第2章 第2节 第1课时 化学反应中能量变化的本质及转化形式-【优化探究】2025-2026学年新教材高中化学必修第二册同步导学案配套PPT课件（鲁科版）单选

第2节　化学反应与能量转化 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式 优化探究 第2章　化学键　化学反应规律 [学习目标]　1.认识物质具有能量,认识吸热反应与放热反应。2.了解化学反应体系能量改变与化学键的断裂和形成有关。3.知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化。4.能基于化学键解释某些化学反应的热效应。 任务一　化学变化中的能量变化 任务二　化学反应中能量变化的实质 课时作业　巩固提升 任务一　化学变化中的能量变化 1.活动探究 实验操作 实验现象 有关化学方程式或结论   锌粉逐渐　　　,产生 　　　,反应后溶液温度　　　  Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑,反应是　　　反应    反应产生　　　,反应后溶液温度　　　  反应是　　　反应  溶解 气泡 升高　 放热 气泡 降低 吸热 2.结论:每一个化学反应都伴随着能量的变化,有的反应　　　能量(放热反应),有的反应　　　能量(吸热反应)。  3.吸热反应和放热反应 (1)吸热反应:化学上把最终表现为　　　　　的化学反应叫作吸热反应。  (2)放热反应:化学上把最终表现为　　　　　的化学反应叫作放热反应。  释放 吸收 吸收热量 释放热量 1.化学反应过程中不一定都有能量变化。 (　　) 2.镁带燃烧时,化学能全部转化为热能。 (　　) 3.有能量放出的变化都是放热反应,吸收能量的变化都是吸热反应。 (　　) × × × 1.如图是一个一次性加热杯的示意图。当水袋破裂时,水与固体碎块混合,杯内食物温度逐渐上升。制造此加热杯可选用的固体碎块是什么?   提示:遇到水放热的物质一般用生石灰。 2.如图通过实验现象判断反应是吸热反应还是放热反应?现象:反应后发现沾有水的玻璃片和烧杯冻在一起。   提示:反应后水结冰,说明反应吸热,是吸热反应。 3.根据常见的放热反应和吸热反应判断下列反应属于放热反应的有 　　　　　　　　(填序号)。  ①Al与Fe2O3的反应　②Mg与CH3COOH溶液的反应　③燃烧反应　 ④中和反应　⑤复分解反应 ①②③④ 归纳总结 1.常见的吸热反应 (1)Ba(OH)2·8H2O(s)与NH4Cl(s)的反应。 (2)以C、H2、CO为还原剂的部分氧化还原反应。 (3)大多数分解反应。 (4)柠檬酸与NaHCO3的反应。 2.常见的放热反应 (1)可燃物的燃烧。 (2)酸碱中和反应。 (3)活泼金属与酸或水生成H2的反应。 (4)大多数化合反应(如CaO与H2O反应)。 (5)少数分解反应(如硝酸铵受热分解而爆炸)。 (6)物质的缓慢氧化。 (7)铝热反应。 3.化学反应中能量变化的“不一定” (1)需加热才能发生的反应不一定是吸热反应,如碳和氧气的反应。 (2)放热反应常温下不一定容易发生,如铝热反应。 (3)吸热反应也不一定需要加热,如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。 (4)放热(或吸热)过程不一定是放热(或吸热)反应,如冰融化是吸热过程而不是吸热反应。 1.(2024·上海奉贤高一检测)下列反应一定属于吸热反应的是(　　) A.酸碱中和反应　　　 B.燃烧反应 C.铝热反应 D.C+CO22CO(g) D 解析:铝热反应、酸碱中和反应、燃烧反应都是放热反应,固体C与气体CO2反应生成CO的反应是吸热反应,故D是吸热反应。 2.(2024·河南濮阳高一检测)下列有关化学反应的叙述正确的是(　　) A.加热才能发生的反应一定是吸热反应 B.氧化还原反应都是放热反应 C.活泼金属与酸发生的反应都是放热反应 D.复分解反应都是吸热反应 C 解析:反应放热或者吸热与反应条件无关,与反应物总能量和生成物的总能量大小有关,即加热才能发生的反应不一定是吸热反应,很多放热反应也需要加热条件,A错误; 氧化还原反应不一定是放热反应,如C和CO2在高温下发生反应生成CO是一个吸热的氧化还原反应,B错误;活泼金属与酸发生的反应都是放热反应,C正确;复分解反应不一定是吸热反应,如酸碱中和反应是放热的复分解反应,D错误。 3.(2024·山东滕州高一检测)如图所示,若锥形瓶内是水,分液漏斗内的液体也是水,向烧杯内滴加水时,发现U形管内液面左边低于右边,恢复到原温度后液面左边与右边基本相平,则烧杯内的物质是(　　)   A.