第6章 第1节 第1课时 化学反应与热能（教用Word）-【金榜题名】2025-2026学年高一化学必修第二册同步学案（人教版）

本高中化学讲义聚焦化学反应与热能核心知识点，从生活实例切入，通过实验验证放热与吸热反应，再从微观化学键断裂与形成、宏观反应物和生成物总能量角度分析能量变化原因，最后联系能源利用与环保，构建“现象-本质-应用”的学习支架。 资料设计亮点在于实验探究与素养融合，如氢氧化钡晶体与氯化铵反应实验培养科学探究与实践能力，微观宏观结合分析体现宏观辨识与微观探析的化学观念，结合清洁能源博览会案例强化科学态度与责任。课中辅助教师引导学生动手与思考，课后通过习题和思考帮助学生巩固知识，查漏补缺。

第六章　化学反应与能量) 第一节　化学反应与能量变化 第1课时　化学反应与热能 课标要求 素养目标 1.通过生产、生活中的实例熟悉化学能与热能的相互转化，会判断吸热反应和放热反应。 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.了解化学能转化为热能在生产、生活中的应用，知道节约能源与开发新能源。 1.通过从化学键的断裂与形成的角度认识化学反应的实质及能量变化的原因，理解物质结构与性质、变化的关系。（宏观辨识与微观探析） 2.通过对化学能转化为热能在生产、生活中应用的学习，充分认识化学对满足人民日益增长的美好生活需要的重大贡献，形成节约资源、保护环境的可持续发展意识。（科学态度与社会责任） 一、化学反应与热能 化石燃料燃烧会释放出大量热量。还有哪些化学反应会放出热量呢？又有哪些化学反应会吸收热量呢？ 1．放热反应与吸热反应 (1)实验验证（如下表） 实验操作 现象及结论 镁与稀盐 酸反应 现象 有气泡产生，用温度计测量，水银柱上升 离子方程式 Mg＋2H＋===Mg2+＋H2↑ 结论 活泼金属与酸的反应为放热反应 续表 实验操作 现象及结论 氢氧化钡 晶体与氯 化铵反应 现象 闻到刺激性气味，烧杯壁发凉；玻璃片和烧杯底黏在一起，混合物呈糊状 化学方程式 Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋10H2O＋2NH3↑ 结论 该反应为吸热反应 (2)概念与实例（如下表） 吸热反应 放热反应 概念 吸收热量的化学反应 释放热量的化学反应 实例 ①盐酸与碳酸氢钠的反应； ②灼热的炭与二氧化碳的反应 ①氢氧化钠与盐酸的反应； ②木炭、甲烷等在氧气中的燃烧 【思考】 冬季生活中常常采用下列方法获得热量： ①烧炭取暖； ②用电暖器取暖； ③天然气壁挂炉取暖； ④空调取暖； ⑤地下水循环取暖等。 这些都属于放热反应吗？ 提示：①③属于。发生化学反应时释放热量才是放热反应，①③分别属于炭和甲烷的燃烧反应。②④是电能转化为热能；⑤只是热量的交换。 2．化学反应中能量变化的原因 (1)化学反应中能量变化的主要原因——微观角度（如下图）。 化学反应是吸收能量还是释放能量决定于旧键断裂所吸收的能量与新键生成所释放的能量的相对大小。 (2)化学反应中能量变化的决定因素——宏观角度（如下图）。 各种物质都储存化学能，不同的物质组成、结构和状态不同，所包含的化学能也不同。 　 化学反应中的能量变化决定于反应物和生成物总能量的相对大小。 【做做】 下列说法正确的是③④。 ①只要有化学键的断裂，化学反应一定吸收能量； ②断裂化学键释放出能量，而生成新键则吸收能量； ③反应是放出能量还是吸收能量，必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小； ④有的放热反应加热到一定温度引发后，停止加热，反应也能继续进行。 二、人类对能源的利用 目前人类的主要能源为三大化石燃料，这些燃料在给人们提供热能的过程中，存在哪些亟待解决的问题？ 1．柴草时期 主要能源——树枝柴草。 2．化石能源时期 主要能源——三大化石燃料，包括煤、石油、天然气等。使用过程中亟待解决的问题：一是短期内不可再生，储量有限；二是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．解决能源危机的方法 (1)节能不是简单地减少能源的使用，更重要的是要充分有效地利用能源。例如科学地控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，提高燃料的利用率。 (2)寻找新的能源。