第六章 第一节 第1课时 化学反应与热能-【创新教程】2025-2026学年高中化学必修第二册五维课堂教师用书word（人教版）

本高中化学讲义聚焦化学反应与热能这一核心知识点，系统梳理放热反应与吸热反应的定义及实例，从微观化学键断裂与形成的能量变化、宏观反应物与生成物总能量差异两个角度揭示热效应本质，最终延伸至人类对能源的利用与可持续发展，构建从现象辨析到本质理解再到实际应用的学习支架。 该资料通过实验探究（如氢氧化钡与氯化铵反应）引导学生辨析放热与吸热反应，结合化学键计算实例（如H₂与Cl₂反应能量分析）培养宏观辨识与微观探析的科学思维，能源利用部分融入环保理念渗透科学态度与责任。课中助力教师通过典例突破重难点，课后练习题帮助学生巩固知识、查漏补缺，提升学习效果。

第一节　化学反应与能量变化 第1课时　化学反应与热能 课程标准 核心素养 1.通过实验探究，了解化学反应与热能的关系。能够辨析放热反应和吸热反应 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，从化学键的角度认识和解释化学反应的热效应 ①宏观辨识与 微观探析 能分析物质化学变化和伴随发生的能量转化与物质微观结构之间的关系 ②变化观念与 平衡思想 能认识到物质运动和变化是永恒的，能认识化学变化伴随着能量变化 ③科学态度与 社会责任 能主动关系与环境保护、资源开发等有关的社会热点问题，形成与环境和谐共处、合理利用自然资源的观念 一、化学反应与能量 放热反应和吸热反应 (1)含义 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)实例 ①放热反应 a．镁条、铝片与盐酸的反应； b．木炭、氢气、甲烷等在氧气中的燃烧： c．氢气与氯气的化合。 ②吸热反应 a．氢氧化钡与氯化铵的反应； b．盐酸与碳酸氢钠的反应； c．灼热的炭与二氧化碳的反应。 二、化学键与化学反应中能量变化的关系 1．化学反应中能量变化的本质原因 (1)原因 (2)实例 计算分析： 化学键 反应中能量变化 1 mol化学键 反应中能量变化 H－H 吸收436 kJ Cl－Cl 吸收243 kJ 共吸收679 kJ H－Cl 放出431 kJ 共放出862 kJ 结论 679 kJ－862 kJ＝－183 kJ，即反应放出183 kJ热量 2.多角度分析化学反应的能量变化 分析 角度 放热反应 吸热反应 微观 断键吸收的热量　小于　 成键放出的热量 断键吸收的热量　大于　 成键放出的热量 宏观 反应物的总能量　大于　 生成物的总能量 反应物的总能量　小于　 生成物的总能量 三、人类对能源的利用 1．利用的三个阶段 2．化石燃料利用过程中亟待解决的两方面问题 (1)一是其短期内不可再生，储量有限； (2)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．在燃料利用过程中，节能的主要环节 (1)燃料燃烧阶段——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——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，有效提高能量利用率。 4．新能源 (1)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：　太阳　能、　风　能、地热能、海洋能和　氢　能等。 　 吸热反应和放热反应的比较 一个确定的化学反应完成后的结果是吸收能量还是放出能量取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。具体情况见下表： 放热反应 吸热反应 能量 变化 反应物的总能量大于生成物的总能量 反应物的总能量小于生成物的总能量 键能 变化 生成物的总键能大于反应物的总键能 生成物的总键能小于反应物的总键能 图示 常见 实例 ①金属和水或酸的反应；②金属氧化物和水或酸的反应；③可燃物的燃烧反应及缓慢氧化；④酸和碱的中和反应；⑤大部分化合反应 ①大部分分解反应；②以碳、CO、H2为还原剂的氧化还原反应；③Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反应 [温馨提示]　NaOH固体溶于水、浓硫酸溶于水，不属于放热反应；NH4NO3固体溶于水，升华、蒸发、分子形成原子等属于吸热过程，不属于吸热反应。 [典例示范] [典例1] 生活中每时每刻都发生着各种化学反应，下列反应不一定属于放热反应的是(　　) A．H2SO4与Ba(OH)2溶液的反应 B．燃烧反应 C．复分解反应 D．中和反应 解析：C　[H2SO4与Ba(OH)2溶液混合，酸与碱发生中和反应，是放热反应；燃烧是指剧烈的发光、发热的反应，因而都是放热反应；复分解反应，有的是放热反应，如酸碱中和反应，有的是吸热反应，如氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应。] [规律总结]　金属跟酸的置换反应、酸碱中和反应、燃烧反应都是放热反应。复分解反应，有的是放热反应，有的是吸热反应。吸热反应除了Ba(OH)2与NH4Cl的反应以外，还有一些需要持续加热或在高温下进行的反应，如碳酸钙的分解、焦炭与水蒸气的反应等。 [学以致用] 1．下列属于吸热反应的是(　　) A．金属钠与水的反应 B．氢气燃烧 C．浓硫酸的稀释 D．Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl(固体)混合 解析：D　[金属钠与水的反应和氢气燃烧都是放热反应，浓硫酸的稀释只是放热现象，不是放热反应。] 　　 　利用化学键计算化学反应中的能量变化 1．从化学键的角度理解化学反应中的能量变化 化学反应过程中的能量变化来源于化学反应过程中旧化学键断裂与新化学键形成时的能量变化。 (1)若反应物中的化学键全部或部分断开时吸收的能量高于生成物成键释放的能量，则该反应吸收能量，吸收的能量＝反应物分解吸收的总能量－生成物形成释放的总能量。 (2)若反应物中的化学键全部或部分断开时吸收的能量低于生成物成键释放的能量，则该反应放出能量，放出的能量＝生成物形成释放的总能量－反应物分解吸收的总能量。 2．以H2＋Cl2点燃,2HCl为例，利用化学键的变化计算化学反应中的能量变化。 1 mol H2和1 mol Cl2反应生成2 mol HCl的能量转化关系如图： 反应过程中的能量变化：2 mol×431 kJ·mol－1－1 mol×436 kJ·mol－1－1 mol×243 kJ·mol－1＝183 kJ。 3．计算公式 利用化学键的能量变化计算化学反应中的能量变化： ΔQ＝Q(吸)－Q(放) [典例示范] [典例2] 化学反应A2＋B2===2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．该反应是吸热反应 B．断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键放出x kJ的能量 C．断裂2 mol A—B键需要吸收y kJ的能量 D．2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量 解析：C　[从题图可以看出，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应是放热反应，A、D项错误；断键时需要吸收能量，B项错误，C项正确。] [规律总结]　解答此类题目时，要特别注意分子中共价键数目计算。如1 mol NH3中含有3 mol N—H键，1 mol H2O中含有2 mol O—H键。 [学以致用] 2．根据下面的信息，判断下列叙述正确的是(　　) A．氢气跟氧气反应生成水的同时释放能量 B．氢气跟氧气反应生成水的同时吸收能量 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：A　[由题中信息可知，1 mol H2(g)的共价键断裂吸收能量436 kJ， mol O2(g)的共价键断裂吸收能量249 kJ，两项共吸收能量685 kJ；1 mol H2(g)与 mol O2(g)形成1 mol H2O(g)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，放出的能量比吸收的能量多245 kJ，C项中缺少物质的状态，所以释放的能量不一定是245 kJ。] 