2023-2024學(xué)年人教版新教材必修第二冊 第六章第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量變化（第1課時(shí)） 學(xué)案

第六章化學(xué)反應(yīng)與能量第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量變化第1課時(shí)化學(xué)反應(yīng)與熱能素養(yǎng)新要求1.通過實(shí)驗(yàn)探究理解放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的概念；2．從化學(xué)鍵變化角度，在本質(zhì)上認(rèn)識(shí)物質(zhì)變化與能量變化。學(xué)業(yè)基礎(chǔ)——自學(xué)·思記·嘗試一、吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)1．定義吸熱反應(yīng)：[1]______熱量的化學(xué)反應(yīng)；放熱反應(yīng)：[2]______熱量的化學(xué)反應(yīng)。2．實(shí)驗(yàn)(1)鎂和稀鹽酸的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有[3]______產(chǎn)生；用溫度計(jì)測量，水銀柱[4]______離子反應(yīng)[5]____________實(shí)驗(yàn)結(jié)論活潑金屬與酸反應(yīng)是[6]______反應(yīng)(2)Ba(OH)2·8H2O和氯化銨反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象聞到[7]______氣味，燒杯壁[8]______；玻璃片和燒杯[9]________，混合物呈10]______化學(xué)反應(yīng)[11]______________________實(shí)驗(yàn)結(jié)論該反應(yīng)是[12]______反應(yīng)二、化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系1．氫氣與氯氣反應(yīng)的過程示意圖2．化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因E1>E2，反應(yīng)[15]______能量；E1<E2，反應(yīng)[16]______能量。3．決定化學(xué)反應(yīng)中能量變化的因素反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，反應(yīng)[17]______；反應(yīng)物總能量小于生成物總能量，反應(yīng)[18]______。狀元隨筆化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的形式(1)化學(xué)反應(yīng)的能量變化還可以看做是“儲(chǔ)存”在物質(zhì)內(nèi)部的能量(化學(xué)能)轉(zhuǎn)化為熱能、電能或光能等釋放出來的過程。(2)化學(xué)反應(yīng)的能量變化也可以看做是熱能、電能或光能等物質(zhì)外部的能量轉(zhuǎn)化為物質(zhì)內(nèi)部的能量(化學(xué)能)被“儲(chǔ)存”起來的過程。三、人類對能源的利用1．人類利用能源的三個(gè)階段2．化石燃料利用過程中亟待解決的兩方面問題(1)一是其短期內(nèi)[22]________，儲(chǔ)量有限；(2)二是煤和石油產(chǎn)品燃燒排放的粉塵、[23]______________、[24]________________、[25]________等是大氣污染物的主要來源。3．在燃料利用過程中，節(jié)能的主要環(huán)節(jié)(1)燃料燃燒階段——可通過改進(jìn)鍋爐的爐型和燃料空氣比、清理積灰等方法提高燃料的[26]____________；(2)能量利用階段——可通過使用節(jié)能燈，改進(jìn)電動(dòng)機(jī)的材料和結(jié)構(gòu)，以及發(fā)電廠、鋼鐵廠余熱與城市供熱聯(lián)產(chǎn)等措施促進(jìn)能源循環(huán)利用，有效提高[27]________________。4．新能源[即學(xué)即練]1．判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)化學(xué)鍵斷裂需要吸收能量，化學(xué)鍵形成會(huì)放出能量。()(2)化學(xué)反應(yīng)必然伴隨能量變化。()(3)相同條件下由原子形成1molH—Cl鍵所放出的能量與斷開1molH—Cl鍵吸收的能量相等。()(4)放出能量越多的反應(yīng)通常生成物越不穩(wěn)定。()(5)化學(xué)反應(yīng)過程不一定都有能量變化。()(6)NaOH溶于水要釋放能量。()(7)煤、石油和天然氣都是化石能源。()(8)柴草燃燒時(shí)，化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為熱能。()2．下列過程一定釋放能量的是()A．化合反應(yīng)B．分解反應(yīng)C．分子拆成原子D．原子組成分子3．化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生必然伴有能量的轉(zhuǎn)化，其最根本原因是()A．化學(xué)反應(yīng)中一定有新物質(zhì)生成B．化學(xué)反應(yīng)中舊的化學(xué)鍵的斷裂需要吸收能量，新的化學(xué)鍵的形成需要放出能量C．