2025版高一化學(xué)必修第二冊（含不定項(xiàng)選擇）第六章 第一節(jié) 第1課時(shí) 化學(xué)反應(yīng)與熱能

第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量變化第1課時(shí)化學(xué)反應(yīng)與熱能課標(biāo)定向目標(biāo)定位1.認(rèn)識物質(zhì)具有能量,認(rèn)識吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)。(宏觀辨識與微觀探析)2.了解化學(xué)反應(yīng)體系能量改變與化學(xué)鍵的斷裂和形成有關(guān)。(宏觀辨識與微觀探析)3.通過生產(chǎn)、生活中的實(shí)例了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化。(科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任)厘清重點(diǎn)1.從微觀、宏觀角度,認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)存在能量變化的原因。2.能對吸熱、放熱反應(yīng)進(jìn)行簡單計(jì)算突破難點(diǎn)能從圖像中推測反應(yīng)類型學(xué)習(xí)任務(wù)一:化學(xué)反應(yīng)中熱量變化必備知識·導(dǎo)學(xué)[引入]周末和朋友們?nèi)ソ加?午餐時(shí)候,你想吃上一盒熱騰騰的飯菜,怎么辦?“自熱米飯”“自熱火鍋”滿足我們隨時(shí)隨地享用熱飯熱菜的需求。你了解其中的原理嗎?一、化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化1.化學(xué)反應(yīng)遵循的兩條基本規(guī)律(1)質(zhì)量守恒定律:自然界的物質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)化時(shí),總質(zhì)量保持不變。(2)能量守恒定律:一種形式的能量可以轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量,但體系包含的總能量不變。2.實(shí)驗(yàn)探究化學(xué)反應(yīng)中的能量變化化學(xué)能:各種物質(zhì)本身都具有能量?！緦?shí)驗(yàn)6-1】鎂與鹽酸的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)操作在一支試管中加入2mL2mol·L-1的鹽酸,并用溫度計(jì)測量其溫度。再向試管中放入用砂紙打磨光亮的鎂條,觀察現(xiàn)象,并測量溶液溫度的變化反應(yīng)原理化學(xué)方程式為Mg+2HCl===MgCl2+H2↑,離子方程式為Mg+2H+===Mg2++H2↑實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鎂條逐漸溶解,表面產(chǎn)生大量氣泡,溫度計(jì)示數(shù)升高實(shí)驗(yàn)結(jié)論鎂與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體,并放出熱量。該反應(yīng)中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能【實(shí)驗(yàn)6-2】Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)操作將20gBa(OH)2·8H2O晶體研細(xì)后與10gNH4Cl晶體一起放入燒杯中,并將燒杯放在滴有幾滴水的木片上。用玻璃棒快速攪拌,聞到氣味后迅速用玻璃片蓋上燒杯,用手觸摸杯壁下部,試著用手拿起燒杯,觀察現(xiàn)象反應(yīng)原理Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3↑+10H2O實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生,燒杯底部發(fā)涼,燒杯底部與木片黏到一起實(shí)驗(yàn)結(jié)論Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl晶體反應(yīng)產(chǎn)生NH3,并吸收熱量。該反應(yīng)中熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能3.