新教材适用2024-2025学年高中化学第6章化学反应与能量第1节化学反应与能量变化第1课时化学反应与热能学案新人教版必修第二册

第六章化学反应与能量情景切入1．化学反应与能量变更700多年前，闻名的意大利旅行家马可·波罗到过中国，生平第一次看到用煤做燃料。他的游记里记载了这件簇新事。运用火是人类起先折服自然的第一步，物质燃烧给人类供应了能量，使人类渐渐脱离了野蛮生活。你肯定想知道，这种能量从何而来，物质与能量之间有什么关系？答案：煤通过化学反应——燃烧将化学能转化为热能。原理分析：煤的主要成分是C，C燃烧时，化学键断裂汲取的能量比生成二氧化碳形成新的化学键释放的能量少，故煤燃烧时放出热量。2．化学反应的速率与限度日常生活和生产中我们会遇到许多化学反应，有的反应进行得轰轰烈烈，瞬间完成，如煤的燃烧；而有些反应则须要上亿年的时间，如煤的形成。我们怎样量化地比较化学反应速率的快慢呢？答案：可以利用化学反应速率这个物理量来量化地表示化学反应的快慢。在统一单位的状况下，比较数值的大小来比较化学反应的快慢。第一节化学反应与能量变更第1课时化学反应与热能学习目标1．通过试验探究，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变更与化学键的断裂和形成有关，从化学键的角度相识和说明化学反应的热效应。核心素养1．能分析物质化学变更和伴随发生的能量转化与物质微观结构之间的关系。2．能相识到物质运动和变更是永恒的，能相识化学变更伴随着能量变更。3．能主动关注与环境爱护、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、吸热反应和放热反应对应学生用书学案P0451．试验探究：化学反应中的能量变更试验操作试验现象有_气泡__产生；用温度计测量，温度_上升__闻到_刺激性__气味；烧杯壁_发凉__；木片和烧杯_黏结在一起__；混合物呈_糊状__试验结论该反应产生_气体__，_放出__热量该反应产生NH3和H2O，_汲取__热量化学方程式Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋10H2O结论：化学反应除了有新物质生成以外，还总会伴随着能量变更，通常主要表现为热量的_释放__或_汲取__。2．放热反应和吸热反应(1)概念①放热反应：_释放__热量的化学反应。②吸热反应：_汲取__热量的化学反应。(2)常见的放热反应和吸热反应放热反应吸热反应①全部燃烧反应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⑥铝热反应(见第八章)①大多数分解反应②铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2·8H2O晶体或Ca(OH)2与NH4Cl晶体反应③以C、H2、CO为还原剂的部分氧化还原反应，如C与H2O(g)反应，C与CO2反应④NaHCO3与盐酸的反应正|误|判|断(1)硝酸铵固体溶于水，溶液的温度降低，该变更为吸热反应。(×)(2)氢气燃烧，浓硫酸溶于水，都放出热量，这些变更都为放热反应。(×)(3)镁条在空气中燃烧是放热反应，反应过程中所释放的能量全部转化为热能。(×)(4)吸热反应须要加热才能进行，放热反应都不须要加热就可以进行。(×)深|度|思|考1.做试验时，不管是吸热反应还是放热反应可能用到酒精灯加热，怎样推断该反应是吸热反应还是放热反应？放热反应加热的目的是什么？提示：持续用酒精灯加热，撤掉酒精灯反应就停止的反应是吸热反应；起先用酒精灯加热，反应起先后，撤去酒精灯仍能接着反应的是放热反应。放热反应加热的目的一般是引发反应。2．适合外出旅游时运用的“即热快餐”，其外层分别包装了两种互不接触的化学物质，运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，易运用；浓硫酸溶于水放热，但浓硫酸具有极强的腐蚀性，不行用于食品；食盐和水不反应不放热，食盐溶于水不能对食物进行加热；硝酸铵溶于水汲取热量，不能给食物加热。应|用|体|验1.下列物质间能量的变更与如图所示相符的是(D)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：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。2.把下列物质分别加入装有水的锥形瓶中，马上塞紧带U形管的塞子，已知U形管内预先装有少量水(为便于视察，预先将水染成红色)，如图所示，结果U形管左边液面上升，则加入的物质可能是(C)A．NaOH固体 B．浓H2SO4C．NH4NO3晶体 D．