第六章 第一节 第1课时 化学反应与热能-【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（人教版）单选

第一节　化学反应与能量变化 第1课时　化学反应与热能 优化探究 第六章　化学反应与能量 [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.能用化学键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　吸热反应和放热反应 任务二　人类对能源的利用 课时作业　巩固提升 任务一　吸热反应和放热反应 1.实验探究 (1) 镁与盐酸的反应 实验操作 实验现象 实验结论   在一支试管中加入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 产生大量　　　、温度计指示温度 ____ 　　　　 镁与盐酸反应的离子方程式为_______________ 　　　　　　,该反应　　　　热量  气泡　 升高 Mg+2H+=== Mg2++H2↑　 放出 (2)Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体反应 实验操作 实验现象 实验结论   将20 g Ba(OH)2·8H2O晶体研细后与10 g NH4Cl晶体一起放入烧杯中,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,用手触摸杯壁下部,试着用手拿起烧杯,观察现象 ①有　　　　　　的气体产生;  ②用手触摸杯壁下部, 有　　　　感觉;  ③用手拿起烧杯,木片 　　　　　 　　　　;  ④烧杯内反应物呈　　　　　　  化学方程式为 ________________________________ 　　　　　　 　,该反应　　　热量  刺激性气味　 冰凉 黏结到烧杯的底部 　糊状 Ba(OH)2·8H2O+ 2NH4Cl===BaCl2 +2NH3↑+10H2O 吸收 结论:化学反应有新物质生成,同时反应过程中伴有热量的　　　　或 　　　　。  释放　 吸收 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。  释放　 吸收 (2)常见的放热反应和吸热反应 放热反应 吸热反应 ①所有的　　　反应  ②酸碱　　　反应  ③大多数　　　反应  ④活泼金属与　　　　　的反应  ⑤物质的缓慢氧化 ⑥铝热反应(第八章第一节会学到) ①大多数　　　反应  ②铵盐与碱的反应,如Ba(OH)2·8H2O晶体或Ca(OH)2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 燃烧 中和　 化合　 水或酸　 分解 3.化学反应中能量变化的原因 (1)从化学反应的本质角度(即化学键变化的角度)分析(微观) E1>E2,反应　　　能量(吸热反应);  E1<E2,反应　　　能量(放热反应)。  吸收 释放 举例说明:H2(g)+Cl2(g) ===2HCl(g)的反应过程如图所示: 根据上图计算1 mol H2和1 mol Cl2断键吸收的总能量为　　　 kJ,形成 2 mol HCl共释放　　　 kJ能量,断键吸收的总能量　　(填“>”“<”或“=”)成键释放的总能量,因此该反应为　　　反应。  吸收　 吸收 　释放 679　 862　 放热 < (2)从能量守恒的角度分析(宏观) 化学反应中能量变化取决于反应物总能量和生成物总能量的　　　　。  　　　反应  　　　反应      　　　转化为　　　  　　　转化为　　　  被生成物“储存” 相对大小 放热 吸热 化学能 热能 热能 化学能 特别提醒　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)放热反应在常温下不一定容易发生,如单质铁与硫的反应。 (3)吸热反应不一定需要加热,如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应在常温下即可发生。 (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。 4.化学反应中能量变化大小的计算方法 (1)根据反应物总能量和生成物总能量计算 ΔE=|反应物总能量-生成物总能量|。 (2)根据化学键断裂吸收的能量和化学键形成释放的能量计算 a.根据化学方程式确定断键、成键的物质的量; b.确定断键吸收的总能量和成键释放的总能量; c.计算反应的能量变化大小: ΔE=|断键时吸收能量之和-成键时释放能量之和|。 1.请思考:(1)化学反应过程都伴随着能量变化,伴随能量变化的过程都是化学反应吗? (2)吸热反应和放热反应都可能需要加热,放热反应不需要持续加热,吸热反应需要持续加热的说法是否正确? 提示:(1)不一定。例如,NaOH固体溶于水、浓硫酸的稀释等过程中都会放出大量的热,但不属于化学反应。 (2)不正确。有的放热反应需要加热,但反应一旦发生即可停止加热(如燃烧),有的放热反应需要持续加热(如合成氨);吸热反应并不一定都需要持续加热,如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应在常温下就可发生。 2.画出放热、吸热反应的能量随反应过程的变化图。 提示: 3.画出放热、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: 归纳总结 放热反应与吸热反应的判断方法 (1)从化学键变化的角度判断,如果旧键断裂吸收的能量大于新键形成释放的能量,则该反应为吸热反应,反之则为放热反应。 (2)从物质本身具有的能量高低判断,如果反应物的总能量大于生成物的总能量,则该反应为放热反应,反之则为吸热反应。 (3)从反应前后的温度变化判断,如果反应后体系温度降低,则该反应属于吸热反应,反之则属于放热反应。 (4)从反应的加热方式判断,需要持续加热才能进行的反应一般是吸热反应,如碳酸钙的受热分解;若反应在开始时需要加热,反应开始后不再加热就能继续进行,则该反应为放热反应,如铁与硫的反应。 1.判断正误 (1)需要加热才能发生的反应一定是吸热反应。(　　) (2)化学反应一定既有物质变化,又有能量变化。(　　) (3)所有放热反应在常温下就可发生。(　　) (4)吸热反应不加热不反应。(　　) (5)一个化学反应是吸热还是放热是由反应物和生成物所具有的总能量的相对大小决定的。