过氧化钠　　　　　　　　 B.氧化钠 C.钠 D.氯化钠 B 解析:过氧化钠与水反应放出热量并生成氧气,使容器内温度升高,压强增大,U形管内液体慢慢右移,但恢复到原温度后液面左边仍然比右边低,故A错误;氧化钠与水反应放出热量,使容器内温度升高,压强增大,U形管内液体慢慢右移,反应中没有气体生成,恢复到原温度后液面左边与右边基本相平,故B正确;钠与水反应放热并生成氢气,使容器内温度升高,压强增大,U形管内液体慢慢右移,但恢复到原温度后液面左边仍然比右边低,故C错误;氯化钠与水不反应,溶于水热效应不明显,故U形管内液体几乎不移动,故D错误。 任务二　化学反应中能量变化的实质 1.化学反应的实质 2.化学反应中能量变化的原因 (1)能量变化的原因:旧化学键破坏时要　　　能量(E1),新化学键形成时要　　　能量(E2)。  (2)反应吸收能量和放出能量的原因 ①从化学键角度分析:若E1>E2,则反应　　　能量;若E1<E2,则反应 　　　能量。  ②从物质能量角度分析:若E反应物总能量>E生成物总能量,则反应　　　能量;若E反应物总能量<E生成物总能量,则反应　　　能量。  吸收 释放 吸收　 释放 放出 吸收 3.能量转化的形式 化学能⥫⥬　　　、　　　或　　　等。  热能 电能 光能 4.计算 根据下列信息分析氢气燃烧生成水蒸气时能量的变化情况。   (1)断裂1 mol H2和 mol O2中的共价键吸收的总能量:　　　　　　　　　　。  (2)形成1 mol H2O(g)中的共价键释放的总能量:　　　　。  (3)燃烧1 mol H2生成水蒸气时　　　　能量　　　　。  436 kJ+249 kJ=685 kJ 930 kJ 释放 245 kJ 1.伴有能量变化的过程不一定都是化学变化。(　　) 2.放热反应为“释放”能量的过程,吸热反应为“贮存”能量的过程。 (　　) 3.对于一个化学反应来说,当化学键断裂时吸收的能量大于化学键形成时放出的能量,则反应放热。(　　) 4.已知Zn与稀硫酸的反应为放热反应,即Zn的能量小于H2的能量。 (　　) 5.相同条件下形成1 mol H—O放出的能量与断开1 mol H—O吸收的能量不一定相等。(　　) √ √ × × × 1.通过反应物、生成物能量的变化判断下列反应是吸热反应还是放热反应? 提示:A反应是吸热反应、B反应是放热反应。 2.已知反应H2(g)+I2(g)⥫⥬2HI(g)中,每生成2 mol HI时会有a kJ的能量放出,已知有关化学键键能如下:   试求H—I键的键能。 提示:反应放出的热量=成键放出的热量-断键吸收的热量=H—I键的键能×2 mol-b kJ-c kJ=a kJ,则H—I键的键能为0.5(a+b+c) kJ·mol-1。 3.化学键的键能是形成(或断开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示,现提供以下化学键的键能(kJ·mol-1): P—P:198,P—O:360,O===O:497。 若生成1 mol P4O6,则反应P4(白磷)+3O2===P4O6中的能量如何变化? 提示:断键吸收的能量:6 mol P—P键为6×198 kJ,3 mol O===O键为3×497 kJ,共为6×198 kJ+3×497 kJ=2 679 kJ;成键放出的能量:12 mol P—O键为12×360 kJ=4 320 kJ,故反应放出的能量大于吸收的能量,放出的能量为4 320 kJ-2 679 kJ=1 641 kJ。 4.探究化学反应中能量计算的步骤 如图是1 mol H2与 mol O2反应中能量的变化图。   图中a、b、c、d表示的含义是什么?c+d是何意义?a、b、d之间有什么关系? 提示:a表示1 mol H2O(g)的能量;b表示1 mol H2(g)和 mol O2(g)的能量之和;c表示破坏1 mol H—H键、 mol O==O键所吸收的能量;d表示反应过程中生成1 mol H2O(g)放出的能量。c+d代表形成2 mol H—O键所放出的能量。b-a=d。 归纳总结 1.化学反应中能量变化的原因 (1)从化学键的角度 ①E1>E2:反应吸收能量(吸热反应)。 ②E1<E2:反应放出能量(放热反应)。 可以总结为新大于旧,反应放热;旧大于新,反应吸热。 (2)从物质内部能量变化的角度——“两个过程” ①可以看作是热能、电能或光能等物质外部的能量被“储存”起来的过程。 ②可以看作是“储存”在物质内部的能量(化学能)转化成热能、光能或电能等释放出来的过程。 