现正探索的新能源有太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。这些新能源的特点是资源丰富，可以再生，对环境无污染。 【思考】 如下图展会以“清洁低碳、绿色发展”为主题，聚焦煤炭清洁利用、新能源、储能、节能环保等领域，展示新技术新产品新应用，搭建中西部清洁能源及设备供需平台，促进煤改电、煤改气、煤改清洁采暖在中西部的实施，加强雾霾的治理，有效改善呼吸环境。 　 中国（山西）国际清洁能源博览会 (1)提高燃料的燃烧效率应该从哪些方面考虑？ 提示：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。 (2)日常生产、生活中常常采用下列能源：①煤；②石油；③天然气；④太阳能；⑤水能；⑥氢能；⑦核能；⑧风能；⑨地热能等。属于清洁能源的有哪些？ 提示：④⑤⑥⑦⑧⑨。清洁能源，即绿色能源，是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源，它包括核能和“可再生能源”。可再生能源，是指原材料可以再生的能源，如水力发电、风力发电、太阳能、生物能（沼气）、地热能（包括地源和水源）、海潮能这些能源。 　放热反应和吸热反应的理解与判断 在一只小烧杯里，加入20 g已研细的Ba(OH)2·8H2O与10 g NH4Cl晶体，将小烧杯放在滴有几滴水的木片上，根据实验步骤，填写下表，并回答问题。 实验步骤 实验现象及结论 将晶体混合，立即快速搅拌 有具有刺激性气味并能使湿润的紫色石蕊试纸变蓝的　　　　产生 用手摸烧杯下部 感觉烧杯变凉，说明此反应是　　　　反应 续表 实验步骤 实验现象及结论 用手拿起烧杯 烧杯下面带有几滴水的木片黏到了烧杯底部 将黏有木片的烧杯放在盛有热水的烧杯上一段时间后提起烧杯 木片与烧杯的底部脱离 反应后移走多孔塑料片，观察反应物 混合物呈糊状，证明有　　　　生成 (1)写出实验过程中发生反应的化学方程式：________________________________________________________________________。 (2)实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是________________________________________________________________________。 (3)放热反应一定容易发生，吸热反应一定难发生吗？ 【答案】　NH3　吸热　水 (1)Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O (2)使反应物迅速混合而充分反应，使温度迅速下降 (3)不一定。反应放热或吸热与反应的条件无关，有些放热反应必须加热才能发生，如木炭的燃烧；而有些吸热反应在常温下就能发生，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应。 1．关于吸热反应和放热反应的易错点 (1)“三个不一定”。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才能发生，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。 (2)吸热反应和放热反应都是化学变化。NaOH固体溶于水是放热过程，但不是放热反应；升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。 2．常见的放热反应和吸热反应（如下图） 3．化学反应遵循的两条基本定律 (1)质量守恒定律：在化学反应中，参加反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。 (2)能量守恒定律：能量不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其他物体，但能量的总量保持不变。 4．规律方法 放热反应和吸热反应判断“四”方法： (1)依据反应条件判断。通常需要持续加热的反应为吸热反应。 (2)依据能量变化图像判断。反应物的总能量大于生成物的总能量，则反应为放热反应；反之，则为吸热反应。 (3)依据断键和成键所吸收和释放的能量数据判断。如果旧键断裂吸收的能量大于新键形成释放的能量，则为吸热反应；反之，为放热反应。 (4)经验判断法：根据常见的放热反应、吸热反应的类型判断。 　