(　　) × √ × × √ 2.下列关于化学反应与能量的说法错误的是(　　) A.化学反应必然伴随能量变化 B.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应属于放热反应 C.放热反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 D.化学变化中的能量变化主要是由化学键变化引起的 B 解析:化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成,旧化学键断裂时需要吸收能量,新化学键形成时会放出能量,则化学反应必然伴随能量变化,且该变化主要是由化学键的变化引起的,故A、D正确;Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应,故B错误;反应物的总能量高于生成物的总能量的反应为放热反应,故C正确。 3.下列图示变化为吸热反应的是(　　) A 解析:反应物的总能量小于生成物的总能量,是吸热反应,A符合题意;反应物的总能量大于生成物的总能量,是放热反应,B不符合题意;浓硫酸溶于水放出热量,是物理变化,不属于化学反应,C不符合题意;稀盐酸与锌反应放出热量,是放热反应,D不符合题意。 任务二　人类对能源的利用 1.获取热能的途径——物质的燃烧 人类获取热能的主要途径都是通过物质的燃烧。 2.化石燃料面临的问题 (1)短期内不可再生,储量有限。 (2)煤和石油产品燃烧排放的粉尘、　　 　　　等是大气污染物的主要来源。  SO2、NOx、CO 3.解决方法 (1)燃料燃烧阶段提高燃料的燃烧效率——可通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的燃烧效率。 (2)能量利用阶段提高能源的利用率——可通过使用节能灯,改进电动机的材料和结构,以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用,有效提高能源利用率。 (3)开发使用新能源——理想的新能源具有资源丰富、可以再生、对环境无污染等特点。目前,人们比较关注的新能源有___________________ 　　　　　　 　等。  太阳能、风能、地热 能、海洋能和氢能 归纳总结 1.下列有关新能源的说法错误的是(　　) A.绿色植物通过光合作用,将光能转化为化学能 B.风能、太阳能是清洁能源 C.氢能还未进入实用阶段的主要原因是其燃烧所释放热量低于相同质量的矿物燃料 D.共享单车利用太阳能发电完成卫星定位,有利于节能环保 C 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 A 解析:“氢油”便于储存和运输,说明它比较稳定,故A错误;氢气燃烧生成水,水分解又生成氢气,故氢能源属于可再生能源,故B正确;常温常压下可以将氢气融入一种化合物“储油”中,故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,故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.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。回答下列问题: (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 D (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 ABCD 课时作业　巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 1 [A组　基础落实] 题组一　化学反应与能量变化 1.下列说法正确的是(　　) A.凡是放热反应的发生均无需加热 B.凡是需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 C.伴有能量变化的物质变化都是化学变化 D.物质发生化学反应都伴随着能量变化 9 10 11 12 13 D 解析:吸热反应、放热反应与反应条件无关,有些放热反应的发生也需要加热,如煤炭燃烧,A、B错误;伴有能量变化的物质变化不一定是化学变化,如物质的三态变化,C错误;化学变化是旧键断裂和新键形成的过程,断键和成键都有能量变化,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 2.下列过程中的能量变化情况符合下图的是(　　)   A.酸与碱的中和反应 B.H+Cl→HCl C.氧化钙与水作用制熟石灰 D.Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 D 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 解析:酸与碱的中和反应,属于放热反应,反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量,选项A不符合题意;原子形成化学键放热,选项B不符合题意;氧化钙和水反应,属于放热反应,反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量,选项C不符合题意;Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应属于吸热反应,反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量,选项D符合题意。 11 12 13 3.下列能正确表示氢气与氯气反应生成氯化氢的过程中能量变化的示意图是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 B 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 解析:氢气与氯气的反应是放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,反应物断键吸收能量,总能量增大,然后形成化学键时放出能量,总能量减小,故符合题意的图像为B选项。 11 12 13 4.白磷与氧气在一定条件下可以发生反应:P4+3O2===P4O6。