Na2O2固体解析：U形管左边液面上升，缘由只能是锥形瓶内气体压强减小，造成压强减小的缘由可能是温度降低。NaOH固体溶于水、浓H2SO4稀释溶液温度均上升，NH4NO3晶体溶于水温度降低，Na2O2和水反应放热且有气体生成。有关吸热反应和放热反应理解的三个“不肯定”(1)放热反应不肯定简单发生，如合成氨反应须要在高温、高压和催化剂作用下才能发生；吸热反应不肯定难发生，如盐酸与碳酸氢钠的反应在常温下就能发生。(2)须要加热才能发生的反应不肯定是吸热反应，如硫与铁的反应；吸热反应不肯定须要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。(3)放热过程不肯定是放热反应，如NaOH固体的溶解和浓硫酸的稀释是放热过程，但不是放热反应；吸热过程不肯定是吸热反应，如升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。二、化学反应中能量变更的缘由对应学生用书学案P0461．化学反应中能量变更的缘由——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更的主要缘由。2．化学反应中能量变更的确定因素——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)化学反应中能量变更图示结论：化学反应中的能量变更确定于_反应物总能量与生成物总能量__的相对大小。正|误|判|断(1)对于一个化学反应来说，当化学键断裂时汲取的总能量大于化学键形成时放出的总能量，则反应放热。(×)(2)相同条件下形成1molH—Cl放出的能量与断开1molH—Cl汲取的能量相等。(√)(3)任何化学反应，都有物质变更，同时伴随着能量变更。(√)(4)放热反应为“贮存”能量的过程，吸热反应为“释放”能量的过程。(×)(5)已知Fe与稀盐酸的反应为放热反应，即Fe的能量大于H2的能量。(×)(6)石墨转化为金刚石须要汲取热量，所以石墨更稳定。(√)深|度|思|考1.依据H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)中能量变更的数据，探究化学反应前后的能量变更。化学键反应中能量变更1mol化学键反应中能量变更断裂H—H键汲取436kJ共汲取_679__kJ断裂Cl—Cl键汲取243kJ形成H—Cl键放出431kJ共放出_862__kJ结论反应放出_183__kJ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．如图是1mol氢气燃烧的能量变更图，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、0.5molO=O键所汲取的能量，b表示形成2molH—O键所放出的能量。应|用|体|验1.如图是某化学反应过程中能量变更的曲线图。下列叙述正确的是(B)A．该反应为吸热反应B．该图可以表示Zn与HCl溶液反应的能量变更C．该反应先发生物质变更后发生能量变更D．断开反应物中化学键汲取的能量大于形成生成物中化学键放出的能量2.(2024·潍坊高一检测)已知2H→H2的能量变更如图所示。下列说法不正确的是(D)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能量解析：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，故要汲取437.6kJ能量，D错误。(1)化学键与能量变更的关系(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缘由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汲取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汲取的总能量反应过程图示三、化学能与热能相互转化的应用对应学生用书学案P0481．现阶段人类获得热能的主要途径是_物质的燃烧__；运用最多的常规能源是_化石燃料(煤、石油和自然气)__。2．化石燃料获得能量面临的问题(1)储量有限，短期内不行再生。(2)影响环境：煤、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。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)能量利用阶段提高能源的利用率。如运用节能灯，发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等。