化學(xué)反應(yīng)通常需要加熱等條件才能發(fā)生D．能量變化是化學(xué)反應(yīng)的基本特征之一4．下列各圖中，表示該化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)的是()5．下列反應(yīng)中，屬于放熱反應(yīng)的是________，屬于吸熱反應(yīng)的是________(填序號(hào))。①煅燒石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰(CaO)②燃燒蜂窩煤取暖③炸藥爆炸④硫酸與氫氧化鉀溶液反應(yīng)⑤生石灰與水作用制熟石灰⑥食物腐?、咛寂c水蒸氣反應(yīng)制得水煤氣6．寫出下列變化中的能量轉(zhuǎn)化形式。(1)天然氣燃燒：________________________________________________________________________。(2)高溫煅燒石灰石制取生石灰：________________________________________________________________________。(3)植物的光合作用：________________________________________________________________________。(4)水力發(fā)電：________________________________________________________________________。(5)鉛蓄電池作汽車電源：________________________________________________________________________。核心素養(yǎng)——合作·探究·分享目標(biāo)1化學(xué)反應(yīng)中能量變化的分析[例1]如圖是某化學(xué)反應(yīng)過程中能量變化的曲線圖。下列敘述正確的是()A．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B．該圖可以表示Zn與HCl溶液反應(yīng)的能量變化C．該反應(yīng)先發(fā)生物質(zhì)變化后發(fā)生能量變化D．?dāng)嚅_反應(yīng)物化學(xué)鍵吸收的能量大于形成生成物化學(xué)鍵放出的能量狀元隨筆從能量守恒的角度來看，反應(yīng)物斷鍵吸收的總能量＋反應(yīng)物的總能量＝生成物成鍵釋放的總能量＋生成物的總能量。[提升1]根據(jù)下面的信息，判斷下列敘述正確的是()A．氫氣與氧氣反應(yīng)生成水的同時(shí)釋放能量B．氫氣與氧氣反應(yīng)生成水的同時(shí)吸收能量C．1mo1H2與molO2反應(yīng)生成1molH2O一定釋放能量245kJD．2molH2(g)與1molO2(g)反應(yīng)生成2molH2O(g)吸收能量490kJ狀元隨筆1.互為可逆反應(yīng)的正反應(yīng)和逆反應(yīng)的能量變化恰好相反。2．注意計(jì)算共價(jià)化合物中的共價(jià)鍵數(shù)目，如1molH2O中含有2molH—O鍵，1molH2O2中含有2molH—O鍵和1molO—O鍵。3．計(jì)算時(shí)要注意化學(xué)計(jì)量數(shù)與共價(jià)鍵總數(shù)的關(guān)系，不能按1mol計(jì)算，要根據(jù)實(shí)際配平的化學(xué)方程式計(jì)算反應(yīng)物或生成物的總能量。關(guān)鍵能力1.化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系化學(xué)反應(yīng)完成后是吸收能量還是放出能量，決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對大小，下表形象地表示了這種關(guān)系?；瘜W(xué)反應(yīng)放出能量化學(xué)反應(yīng)吸收能量2.化學(xué)反應(yīng)中能量變化的計(jì)算以H2＋Cl2=2HCl為例斷裂化學(xué)鍵吸收的能量形成化學(xué)鍵放出的能量H2Cl2HCl1mol化學(xué)鍵436kJ243kJ431kJH2＋Cl2=2HCl共吸收436kJ＋243kJ＝679kJ共放出862kJ679kJ－862kJ＝－183kJ，即反應(yīng)放出183kJ熱量計(jì)算公式為：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)QUOTE狀元隨筆從化學(xué)鍵的角度理解化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化(1)若反應(yīng)物中的化學(xué)鍵斷開時(shí)吸收的能量高于生成物成鍵釋放的能量，則該反應(yīng)吸收能量，吸收的能量＝反應(yīng)物分解吸收的總能量－生成物形成釋放的總能量。(2)若反應(yīng)物中的化學(xué)鍵斷開時(shí)吸收的能量低于生成物成鍵釋放的能量，則該反應(yīng)放出能量，放出的能量＝生成物形成釋放的總能量－反應(yīng)物分解吸收的總能量。目標(biāo)2吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的判斷[例2]下列反應(yīng)一定屬于放熱反應(yīng)的是()①硫酸與Ba(OH)2溶液混合②Mg與CH3COOH溶液的反應(yīng)③燃燒④中和反應(yīng)⑤復(fù)分解反應(yīng)A．①②③④B．②③④⑤C．①③④⑤D．