常見放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng):釋放熱量的化學(xué)反應(yīng);吸熱反應(yīng):吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)。注意:吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)與反應(yīng)是否需要加熱等條件沒有直接聯(lián)系,有些放熱反應(yīng)需要加熱的條件,有些吸熱反應(yīng)在常溫下就可發(fā)生。二、化學(xué)反應(yīng)存在能量變化的原因1.微觀角度(1)化學(xué)反應(yīng)的特征:(2)化學(xué)反應(yīng)中能量變化原因:2.宏觀角度任何物質(zhì)在一定的條件下都具有一定的能量,化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化取決于反應(yīng)物和生成物所具有總能量的相對大小。圖示能量相對大小反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量三、人類對能源的利用新能源特點(diǎn):資源豐富、可以再生、對環(huán)境無污染。常見新能源:太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能、氫能等。[思考]在人類對能源的利用方面,你有什么建議?提示:(1)減少人類對化石能源的使用;(2)凈化化石能源;(3)開發(fā)新能源等。判對錯(cuò)·通教材判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。(1)氫氣燃燒、濃硫酸溶于水都放出熱量,這些過程都為放熱反應(yīng)。(×)提示:濃硫酸溶于水不是化學(xué)反應(yīng)。(2)吸熱反應(yīng)一定需要加熱,放熱反應(yīng)一定不需要加熱。(×)提示:Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)為吸熱反應(yīng),不需要加熱;鋁熱反應(yīng)為放熱反應(yīng),需要加熱。(3)需要加熱的反應(yīng)一定為吸熱反應(yīng)。(×)提示:加熱只是引發(fā)反應(yīng)的條件,無法判斷是吸熱反應(yīng)。(4)已知Al與稀鹽酸的反應(yīng)為放熱反應(yīng),即Al的能量大于H2的能量。(×)提示:反應(yīng)放熱說明反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量,即Al與HCl具有的總能量大于AlCl3與H2所具有的總能量,而Al與H2的能量大小無法比較。(5)任何化學(xué)反應(yīng),都有物質(zhì)變化,同時(shí)伴隨著能量變化。(√)提示:化學(xué)反應(yīng)過程中伴隨物理變化、化學(xué)變化和能量變化。核心要點(diǎn)·歸納1.吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)與反應(yīng)條件的區(qū)別反應(yīng)條件是為化學(xué)反應(yīng)斷鍵提供能量,引發(fā)反應(yīng),而吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的判斷需要綜合斷鍵吸熱和成鍵放熱的相對大小。2.吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的三個(gè)“不一定”(1)放熱反應(yīng)不一定容易發(fā)生,如合成氨的反應(yīng);吸熱反應(yīng)不一定難發(fā)生,如Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl晶體的反應(yīng)。(2)需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng),如硫與鐵的反應(yīng);吸熱反應(yīng)不一定需要加熱,如Ba(OH)2·8H2O晶體和NH4Cl晶體的反應(yīng)。(3)放熱過程不一定是放熱反應(yīng),如NaOH固體的溶解和濃硫酸的稀釋;吸熱過程不一定是吸熱反應(yīng),如升華、蒸發(fā)等過程。微點(diǎn)撥·拓教材物質(zhì)的能量與物質(zhì)穩(wěn)定性的關(guān)系1.物質(zhì)的穩(wěn)定性與物質(zhì)具有的能量的關(guān)系(1)物質(zhì)的能量越低越穩(wěn)定,參加反應(yīng)時(shí),如該物質(zhì)為反應(yīng)物,化學(xué)鍵斷裂吸收的能量就越多;而如果是通過新化學(xué)鍵形成而生成該物質(zhì)時(shí),放出的能量就越多。