(3)开发运用新能源，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。正|误|判|断(1)探讨菠菜蛋白质“发电”不属于“太阳能文明”。(×)(2)发展太阳能经济不会减缓温室效应。(×)(3)植物进行光合作用是将太阳能转化为化学能。(√)(4)石油和自然气都属于碳素燃料。(√)深|度|思|考日常生产、生活中经常采纳多种能源，请推断下列能源哪些为清洁能源？①煤②石油③自然气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、能够干脆用于生产生活的能源。应|用|体|验1.2024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志向的燃料是(A)A．氢气 B．自然气C．酒精 D．汽油解析：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，是最志向的燃料，A正确；自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，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．在人类生产、生活对能量的需求日益增长的今日，探讨化学反应及其能量变更，对合理利用常规能源和开发新能源具有非常重要的意义。能源是人类赖以生存和发展不行缺少的因素。请完成下列问题：(1)矿物能源是现代人类社会赖以生存的重要物质基础。目前，全球仍主要处于化石能源时期。下列不属于化石能源的是_D__(填字母，下同)。A．石油 B．煤C．自然气 D．生物质能(2)下列对能源的看法合理的是_ABCD__。A．化石能源属于不行再生能源，只会越用越少B．生物质能是一种可再生能源，有广袤的应用前景C．太阳能、氢能、风能、地热能都属于新能源D．我国人口众多、资源相对匮乏、环境承载实力较弱，因此要建设节约型社会(1)(2)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、自然气、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、自然气、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、自然气新能源太阳能、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、生物质能不行再生能源煤、石油、自然气、核能,1．下列关于化学反应与能量变更的说法不正确的是(C)A．化学反应肯定伴随着能量变更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．化学变更中的能量变更主要是由化学键的断裂和形成引起的解析：全部化学反应中都有化学键的断裂与形成，均伴随能量变更，A项正确；钠和水反应过程中钠熔成小球，说明钠与水反应放热，B项正确；Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应为吸热反应，C项错误；化学反应中由于化学键的断裂和形成，化学反应伴随能量变更，D项正确。2．中华民族的独创创建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更的是(A)ABCD神舟十四号载人飞船放射粮食酿醋湿法炼铜打磨磁石制司南3.(2024·哈尔滨高一检测)下列各图所表示的化学反应，能正确表示吸热反应的是(A)解析：反应过程中，断裂反应物中的化学键汲取能量，能量上升；形成生成物中的化学键释放能量，能量降低，D项的能量变更过程恰好相反；C项两过程能量变更相等；B项生成物的总能量比反应物的总能量低，表示的是放热反应。4．现代社会生活离不开能量。(1)冷敷袋在日常生活中有降温、保鲜和镇痛等用途。制作冷敷袋可以利用_吸热__(填“放热”或“吸热”)的化学变更或物理变更。(2)目前市面上有一种新型饭盒“即热饭盒”，其原理是在饭盒底部有两层，一层存放水，另一层存放镁和铁的混合物。运用时打开隔离层，即发生以下反应：Mg＋2H2O=X＋H2↑。①该饭盒底部“即热”存在什么能量之间的转化？_化学能转化为热能__。②已知X是一种碱，则X的化学式为_Mg(OH)2__。解析：(1)可以利用吸热的化学变更或物理变更降低温度，来制作冷敷袋。(2)①该饭盒底部“即热”是把化学能转化为热能。②依据原子守恒可知X的化学式为Mg(OH)2。对点训练题组一化学反应与能量变更的关系1．(2024·岳阳高一检测)2024北京冬奥会是历史上首届实现100%绿电供应的盛会。