的是(　　)
A．硝酸铵溶于水；醋酸与氢氧化钠反应
B．煅烧石灰石；碳酸氢钠与盐酸反应
C．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；钠与水反应
D．甲烷的燃烧；过氧化氢的分解
解析：选C。硝酸铵溶于水吸收热量，但不属于化学反应；醋酸与氢氧化钠的反应为酸碱中和反应，属于放热反应，故A不符合题意。煅烧石灰石和碳酸氢钠与盐酸的反应均属于吸热反应，故B不符合题意。Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应属于吸热反应；钠与水的反应属于放热反应，故C符合题意。甲烷的燃烧和过氧化氢的分解反应均属于放热反应，故D不符合题意。
知识点二　化学键与化学反应中能量变化的关系
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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
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(2)实例
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在25 ℃和101 kPa条件下的反应过程如下图所示：
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根据上图中数据计算，1 mol H2和1 mol Cl2中的化学键断裂吸收的总能量为______kJ，形成2 mol HCl中的化学键释放的总能量为______kJ，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的角度理解能量变化的原因(宏观辨识)
放热反应 吸热反应
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反应物所具有的____________转化为________释放出来 ________转化为____________被生成物所“储存”
[答案自填] 吸收　释放　吸热　放热
吸收　吸收　释放　679　862　<　放热　释放　吸收　化学能　热能
热能　化学能
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(1)任何化学反应都有物质变化，同时伴随着能量变化　(　　)
(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)已知Fe与稀盐酸的反应为放热反应，故Fe的能量大于H2的能量(　　)
(4)放热反应为“储存”能量的过程，吸热反应为“释放”能量的过程(　　)
(5)石墨转化为金刚石需要吸收热量，所以石墨更稳定　(　　)
答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√
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1．(2024·金华高一检测)已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)为放热反应。下列对该反应的说法正确的是(　　)
A．O2的能量一定高于SO3的能量
B．SO2和O2的总能量一定高于SO3的总能量
C．SO2的能量一定高于SO3的能量
D．该反应为放热反应，故不必加热就可发生
解析：选B。放热反应中反应物总能量高于生成物总能量，所以SO2和O2的总能量一定高于SO3的总能量，故B正确；O2的能量不一定高于SO3的能量，SO2的能量也不一定高于SO3的能量，故A、C错误；反应是否为放热反应与反应条件无关，放热反应也可能需要加热才能发生，故D错误。
2．(2024·郑州外国语学校高一月考)物质变化与能量变化是化学反应的两大特征。下列有关化学反应中的能量变化说法不正确的是(　　)
A．化学反应都有能量变化，一个反应不是吸热就是放热
B．反应A＋B===C的能量变化过程如右图所示，可知该反应为放热反应
C．乙醇燃烧生成CO2(g)和H2O(l)是放热反应，说明乙醇和氧气断键吸收的能量比形成CO2(g)和H2O(l)成键放出的总能量少
D．酸碱中和反应过程中，能量的转化形式为热能→化学能
解析：选D。化学反应过程中一定有新物质生成，断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量，反应过程中一定伴随能量变化，反应不是吸热就是放热，故A正确。由题图可知，A＋B的总能量高于C的总能量，该反应为放热反应，故B正确。乙醇燃烧为放热反应，反应物断键所吸收的总能量低于生成物成键所放出的总能量，故C正确。酸碱中和反应属于放热反应，能量的转化形式为化学能→热能，故D错误。
3．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下图所示。
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________。
解析：(3)根据题图，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)所吸收的能量为180 kJ，因此有(x＋498) kJ－1 264 kJ＝180 kJ，解得x＝946。
答案：(1)低于　(2)632　(3)946
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知识点三　人类对能源的利用
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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．利用化石燃料获取能量面临的问题
(1)短期内不可再生，储量有限。
(2)污染环境：煤和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。
(2)能量利用阶段：提高能源利用率。
(3)开发使用新能源：目前人们比较关注的新能源有_______________________________________等。
[答案自填] 物质的燃烧　化石燃料　粉尘、SO2、NOx、CO　太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能
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1．下列有关风力发电的叙述不正确的是(　　)
A．可以节约大量煤、天然气、石油等燃料
B．有效减少二氧化碳的排放，控制温室效应
C．风能是一种清洁的环保型能源
D．风力发电过程中化学能转变为电能