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溶液的反应都放出热量 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 【解析】　选B。Fe与S虽然需加热才能发生反应，但反应开始后，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的反应就是吸热反应，D错误。 【练1】　（双选）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和盐酸的反应是吸热反应 B．该反应中，热能转化为产物内部的能量 C．反应物的总能量高于生成物的总能量 D．NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量 【解析】　选AB。醋酸逐渐凝固，说明NH4HCO3与盐酸反应使周围温度降低，因此该反应为吸热反应，A正确；该反应为吸热反应，吸收的能量转化为产物内部的能量储存在产物中，B正确；由于NH4HCO3和盐酸的反应是吸热反应，故反应物的总能量低于生成物的总能量，C错误；NH4HCO3粉末与盐酸的反应是吸热反应，是各反应物的总能量低于各生成物的总能量，而NH4HCO3仅是两种反应物之一，NH4Cl仅是三种生成物之一，故无法得出NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量的结论，D错误。 　反应能量变化与化学键断裂、形成间的关系 1．反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应发生时是吸收能量还是放出能量？ 提示：放出能量。 2．断裂1 mol H—H键需要吸收a kJ能量，则2 mol H原子形成1 mol H—H键的能量如何变化？ 提示：放出a kJ能量。 3．已知形成1 mol化学键放出的能量见下表： 化学键 A—A B—B A—B 能量/(kJ·mol-1) 470 380 460 计算反应A2＋B2===2AB发生时，生成2 mol AB的能量变化。 提示：放出70 kJ能量。 4．如下图是1 mol氢气燃烧的能量变化图，试分析a、b（均大于0）表示的含义。 提示：a表示破坏1 mol H2(g)中H—H键、 mol O2(g)中O===O键所吸收的总能量，b表示1 mol H2(g)在 mol O2(g)中燃烧生成1 mol H2O(g)所放出的能量。 化学反应中的能量变化 1．如果反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量，反应物转化为生成物时化学反应放出能量；反之，化学反应吸收能量。如下图所示： 2．既可以利用化学键的键能计算具体反应中的能量变化，也可以根据化学反应中的能量变化计算某一种化学键的键能。计算公式：化学反应中的能量变化值＝反应物的总键能－生成物的总键能。计算出的数值如果为正值，意味着该反应为吸热反应；计算出的数值如果是负值，意味着该反应为放热反应。 　根据下图中的信息，判断下列叙述正确的是(　　) H2O(g) A．氢气跟氧气反应生成气态水的同时释放能量 B．氢气跟氧气反应生成气态水的同时吸收能量 C．1 mol H2跟 mol O2反应生成1 mol H2O，一定释放能量245 kJ D．2 mol H2(g)跟1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(g)，吸收能量490 kJ 【解析】　选A。由题中信息可知，1 mol H2(g)所含的共价键断裂吸收能量436 kJ， mol O2(g)所含的共价键断裂吸收能量249 kJ，两者共吸收能量685 kJ；形成2 mol H—O键时共释放能量930 kJ。在1 mol H2(g)跟 mol O2(g)反应生成1 mol H2O(g)的过程中，成键放出的能量比断键吸收的能量多245 kJ，故A项正确，B、D项错误；C项中未说明物质的状态，所以释放的能量不一定是245 kJ，C项错误。 【练2】　已知断裂1 mol共价键所需要吸收的能量分别为H—H键：436 kJ，I—I键：151 kJ，H—I键：299 kJ。下列对H2(g)＋I2(g)2HI(g)的反应类型判断错误的是(　　) A．放出能量的反应 B．吸收能量的反应 C．