“绿电”在北京冬奥会的全面运用推动了新能源的发展。新能源的特点是资源丰富，在运用时对环境无污染，且可以再生。下列能达到新能源标准的是(B)①地热能②煤③自然气④太阳能⑤生物质能⑥石油⑦风能⑧氢能A．②⑤⑦⑧ B．①④⑤⑦⑧C．④⑤⑦⑧ D．②③⑥⑦⑧解析：煤、石油、自然气是化石能源，不行再生，不属于新能源；新能源有太阳能、地热能、海洋能、风能、氢能、生物质能等，这些新能源对环境污染小，属于环境友好型能源，即符合条件的是①④⑤⑦⑧，故选B。2．下列对于化学反应过程的理解，错误的是(B)A．化学反应过程中同时存在物质和能量的变更B．凡是能量变更肯定发生在化学变更中C．化学反应中同时存在质量守恒和能量守恒D．能量的释放和汲取以发生变更的物质为基础解析：化学变更过程中肯定伴随着能量的变更，但有能量变更的不肯定是化学变更，如灯泡通电时发光发热是物理变更，故选B。题组二放热反应和吸热反应3．下列物质反应时，生成物总能量高于反应物总能量的是(C)A．甲烷与氧气B．生石灰与水C．碳与二氧化碳D．氢氧化钠溶液与盐酸解析：甲烷在氧气中的燃烧反应为放热反应，反应物能量高，A项错误；生石灰与水的反应、NaOH溶液与盐酸的反应均是放热反应，反应物能量高，B、D项错误，碳与二氧化碳的反应为吸热反应，生成物的能量高，C项正确。4．中国传统文化对人类文明贡献巨大。下列诗句中包含吸热反应过程的是(C)A．野火烧不尽，春风吹又生B．春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干C．千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲D．爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏解析：A项包含燃烧过程，属放热过程，错误；B项，蜡炬燃烧是放热过程，错误；C项，碳酸钙高温分解是吸热过程，正确；D项，燃放爆竹爆炸时放热，错误。5．将盛有NH4HCO3粉末的试管放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向试管中加入盐酸(如图)，反应猛烈，醋酸渐渐凝固。由此可知(B)A．NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应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．反应物中化学键断裂汲取的能量少解析：醋酸渐渐凝固，说明NH4HCO3与盐酸反应使醋酸的温度降低，因此该反应为吸热反应，反应物中化学键断裂汲取的能量多于生成物中化学键形成放出的能量，A错误，D错误；吸热反应中反应物汲取能量，得到的生成物内能增加，B正确；反应物的总能量低于生成物的总能量，C错误。6．氢气是一种清洁燃料，燃烧时发生反应：2H2＋O22H2O。下列关于该反应的说法不正确的是(B)A．属于化合反应B．属于吸热反应C．反应物的总能量高于生成物的总能量D．能量变更与化学键的断裂和形成有关解析：由两种物质生成一种物质，属于化合反应，故A正确；燃烧属于放热反应，故B错误；属于放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，故C正确；能量变更与化学键的断裂和形成有关，断键要吸热，形成化学键要放热，故D正确。题组三化学反应中能量变更的实质7．如图表示化学反应过程中的能量变更，据图推断下列说法中合理的是(B)A．CaO、浓硫酸分别加入水中时的能量变更符合图1B．500mL2.0mol·L－1H2SO4溶液和500mL2.0mol·L－1Ba(OH)2溶液的反应符合图1C．发生图1能量变更的任何反应，肯定不须要加热即可发生D．500mL2.0mol·L－1盐酸和500mL2.0mol·L－1NaOH溶液的反应符合图2解析：浓硫酸稀释时没有发生化学反应，只是放热过程，A错误；H2SO4和Ba(OH)2的反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，B正确；图1表示放热反应，有些放热反应须要加热，如铝热反应属于放热反应，但须要高温条件才能发生，C错误；酸碱中和反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，符合图1的能量变更曲线，D错误。8．(2024·青岛高一检测)氢气和氧气发生反应的过程用如图模型表示，“—”表示化学键，下列说法正确的是(C)A．过程Ⅰ是放热过程B．过程Ⅲ肯定是吸热过程C．a的总能量大于d的总能量D．