2.化学反应中能量计算的简单方法 (1)1 mol氢气燃烧生成水蒸气时的能量变化 1 mol氢气燃烧生成水蒸气时的能量变化 1 mol H2(g)的共价键断裂 吸收436 kJ能量 1 mol H2燃烧生成水蒸气的反应过程中释放930 kJ-436 kJ-249 kJ=245 kJ能量 0.5 mol O2(g)的共价键断裂 吸收249 kJ能量 形成1 mol H2O(g)的共价键 放出930 kJ能量 (2)计算方法 ①若反应释放能量:E=成键时释放能量之和-断键时吸收能量之和。 ②若反应吸收能量:E=断键时吸收能量之和-成键时释放能量之和。 1.(2024·湖南株洲高一检测)将一小段镁带投入盛有稀盐酸的试管中,剧烈反应。一段时间后,用手触摸试管外壁感觉烫手。下列有关该反应的叙述错误的是(　　) A.该反应为放热反应 B.该反应为吸热反应 C.反应过程中化学能转化为热能 D.反应物的总能量大于生成物的总能量 B 解析:试管外壁感觉烫手说明为放热反应,故A正确、B错误;反应过程中镁和盐酸的部分化学能转化为热能释放,故C正确;试管外壁感觉烫手说明为放热反应,放热反应说明反应物的总能量大于生成物的总能量,故D正确。 2.下列变化过程需要吸收能量的是(　　) A.2H2+O2―→2H2O B.CaO+H2O―→Ca(OH)2 C.Cl+Cl―→Cl2 D.H2―→H+H 解析:A、B项反应均是放出能量的反应,C项是新键形成过程,为放出能量过程,D项是旧键断裂过程,为吸收能量过程。 D 3.(2024·江苏扬州高一检测)反应NH3+HCl===NH4Cl的能量变化如图所示,下列说法正确的是(　　)   A.该反应是吸热反应 B.反应物的总能量大于生成物的总能量 C.H—Cl键断裂过程释放能量 D.放热反应都需要加热 B 解析:反应物总能量高于生成物总能量,该反应是放热反应,A错误;根据图像可知反应物的总能量大于生成物的总能量,B正确;H—Cl键断裂过程吸收能量,C错误;放热反应不一定都需要加热,例如中和反应等,D错误。 课时作业　巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 1 [基础对点练] 题组一　化学变化中的能量变化 1.下列反应既属于氧化还原反应,又是吸热反应的是(　　) A.稀盐酸与氢氧化钠的反应 B.甲烷在氧气中的燃烧反应 C.NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应 D.灼热的炭与CO2的反应 9 10 11 D 12 2.关于化学反应热现象的说法不正确的是(　　) ①放热反应发生时不必加热　②化学反应过程中一定有能量变化　 ③吸热反应需要加热后才能发生　④化学反应吸收或放出热量的多少与参加反应的物质的多少有关 A.①②　　　　　　　　　 B.②③ C.①③ D.②④ 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 C 12 3.将铁粉和硫粉混合后加热,待反应一发生即停止加热,反应仍可持续进行,直至反应完全生成新物质硫化亚铁。这现象说明了(　　) A.该反应是吸热反应 B.该反应是放热反应 C.铁粉和硫粉在常温下可以发生反应 D.硫化亚铁的总能量高于铁粉和硫粉的总能量 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 B 12 4.下列各组变化中,前者是放热反应,后者是吸热反应的是(　　) A.生石灰溶于水;锌粒和稀硫酸反应 B.干冰升华;金属或金属氧化物熔化 C.氨水与醋酸反应;碳和水蒸气反应生成CO和H2 D.工业煅烧石灰石;化石燃料燃烧 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 C 12 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 解析:生石灰溶于水发生的反应是放热反应;锌粒和稀硫酸的反应为放热反应,故A错误。干冰升华属于物理变化;金属或金属氧化物的熔化也属于物理变化,故B错误。氨水与醋酸反应为酸碱中和反应,为放热反应;碳和水蒸气反应生成CO和H2,为吸热反应,故C正确。工业煅烧石灰石是分解反应,为吸热反应,化石燃料的燃烧为放热反应,故D错误。 11 12 题组二　化学反应中能量变化的实质 5.下列关于反应能量的说法中正确的是(　　) A.化学反应中的能量变化,都表现为热量的变化 B.