(2)物質(zhì)的能量越高越不穩(wěn)定,參加反應(yīng)時(shí),如該物質(zhì)為反應(yīng)物,化學(xué)鍵斷裂吸收的能量就越少;該物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)活潑,而形成該物質(zhì)時(shí),放出的能量就越少。2.同一種物質(zhì),狀態(tài)不同能量不同:H2O(s)<H2O(l)<H2O(g),物質(zhì)本身具有的能量越低,就越穩(wěn)定;物質(zhì)本身具有的能量越高,就越不穩(wěn)定。學(xué)力診斷·測評1.(2024·泰安高一檢測)下列變化中,屬于放熱反應(yīng)的是()①液態(tài)氮汽化 ②氫氧化鈉固體溶于水③氫氧化鈉溶液與鹽酸反應(yīng) ④KMnO4分解制O2⑤Ba(OH)2·8H2O與固體NH4Cl混合 ⑥氫氣在氧氣中燃燒⑦CO2+C2CO ⑧生石灰跟水反應(yīng)生成熟石灰⑨鈉塊投入水中 ⑩鋅與鹽酸反應(yīng)A.①②③⑥⑦⑧⑨ B.①②⑥⑧⑨⑩C.③⑥⑧⑨⑩ D.③④⑧⑨⑩【解析】選C。液態(tài)氮汽化是物理變化不是化學(xué)變化,①錯(cuò)誤;氫氧化鈉固體溶于水是物理變化不是化學(xué)變化,②錯(cuò)誤;氫氧化鈉溶液和鹽酸反應(yīng),為酸堿中和反應(yīng),屬于放熱反應(yīng),③正確;高錳酸鉀分解制取氧氣,屬于吸熱反應(yīng),④錯(cuò)誤;Ba(OH)2·8H2O和固體氯化銨反應(yīng)為吸熱反應(yīng),⑤錯(cuò)誤;氫氣在氧氣中燃燒放熱,⑥正確;二氧化碳與C高溫下反應(yīng)生成一氧化碳,屬于吸熱反應(yīng),⑦錯(cuò)誤;生石灰與水反應(yīng)生成熟石灰,屬于放熱反應(yīng),⑧正確;鈉塊投入水中,鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣,屬于放熱反應(yīng),⑨正確;鋅與鹽酸的反應(yīng)為放熱反應(yīng),⑩正確。故選C。2.我國提出爭取在2030年前實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”,2060年前實(shí)現(xiàn)“碳中和”,這對于改善環(huán)境,實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展至關(guān)重要。下列措施中不利于實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)的是()A.將煤轉(zhuǎn)化為煤粉再燃燒,可以從根本上杜絕碳排放B.農(nóng)村推廣風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電有利于“碳達(dá)峰、碳中和”C.努力開發(fā)太陽能、氫能等多種形式能源,降低化石燃料需求量,控制CO2排放量D.推廣使用新能源汽車有利于促進(jìn)“碳達(dá)峰、碳中和”【解析】選A。將煤轉(zhuǎn)化為煤粉再燃燒,仍然會產(chǎn)生二氧化碳,不能從根本上杜絕碳排放,A錯(cuò)誤;農(nóng)村推廣風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電可減少二氧化碳的排放,有利于“碳達(dá)峰、碳中和”,B正確;努力開發(fā)太陽能、氫能等多種形式能源,降低化石燃料需求量,減少二氧化碳的排放,有利于“碳達(dá)峰、碳中和”,C正確;推廣使用新能源汽車,可減少二氧化碳的排放,有利于“碳達(dá)峰、碳中和”,D正確。【補(bǔ)償訓(xùn)練】人類將在未來幾十年內(nèi)逐漸由“碳素燃料文明時(shí)代”過渡至“太陽能文明時(shí)代”(包括風(fēng)能、生物質(zhì)能等太陽能的轉(zhuǎn)換形態(tài)),人們將適應(yīng)“低碳經(jīng)濟(jì)”和“低碳生活”。下列說法不正確的是()A.研究菠菜蛋白質(zhì)“發(fā)電”不屬于“太陽能文明”B.發(fā)展太陽能經(jīng)濟(jì)有助于減緩溫室效應(yīng)C.植物進(jìn)行光合作用是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能D.石油和天然氣都屬于碳素燃料【解析】選A。菠菜蛋白質(zhì)“發(fā)電”屬于“太陽能文明”,A錯(cuò)誤。3.為了研究化學(xué)反應(yīng)A+B===C+D的能量變化情況,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示裝置。當(dāng)向盛有A的試管中滴加試劑B時(shí),看到U形管中甲處液面下降、乙處液面上升。試回答下列問題:(1)該反應(yīng)為放熱(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。