全部狀元隨筆常見的吸熱反應(yīng)有：大多數(shù)的分解反應(yīng)，C和CO2、C和H2O的反應(yīng)，Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)等。常見的放熱反應(yīng)有：大多數(shù)的化合反應(yīng)，酸堿中和反應(yīng)，金屬與酸或水的反應(yīng)，燃燒反應(yīng)，爆炸反應(yīng)等。[提升2]下列說法正確的是()①需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)②放熱反應(yīng)在常溫下一定很容易發(fā)生③反應(yīng)是放出能量還是吸收能量必須看反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對大?、苡械姆艧岱磻?yīng)加熱到一定溫度引發(fā)后，停止加熱反應(yīng)也能繼續(xù)進(jìn)行A．只有③④B．只有①②C．①②③④D．②③④關(guān)鍵能力吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的判斷方法(1)根據(jù)反應(yīng)物和生成物的總能量的相對大小判斷——決定因素。若反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，屬于放熱反應(yīng)，反之是吸熱反應(yīng)。(2)根據(jù)化學(xué)鍵斷裂或形成時(shí)的能量變化判斷——用于計(jì)算。若斷裂反應(yīng)物中的化學(xué)鍵所吸收的能量小于形成生成物中化學(xué)鍵所放出的能量，屬于放熱反應(yīng)，反之是吸熱反應(yīng)。(3)根據(jù)反應(yīng)物和生成物的相對穩(wěn)定性判斷。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)。(4)根據(jù)反應(yīng)條件判斷。凡是持續(xù)加熱才能進(jìn)行的反應(yīng)一般就是吸熱反應(yīng)。狀元隨筆(1)吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)均是化學(xué)反應(yīng)。注意某些吸熱過程和放熱過程不屬于化學(xué)反應(yīng)。如：NaOH固體溶于水，濃硫酸稀釋屬于放熱過程；NH4NO3固體溶于水屬于吸熱過程，三者都不是化學(xué)反應(yīng)，也就不屬于吸熱反應(yīng)或放熱反應(yīng)。(2)吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)與反應(yīng)是否需要加熱沒有關(guān)系。學(xué)考評(píng)價(jià)——夯實(shí)·測控·演練1.“能源分類相關(guān)圖”如圖所示，選項(xiàng)中全部符合圖中陰影部分的能源是()A．煤炭、石油、潮汐能B．水能、生物能、天然氣C．太陽能、風(fēng)能、沼氣D．地?zé)崮?、海洋能、核?．生活中每時(shí)每刻都發(fā)生著各種化學(xué)反應(yīng)，下列反應(yīng)不一定屬于放熱反應(yīng)的是()A．H2SO4與Ba(OH)2溶液的反應(yīng)B．燃燒反應(yīng)C．復(fù)分解反應(yīng)D．中和反應(yīng)3.已知反應(yīng)A＋B=C＋D為放熱反應(yīng)，對于該反應(yīng)，下列說法中正確的是()A．A和B的總能量一定高于C和D的總能量B．B的能量一定高于DC．因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng)，故不加熱反應(yīng)就一定能發(fā)生D．A的能量一定高于C4．化學(xué)反應(yīng)A2＋B2=2AB的能量變化如圖所示，則下列說法正確的是()A．該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)B．?dāng)嗔?molA—A鍵和1molB—B鍵放出xkJ的能量C．?dāng)嗔?molA—B鍵需要吸收ykJ的能量D．2molAB的總能量高于1molA2和1molB2的總能量5．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．太陽能電池可將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能D．石油和天然氣都屬于碳素燃料6．某化學(xué)反應(yīng)，設(shè)反應(yīng)物總能量為E1，生成物總能量為E2。如果把化學(xué)反應(yīng)中能量的變化看成是物質(zhì)內(nèi)部的能量與熱能之間進(jìn)行轉(zhuǎn)變，則：(1)若E1>E2，則該反應(yīng)為________熱反應(yīng)，該反應(yīng)的過程可看成是“貯存”在物質(zhì)內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)化為________能而被釋放出來的過程。(2)若E1<E2，則該反應(yīng)為________熱反應(yīng)。那么在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)物需要________才能轉(zhuǎn)化成生成物。該反應(yīng)過程可看成是___________________________________________的過程。