化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因 C.已知反应:Zn(s)+CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)+Cu(s)为放热反应,则反应物总能量<生成物总能量 D.相同条件下,如果1 mol氢原子所具有的能量为E1,1 mol 氢分子的能量为E2,则2E1=E2 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 B 12 6.氢气和氧气发生反应的过程用如图模型表示(“—”表示化学键),下列说法正确的是(　　)   A.过程Ⅰ是放热过程 B.过程Ⅲ一定是吸热过程 C.a的总能量小于d的总能量 D.该反应过程所有旧化学键都断裂,且形成了新化学键 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 D 12 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 解析:A.过程Ⅰ分子的化学键断裂形成原子,属于吸热过程,故A错误;B.过程Ⅲ为新化学键形成的过程,是放热过程,故B错误;C.氢气燃烧放热,则a的总能量大于d的总能量,故C错误;D.该反应过程Ⅰ中所有的旧化学键断裂,过程Ⅲ为新化学键形成的过程,故D正确。 11 12 7.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.所有的化学反应都有能量变化,一个反应不是 吸热反应就是放热反应 B.反应A+B===C的过程如图所示,可知该反应为放热反应 C.乙醇燃烧生成CO2和H2O是放热反应,说明1 mol乙醇和3 mol氧气断键吸收的能量比形成2 mol CO2和3 mol H2O的化学键放出的总能量少 D.吸热反应需要加热才能进行,放热反应都不需要加热 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 D 12 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 解析:依据化学反应的实质分析,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,一个反应不是吸热反应就是放热反应,A正确;由图可知,A+B的总能量高于C,该反应为放热反应,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,C正确;反应的吸放热与反应条件无关,吸热反应不一定需要加热,如氯化铵与氢氧化钡晶体常温下即可反应,放热反应有些也需要加热甚至高温,如铝热反应,D错误。 11 12 8.(2024·江苏盐城高一检测)在25 ℃、101 kPa下,1 mol白磷(P4)完全燃烧放出的热量和4 mol红磷(P)完全燃烧放出的热量关系如图所示。由此判断,下列说法正确的是(　　) A.由红磷转化为五氧化二磷是吸热反应 B.白磷比红磷稳定 C.由红磷转化为白磷是吸热反应 D.等质量的红磷比白磷完全燃烧放出的热量多 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 C 12 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 解析:由图可知,由红磷转化为五氧化二磷是放热反应,故A错误;等质量时白磷比红磷能量高,能量越低物质越稳定,则红磷稳定,故B错误;由图可知,由红磷转化为白磷是吸热反应,故C正确;由红磷转化为白磷是吸热反应,等质量时白磷比红磷能量高,等质量的红磷比白磷完全燃烧放出的热量少,故D错误。 11 12 [综合强化练] 9.某实验探究小组进行如下实验,探究化学反应中的能量变化。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 实验① 实验②     温度计读数升高 温度计读数降低 12 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 下列判断一定正确的是(　　) A.实验①的反应中化学键断裂吸收的能量大于实验② B.实验①的反应中化学键断裂吸收的能量小于实验②的反应中化学键形成放出的能量 C.实验①说明中和反应放出热量 D.实验②说明所有氨气生成的反应均吸收热量 11 C 12 10.(2024·河南郑州高一检测)在一定条件下,对 于密闭容器中进行的反应:2SO2(g)+O2(g)⥫⥬ 2SO3(g)。