专题6 第2单元 第2课时 化学反应中能量变化的原因燃料燃烧释放的能量及氢燃料的应用前景-【新课程学案】2025-2026学年高中化学必修第二册教师用书word（苏教版）

本讲义聚焦化学反应中能量变化的原因及燃料燃烧能量与氢燃料应用前景，先通过H₂与Cl₂反应实例，从化学键断裂与形成的能量变化、物质总能量高低两角度分析放热与吸热反应，再结合能量图像深化理解，后延伸至燃料热值、化石燃料问题及氢能的优缺点与应用前景，构建从微观机理到宏观应用的知识支架。 该资料以“导学设计+系统融通知能+题点多维训练”为特色，通过具体反应数据表格、能量图像分析等培养化学观念（物质变化伴随能量变化）和科学思维（证据推理与模型建构），如用键能计算反应能量变化、分析分步反应能量图像。课中助力教师引导学生从微观到宏观理解知识，课后通过多样化习题（选择、填空、计算）帮助学生巩固应用，查漏补缺，同时渗透能源可持续发展的科学态度与责任。

　　第2课时　化学反应中能量变化的原因燃料燃烧 释放的能量及氢燃料的应用前景 新知探究(一)——化学反应中能量变化的原因　 导学设计 根据H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)中能量变化的数据,探索化学反应前后的能量变化。 化学键 反应中能量变化 1 mol化学键 反应中能量变化 断裂H—H键 吸收436 kJ 共吸收679 kJ 断裂Cl—Cl键 吸收243 kJ 形成H—Cl键 放出431 kJ 共放出862 kJ 结论 1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)反应生成2 mol HCl(g),放出183 kJ的能量 1.从化学键的断裂与形成分析,放热反应与吸热反应的原因是什么? 提示:反应物断键吸收的总能量低于生成物成键放出的总能量时表现为放热反应,反之为吸热反应。 2.从物质具有能量的高低,如何理解放热反应与吸热反应? 提示:反应物的总能量高于生成物的总能量时表现为放热反应,反之为吸热反应。 [系统融通知能] 1.化学键与能量变化的关系 2.放热反应与吸热反应的比较 项目 放热反应 吸热反应 形成 原因 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量 与化学 键强弱 的关系 生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量 生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量 3.能量图像分析 　　当a<b或Q1>Q2反应表现为放热反应,反之表现为吸热反应。 [题点多维训练] 1.(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。 2．(2025·河北石家庄期中)反应A＋B―→C(吸热反应)分两步进行：①A＋B―→X(放热反应)；②X―→C(吸热反应)。下列示意图中，能正确表示反应过程中能量变化的是(　　) 解析：选A　放热反应的特点是反应物总能量大于生成物总能量；吸热反应的特点是反应物总能量小于生成物总能量，据此分析作答。A＋B―→X是放热反应，X―→C是吸热反应，A符合题意；A＋B―→X是吸热反应，X―→C是放热反应，B不符合题意；A＋B―→X是放热反应，X―→C是放热反应，C不符合题意；A＋B―→X是吸热反应，X―→C是吸热反应，D不符合题意。 3.已知反应X+Y===M+N为吸热反应,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.该反应是吸热反应,一定要加热,反应才能进行 C.破坏反应物中的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.X和Y的总能量一定低于M和N的总能量 解析:选D　由该反应为吸热反应可知,反应物的总能量小于生成物的总能量,即X和Y的总能量一定低于M和N的总能量。吸热反应不一定需要加热反应才能进行,如Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应,常温下就可以发生。破坏化学键所吸收的能量小于形成化学键所放出的能量的反应为放热反应。 4.化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。共价键的键能是两种原子间形成1 mol共价键(或其可逆过程)时释放(或吸收)的能量。已知H—H键的键能为436 kJ·mol-1、Cl—Cl键的键能为243 kJ·mol-1、H—Cl键的键能为x,若1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)反应生成2 mol HCl(g)放出183 kJ的热量,则x为 (　　) A.496 kJ·mol-1 B.431 kJ·mol-1 C.862 kJ·mol-1 D.248 kJ·mol-1 解析:选B　化学反应放出的能量等于反应物的总键能-生成物的总键能,436 kJ·mol-1+243 kJ·mol-1-2x=-183 kJ·mol-1,解得:x=431 kJ·mol-1。 