2022-2023学年人教版必修第二册 第六章 第一节 第1课时　化学反应与热能 学案

PAGE17-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定向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。(宏观辨识与微观探析)2.知道化学反应可以实现化学能与热能形式的转化,体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料的重要性。(科学态度与社会责任)情境导入自热饭盒方便、快捷,将100mL左右的水倒入饭盒后只需几分钟便可惬意享用热气腾腾的食物。自热饭盒与普通饭盒比较,多一个发热包,这个小小的发热包利用什么原理提供热能呢?教学建议1.教学中要充分发挥教材中实验的作用，让学生充分感受化学反应中的热量变化，尽量让学生参与演示，既活跃了课堂气氛，又为后面的理论分析教学建立了依据。2．注意从微观和宏观两个角度引导学生理解化学反应过程中能量变化的本质，培养学生宏观辨识与微观探析的化学核心素养。学习任务一吸热反应与放热反应1．实验探究——实验6－1、实验6－2（1）镁条和稀盐酸的反应实验现象有气泡产生；用温度计测量，温度计示数升高化学方程式Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑实验结论该反应产生气体，释放热量（2）Ba（OH）2·8H2O和氯化铵反应实验现象闻到刺激性气味，烧杯壁发凉，木片与烧杯黏在一起，混合物呈糊状化学方程式Ba（OH）2·8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋10H2O实验结论该反应产生NH3和H2O，吸收热量[闪问]化学反应的能量变化是全部转化为热能吗？提示：不是。化学反应的能量变化，除转化为热能，还转化为机械能、光、声、电等多种能量形式。2．放热反应与吸热反应（1）放热反应：释放热量的化学反应，如镁条、铝片与盐酸的反应，木炭、氢气、甲烷等在氧气中的燃烧，氢气与氯气的化合反应等。（2）吸热反应：吸收热量的化学反应，如氢氧化钡与氯化铵的反应，盐酸与碳酸氢钠的反应，灼热的炭与二氧化碳的反应等。[小试身手]（原创）2022年3月23日下午，“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲，“太空教师”王亚平利用过饱和乙酸钠溶液做了太空“冰雪”实验，用手摸“冰球”，竟然还发热，原来是“热球”，这说明乙酸钠溶于水（选填“吸热”或“放热”）提示：放热。手摸“冰球”，发热，说明该过程放热。1.辨析:下列反应属于吸热反应还是放热反应?①木炭在氧气中的燃烧反应

