6.1 化学反应与能量变化-2023-2024学年高一化学同步教学讲义（人教版2019必修第二册）

第一节 化学反应与能量变化 知识解读·必须会 知识点一 化学反应与热能 1.化学能与热能转化的实验探究 实验探究 【实验6—1】 【实验6—2】 实验操作 （快速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯） 实验现象 ①看到有气泡产生 ②用手触摸反应后的试管，温热 ③温度计示数升高 ①混合物呈糊状，闻到刺激性气味 ②用手触摸杯壁下部，冰凉，用手拿起烧杯，木片与烧杯粘在一起 实验结论 该反应产生气体， 释放 热量 该反应产生NH3和H2O，吸收热量 反应原理 Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl =BaCl2+2NH3↑+10H2O 实验结论 反应过程中伴有 热量 的释放和吸收。 特别提醒：化学反应的能量变化，除转化为热能外，还转化为机械能、光、声、电等多种能量形式。 2.放热反应与吸热反应 化学反应根据热量变化分为两类：放热反应和吸热反应。放出热量的反应是放热反应，吸收热量的反应是吸热反应。化学反应必然伴随有热量变化，没有既不吸热又不放热的反应。 放热反应和吸热反应都是指化学反应。有些物质的变化过程虽然也有热量变化，但并不是放热反应或吸热反应。例如，NaOH、浓硫酸溶于水，虽然放出热量，但不是放热反应；NH4NO3溶于水时吸收热量，但不是吸热反应。因为上述过程只有旧化学键断裂，没有新化学键形成，不是化学反应。 3.常见的放热反应和吸热反应 吸热 反应 ①大多数分解反应，如CaCO3、NH4HCO3、NH4Cl等的分解反应 ②铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2·8H2O或Ca(OH)2与NH4Cl反应 ③以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应，如C与H2O(g)反应，C与CO2反应 放热 反应 ①燃烧反应　 ②酸碱中和反应　 ③活泼金属与水或酸的反应　 ④活泼金属氧化物与水、酸的反应　 ⑤金属单质间的置换反应，如铝热反应 ⑥大多数化合反应(C与CO2反应等除外)，如合成氨反应、SO2与O2生成SO3的反应等 知识点二 化学键与化学反应中能量变化的关系 1.化学反应的实质和特征 （1）实质：旧化学键断裂和新化学键形成 （2）特征： ①物质变化：生成新物质→遵循质量守恒定律 ②能量变化：释放能量或吸收能量→遵循能量守恒定律 物质的化学反应与体系的能量变化同时发生。 2.化学反应中能量变化的主要原因和决定因素 （1）主要原因（微观角度） 反应物旧化学键断裂吸收能量与生成物新化学键形成释放能量，两者不相等，引起能量变化。 （2）决定因素 ①一个确定的化学反应是吸收能量还是放出能量取决于反应物总能量与生成物总能量的相对大小。 当反应物的总能量大于生成物的总能量时，化学反应放出能量； 当反应物的总能量小于生成物的总能量时，化学反应吸收能量。 类型 比较　　 放热反应 吸热反应 图示 ②化学反应过程中的能量变化取决于化学键断裂吸收的能量与化学键形成释放的能量的相对大小。 新化学键形成 旧化学键断裂 反应物 生成物 吸收 能量（E1） 释放 能量（E2） E1＞E2，吸热反应 E1＜E2，放热反应 例如H2＋Cl2===2HCl的反应过程如下图所示： 根据上图填写下表： 化学键 断裂或形成1 mol 化学键时能量变化 反应中能量变化 Cl—Cl 吸收243 kJ 共吸收 679 kJ H—H 吸收436 kJ H—Cl 放出431 kJ 共放出 862 kJ 该反应 放出 183 kJ 热量。 知识点三 人类对能源的利用 1.人类对化学反应中热能的利用——燃烧 （1）起始：火的发现。 （2）早期：以树枝杂草为主要能源。 （3）现代：以煤、石油和天然气为主要能源。 2.利用最多的化石燃料面临的两个亟待解决的问题 （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粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源。 3.节能减排，寻找清洁的新能源 （1）燃料燃烧阶段：提高燃料的燃烧效率。 （2）能源利用阶段：促进能源循环利用，提高能源的利用率。 （3）开发使用新能源： ①新能源的特点：资源丰富，可以再生，对环境无污染。 ②人们比较关注的新能源有太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。 知识点四 化学反应与电能 1.火力发电——化学能间接转化为电能 （1）火力发电原理 火力发电是通过 化石燃料　燃烧时发生的氧化还原反应，使　化学　能转化为　热　能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。 （2）能量转化过程 化学能热能机械能电能，其中能量转换的关键环节是燃烧。 （3）火力发电的弊端 ①化石燃料属于不可再生能源，用化石燃料发电会造成能源的浪费。 ②火力发电的过程中，能量经过多