1、第一节化学反应与能量变化基础课时7化学反应与热能 学 习 任 务1通过实验，了解化学反应的能量变化和化学反应分为放热反应和吸热反应，培养“科学探究与宏观辨识”的核心素养。2从微观与宏观角度理解化学反应过程中能量变化的原因，培养“微观探析与模型认知”的核心素养。3了解人类对能源的利用和提高燃料燃烧效率、开发新能源的意义，培养“科学态度与社会责任”的核心素养。知识点一放热反应与吸热反应1实验探究(1)向Mg与稀盐酸反应的溶液中插入温度计，温度计显示的温度升高，说明该反应为放热反应。(2)将20 g Ba(OH)28 H2O晶体研细后与10 g NH4Cl晶体混合放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的
2、木片上。用玻璃棒快速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯，用手触摸杯壁下部感觉冰凉，烧杯与木片间有结冰现象，说明该反应为吸热反应。2放热反应与吸热反应(1)放热反应：释放热量的化学反应，如活泼金属与酸的反应，燃烧反应，中和反应等。(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。判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)化学反应是放热还是吸热与反应条件有关。()(2)所有的燃烧反应均为放热反应。()(3)常温下，盐酸加入NaHCO3溶液中发生反应生成CO2，该反应为放热反应。()知识点二化学反应过程中能量变化的原因1从化学键的断
3、裂与形成分析2从物质具有的能量分析物质具有的能量与物质的组成、结构、状态有关。(1)从物质具有的能量理解两反应放热反应可以看成是反应物所具有的化学能转化为热能释放出来。吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存”。(2)图示理解结论：化学反应中的能量变化取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)化学反应的实质是化学键的断裂和形成。()(2)物质具有的能量与组成、结构有关，与状态无关。()(3)反应C(s)O2(g)=CO2(g)为放热反应说明1 mol O2(g)的总能量高于1 mol CO2(g)的总能量。()知识点三人类对能源的利
4、用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。1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。2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，有效提高能源利用率。3新能源(1)特点：资源丰富、可以再生、对环境无污染等。(2)人们比较关注的新能源：太阳能、风能、地热能、海洋能和氢
5、能等。在人类对能源的利用方面，你有什么建议？提示：(1)减少人类对化石能源的使用；(2)净化化石能源；(3)开发新能源等。放热反应与吸热反应的理解下列反应是放热反应的有_(填序号)。CH42O2CO22H2OCaCO3CaOCO22CSiO2Si2COFe2O33CO2Fe3CO2NaHCO3HCl=NaClCO2H2OCCO22COH2O(g)=H2O(l)2Fe3Cl22FeCl3提示：1关于吸热反应和放热反应的易错点(1)“三个不一定”。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；放热反应常温下不一定容易发生，如铝热反应；吸热反应也不一定需要加热，如Ba(OH)28H2O晶体
6、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。2常见的放热反应和吸热反应1下列说法正确的是()需要加热才能发生的反应一定是吸热反应放热反应在常温下一定很容易发生反应是放出能量还是吸收能量可以通过反应物和生成物所具有的总能量的相对大小来判断有的放热反应加热到一定温度引发后，停止加热，反应也能继续进行A只有 B只有C只有 D只有A需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如铜在氯气中燃烧；放热反应在常温下不一定容易发生，如N2与H2合成NH3；反应是放热还是吸热取决于反应物、生成物所具有的总能量
7、的相对大小；需要加热才能发生的放热反应，如果反应放出的热量达到反应所需要的热量，停止加热后反应也能继续进行，如FeSFeS。2下列说法正确的是()AFe与S在加热条件下才能发生反应，所以该反应属于吸热反应BHNO3、H2SO4分别与NaOH溶液反应都放出热量C分解反应都是吸热反应，化合反应都是放热反应D合成氨的反应是放热反应，所以N2与其他物质的反应也是放热反应BFe与S虽然需加热才能发生反应，但反应开始一段时间后，停止加热，反应能继续进行，加热只是为了引发反应，所以该反应是放热反应，A错误；中和反应都是放热反应，B正确；分解反应不一定是吸热反应，如H2O2的分解反应就是放热反应，化合反应也不
8、一定是放热反应，如CO2与C的反应就是吸热反应，C错误；与N2反应的物质不同，能量变化也不同，不能根据合成氨反应的能量变化来类推N2与其他物质反应的能量变化，如N2和O2在放电条件下生成NO就是吸热反应，D错误。化学反应中能量变化的原因利用化学键的能量变化可粗略计算化学反应过程中的能量变化。以反应H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)为例：1断裂1 mol HH和1 mol ClCl形成2 mol H和2 mol Cl，能量有什么变化？数值为多少？提示：吸收能量。数值为(436243) kJ679 kJ。22 mol H与2 mol Cl形成2 mol HCl，能量有什么变化？数值为多少？提示