練后感悟反應(yīng)條件和反應(yīng)吸、放熱之間的關(guān)系一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是吸熱還是放熱取決于反應(yīng)物總能量和生成物總能量的相對大小，而與反應(yīng)開始時(shí)是否需要加熱無關(guān)。分析如下：(1)絕大多數(shù)吸熱反應(yīng)需在加熱條件下進(jìn)行，但也有部分吸熱反應(yīng)不加熱即能進(jìn)行。例如Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl晶體的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，二者混合后就能進(jìn)行反應(yīng)，不需要加熱。(2)常見的放熱反應(yīng)往往也需要加熱，一個(gè)反應(yīng)的發(fā)生需要達(dá)到它所要求的最低條件。例如，氫氣和氧氣的混合氣體，常溫下儲(chǔ)存很久也不反應(yīng)，但在點(diǎn)燃條件下，反應(yīng)瞬間就能完成。點(diǎn)燃并沒有提供太多的能量，但為反應(yīng)的發(fā)生提供了必要條件，反應(yīng)的發(fā)生釋放出大量的熱量，提供了反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行所需要的條件。(3)需要加熱的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)，如反應(yīng)Fe＋SQUOTEFeS需要加熱才能進(jìn)行，但該反應(yīng)是放熱反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)活動(dòng)6化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．理解氧化還原反應(yīng)在化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能過程中的作用，體會(huì)化學(xué)的價(jià)值。2．認(rèn)識(shí)原電池的構(gòu)成要素及其作用。實(shí)驗(yàn)用品器材：燒杯、導(dǎo)線、電流表。試劑：鋅片、銅片、石墨棒、稀硫酸。實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)論1．電極材料的實(shí)驗(yàn)：(1)用導(dǎo)線將電流表分別與兩個(gè)電極相連接，使兩個(gè)電極接觸。實(shí)驗(yàn)操作電極材料電流表指針解釋鋅片、銅片____________________________________________________________________鋅片、石墨棒不偏轉(zhuǎn)(2)將電極插入盛有稀硫酸的燒杯中。實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________鋅片上有氣泡，石墨棒上無氣泡________________________________________________________________________2.原電池實(shí)驗(yàn)選擇不同的電極材料，以及稀硫酸、導(dǎo)線和電流表，組裝原電池，如圖：試驗(yàn)其能否產(chǎn)生電流，并作出解釋。編號(hào)電極材料實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋①鋅片、銅片鋅片上無氣泡，銅片上有氣泡，電流表指針偏轉(zhuǎn)____________________________②鋅片、石墨棒鋅片上無氣泡，石墨棒上__________，電流表指針____________________________________③銅片、石墨棒無明顯現(xiàn)象____________________________問題和討論1．根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)，說明原電池的工作原理和構(gòu)成要素，以及組裝原電池的操作注意事項(xiàng)。2．能否用鐵片作為電極代替銅鋅原電池中的鋅片？為什么？3．若將稀硫酸換為硫酸銅溶液，①～③能否構(gòu)成原電池？強(qiáng)化練習(xí)為了探究影響鋁在原電池中作正極或負(fù)極的因素，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)。電解質(zhì)溶液左側(cè)電極材料實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋稀硫酸鎂片鎂片上無氣泡，鋁片銅片上有氣泡，電流表指針偏轉(zhuǎn)________________________________稀硫酸銅片鋁片上無氣泡，銅片上有氣泡，電流表指針偏轉(zhuǎn)________________________________氫氧化鈉溶液鎂片鋁片上無氣泡，鎂片上有氣泡，電流表指針偏轉(zhuǎn)________________________________________________實(shí)驗(yàn)結(jié)論鋁在原電池中作正極或負(fù)極的影響因素有____________________________________________________________________________________________________________________________參考答案學(xué)業(yè)基礎(chǔ)吸收放出氣泡上升Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑放熱刺激性發(fā)涼黏結(jié)在一起