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为P—P:198 kJ/mol,P—O:360 kJ/mol, O==O:498 kJ/mol。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 根据图中所示的分子结构和有关数据,计算该反应的能量变化, 正确的是(　　) A.释放1 638 kJ的能量　　 B.吸收1 638 kJ的能量 C.释放126 kJ的能量 D.吸收126 kJ的能量 11 12 13 A 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 解析:断开反应物的化学键需要吸收的能量为(198×6) kJ+(498×3) kJ= 2 682 kJ,形成生成物的化学键所释放的能量为(360×12) kJ=4 320 kJ, 2 682 kJ<4 320 kJ,反应物断键吸收的能量小于生成物成键释放的能量,则反应为放热反应,释放的能量为(4 320-2 682) kJ=1 638 kJ。 11 12 13 题组二　吸热反应和放热反应 5.下列反应既是氧化还原反应,又是吸热反应的是(　　) A.铝片与稀H2SO4反应 B.Ca(OH)2与NH4Cl反应 C.CO在O2中的燃烧反应 D.灼热的木炭与H2O(g)反应 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 D 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 解析:铝片与稀H2SO4发生放热的氧化还原反应,A不合题意;Ca(OH)2与NH4Cl发生吸热的非氧化还原反应,B不合题意;CO在O2中的燃烧反应是放热的氧化还原反应,C不合题意;灼热的木炭与H2O(g)发生吸热的氧化还原反应,D符合题意。 11 12 13 6.下列反应既属于氧化还原反应又属于放热反应的是(　　) A.浓硫酸的稀释 B.Na与水反应 C.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 D.KClO3受热分解 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 B 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 解析:浓硫酸的稀释属于放热过程,是物理变化,不是化学反应,A不符合题意;Na与水反应生成NaOH和氢气,既属于氧化还原反应又属于放热反应,B符合题意;Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应属于吸热反应,且不属于氧化还原反应,C不符合题意;KClO3受热分解属于吸热反应,D不符合题意。 11 12 13 题组三　人类对能源的利用及能源现状 7.下列关于能源和作为能源使用的物质的叙述错误的是(　　) A.化石能源物质内部蕴含着大量的能量 B.绿色植物进行光合作用时,将太阳能转化为化学能“贮存”起来 C.物质的化学能可以在一定条件下转化为热能、电能,为人类所利用 D.吸热反应没有利用价值 解析:光合作用、水煤气的制取都是吸热反应,都具有很高的利用价值。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 D 8.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(　　) 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 A.②⑤⑦⑧　　　　　　　 B.①④⑤⑦⑧ C.④⑤⑦⑧ D.②③⑥⑦⑧ 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 B 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 解析:煤、石油、天然气是化石能源,短期内不可再生,不属于新能源;新能源有太阳能、地热能、海洋能、风能、氢能、生物质能等,这些新能源对环境污染小,属于环境友好型能源,即符合条件的是①④⑤⑦⑧。 11 12 13 [B组　培优训练] 9.化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的,如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化。则下列说法正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A.通常情况下,NO(g)比N2(g)稳定 B.通常情况下,N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO(g) C.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量 D.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应放出的能量为 180 kJ 答案:C 11 12 13 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 解析:断裂1 mol N2(g)中的N≡N需要吸收946 kJ的能量,而断裂1 mol NO(g)中的化学键需要吸收632 kJ的能量,断键吸收的能量越低,说明物质的稳定性就越差,因此通常情况下,NO(g)不如N2(g)稳定,A错误;N2(g)与O2(g)在高温或放电的条件下发生反应,常温下N2(g)和 O2(g)混合不反应,B错误;断裂1 mol N2(g)和1 mol O2(g)需要吸收的能量为946 kJ+ 498 kJ=1 444 kJ,反应产生2 mol NO(g)释放的能量为2×632 kJ=1 264 kJ, 1 444 kJ-1 264 kJ=180 kJ,吸收能量大于放出能量,说明该反应为吸热反应,即1 mol N2(g)和1 mol O2(g)所具有的总能量小于2 mol NO(g)所具有的总能量,C正确;根据选项C分析可知,1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应吸收的能量为180 kJ,D错误。 11 12 13 10.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,其反应的主要过程如图所示。