【解析】(1)因?yàn)榘l(fā)生反應(yīng)A+B===C+D,U形管中甲處液面下降、乙處液面上升,可以判斷該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。(2)A和B的總能量比C和D的總能量高(填“高”或“低”)。

【解析】(2)因?yàn)榉磻?yīng)為放熱反應(yīng),所以A和B的總能量比C和D的總能量高。(3)該反應(yīng)的物質(zhì)中的化學(xué)能通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成熱能釋放出來。

【解析】(3)化學(xué)變化伴隨著能量變化,物質(zhì)中的化學(xué)能通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成熱能釋放出來。(4)該反應(yīng)的反應(yīng)物化學(xué)鍵斷裂吸收的能量低(填“高”或“低”)于生成物化學(xué)鍵形成放出的能量?！窘馕觥?4)化學(xué)反應(yīng)中舊鍵斷裂吸收能量,新鍵形成放出能量,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),則反應(yīng)物化學(xué)鍵斷裂吸收的能量低于生成物化學(xué)鍵形成放出的能量。學(xué)習(xí)任務(wù)二:化學(xué)反應(yīng)中能量計(jì)算及能量變化的圖像分析必備知識·探究利用化學(xué)鍵的能量變化可粗略計(jì)算化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化。以反應(yīng)H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)為例:(1)斷裂1molH—H和1molCl—Cl形成2molH和2molCl,能量有什么變化?形成2molH—Cl,能量有什么變化?提示:斷裂1molH—H和1molCl—Cl吸收能量為(436+243)kJ=679kJ;形成2molH—Cl,放出能量為2×431kJ=862kJ。(2)1molH2(g)與1molCl2(g)生成2molHCl(g)能量有什么變化?提示:放出能量為2×431kJ-(436kJ+243kJ)=183kJ。(3)1molH2(g)與1molCl2(g)具有的總能量和2molHCl(g)具有的總能量哪個(gè)高?提示:1molH2(g)與1molCl2(g)具有的總能量較高。(4)請畫出1molH2與1molCl2生成2molHCl氣體能量變化關(guān)系示意圖。核心要點(diǎn)·歸納常見的吸熱或放熱反應(yīng)的判斷方法1.從鍵能角度2.從化學(xué)反應(yīng)的能量變化圖像分析(1)放熱反應(yīng)圖像(自行畫出)提示:(2)吸熱反應(yīng)圖像(自行畫出)提示:3.從反應(yīng)物和生成物的相對穩(wěn)定性角度由不穩(wěn)定的物質(zhì)(能量高)生成穩(wěn)定的物質(zhì)(能量低)的反應(yīng)為放熱反應(yīng),反之為吸熱反應(yīng)。如石墨變成金剛石吸收能量,說明石墨比金剛石穩(wěn)定。學(xué)力診斷·測評1.可以用圖示法分析化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,下列說法不正確的是()A.I2(s)與過量H2(g)化合生成4molHI(g)時(shí),需要吸收10kJ的能量B.1molI2(s)變?yōu)?molI2(g)時(shí),需要吸收17kJ的能量C.2molHI(g)分解生成1molI2(g)與1molH2(g)時(shí),需要吸收12kJ的能量D.2molHI(l)分解生成1molI2(s)與1molH2(g)時(shí),需要放出5kJ的能量【解析】選D。A.從圖中可知,1molI2(s)與1molH2(g)反應(yīng)生成2molHI(g),吸收5kJ熱量,則I2(s)與過量氫氣反應(yīng)生成4molHI(g),需要吸收10kJ的能量,A正確;B.從圖中可知,1molI2(g)轉(zhuǎn)化為1molI2(s)放熱17kJ,則1molI2(s)轉(zhuǎn)化為1molI2(g),需要吸收17kJ的熱量,B正確;C.