解析：选D。风力发电可以减少热力发电的需要，从而节约大量煤、天然气、石油等燃料，故A正确；风力发电过程中没有化石燃料的燃烧，且可以减少热力发电，能有效减少二氧化碳的排放，控制温室效应，故B正确；风力发电不会对环境造成污染，故风能为清洁的环保型能源，故C正确；风力发电过程中风能转变为电能，故D错误。
2．液态储氢技术就是在常温常压下将氢气融入一种化合物“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
解析：选A。“氢油”便于储存和运输，说明它较稳定，故A错误；氢气燃烧生成水，水分解又生成氢气，所以氢能源属于可再生能源，故B正确；由题意可知，该技术实现了常温常压下储氢技术的新突破，故C正确；液态储氢解决了氢能储存难、运输难的问题，能实现氢能的广泛应用，有利于发展氢能源电动机，从而带来新能源汽车的升级，故D正确。
3．(2024·杭州高一检测)我国提出争取在2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”，这对于改善环境，实现绿色发展至关重要。下列措施不利于实现“碳达峰、碳中和”目标的是(　　)
A．将煤转化为煤粉再燃烧，从根本上杜绝碳排放
B．农村推广风力发电、光伏发电
C．努力开发太阳能、氢能等多种形式的能源，降低化石燃料需求量，控制CO2排放量
D．推广使用新能源汽车
解析：选A。A项，将煤转化为煤粉再燃烧，仍然会产生二氧化碳，不能从根本上杜绝碳排放，不利于实现“碳达峰、碳中和”目标；B项，农村推广风力发电、光伏发电可减少二氧化碳的排放量，有利于实现“碳达峰、碳中和”目标；C项，努力开发太阳能、氢能等多种形式的能源，降低化石燃料需求量，减少二氧化碳的排放量，有利于实现“碳达峰、碳中和”目标；D项，推广使用新能源汽车，可减少二氧化碳的排放量，有利于实现“碳达峰、碳中和”目标。
INCLUDEPICTURE "反思归纳LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "../../../../../徐/化学人教必修第二册/反思归纳LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
能源分类
　
INCLUDEPICTURE "课堂检测巩固落实LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "../../../../../徐/化学人教必修第二册/课堂检测巩固落实LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
1．(2024·太原高一统考)中华优秀传统文化蕴含着丰富的化学知识。下列诗句描述中主要涉及吸热反应的是(　　)
A．白居易《赋得古原草送别》：“野火烧不尽，春风吹又生”
B．李商隐《无题·相见时难别亦难》：“春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干”
C．于谦《咏煤炭》：“爝火燃回春浩浩，洪炉照破夜沉沉”
D．苏轼《石炭》：“投泥泼水愈光明，烁玉流金见精悍”
解析：选D。“野火”涉及燃烧，燃烧是放热反应，故A不符合题意；蜡烛燃烧是放热反应，故B不符合题意；“爝火燃回春浩浩”涉及物质燃烧，是放热反应，故C不符合题意；“投泥泼水愈光明，烁玉流金见精悍”涉及高温时碳和水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，该反应为吸热反应，故D符合题意。
2．(教材习题改编)下列对于化学反应过程的理解错误的是(　　)
A．化学反应过程中同时存在物质和能量的变化
B．凡是能量变化一定发生在化学变化中
C．化学反应中同时存在质量守恒和能量守恒
D．能量的释放和吸收以发生变化的物质为基础
解析：选B。化学反应过程中都会伴随着物质变化和能量变化，A正确。化学变化过程中往往伴随着能量的变化，而有能量变化时不一定发生化学变化，如灯泡通电时发光放热，B错误。化学反应的实质是原子的重新组合，符合质量守恒定律；化学反应过程中往往伴随着能量的变化，符合能量守恒定律，C正确。化学反应过程中同时存在物质和能量的变化，且能量的释放和吸收是以发生变化的物质为基础的，二者密不可分，D正确。
3．人类将在未来几十年内逐渐由“碳素燃料文明时代”过渡至“太阳能文明时代”(包括风能、生物质能等太阳能的转换形态)，人们将适应“低碳经济”和“低碳生活”。下列说法不正确的是(　　)
A．研究菠菜蛋白质“发电”不属于“太阳能文明”
B．发展太阳能经济有助于减缓温室效应
C．太阳能电池可将太阳能直接转化为电能
D．石油和天然气都属于碳素燃料
解析：选A。菠菜蛋白质“发电”属于“太阳能文明”，A错误；发展太阳能经济有助于减缓温室效应，B正确；太阳能电池可将太阳能直接转化为电能，C正确；石油和天然气都属于碳素燃料，D正确。
4．已知2H→H2的能量变化如右图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．2H→H2过程中形成的化学键是共价键
B．相同质量的氢气分子的能量比氢原子的能量低
C．2H→H2过程中形成1 mol新化学键放出437.6 kJ的能量
D．1 mol H2解离成2 mol H原子要放出437.6 kJ能量
解析：选D。H2分子中含有共价键，故2H→H2过程中形成共价键，A对；由题图可知，H原子变成H2放出能量，故相同质量的氢气分子的能量比氢原子的能量低，B对；由题图可知，2H→H2过程中，形成1 mol H—H要放出437.6 kJ能量，C对；1 mol H2解离成2 mol H原子，要断裂H—H，故要吸收437.6 kJ能量，D错。
5．化学反应N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)的能量变化如下图所示，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(指出其物质的量)为________________________________，____________(填“吸收”或“释放”)的能量为________；形成的化学键(指出其物质的量)为________________，________(填“吸收”或“释放”)的能量为________。
(3)E2＝________或________。(用A、C或E1、E3表示)
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，因此该反应释放能量。(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 NH，释放的能量为E3。
答案：(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