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 已知:以上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 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 12 13 D 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 解析:A.利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水,则总反应为2H2O2H2↑+O2↑,故A正确;B.断裂化学键吸收能量,结合表中数据可知,过程Ⅰ吸收的能量为463 kJ×2=926 kJ,故B正确;C.形成化学键释放能量,则过程Ⅱ放出436 kJ+138 kJ=574 kJ能量,故C正确;D.过程Ⅲ为1 mol H2O2变成1 mol O2和1 mol H2,断开1 mol H2O2中2 mol H—O和1 mol O—O,形成1 mol O2中的O==O和1 mol H2中的H—H,断键吸收的能量为463 kJ×2+138 kJ=1 064 kJ,成键释放的能量为496 kJ+436 kJ=932 kJ,吸收的能量大于释放的能量,故过程Ⅲ属于吸热反应,故D错误。 11 12 13 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11.某化学反应包括A(g)→B(g)、B(g)→C(g)两步反应,整个反应过程中的能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A.两步反应均为吸热反应 B.涉及的三种物质中C(g)最稳定 C.1 mol C(g)与1 mol A(g)的能量差为E4 kJ D.反应A(g)→B(g)一定要加热才能发生 11 12 13 B 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 解析:A.由题图可知,A(g)→B(g)反应物总能量小于生成物总能量,为吸热反应;B(g)→C(g)反应物总能量大于生成物总能量,为放热反应,故A错误;B.根据题图可知,C(g)的能量最低,最稳定,故B正确;C.根据题图可知, 1 mol C(g)与1 mol A(g)的能量差为(E4-E1+E2-E3) kJ,故C错误;D.反应A(g)→B(g)为吸热反应,但不一定要加热才能发生,故D错误。 11 12 13 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 12.在一定条件下A与B反应可生成C和D,其能量变化如下: 11 12 13 (1)若E1>E2,反应体系的总能量　　　(填“升高”或“降低”),为　　　(填“吸热”或“放热”)反应,其原因是___________________________________ 　 　 。  (2)若E1<E2,反应体系的总能量　　　(填“升高”或“降低”),为　　　　(填“吸热”或“放热”)反应,其原因是　 　 。  升高 放热 反应物的部分化学能通过化学反应转化 为热能释放到环境中 吸热 反应物从环境中吸收能量 降低 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 解析:(1)若E1>E2,反应体系的总能量降低,故反应物的部分化学能通过化学反应转化为热能释放到环境中,则生成物的总能量小于反应物的总能量,依据反应前后能量守恒可知反应是放热反应。(2)若E1<E2,反应体系的总能量升高,故反应物从环境中吸收能量,则生成物的总能量大于反应物的总能量,依据反应前后能量守恒可知反应是吸热反应。 11 12 13 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 13.化学反应中不仅有物质变化还伴随着能量变化。 (1)以下实验中属于吸热反应的是　　　　(填序号)。  11 12 13 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 (2)图中表示放热反应能量变化的是　　　　(填字母)。  11 12 13 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 (3)从微观角度分析化学反应中能量变化的原因: 11 12 13 图中a和b分别为　　　　、　　　　(填“吸收”或“释放”)。氢气与氧气反应生成1 mol水蒸气时,释放　　　　 kJ能量。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 (4)当前,很多地区倡导用天然气(主要成分为甲烷)替代煤作为家用燃料,根据下表数据分析其原因  　(写两条)。  11 12 13 燃料 每千克燃料燃烧释放的能量/kJ 天然气 55 812 煤 20 908 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 答案:(1)②　(2)A　(3)吸收　释放　245 (4)相同质量的天然气和煤相比,天然气燃烧释放的能量更高;天然气燃烧更充分,燃料利用率更高;天然气中不含硫等杂质,不会造成酸雨等环境问题,对环境污染小(任写两条即可) 11 12 13 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 解析:(1)①锌与稀硫酸反应属于放热反应;②柠檬酸和碳酸氢钠反应属于吸热反应;③所有的燃烧都是放热反应,故②符合题意。(2)放热反应:反应物的总能量高于生成物的总能量,因此表示放热反应能量变化的图像是A。(3)a为断裂化学键,断键吸收能量,b为形成化学键,成键释放能量;断裂1 mol H2和 mol O2中的化学键吸收的总能量为(436+249) kJ=685 kJ,形成1 mol H2O(g)中的化学键释放的能量为930 kJ,释放的能量大于吸收的能量,因此氢气与氧气反应生成1 mol水蒸气时释放的能量为930 kJ-685 kJ =245 kJ。(4)由题表中数据可知,相同质量的天然气和煤相比,天然气燃烧释放的能量更高;天然气燃烧更充分,燃料利用率更高;天然气中不含硫等杂质,不会造成酸雨等环境问题,对环境污染小。 11 12 13 $$