②金属钠与水的反应

③氢氧化钠溶液与盐酸的中和反应

④碳酸氢钠的分解反应

提示:①②③是放热反应,④是吸热反应。2．探索：适合外出旅游时使用的“即热快餐”，其外层分别包装了两种互不接触的化学物质，使用时将两种物质接触并反应，对食物进行加热。下列几组物质：生石灰和水、浓硫酸和水、食盐和水、硝酸铵和水，其中最适合的是哪种？提示：生石灰和水。生石灰与水反应放出大量的热，易使用；浓硫酸溶于水放热，但浓硫酸具有极强的腐蚀性，不可用于食品；食盐和水不反应不放热，食盐溶于水不能对食物进行加热；硝酸铵溶于水吸收热量，不能给食物加热。1．常见的放热反应和吸热反应放热反应吸热反应①所有燃烧反应②酸碱中和反应③大多数化合反应④活泼金属跟水或酸的反应⑤物质的缓慢氧化①大多数分解反应②H2＋CuO（以H2为还原剂的氧化还原反应）③Ba（OH）2·8H2O＋NH4Cl（固态铵盐与碱的反应）④NaHCO3与盐酸的反应2.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，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。1．（2022·宁波高一检测）下列反应属于吸热反应的是（）A．甲烷在空气中燃烧B．生石灰和水反应C．锌粒与稀硫酸反应D．石灰石在高温下分解【解析】选D。甲烷燃烧是放热反应，故A不选；生石灰与水反应是放热反应，故B不选；锌粒与稀硫酸反应是放热反应，故C不选；石灰石高温分解是吸热反应，故D选。2.下列物质间能量的变化与如图所示相符的是（）A．盐酸与碳酸氢钠的反应B．氮气与氧气生成一氧化氮的反应C．氢氧化钡与氯化铵的反应D．铝片与盐酸的反应【解析】选D。图示为稀释浓硫酸，为放热过程；盐酸与碳酸氢钠的反应、氮气与氧气生成一氧化氮的反应、氢氧化钡与氯化铵的反应均为吸热反应，铝片与盐酸的反应为放热反应。【补偿训练】（2022·天津河东区高一检测）下列反应既是氧化还原反应又是放热反应的是（）A．NaOH和HCl反应B．Zn和HCl反应C．Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl反应D．C与CO2反应【解析】选B。NaOH和HCl反应为放热反应，但不是氧化还原反应，A不符合题意；Zn和HCl反应为放热反应，也是氧化还原反应，B符合题意；Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl反应是吸热反应，不是氧化还原反应，C不符合题意；C与CO2反应是吸热反应，是氧化还原反应，D不符合题意。学习任务二化学反应中能量变化的原因1．化学反应中能量变化的原因——微观角度结论：化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因。2．化学反应中能量变化的决定因素——宏观角度（1）从物质具有的能量理解两反应①放热反应：可看成反应物所具有的化学能转化为热能释放出来。②吸热反应：可看成热能转化为化学能被生成物所“储存”。（2）化学反应中能量变化图示结论：化学反应中的能量变化决定于反应物总能量与生成物总能量的相对大小。[小试身手]如图为某化学反应的能量－反应过程图，由此判断该反应是（填“放热反应”或“吸热反应”）。提示：吸热反应。根据图像可知该反应的反应物的总能量低于生成物的总能量，该反应是吸热反应。1．探索：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1mol化学键反应中能量变化断裂H—H键吸收436kJ共吸收679kJ断裂Cl—Cl键吸收243kJ形成H—Cl键放出431kJ共放出862kJ结论反应放出183kJ能量，说明1molH2（g）与1molCl2（g）具有的总能量高于2molHCl（g）具有的总能量2.思考：如图是1mol氢气燃烧的能量变化图，试分析a、b表示的含义。提示：化学反应发生时首先断裂反应物中的化学键，再形成生成物中的化学键，故a表示断裂1molH—H键、0.5molOO键所吸收的能量，b表示形成2molH—O键所放出的能量。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反应过程图示【典例】（2022·潍坊高一检测）已知2H→H2的能量变化如图所示。下列说法不正确的是（）A.2H→H2过程中形成的化学键是共价键B．相同质量的氢气分子的能量比氢原子的能量低C.2H→H2过程中形成1mol新化学键放出437.6kJ的能量D．1molH2离解成2molH要放出437.6kJ能量[解题思维]解答本题的思维流程如下：提取关键点（1）2H→H2；（2）氢气分子的能量比氢原子的能量低；（3）1molH2离解成2molH转化知识点（1）形成化学键释放能量；（2）能量越低越稳定；（3）断裂化学键吸收能量排除障碍点不能理解图像含义。图像表示2molH→1molH2过程中形成H—H共价键释放了437.6kJ能量【解析】选D。H2分子中含有共价键，故2H→H2过程中形成共价键，A正确；由图可知，H原子变成H2放出能量，则等质量的氢气分子的能量比氢原子的能量低，B正确；由图可知，2H→H2过程中，形成1molH—H键要放出437.6kJ能量，C正确；1molH2离解成2molH原子，要断裂H—H键，故要吸收437.6kJ能量，D错误。[借题发挥]（1）改变角度：H2→2H和2H→H2为同一物质的化学键断裂和形成，其能量变化有何特点？提示：同一物质化学键断裂和形成的能量变化相等，但前者吸收能量，后者放出能量。（2）改变物质：H2在O2中燃烧的能量变化和题目图像起始位置相同（数值不同），请从反应物、生成物的总能量的角度分析反应前后能量的变化。提示：反应物（氢气和氧气）的总能量大于生成物（水）的总能量，故反应放热。1.(2022·金华高一检测)已知2SO2+O22SO3为放热反应,下列对该反应的说法正确的是 ()A.O2的能量一定高于SO3的能量B.SO2和O2的总能量一定高于SO3的总能量C.SO2的能量一定高于SO3的能量D.因该反应为放热反应,故不必加热就可发生【解析】选B。