其能量变化如图所示,下列说法正确 的是(　　) A.该反应为吸热反应 B.1 mol SO2的总能量低于1 mol SO3的总能量 C.1 mol SO3分解生成1 mol SO2和 mol O2时,吸收的热量为b kJ D.1 L恒容容器中,2 mol SO2和1 mol O2在催化剂作用下反应,放出的热量为b kJ 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 C 12 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 解析:由图可知,反应物总能量高于生成物总能量,该反应为放热反应,A项错误;由图无法比较1 mol SO2(g)与1 mol SO3(g)的能量大小,B项错误;由图可知,1 mol SO3(g)分解生成1 mol SO2(g)和 mol O2(g)时,吸收的热量为b kJ,C项正确;2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)在催化剂作用下的反应是可逆反应,不能完全进行,故放出的热量小于b kJ,D项错误。 11 12 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11.研究人员研制出一种新型复合光催化剂,利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水,其主要过程如图所示。 11 已知:几种物质中化学键的键能如表所示。 化学键 H2O中 H—O键 O2中 O==O 键 H2中 H—H键 H2O2中 O—O键 H2O2中 O—H键 键能 kJ/mol 463 496 436 138 463 12 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 若反应过程中分解了2 mol水,则下列说法不正确的是(　　) A.总反应为2H2O2H2↑+O2↑ B.过程Ⅰ吸收了926 kJ能量 C.过程Ⅱ放出了574 kJ能量 D.过程Ⅲ属于放热反应 11 D 12 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 解析:A.由题图可知,总反应为水分解生成氢气和氧气,实现了光能向化学能的转化,反应的方程式为2H2O2H2↑+O2↑,故A正确;B.过程Ⅰ为 2 mol H2O分子变成2 mol氢原子和2 mol —OH的过程,吸收的能量=463× 2 kJ=926 kJ,故B正确;C.过程Ⅱ为2 mol氢原子和2 mol —OH生成1 mol氢气和1 mol过氧化氢,放出的能量=436 kJ +138 kJ=574 kJ,故C正确;D.过程Ⅲ为1 mol过氧化氢变成1 mol 氧气和1 mol氢气,断开1 mol H2O2中2 mol H—O键和1 mol O—O键,形成1 mol O2中O===O键和1 mol H2中H—H键,吸收的能量=463×2 kJ+138 kJ =1 064 kJ,放出的能量=496 kJ+436 kJ= 932 kJ,吸收的能量大于放出的能量,该过程为吸热反应,故D错误。 11 12 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 12.已知化学反应A2+B2===2AB的能量变化如图所示: 11 12 (1)2 mol AB的总能量　　　　　　(填“高于”或“低于”)1 mol A2和1 mol B2的总能量,该反应为　　　　　　(填“吸收”或“释放”)能量的反应。  (2)断裂2 mol A2和2 mol B2的化学键需吸收　　　　 kJ能量,断裂1.5 mol AB的化学键需吸收　　　　 kJ能量。  低于 释放 2x 0.75y 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 解析:(1)由图示可知,生成物2 mol AB的能量低于反应物 1 mol A2和1 mol B2的总能量,故该反应过程释放能量。(2)由图示可知,断裂1 mol A2和 1 mol B2的化学键需吸收x kJ 能量,故断裂和2 mol B2的化学键需吸收2x kJ能量;由图示可知,2 mol A与2 mol B形成 2 mol AB释放y kJ能量,故断裂1.5 mol AB的化学键需吸收的能量为0.75y kJ。 11 12 反应物原子或原子团生成物 $$