9、：放出能量。数值为2431 kJ862 kJ。31 mol H2与1 mol Cl2生成2 mol HCl气体，能量有什么变化？数值为多少？提示：放出能量。数值为2431 kJ(436 kJ243 kJ)183 kJ。41 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)具有的总能量和2 mol HCl(g)具有的总能量谁高？提示：1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)具有的总能量较高。1根据化学键变化确定能量变化(1)化学键与能量变化的关系(2)计算公式用Q(吸)表示反应物分子化学键断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物分子化学键形成时放出的总能量。QQ(吸)Q(放)2根据物质的能量确
10、定能量变化如果反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量，反应物转化为生成物时化学反应放出能量，反之，化学反应吸收能量。如图所示：3根据反应物和生成物的相对稳定性确定能量变化由不稳定的物质(能量高)生成稳定的物质(能量低)的反应为放热反应，反之为吸热反应。如石墨变成金刚石吸收能量，说明石墨比金刚石稳定。3(2021郑州高一检测)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B1 mol H2(g)和 mol O2(g)的能量低于1 mol H2O(g)的能量C1 mol H2跟 mol O2反应生成1 mol H2O一定释放能量241 kJD2 mol H2(g
11、)跟1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(g)吸收能量482 kJA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；形成2 mol HO时共释放能量926 kJ。在1 mol H2(g)和 mol O2(g)反应生成1 mol H2O(g)的过程中，释放的能量比吸收的能量多241 kJ，C项中缺少物质的状态，所以释放的能量不一定是241 kJ。4反应ABC(放热)分两步进行，ABX(吸热)；XC(放热)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是()ABCDD反应ABC释
12、放热量，说明AB能量总和大于C能量，ABX为吸热反应，则AB能量总和小于X能量；XC为放热反应，则X能量大于C能量，符合条件的只有D项。1化学反应的发生必然伴有能量的转化，其最根本原因是()A化学反应中一定有新物质生成B化学反应中旧化学键的断裂需要吸收能量，新化学键的形成需要放出能量C化学反应通常需要加热等条件才能发生D能量变化是化学反应的基本特征之一答案B2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。下列能达到新能源标准的是()地热能煤天然气太阳能生物质能石油风能氢能A BC DB煤、石油、天然气是化石能源，不可再生，不属于新能源；新能源有：太阳能、地热能、海洋能、风
13、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，故选B。3由图分析，下列叙述正确的是()AA(g)=B(g)C(g)和B(g)C(g)=A(g)两个反应吸收或放出的能量不相等BA(g)=B(g)C(g)是放热反应CA(g)具有的能量高于B(g)和C(g)具有的总能量DB(g)C(g)=A(g)是放热反应D根据能量守恒定律可知A项错误；A(g)具有的能量低于B(g)和C(g)具有的总能量，故A(g)=B(g)C(g)为吸热反应，B(g)C(g)=A(g)为放热反应，B、C两项错误，D项正确。4已知断裂1 mol共价键所需要吸收的能量分别为HH：436 kJ，II
14、：151 kJ，HI：299 kJ，下列对H2(g)I2(g)2HI(g)的反应类型判断错误的是()A放出能量的反应 B吸收能量的反应C氧化还原反应 D可逆反应B依题意，断裂1 mol HH和1 mol II吸收的能量为436 kJ151 kJ587 kJ，形成2 mol HI放出的能量为299 kJ2598 kJ，因为598 kJ587 kJ，所以该反应是放出能量的反应；根据反应式可知该反应是可逆反应，也是氧化还原反应。5(素养题)如图所示，把试管小心地放入盛有(20 )碳酸饮料的烧杯中，试管中开始放入几小块铝片，再用胶头滴管滴加5 mL浓NaOH溶液于试管中。试回答下列问题：(1)实验中观察到的现象是_。(2)产生上述现象的原因是_。(3)写出有关反应的离子方程式：_。(4)由实验推知，反应所得溶液和氢气的总能量_(填“大于”“小于”或“等于”)铝片和NaOH溶液的总能量。答案(1)铝片上有大量气泡产生，铝片逐渐溶解；烧杯内液体放出气泡变快(2)铝与NaOH溶液反应生成氢气，且反应放热，碳酸饮料中CO2在水中的溶解度随温度升高而减小，CO2从饮料中逸出变快(3)2Al2OH2H2O=2AlO3H2(4)小于