放热反应中反应物总能量高于生成物总能量,所以SO2和O2的总能量一定高于SO3的总能量,B正确;O2的能量不一定高于SO3的能量,SO2的能量不一定高于SO3的能量,故A、C错误;反应是否为放热反应,与反应条件无关,放热反应,可能需要加热才能发生,故D错误。2.如图是某化学反应过程中能量变化的曲线图。下列叙述正确的是（）A．该反应为吸热反应B．该图可以表示Zn与HCl溶液反应的能量变化C．该反应先发生物质变化后发生能量变化D．断开反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量【解析】选B。由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，则该反应是放热反应，A错误；Zn和HCl溶液反应生成ZnCl2和H2，并放出能量，符合图示能量变化，B正确；化学反应过程中，物质变化和能量变化同时发生，C错误；该反应是放热反应，断开反应物中化学键吸收的能量小于形成生成物中化学键放出的能量，D错误。学习任务三人类对能源的利用1．能源使用历史：早期以树枝杂草为主要能源，现代以煤、石油和天然气为主要能源。2．化石燃料利用过程中亟待解决的两方面问题（1）储量有限，短期内不可再生。（2）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．节能减排的措施（1）燃料燃烧阶段提高燃料的燃烧效率。（2）能量利用阶段提高能源的利用率。（3）开发使用新能源，目前人们比较关注的新能源有太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。[闪问]生物质能属于化石能源吗？提示：生物质能是一种可再生能源，不属于化石能源。辨析：日常生产、生活中常常采用多种能源，请判断下列能源哪些为清洁能源？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。能源的多角度分类分类依据种类举例来源来自太阳辐射的能量太阳能、煤、石油、天然气、生物质能、风能等来自地球内部的能量地热能、核能来自天体的引力能量潮汐能转换过程一次能源太阳能、煤、石油、天然气、生物质能、风能二次能源石油制品、煤气、电能利用历史化石燃料煤、石油、天然气新能源太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能、生物质能等性质可再生能源太阳能、风能、水能、生物质能不可再生能源煤、石油、天然气、核能1．2022年北京冬季奥运会的理念是“绿色、共享、开放、廉洁”。从环保角度考虑，冬奥会赛事服务车辆最理想的燃料是（）A．氢气B．天然气C．酒精D．汽油【解析】选A。氢气为燃料，燃烧时释放出的热量多，燃烧的产物只有水，无污染，是最理想的燃料，故A正确；天然气的主要成分是甲烷，甲烷燃烧产生二氧化碳和水，二氧化碳排放过多会造成温室效应，故B错误；酒精燃烧产生二氧化碳和水，二氧化碳排放过多会造成温室效应，故C错误；汽油燃烧会产生二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫等气体，会污染空气、产生温室效应，故D错误。2．（2022·广州高一检测）人类将在未来几十年内逐渐由“碳素燃料文明时代”过渡至“太阳能文明时代”（包括风能、生物质能等太阳能的转换形态），人们将适应“低碳经济”和“低碳生活”。下列说法不正确的是（）A．研究菠菜蛋白质“发电”不属于“太阳能文明”B．发展太阳能经济有助于减缓温室效应C．植物进行光合作用是将太阳能转化为化学能D．石油和天然气都属于碳素燃料【解析】选A。菠菜蛋白质“发电”属于“太阳能文明”，A错误。【补偿训练】风能是一种清洁无公害的可再生能源。下列有关风力发电的叙述不正确的是（）A．可节约大量煤、天然气、石油等燃料B．有效减少二氧化碳排放，控制温室效应C．风能是一种清洁的环保型能源D．风力发电是化学能转变为电能【解析】选D。风力发电可以减少热力发电的需要，从而节约大量煤、天然气、石油等燃料，故A正确；风力发电过程中没有化石燃料的燃烧，且可以减少热力发电，有效减少二氧化碳排放，控制温室效应，故B正确；风力发电不会对环境造成污染，为清洁能源，故C正确；风力发电是把风能转化为电能，故D错误。2．“能源分类相关图”如图所示，四组能源选项中全部符合图中阴影部分的能源是（）A.煤炭、石油、潮汐能B．水能、生物质能、天然气C．太阳能、风能、生物质能D．地热能、海洋能、核能【解析】选C。A项，煤炭、石油不是新能源，也不是可再生能源；B项，天然气不是新能源，也不是可再生能源；D项，地热能是来自地球内部的能源，核能不是可再生能源，也不是来自太阳的能源。1．（教材习题改编）下列关于化学反应与能量变化的说法不正确的是（）A．化学反应一定伴随着能量变化B．Na与H2O的反应属于放热反应C．Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应属于放热反应D.化学变化中的能量变化主要是由化学键的断裂和形成引起的【解析】选C。化学反应的本质是旧化学键的断裂与新化学键的形成，由于断键吸热，成键放热，因此化学反应必然伴随着能量变化，A、D正确；Na与H2O反应生成氢氧化钠和氢气，属于放热反应，B正确；Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应属于吸热反应，C错误。2．中华民族的发明创造为人类文明进步做出了巨大贡献，下列过程主要是利用化学反应中能量变化的是（）ABCD神舟十四号载人飞船发射粮食酿醋湿法炼铜打磨磁石制司南【解析】选A。神舟十四号载人飞船发射过程中燃料燃烧发生氧化还原反应，放出大量热，符合题意，故A选；粮食酿醋主要是利用淀粉水解得到葡萄糖，葡萄糖分解得到乙醇，然后乙醇再转化为乙酸，不符合题意，故B不选；湿法炼铜，二价铜离子还原为铜，利用铁的还原性，不符合题意，故C不选；打磨磁石制司南是物体形状的改变，没有新物质生成，属于物理变化，不符合题意，故D不选。【补偿训练】反应H2＋Cl2eq\o(=,\s\up7