1 第一节 第1课时 化学反应与热能-【金版新学案】2024-2025学年高中化学必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019 双选）

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。 任务一　放热反应和吸热反应 1．概念 (1)放热反应：释放热量的化学反应。 (2)吸热反应：吸收热量的化学反应。 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 ①大多数分解反应 ②铵盐与碱的反应 ③以C、H2、CO为还原剂的部分氧化还原反应 ④NaHCO3与盐酸的反应 [交流研讨]　(1)吸热反应需要加热，放热反应不需要加热，这种说法正确吗？ 提示：不正确。吸热反应不一定需要加热；放热反应可能需要加热，但反应开始后，撤去加热装置仍能继续反应。 (2)浓硫酸溶于水、水蒸气液化时均向外释放热量，它们属于放热反应吗？为什么？ 提示：不属于。吸热反应、放热反应均是指化学反应，而浓硫酸溶于水、水蒸气液化都不属于化学变化。 1．将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中，然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。由此可知(　　) A．NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应 B．该反应中，热能转化为化学能 C．醋酸与NH4HCO3发生了复分解反应，该反应为吸热反应 D．该反应的离子方程式为CO＋2H＋===CO2↑＋H2O 答案：B 解析：醋酸逐渐凝固，温度下降，可知NH4HCO3与盐酸的反应为吸热反应，A项错误；热能转化为化学能储存在新物质中，B项正确；醋酸与NH4HCO3未接触，未发生反应，C项错误；HCO不能拆，D项错误。 2．下列说法正确的是(　　) A．Fe与S在加热条件下才能发生反应，所以该反应属于吸热反应 B．HNO3、H2SO4分别与NaOH溶液反应都放出热量 C．分解反应都是吸热反应，化合反应都是放热反应 D．合成氨的反应是放热反应，所以N2与其他物质的反应也是放热反应 答案：B 解析：Fe与S虽然需加热才能发生反应，但反应开始一段时间后，停止加热，反应能继续进行，加热只是为了引发反应，所以该反应是放热反应，A错误；中和反应都是放热反应，B正确；分解反应不一定是吸热反应，如H2O2的分解反应就是放热反应，化合反应也不一定是放热反应，如CO2与C的反应就是吸热反应，C错误；与N2反应的物质不同，能量变化也不同，不能根据合成氨反应的能量变化来类推N2与其他物质反应的能量变化，如N2和O2在放电条件下生成NO就是吸热反应，D错误。 学生用书第43页 任务二　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)化学反应过程 反应物原子或原子团生成物 (2)化学反应中能量变化的原因 [交流研讨1]　H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应过程如图所示： 根据上图，通过计算判断该反应为放热反应还是吸热反应。 提示：1 mol H2和1 mol Cl2断键吸收的总能量为436 kJ＋243 kJ＝679 kJ；形成2 mol HCl释放的总能量为2×431 kJ＝862 kJ。断键吸收的总能量小于成键释放的总能量，因此该反应为放热反应。 2．从总能量高低理解能量变化的原因——宏观辨识 (1)从物质具有的能量理解 ①放热反应可以看成是反应物所具有的化学能转化为热能释放出来。 ②吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存”。 (2)图示理解 结论：化学反应中的能量变化取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。 [交流研讨2]　已知放热反应反应物与生成物的总能量随反应过程的变化图如下： 模仿上图，试画出吸热反应反应物与生成物的总能量随反应过程的变化图。 提示： 1．下列化学反应过程中的能量变化符合如图所示的是(　　) A．HCl＋NaOH===NaCl＋H2O B．Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑ C．CH4＋2O2CO2＋2H2O D．Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O 答案：D 解析：题图中反应物总能量低于生成物总能量，表示吸热反应。酸碱中和反应是放热反应，故A错误；金属与酸的反应为放热反应，故B错误；物质的燃烧反应是放热反应，故C错误；Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O为铵盐与碱的反应，属于吸热反应，故D正确。 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下图所示。 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x值为　　　　。 答案：(1)低于　(2)632　(3)946 解析：(3)根据题图，断裂旧化学键所吸收能量为(x＋498) kJ，形成新化学键所释放能量为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。 学生用书第44页 任务三　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：物质的燃烧；使用最多的常规能源是：化石燃料（煤、石油和天然气）。 