eq\o(□,\s\up1(10))糊狀eq\o(□,\s\up1(11))Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋10H2Oeq\o(□,\s\up1(12))吸熱eq\o(□,\s\up1(13))吸收eq\o(□,\s\up1(14))釋放eq\o(□,\s\up1(15))吸收eq\o(□,\s\up1(16))釋放eq\o(□,\s\up1(17))放熱eq\o(□,\s\up1(18))吸熱eq\o(□,\s\up1(19))煤eq\o(□,\s\up1(20))石油eq\o(□,\s\up1(21))天然氣eq\o(□,\s\up1(22))不可再生eq\o(□,\s\up1(23))SO2eq\o(□,\s\up1(24))NOxeq\o(□,\s\up1(25))COeq\o(□,\s\up1(26))燃燒效率eq\o(□,\s\up1(27))能源利用率eq\o(□,\s\up1(28))再生eq\o(□,\s\up1(29))無污染eq\o(□,\s\up1(30))太陽eq\o(□,\s\up1(31))風(fēng)eq\o(□,\s\up1(32))海洋eq\o(□,\s\up1(33))氫[即學(xué)即練]1．答案：(1)√(2)√(3)√(4)×(5)×(6)√(7)√(8)×2．答案：D3．答案：B4．解析：吸熱反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量，A項(xiàng)正確。答案：A5．答案：②③④⑤⑥①⑦6．答案：(1)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能(2)熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能(3)太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能(4)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能(5)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能核心素養(yǎng)[例1]解析：A錯(cuò)，由圖可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，則該反應(yīng)是放熱反應(yīng)。B對，Zn和HCl溶液反應(yīng)生成ZnCl2和H2，并放出熱量，符合圖示能量變化。C錯(cuò)，化學(xué)反應(yīng)過程中，物質(zhì)變化和能量變化同時(shí)發(fā)生。D錯(cuò)，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，斷開反應(yīng)物中化學(xué)鍵吸收的能量小于形成生成物中化學(xué)鍵放出的能量。答案：B[提升1]解析：由題中信息可知，1molH2(g)的共價(jià)鍵斷裂吸收能量436kJ，QUOTEmolO2(g)的共價(jià)鍵斷裂吸收能量249kJ，兩項(xiàng)共吸收能量685kJ；形成2molH—O鍵時(shí)共釋放能量930kJ。在1molH2(g)與QUOTEmolO2(g)反應(yīng)生成1molH2O(g)的過程中，放出的能量比吸收的能量多245kJ，C項(xiàng)中缺少物質(zhì)的狀態(tài)，所以釋放的能量不一定是245kJ。答案：A[例2]解析：硫酸與Ba(OH)2溶液混合，酸、堿發(fā)生中和反應(yīng)，是放熱反應(yīng)。鎂與CH3COOH溶液的反應(yīng)也是放熱反應(yīng)。燃燒一般是指物質(zhì)與氧發(fā)生的劇烈的發(fā)光、發(fā)熱的反應(yīng)，因而是放熱反應(yīng)。復(fù)分解反應(yīng)有的是放熱反應(yīng)，如中和反應(yīng)；有的是吸熱反應(yīng)，如氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體的反應(yīng)。答案：A[提升2]解析：加熱才能發(fā)生的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)，如銅在氯氣中燃燒；放熱反應(yīng)在常溫下不一定容易發(fā)生，如N2與H2合成NH3；反應(yīng)是放熱還是吸熱取決于反應(yīng)物、生成物所具有的總能量的相對大??；需要加熱才能發(fā)生的放熱反應(yīng)，如果反應(yīng)放出的熱量達(dá)到反應(yīng)所需要的熱量，停止加熱反應(yīng)也能繼續(xù)進(jìn)行，如Fe＋SQUOTEFeS。答案：A學(xué)考評(píng)價(jià)1．解析：陰影部分既是來自太陽的能源又屬于可再生能源和新能源。煤炭、石油不是新能源和可再生能源，A不正確；天然氣是化石能源，不屬于可再生能源、新能源，B不正確；太陽能、風(fēng)能、沼氣三者符合條件，C正確；核能不是來自太陽的能源，D不正確。答案：C2．解析：H2SO4與Ba(OH)2溶液混合，酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)，是放熱反應(yīng)；燃燒是指劇烈的發(fā)光、發(fā)熱的反應(yīng)，因而都是放熱反應(yīng)；復(fù)分解反應(yīng)，有的是放熱反應(yīng)，如酸堿中和反應(yīng)，有的是吸熱反應(yīng)，如氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體的反應(yīng)。答案：C3．解析：