氧化还原反应 D．可逆反应 【解析】　选B。依题意，断裂1 mol H—H键和1 mol I—I键吸收的能量为436 kJ＋151 kJ＝587 kJ，生成2 mol H—I键放出的能量为299 kJ×2＝598 kJ，因为598 kJ>587 kJ，所以，该反应的正反应是放热反应；根据反应的化学方程式可知，该反应是可逆反应，也是氧化还原反应。 1．氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中，破坏1 mol氢气中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，破坏1 mol氯气中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol氯化氢中的化学键释放的能量为Q3 kJ。下列关系式中，正确的是(　　) A．Q1＋Q2>Q3 B．Q1＋Q2>2Q3 C．Q1＋Q2<Q3 D．Q1＋Q2<2Q3 【解析】　选D。H2＋Cl2===2HCl是放热反应，断裂旧化学键吸收的能量小于形成新化学键放出的能量，所以2Q3>Q1＋Q2。 2．很多物质与水接触会放出热量或吸收热量，这种性质在现实生活中有很多应用。下列物质加入水中或与水发生反应后，溶液温度降低的是(　　) A．生石灰与水反应 B．氢氧化钠固体加入水中 C.浓硫酸加入水中 D．硝酸铵晶体加入水中 【解析】　选D。生石灰与水反应生成氢氧化钙时，放出大量的热；氢氧化钠固体加入水中溶解后，会放出热量；浓硫酸加入水中会放出大量的热，它们的溶液温度均会升高，而硝酸铵晶体加入水中吸收热量，溶液温度降低。 3．一定条件下，某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如下，其中和○代表不同元素的原子。 下列关于此反应的说法错误的是(　　) A．一定属于吸热反应 B．一定属于可逆反应 C．一定属于氧化还原反应 D．一定属于分解反应 【解析】　选A。观察示意图知该反应的反应物是一种，生成物是两种，该物质发生分解反应，一般的分解反应是吸热反应，但也有的分解反应如2H2O2===2H2O＋O2↑是放热反应，A项错误，D项正确；根据图示可知有一部分反应物未参加反应，所以该反应是可逆反应，B项正确；该反应中反应物为化合物，生成物中有单质，元素化合价有变化，属于氧化还原反应，C项正确。 4．（双选）如下图所示，有关化学反应和能量变化的说法正确的是(　　) A．图a表示2 mol A2(g)与1 mol B2(g)的总能量大于1 mol C(g)的能量 B．图b中反应物比生成物稳定 C．图b可以表示钠和水的反应的能量变化 D．图a所示反应不需要加热就一定能发生，图b所示反应一定需要加热才能发生 【解析】　选AB。图a中反应物总能量高于生成物总能量，即2 mol A2(g)与1 mol B2(g)的总能量大于1 mol C(g)的能量，A正确；图b中反应物总能量低于生成物总能量，能量越低越稳定，则反应物比生成物稳定，B正确；图b中反应物总能量低于生成物总能量，属于吸热反应，但钠和水的反应是放热反应，C错误；反应条件与反应是放热反应还是吸热反应没有必然的关系，D错误。 5．如图所示，把试管放入盛有25 ℃饱和澄清石灰水的烧杯中，试管中开始放入几小块镁片，再用滴管滴入5 mL稀盐酸于试管中。 试回答下列问题： (1)烧杯中观察到的现象是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)产生上述现象的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)写出有关反应的离子方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)由实验推知，MgCl2和H2的总能量　　　　（填“大于”“小于”或“等于”）镁片和盐酸的总能量。 【解析】　镁片与盐酸的反应是放热反应，反应物（Mg和HCl）的总能量高于生成物（MgCl2和H2）的总能量。放出的热量通过试管传递给饱和石灰水溶液，使Ca(OH)2的溶解度降低而析出Ca(OH)2固体。 【答案】　(1)溶液变浑浊 (2)镁与盐酸的反应为放热反应，Ca(OH)2在水中的溶解度随温度升高而减小，故析出Ca(OH)2固体 (3)Mg＋2H＋===Mg2+＋H2↑ (4)小于 学科网（北京）股份有限公司 $