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粉尘、SO2、NOx、CO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的利用率。 (3)开发使用新能源。 4．新能源 (1)特点：资源丰富、可以再生、对环境无污染等。 (2)人们比较关注的新能源：太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。 [交流研讨]　据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》发布内容，氢能将成为中国未来能源体系的重要组成部分，预计到2050年氢能在中国能源体系中的比例约为10%。“氢能是高效清洁能源载体，具有许多无可比拟的特点。” (1)氢气燃烧放出的热量从何而来？与化学反应的本质有什么关系？ (2)氢能具有哪些优点？ (3)提高燃料（如煤）的燃烧效率应该从哪些方面考虑？ 提示：(1)氢气燃烧放出的热量来自物质的内能。与化学反应中化学键的断裂和形成有关。 (2)氢能的优点：①清洁燃料，是零排放能源；②来源广泛，可来自可再生能源和工业流程中的副产品；③应用广泛；④热值高、安全性好。 (3)使燃料与氧气充分接触，如将煤粉碎、液化和气化；通入充足的氧气。 1．新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，且可以再生。下列能达到新能源标准的是　　　　　　　　（填序号）。 ①地热能　②煤　③天然气　④太阳能　⑤生物质能　⑥石油　⑦风能　⑧氢能 答案：①④⑤⑦⑧ 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 答案：(1)D　(2)ABCD 学生用书第45页 1．（2024·武威期末）下列物质发生的化学变化中，反应物总能量低于生成物总能量的是(　　) A．镁与盐酸的反应 B．氢气与氯气的化合 C．氯化铵晶体与氢氧化钡晶体的反应 D．甲烷的燃烧 答案：C 解析：反应物总能量低于生成物总能量是吸热反应。A．镁与盐酸的反应是放热反应，故A不符合题意；B．氢气与氯气的化合，是放热反应，故B不符合题意；C．氯化铵晶体与氢氧化钡晶体的反应，属于吸热反应，故C符合题意；D．甲烷的燃烧，是放热反应，故D不符合题意；故选C。 2．下列有关能量的说法不正确的是(　　) A．能量变化是化学反应的基本特征之一 B．一个反应是吸热反应还是放热反应要看反应物和生成物具有总能量的相对大小 C．燃料燃烧时只是将化学能转化为热能，无其他能量的转化 D．需要加热的化学反应不一定都是吸热反应 答案：C 解析：A．化学反应的实质是旧键断裂和新键形成，能量变化是化学反应的基本特征之一，故A正确；B．反应吸热还是放热取决于反应物和生成物的总能量的相对大小，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应放热，反之吸热，故B正确；C．燃烧是发光发热的剧烈的氧化还原反应，因此燃料燃烧时化学能转化为热能和光能等，故C错误；D．反应条件和反应吸热、放热无关，因此需要加热的化学反应不一定都是吸热反应，故D正确；故答案选C。 3．（2024·六盘水市期末质量监测）“能量—反应过程”图是表示反应过程中物质能量变化的示意图，如图为某反应的“能量—反应过程”图，下列有关说法正确的是(　　) A．该反应中，反应物的总能量小于生成物的总能量 B．断开1 mol AB(g)的化学键需要吸收b kJ的能量 C．A2(g)＋B2(g)===2AB(g)是放热反应 D．1 mol A2(g)和1 mol B2(g)的能量之和为a kJ 答案：A 解析：A．如题图，该反应中反应物总能量小于生成物总能量，为吸热反应，故A正确；B．b为逆反应活化能，也为生成物成键所放出的能量，即形成2 mol AB(g)释放b kJ能量，断开1 mol AB(g)的化学键需要吸收 kJ的能量，故B错误；C．如题图，该反应反应物总能量小于生成物总能量，为吸热反应，即A2(g)＋B2(g)===2AB(g)是吸热反应，故C错误；D．如题图，1 mol A2(g)和1 mol B2(g)的能量之和未知，故D错误；故选A。 4．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），届时人们将适应“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 答案：A 解析：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。 5．现代社会生活离不开能量。 (1)冷敷袋在日常生活中有降温、保鲜和镇痛等用途。制作冷敷袋可以利用　　　　（填“放热”或“吸热”）的化学变化或物理变化。 (2)“即热饭盒”给人们生活带来方便，它可利用下面　　　　（填字母）反应释放的热量加热食物。 A．生石灰和水 B．Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl (3)硫在氧气中燃烧是　　　　（填“放热”或“吸热”）反应，其能量变化可用图中的　　　　（填字母）表示。 答案：(1)吸热　(2)A　(3)放热　A 解析：(1)根据冷敷袋在日常生活中有降温、保鲜和镇痛等用途可判断，制作冷敷袋可以利用吸热的化学变化或物理变化。(2)“即热饭盒”给人们生活带来方便，说明使用过程中需要放热，生石灰溶于水放热，Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl混合反应吸热，答案选A。(3)硫在氧气中燃烧生成二氧化硫是放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，其能量变化可用题图中的A表示。答案选A。 学科网（北京）股份有限公司 $$