1．关于化学反应与能量的说法正确的是(　　) A．反应物总能量与生成物总能量一定相等 B．中和反应是吸热反应 C．形成化学键时吸收能量 D．燃烧属于放热反应 解析：D　[A.化学反应过程中一定伴随能量的变化，反应物总能量与生成物总能量一定不相等，故A错误；B.中和反应是酸和碱发生的反应，是放热反应，故B错误；C.形成新的化学键过程中需要放出能量，故C错误；D.燃烧是可燃物发生的剧烈的发光放热的反应，是放热反应，故D正确。故选D。] 2．下列属于吸热反应的是(　　) 解析：B　[酸碱中和反应为放热反应，故盐酸和氢氧化钠溶液的反应为放热反应，故A错误；铵盐和强碱的反应为吸热反应，故Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应吸热，故B正确；金属和盐酸的反应为放热反应，故铝条和盐酸的反应为放热反应，故C错误；物质的燃烧一定为放热反应，故蜡烛的燃烧放热，故D错误。] 3．下列说法正确的是(　　) A．任何化学反应都伴随着能量的变化 B．H2O(g)―→H2O(l)该过程放出大量的热，所以该过程是化学变化 C．化学反应中能量的变化都表现为热量的变化 D．对于如图所示的过程，是吸收能量的过程 解析：A　[任何化学反应都有能量的变化，但有能量变化的过程不一定是化学变化，如物质的三态变化，虽然存在能量变化，但不存在旧化学键的断裂与新化学键的形成，故不是化学变化，所以A项正确，B项错误；化学反应中能量变化的形式有多种，除热能外，还有光能、电能等，C项错误；由图象知，该过程中反应物的总能量大于生成物的总能量，故该过程中放出了能量，D项错误。] 4．根据你的生活经验和所学知识，判断下列反应是放热反应还是吸热反应。 ①镁条的燃烧　②高温煅烧石灰石　③氧化钙和水反应　④盐酸和氢氧化钙反应 属于放热反应的是　________　；属于吸热反应的是　________　。 答案：①③④　② 5．已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ，氧气中1 mol O＝O键完全断裂时吸收热量496 kJ，水蒸气中1 mol H－O键形成时放出热量463 kJ，则氢气中1 mol H－H键断裂时吸收热量为　________　。 解析：1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ，所以1 mol H2与 mol O2完全燃烧生成1 mol水蒸气时放出热量242 kJ，设断裂1 mol H－H键吸收的热量为x，则2×463 kJ－×496 kJ－x＝242 kJ，解得x＝436 kJ。 答案：436 kJ 一、单项选择题 1．有关能源的下列说法不正确的是(　　) A．煤、石油、天然气均为化石能源 B．化石能源是非再生能源 C．氢能是可再生能源 D．氢能、核能均是无污染的高效能源 解析：D　[化石能源是非再生能源；氢能是可再生能源(可通过分解水得到氢气)，且是无污染的高效能源；核能利用的是核反应过程中释放的巨大能量，虽然高效，但会产生放射性物质，有一定的污染性，不过人们可以采用技术控制这种污染。] 2．未来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。下列不属于未来新能源的是(　　) ①天然气　②煤　③氢能　④石油　⑤太阳能　⑥生物质能　⑦风能 A．①②④　　　　　 B．⑤⑥⑦ C．③⑤⑥ D．③⑤⑦ 解析：A　[石油、煤、天然气属于化石能源，不属于未来新能源。] 3．下列说法中错误的是(　　) A．化学反应中能量变化通常表现为热量的变化 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．需要加热才能发生的反应一定是吸收能量 D．反应物总能量和生成物总能量的相对大小决定了反应是放出能量还是吸收能量 解析：C　[化学反应都伴随能量的变化，通常表现为热量的变化，A正确；化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成，B正确；反应放出能量或吸收能量与反应条件没有关系，C错误；反应物与生成物的总能量的相对大小决定了反应是放出能量还是吸收能量，D正确。故选C。] 4．