该反应的能量转化形式只能以热能的形式进行解析：过程Ⅰ分子中的化学键断裂形成原子，属于吸热过程，故A错误；过程Ⅲ为新化学键形成的过程，是放热过程，故B错误；氢气燃烧放热，则a的总能量大于d的总能量，故C正确；该反应可通过燃料电池实现化学能到电能的转化，不肯定以热能的形式进行，故D错误。9．2024年，全国两会提案议案中，绿色低碳话题热度不减。有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是(B)A．H2O的分解反应是放热反应B．氢能源未被普遍运用C．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值D．2molH2O具有的总能量高于2molH2和1molO2的能量解析：水的分解是吸热反应，A错误；氢能源受贮存和运输等因素的限制，还未普遍运用，但有巨大的开发利用价值，B正确，C错误；2molH2和1molO2反应生成2molH2O时，放出大量热，2molH2O具有的总能量低于2molH2和1molO2的能量。综合强化10．下列反应既属于吸热反应又属于离子反应的是(B)A．H2O2在MnO2作用下分解B．盐酸和碳酸氢钠溶液反应C．锌放入稀硫酸中D．制备水煤气的反应解析：过氧化氢在MnO2催化条件下分解是放热反应且是非离子反应，A错误；盐酸和碳酸氢钠的反应为吸热反应，且是离子反应，B正确；锌与稀硫酸反应为放热反应，C错误；制水煤气的反应是吸热反应，但是非离子反应，D错误。11．(2024·新乡高一检测)在一个小烧杯里加入约20g已研磨成粉末的氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]，将小烧杯放在事先已滴有3～4滴水的玻璃片上，然后向烧杯内加入约10g氯化铵晶体，并马上用玻璃棒快速搅拌。试回答下列问题：(1)写出该反应的化学方程式：Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋10H2O＋2NH3↑。(2)试验中要马上用玻璃棒快速搅拌的缘由是_使反应物充分混合，快速发生反应__。(3)假如没有看到“结冰”现象，我们还可以实行哪些方式来说明该反应吸热？(答出两种方案)①第一种方案是_在烧杯内的反应物中插入温度计，反应后温度计示数下降，说明该反应是吸热反应__；②其次种方案是_用皮肤感受，感觉烧杯外壁很凉，说明该反应为吸热反应__。(4)“结冰”现象说明该反应断开旧化学键_汲取__(填“汲取”或“放出”)的能量_>__(填“>”或“<”)形成新化学键_放出__(填“汲取”或“放出”)的能量。解析：(1)氯化铵和氢氧化钡晶体反应生成氯化钡、氨气和水。(2)Ba(OH)2·8H2O和氯化铵晶体之间的反应是固体之间的反应，搅拌可使混合物充分接触并发生反应。(3)氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应是吸热反应，可以依据用手触摸烧杯外壁，烧杯外壁变凉，或用温度计测混合物的温度，温度计示数下降等现象来证明。(4)“结冰”现象说明该反应是一个吸热反应，则反应物的总能量小于生成物的总能量，旧键断裂汲取的总能量大于新键形成释放的总能量。12．(2024·昆明高一检测)(1)如图是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中的能量变更示意图，说明这个反应是_放热__(填“吸热”或“放热”)反应，NO2和CO的总能量_大于__(填“大于”“小于”或“等于”)CO2和NO的总能量。(2)已知在高温、高压、催化剂作用下，1mol石墨转化为金刚石，汲取1.9kJ的热量。①该反应_是__(填“是”或“不是”)吸热反应。②石墨和金刚石相比，_金刚石__能量高，_石墨__更稳定。③推想石墨与金刚石各1mol在相同条件下燃烧，_金刚石__放出的热量多。解析：(1)依据题中图像可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放热。(2)1mol石墨转化为金刚石，该反应汲取1.9kJ的热量，属于吸热反应，金刚石的能量高，石墨的能量低，故石墨更稳定，石墨与金刚石各1mol在相同条件下燃烧时金刚石放出的热量多。13．(2024·北京朝阳区高一检测)为了探究化学能与热能的转化，某试验小组设计了如图所示的三套试验装置(反应均在通风橱中进行)：(1)上述三个装置中，仅凭眼睛视察不能验证“铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应”的是_Ⅲ__(填装置序号)。(2)某同学选用装置Ⅰ进行试验(试验前U形管里液面左右相平)，在甲试管中加入适量Ba(OH)2溶液与稀硫酸，U形管中可视察到的现象是_