5.已知化学反应N2+3H22NH3的能量变化如图所示: (1)1 mol N和3 mol H生成1 mol NH3(g)是　　　　　(填“吸收”或“释放”)能量的过程。  (2)由 mol N2(g)和 mol H2(g)生成1 mol NH3(g)的过程　　　　　　(填“吸收”或“释放”)　　　　 kJ能量。  解析:如果反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量,整个反应就放出能量,反之就吸收能量。 (1)由图像可知1 mol N和3 mol H具有的总能量比1 mol NH3(g)的能量高 b kJ,所以1 mol N和3 mol H生成1 mol NH3(g)是释放能量的过程。 (2)由图像可知 mol N2(g)和 mol H2(g)的总能量比1 mol N和3 mol H具有的总能量低a kJ,而1 mol NH3(g)具有的总能量比1 mol N和3 mol H具有的总能量低b kJ,b>a,所以由 mol N2(g)和 mol H2(g)生成1 mol NH3(g)的过程释放出(b-a)kJ能量。 答案:(1)释放　(2)释放　(b-a) 新知探究(二)——燃料燃烧释放的能量及氢燃料的应用前景 (一)燃料燃烧释放的能量 1.燃料的热值 在一定条件下单位质量的可燃物完全燃烧所放出的热,单位是kJ·g-1。 2.燃料使用的现状与问题 (1)当前我国使用最多的能源:化石燃料,即煤、石油、天然气。 (2)化石燃料亟待解决的问题: (3)解决燃料燃烧存在问题的研究方向 ①节约现有的能源,尤其是减少作为燃料的煤和石油的开采; ②提高燃料的使用效率,减少对环境的污染,利用化学方法将化石燃料转化为清洁燃料; ③积极开发优质的新能源,氢能、水能、太阳能、风能等都是更清洁、更高效的能源。 (二)氢燃料的应用前景 1.氢能的优点 2.氢能利用存在的问题 (1)廉价的制氢技术——首要难点 原因 制氢需要消耗大量的能量且效率低 解决 途径 将太阳能转化为电能,再将水催化电解获得氢气,其中最关键的高效、廉价、绿色的催化技术已有突破性进展 (2)安全可靠的贮氢和输氢方法——关键 原因 H2密度小、熔点低、难液化,贮存液氢的容器要求高 解决 途径 研究具备良好吸收和释放氢气性能的合金(如镧镍合金等) [题点多维训练] 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)氢气的热值较高,目前是我国的主要能源。 (×) (2)化石燃料的燃烧,容易引起环境的污染。 (√) (3)煤经气化转化为煤气属于物理方法。 (×) (4)利用太阳能将水催化电解获得氢气,是一种理想的制氢手段。 (√) 2.下列说法不正确的是 (　　) ①化石燃料在任何条件下都能充分燃烧　②化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、SO2等有害气体　③直接燃烧煤不如将煤进行深加工后再燃烧的效果好　④固体煤变为气体燃料后,燃烧效率更低 A.①④　　　　　　　　 B.②③④ C.②③ D.①③④ 解析:选A　化石燃料充分燃烧的条件是燃料与空气或氧气要尽可能充分接触,且空气或氧气要适当过量,①不正确;固体煤变为气体燃料后,接触面积增大,燃烧更充分,燃烧效率更高,④不正确。 3.石油是一种重要能源,人类正面临着石油短缺、油价上涨的困境。以下解决能源问题的方法不当的是 (　　) A.用木材作燃料 B.用液氢替代汽油 C.开发风能 D.开发地热能 解析:选A　用木材作燃料,使森林和植被被破坏,造成地球的生态系统失衡,故不能用木材作燃料来解决问题。解决能源问题应开发新能源,如氢能、风能、地热能、核能等,同时提高能源的利用率,减少能源的浪费等。 4.H2是一种很有前景的能源,以水为原料大量制取H2,最理想的途径是 (　　) A.利用太阳能直接使水分解为H2 B.以焦炭和水为原料制水煤气后再分离出H2 C.以炽热的Fe和水反应生成H2 D.由热电厂提供电能,利用直流电电解水产生H2 解析:选A　直接用太阳能使水分解制氢气,高效、廉价、无污染,A正确;用焦炭和水反应,需要消耗大量能源,B错误;用炽热的铁和水反应,需要消耗大量能源,C错误;电解水需要消耗大量能源,D错误。 5.(2025·邢台期末)一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法错误的是 (　　) A.氢能属于二次能源 B.图中能量转化的方式至少有6种 C.太阳能电池的供电原理与燃料电池相同 D.太阳能、风能、氢能都属于新能源 解析:选C　氢能属于二次能源,A项正确;图中涉及的能量转化方式有太阳能、风能、水能转化为电能,电能与化学能的相互转化,电能向光能的转化,B项正确;太阳能电池的供电原理与燃料电池不同,C项错误;太阳能、风能、氢能都属于新能源,D项正确。 学科网（北京）股份有限公司 $