下列有关化学反应与能量的说法中错误的是(　　) A．化学反应必然伴随着能量变化 B．油脂在人体中氧化是放热反应 C．镁与盐酸反应是吸热反应 D．氢分子中H－H键断裂成2个H需吸收能量 解析：C　[化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成，断裂化学键吸收能量，形成新键放出能量，则化学反应一定伴随着能量的变化，A、D正确；油脂在人体中氧化是放热反应，B正确；镁与盐酸反应是放热反应，C错误。] 5．在下列化学变化中，反应物的总能量低于生成物的总能量的是(　　) A．2H2＋O22H2O B．CaCO3CaO＋CO2↑ C．CaO＋CO2===CaCO3 D．C2H5OH＋3O22CO2＋3H2O 解析：B　[当反应物的总能量低于生成物的总能量时，该反应为吸热反应，H2、C2H5OH的燃烧均为放热反应；CaO与CO2的化合反应属于放热反应；CaCO3的分解反应属于吸热反应。] 6．下列说法中正确的是(　　) A．物质发生化学反应不一定都伴随有能量变化 B．伴有能量变化的物质变化不一定是化学变化 C．在一个确定化学反应中，反应物总能量总是低于生成物总能量 D．在一个确定化学反应中，反应物总能量总是高于生成物总能量 解析：B　[任何化学反应都伴随有能量变化，但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，A项错误，B项正确；在一个确定的化学反应中，反应物总能量与生成物总能量一定不相等，但反应物总能量与生成物总能量的高低应根据反应的热效应确定，C、D项错误。] 7．下列物质间的反应，其能量变化符合下图的是(　　) A．由Zn和稀H2SO4制氢气 B．灼热的炭粉与二氧化碳反应 C．Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体混合 D．碳酸钙的分解 解析：A　[从题图分析，反应物总能量高于生成物，正反应是放热反应。A.活泼金属与酸的反应是放热反应，故A正确；B.灼热的炭粉和二氧化碳的反应，是以C作为还原剂的反应，反应吸热，故B错误；C.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体混合反应是吸热反应，故C错误；D.碳酸钙分解属于分解反应，是吸热反应，故D错误。故选A。] 二、不定项选择题 8．下列反应中既是氧化还原反应，能量变化情况又符合下图的是(　　) A．铝片与稀盐酸的反应 B．NH4Cl和Ba(OH)2·8H2O的反应 C．碳和水蒸气反应 D．甲烷的燃烧反应 解析：C　[金属与盐酸的反应放热，Al、H元素的化合价变化，为氧化还原反应，A错误；NH4Cl和Ba(OH)2·8H2O的反应为吸热反应，但没有元素的化合价变化，为非氧化还原反应，B错误；灼热的木炭与水蒸气反应为吸热反应，C元素、氢元素的化合价发生变化，为氧化还原反应。C正确；甲烷在氧气中的燃烧反应为放热反应，D错误。正确选项为C。] 9．H2在Cl2中燃烧时产生苍白色火焰，在反应过程中，断裂1 mol H2中的化学键吸收的能量为a kJ，断裂1 mol Cl2中的化学键吸收的能量为b kJ，形成1 mol HCl中的化学键放出的能量为c kJ，则下列关系式正确的是(　　) A．a＋b＞c B．a＋b＞2c C．a＋b＜c D．a＋b＜2c 解析：D　[断裂1 mol H2与1 mol Cl2中的化学键吸收的总能量为(a＋b) kJ，而形成2 mol HCl中的化学键放出的总能量为2c kJ，因为H2与Cl2的反应是放热反应，故a＋b＜2c，D项正确。] 10．如图所示，对于A生成C的反应，下列所得结论正确的是(　　) A．该反应为放热反应 B．该反应进行时，一定有能量放出 C．A物质比C物质稳定 D．该反应肯定很容易，不需要加热就可以进行 解析：AB　[据图可知，反应物A的能量大于生成物C的能量，该反应为放热反应，反应进行时，一定有能量释放，A项正确，B项正确；A物质的能量高于C，则A不如C稳定，C项错误；放热反应并不一定很容易进行，也可能需加热等反应条件，D项错误。] 三、非选择题 11．如图所示，在小试管里加入2 g新制备的无水硫酸铜，把小试管套在具支试管内。在U形管内加入少量红墨水。