從圖中可知,1molI2(g)與1molH2(g)反應(yīng)生成2molHI(g),放熱12kJ,則2molHI(g)分解生成1molI2(g)和1molH2(g)時(shí),需要吸收12kJ的能量,C正確;D.從圖中可知,2molHI(g)分解生成1molI2(s)和1molH2(g),放熱5kJ,HI(l)轉(zhuǎn)化為HI(g)需要吸熱,則2molHI(l)分解生成1molI2(s)和1molH2(g),需要放出的熱量小于5kJ,D錯(cuò)誤。2.如圖所示為N2(g)和O2(g)反應(yīng)生成NO(g)過程中的能量變化。下列說法正確的是()A.通常情況下,O2(g)比N2(g)穩(wěn)定B.N2(g)和O2(g)反應(yīng)生成NO(g)是吸熱反應(yīng)C.N2(g)和O2(g)反應(yīng)生成1molNO(g)放出632kJ能量D.1molN2(g)和1molO2(g)具有的總能量大于2molNO(g)具有的總能量【解析】選B。N2(g)斷鍵吸收的能量比O2(g)多,因此N2(g)更穩(wěn)定,A錯(cuò)誤;1molN2(g)和1molO2(g)的反應(yīng)吸收的總能量為946+498=1444(kJ),生成2molNO(g)放出的總能量為2×632=1264(kJ),吸收的能量大于放出的能量,反應(yīng)是吸熱反應(yīng),B正確;計(jì)算知,生成1molNO(g)吸收90kJ能量,C錯(cuò)誤;因?yàn)榉磻?yīng)為吸熱反應(yīng),所以1molN2(g)和1molO2(g)具有的總能量小于2molNO(g)具有的總能量,D錯(cuò)誤。學(xué)情檢測·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1.已知2SO2+O22SO3為放熱反應(yīng),下列對該反應(yīng)的說法正確的是()A.O2的能量一定高于SO3的能量B.SO2和O2的總能量一定高于SO3的總能量C.SO2的能量一定高于SO3的能量D.因該反應(yīng)為放熱反應(yīng),故不必加熱就可發(fā)生【解析】選B。放熱反應(yīng)中反應(yīng)物總能量高于生成物總能量,所以SO2和O2的總能量一定高于SO3的總能量,B正確;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,A、C錯(cuò)誤;反應(yīng)是否為放熱反應(yīng),與反應(yīng)條件無關(guān),放熱反應(yīng),可能需要加熱才能發(fā)生,D錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】1.用空氣中的氧氣來氧化氯化氫氣體制取氯氣的方法:4HCl(g)+O2(g)===2Cl2(g)+2H2O(g)?；瘜W(xué)反應(yīng)與能量變化的關(guān)系如圖所示,下列說法中不正確的是()A.該反應(yīng)為放熱反應(yīng)B.若H2O為液態(tài),則生成物總能量將變小C.4HCl(g)和O2(g)總能量高于2Cl2(g)和2H2O(g)的總能量D.斷開舊化學(xué)鍵吸收的總能量大于形成新化學(xué)鍵所釋放的總能量【解析】選D。由圖示可知,4HCl(g)+O2(g)的總能量高于2Cl2(g)+2H2O(g)的總能量,反應(yīng)為放熱反應(yīng),故A正確;若H2O為液態(tài),氣體變?yōu)橐后w,物質(zhì)能量減小,生成物總能量將變小,故B正確;反應(yīng)前后遵循能量守恒定律,4HCl(g)和O2(g)總能量高于2Cl2(g)和2H2O(g)的總能量,故C正確;由圖示可知,4HCl(g)+O2(g)的總能量高于2Cl2(g)+2H2O(g)的總能量,反應(yīng)為放熱反應(yīng),斷開舊化學(xué)鍵吸收的總能量小于形成新化學(xué)鍵所釋放的總能量,故D錯(cuò)誤。2.將盛有NH4HCO3粉末的試管放入盛有少量醋酸的大燒杯中。然后向試管中加入鹽酸(如圖所示),反應(yīng)劇烈,醋酸逐漸凝固。由此可知()A.NH4HCO3和鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)B.該反應(yīng)中,熱能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物內(nèi)部的能量C.反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量D.反應(yīng)物中化學(xué)鍵斷裂吸收的能量少【解析】選B。醋酸逐漸凝固,說明NH4HCO3與鹽酸反應(yīng)使醋酸的溫度降低,因此該反應(yīng)為吸