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-【新课程学案】2025-2026学年高中化学必修第二册教师用书word（鲁科版 多选版）

本讲义聚焦化学反应中能量变化的本质及转化形式，从生活实例（如木炭燃烧、铝热反应）引入，通过实验探究（镁与盐酸、铁与盐酸等反应温度变化）建立吸热放热反应概念，再从化学键断裂与形成、物质总能量差异两角度剖析能量变化本质，构建完整知识支架。 该资料以实验探究为核心，通过镁与盐酸反应温度升高、硝酸铵溶解温度降低等实验培养科学探究与实践能力，结合化学键计算（如H₂燃烧能量分析）渗透科学思维中的模型建构，融入传统文化诗句题（如“投泥泼水愈光明”）体现科学态度与责任。课中辅助教师实验教学，课后多维训练帮助学生巩固知识、查漏补缺。

第2 节　化学反应与能量转化 学习目标 重点难点 1.认识物质具有能量,认识吸热反应与放热反应,了解化学反应体系能量改变与化学键的断裂和形成有关。 2.知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化,以原电池为例认识化学能可以转化为电能,从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。 3.体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。 重点 1.化学反应中能量变化的本质。 2.化学能转化为电能的装置特点及原理。 难点 化学能转化为电能的装置特点及原理。 第一课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式 新知探究(一)——化学反应中化学能与热能的相互转化 1.生产、生活中化学反应的能量变化 (1)木炭在空气中燃烧,释放能量,能量的转化形式为化学能转化为热能和光能。 (2)利用太阳能光解水制氢气时,吸收能量,能量的转化形式是光能转化为化学能。 (3)利用铝热反应焊接钢轨时,释放能量,化学能转化为热能和光能。 2.探究化学反应中能量的转化形式 (1)活动探究 实验操作 实验现象 有关化学方 程式及结论 镁粉溶解,有大量气泡产生,反应混合液的温度升高 Mg+2HCl===MgCl2+H2↑,反应释放能量 铁粉逐渐溶解,但产生气泡的速率不如Mg与稀盐酸反应的快,溶液温度升高,但温度不如Mg与稀盐酸反应的高 Fe+2HCl===FeCl2+H2↑,等量的金属与稀盐酸反应,金属越活泼,释放的能量越多 有气泡产生,溶液温度降低 反应吸收能量 (2)结论 每一个化学反应都伴随着能量的变化,有的反应吸收能量,有的反应释放能量。 吸热反应:最终表现为吸收热量的化学反应。 放热反应:最终表现为释放热量的化学反应。 3.常见的吸热反应与放热反应 常见的吸热反应 ①大部分分解反应;②大部分铵盐与碱的反应,如Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反应;③部分以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应,如C+CO22CO;④碳与水蒸气的反应:C+H2O(g)CO+H2 常见的放热反应 ①金属与水或酸的反应;②金属氧化物与水或酸的反应;③可燃物的燃烧反应及缓慢氧化;④酸与碱的中和反应;⑤大部分化合反应;⑥铝热反应 应用化学 　 　　某学生用如图所示装置对物质变化过程中的能量变化进行探究。探究发现向试管中加入NH4NO3(s)时,甲管液面高于乙管,向试管中加入CaO(s)时,甲管液面低于乙管。 1.甲、乙两管产生高度差的原因是什么? 提示:锥形瓶内的空气体积随温度变化,气体压强发生变化。 2.向水中加入NH4NO3后,为什么甲管液面高于乙管? 提示:NH4NO3溶于水吸收热量,使锥形瓶内空气体积缩小。 3.向水中加入CaO后,为什么甲管液面低于乙管? 提示:CaO与水的反应是放热反应,使锥形瓶内空气体积膨胀。 [题点多维训练] 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)硝酸铵固体溶于水,溶液的温度下降,该变化为吸热反应。 (×) (2)所有的燃烧均放出热量。 (√) (3)化学反应既有物质变化,又有能量变化。 (√) (4)镁条在空气中的燃烧是放热反应,反应过程中所释放的能量全部转化为热能。 (×) 2．下列属于吸热反应的是(　 ) A．盐酸与氢氧化钠溶液反应 B．丙烷在空气中完全燃烧 C．碳酸钠粉末遇水生成水合碳酸钠(Na2CO3·xH2O) D．氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应 解析：选D　盐酸与氢氧化钠溶液反应是放热反应，A不符合题意；丙烷在空气中完全燃烧是放热反应，B不符合题意；碳酸钠粉末遇水生成水合碳 酸钠(Na2CO3·xH2O)是放热反应，C不符合题意；氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应是吸热反应，D符合题意。 3.(2025·辽宁高一阶段检测)中华传统文化蕴含着丰富的化学知识。下列诗句中主要涉及吸热反应的是 (　 ) A.千里冰封,万里雪飘 B.野火烧不尽,春风吹又生 C.投泥泼水愈光明,烁玉流金见精悍 D.爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏 解析:选C　A项,所描述的是水的不同状态之间的物理变化,不是化学反应,错误;B项,涉及燃烧过程,燃烧属于放热反应,错误;C项,涉及碳与水蒸气的反应,该反应为吸热反应,正确;D项,涉及剧烈燃烧过程,燃烧属于放热反应,错误。 　　　　　　　　　　　　　　　　 4.根据日常生活和回忆已学化学反应,对下列变化按吸热或放热的标准分类: ①钠投入水中　②煅烧石灰石制生石灰　③食物腐烂　④炸药爆炸　⑤氢气在氯气中燃烧　⑥生石灰与水作用制熟石灰　⑦碳与水蒸气制取水煤气(CO和H2)　⑧硫酸与氢氧化钠的中和反应　⑨氦气球受热爆炸 (1)属于放热反应的有　　　　　(填序号,下同)。  (2)属于吸热反应的有　　　　　。  答案:(1)①③④⑤⑥⑧　(2)②⑦ 新知探究(二)——化学反应中能量变化的本质及转化形式 1.从化学键的角度分析化学反应中能量变化的本质 (1)实例分析 断键时吸收的总能量:436 kJ+249 kJ=685 kJ; 成键时释放的总能量:930 kJ; 所以1 mol H2燃烧生成水蒸气时释放能量245 kJ。 (2)图示 注:E1为破坏旧化学键吸收的能量,E2为形成新化学键释放的能量。 (3)结论 ①若E1>E2,反应吸收能量(吸热反应)。 ②若E1<E2,反应释放能量(放热反应)。 2.从物质内部能量的角度分析化学反应中能量变化的本质 (1)图示 (2)结论 ①反应物内部的总能量小于生成物内部的总能量,反应吸收能量。 ②反应物内部的总能量大于生成物内部的总能量,反应释放能量。 3.研究化学反应中能量变化的意义 (1)有效利用化学反应将化学能转化为热能、电能等其他形式的能量,用于生产、生活和科研。 (2)开发新能源,提高能量利用效率。 (3)利用热能、电能等促使很多化学反应的发生,获得所需物质。 　　　　　　　　　　　　　　　　 　　[典例]　已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ,且氧气中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 (　 ) A.436 kJ B.557 kJ C.920 kJ D.618 kJ [解析]　1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ,则1 mol H2 (g)完全燃烧生成水蒸气放热242 kJ,设1 mol H—H键断裂时吸收热量为x kJ, 有x+×496-2×463=-242,解得x=436。 [答案]　A |思维建模|利用化学键计算反应的能量变化 　 　　化学反应中能量的变化=断开旧键吸收的总能量-形成新键放出的总能量 或=E吸-E放 [题点多维训练] 题点(一)　化学反应中能量变化的本质 1.已知反应X+Y===M+N为吸热反应,对这个反应的下列说法正确的是 (　 ) A.X的能量一定低于M的,Y的能量一定低于N的 B.因为该反应为吸热反应,故一定要加热反应才能进行 C.破坏反应物中化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量 D.反应物X和Y的总能量一定小于生成物M和N的总能量 解析:选D　反应是吸热反应还是放热反应比较的是反应物的总能量和生成物的总能量,当反应物的总能量小于生成物的总能量时,反应为吸热反应,故A错、D对;反应是否需要加热与反应是吸热反应还是放热反应无关,故B错;当破坏化学键吸收的总能量大于形成化学键所放出的总能量时为吸热反应,故C错。 2.(2025·苏州期中)甲醇重整反应的原理为CH3OH+H2OCO2+3H2,其能量变化如图所示。下列说法正确的是 (　 ) A.该反应是一个吸收热量的过程 B.反应物的总能量小于生成物的总能量 C.由氢原子形成H—H键时放出能量 D.H—C键断裂时放出能量 解析:选C　由图可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,题中转化过程是一个放出能量的过程,故A、B错误;形成H—H键时放出能量,故C正确;断开H—C键时吸收能量,故D错误。 题点(二)　利用化学键计算反应的能量变化 3.下表中的数据表示破坏或形成1 mol化学键需消耗或释放的能量,根据表中数据计算反应CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)生成1 mol CO2时的热量变化　　 (　 ) 化学键 C—H O—O OO C—O CO H—O 能量/kJ 415 138 498 343 798 465 A.放出热量800 kJ B.放出热量1 520 kJ C.吸收热量110 kJ D.放出热量610 kJ 解析:选A　1个CH4中含4个C—H键,1个O2中含1个O==O键,1个CO2中含2个C==O键,1个H2O中含2个H—O键。生成1 mol CO2时,断裂4 mol C—H键和2 mol O==O键,形成4 mol H—O键和2 mol C==O键,吸收的热量=4×415 kJ+2×498 kJ=2 656 kJ,释放的热量=4×465 kJ+2×798 kJ=3 456 kJ,所以放出的热量=3 456 kJ-2 656 kJ=800 kJ,故选A。 4. [双选]1 mol氢气完全燃烧生成水蒸气时的能量变化如图所示。下列说法正确的是 (　 ) A.燃烧时化学能全部转化为热能 B.断开2 mol氢氧键吸收930 kJ能量 C.相同条件下,1 mol氢原子的能量为E1,1 mol氢分子的能量为E2,则2E1<E2 D.该反应生成1 mol水蒸气时能量变化为245 kJ 解析:选BD　燃烧时化学能可转化为热能、光能等形式,故A项错误;由题图可知,断开2 mol氢氧键吸收930 kJ能量,故B项正确;氢分子变成氢原子要吸收能量,所以2E1>E2,故C项错误;该反应生成1 mol水蒸气时的能量变化为930 kJ-436 kJ-249 kJ=245 kJ,故D项正确。 5.已知N2(g)和O2(g)反应生成2 mol NO(g)吸收180 kJ能量,反应过程中的能量变化如图所示。 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 吸收的能量x值为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  解析:根据题图,断裂旧化学键所吸收的能量为(x+498)kJ,形成新化学键所释放的能量为2×632 kJ=1 264 kJ,又每生成2 mol NO(g)吸收能量180 kJ,因此有180=x+498-1 264,故x=946。 答案:(1)低于　(2)632　(3)946 学科网（北京）股份有限公司 $