打开T形管螺旋夹，使U形管内两边的液面处于同一水平面。再夹紧螺旋夹，把水滴入小试管内，白色的无水硫酸铜完全变成蓝色的五水硫酸铜，可观察到U形管右侧的液面立即下降，左侧的液面上升。 (1)①写出上述反应的化学方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②该反应是　________　(填“吸热”或“放热”)反应。 ③反应中的硫酸铜和水具有的总能量　________　(填“大于”或“小于”)硫酸铜晶体的总能量。 (2)如果U形管内两边的液面处于同一水平面后，在小试管内先加入Ba(OH)2·8H2O晶体，再加入NH4Cl固体，用玻璃棒不断搅拌，则可观察到U形管中的现象为 ________________________________________________________________________。 解析：(1)滴入水后，发生反应CuSO4＋5H2O===CuSO4·5H2O，由现象U形管右侧液面下降，左侧液面上升，可知是具支试管内气体受热膨胀，压强增大所致，所以此反应是放热反应，CuSO4和H2O的总能量大于CuSO4·5H2O的总能量。 (2)Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O，反应吸热，导致具支试管内气体压强减小，U形管中右侧液面上升，左侧液面下降。 答案：(1)①CuSO4＋5H2O===CuSO4·5H2O ②放热　③大于　(2)右侧液面上升，左侧液面下降 12．某同学设计如下三个实验方案以探究某反应是放热反应还是吸热反应： 方案一：如图1，在小烧杯里放一些除去氧化铝保护膜的铝片，然后向烧杯里加入10 mL 2 mol·L－1稀硫酸，再插入一支温度计，温度计的温度由20 ℃逐渐升至35 ℃，随后，温度逐渐下降至30 ℃，最终停留在20 ℃。 方案二：如图2，在烧杯底部用熔融的蜡烛粘一块小木片，在烧杯里加入10 mL 2 mol·L－1硫酸溶液，再向其中加入氢氧化钠溶液，片刻后提起烧杯，发现小木片脱落下来。 方案三：如图3，甲试管中发生某化学反应，实验前U形管红墨水液面相平，在化学反应过程中，通过U形管两侧红墨水液面高低判断某反应是吸热反应还是放热反应。 序号 甲试管里发 生反应的物质 U形管里 红墨水液面 ① 氧化钙与水 左低右高 ② 氢氧化钡晶体与氯化 铵晶体(充分搅拌) ？ ③ 铝片与烧碱溶液 左低右高 ④ 铜与浓硝酸 左低右高 根据上述实验回答相关问题： (1)方案一中，温度先升高的原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 升至最大值后又逐渐下降的原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)方案二中，小木片脱落的原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)由方案三的现象得出结论：①③④组物质发生的反应都是　________　(填“吸热”或“放热”)反应。 (4)方案三实验②的U形管中的现象为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 说明反应物的总能量　________　(填“大于”“小于”或“等于”)生成物的总能量。 解析：(1)温度计的温度由20 ℃逐渐升至35 ℃，说明铝片与硫酸反应为放热反应，放出的热量使烧杯里溶液的温度升高；方案一中，温度升至最大值后又下降的原因是反应完全后，热量向空气中传递，烧杯里物质的温度降低。 (2)方案二中，小木片脱落的原因是氢氧化钠与硫酸的反应放热，温度升高，蜡烛熔化了。 (3)由方案三的现象得出结论：①③④组中出现了液面左低右高的现象，故物质发生的反应都是放热反应。 (4)氢氧化钡晶体与氯化铵晶体(充分搅拌)反应为典型的吸热反应，故红墨水液面左高右低，反应物总能量小于生成物总能量。 答案：(1)铝和硫酸反应放出的热量使烧杯里溶液的温度升高　当化学反应完成后，随着热量的散失，烧杯里溶液的温度降低 (2)硫酸溶液和氢氧化钠溶液反应放出的热量使蜡烛熔化 (3)放热 (4)U形管里红墨水液面左高右低　小于 学科网（北京）股份有限公司 $