6.1.1化學(xué)反應(yīng)與熱能（知識解讀）高一化學(xué)知識點解讀與能力訓(xùn)練（人教版2019）

6.1.1化學(xué)反應(yīng)與熱能（知識解讀）?知識點1化學(xué)反應(yīng)與熱能?知識點2化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系?知識點3人類對能源的利用知識點1化學(xué)反應(yīng)與熱能知識點1化學(xué)反應(yīng)與熱能1、化學(xué)能量與熱能轉(zhuǎn)化——實驗探究（吸熱或放熱）（1）鹽酸與鎂反應(yīng)的能量變化實驗61放熱反應(yīng)（必修第二冊，P32）實驗裝置實驗原理△H＜0實驗用品2mol/L的鹽酸、鎂條；溫度計、試管、砂紙。實驗步驟在一支試管中加入2mL2mol/L的鹽酸，并用溫度計測量其溫度。再向試管中放入用砂紙打磨光亮的鎂條。觀察現(xiàn)象，并用溫度計測量溶液溫度的變化。實驗現(xiàn)象試管中有大量氣泡產(chǎn)生，用手觸摸反應(yīng)后試管壁發(fā)燙，溶液的溫度計示數(shù)升高。實驗結(jié)論鎂和鹽酸的反應(yīng)是向外界放出熱量，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。（2）Ba(OH)2?8H2O和NH4Cl反應(yīng)的能量變化實驗62吸熱反應(yīng)（必修第二冊，P33）實驗裝置實驗原理Ba(OH)2?8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O△H＞0實驗用品Ba(OH)2?8H2O晶體、NH4Cl晶體；燒杯、玻璃片（或小木板）、玻璃棒。實驗步驟將20gBa(OH)2?8H2O晶體研細后與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，用手觸摸燒壁下部，試著用手拿起燒杯，觀察現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象有少許刺激性氣味的氣體產(chǎn)生；燒杯變涼，木片和燒杯底部粘接在一起。實驗結(jié)論Ba(OH)2?8H2O晶體和NH4Cl晶體的反應(yīng)從外界吸收熱量，將熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能2、放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)1）定義：放熱反應(yīng)：有能量放出的化學(xué)反應(yīng)。吸熱反應(yīng)：有能量吸收的化學(xué)反應(yīng)。2）記住常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)（1）常見的放熱反應(yīng)：①所有的燃燒反應(yīng)；②大多數(shù)的化合反應(yīng)（注：CO2+C2CO為吸熱反應(yīng)）；③酸堿中和反應(yīng)；④金屬與酸或水的反應(yīng)；⑤緩慢的氧化反應(yīng)；⑥其他，如：CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O；CaO+H2O=Ca(OH)2；2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑；2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2；2Al+Fe2O32Fe+Al2O3（鋁熱反應(yīng)）（2）常見的吸熱反應(yīng)：①大多數(shù)的分解反應(yīng)；②以下幾個反應(yīng)是吸熱反應(yīng)：Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==2NH3↑+BaCl2+10H2O；CO2+C2CO；C+H2O(g)CO+H2；3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2【特別解讀】①常見的熱效應(yīng)如濃硫酸溶于水、NaOH溶于水、Ca(OH)2溶于水，雖伴隨著能量的放出，但并不是放熱反應(yīng)；銨鹽溶于水雖需要吸收能量，也不是吸熱反應(yīng)。②對于可逆反應(yīng)，若正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則逆反應(yīng)必為吸熱反應(yīng)。【概念解讀】1、凡是物質(zhì)的化學(xué)變化就一定只存在化學(xué)能與熱能的轉(zhuǎn)化？不一定，因為化學(xué)變化一定伴隨著能量變化，能量變化除表現(xiàn)為熱能變化外，還可表現(xiàn)為電能等的變化。2、將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的變化一定為吸熱反應(yīng)？不一定，從化學(xué)鍵的角度看化學(xué)反應(yīng)包含兩個過程：舊的化學(xué)鍵斷裂和新的化學(xué)鍵形成。斷裂化學(xué)鍵需要吸收能量，就是將熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，形成化學(xué)鍵要釋放出能量，就是化學(xué)能轉(zhuǎn)化熱能或其它形式的能量，因此，不管是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)都有熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。3、需要加熱才能進行的反應(yīng)一定為吸熱反應(yīng)？不一定，不是需要加熱的反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)，因為燃燒大多數(shù)要"點燃"，即需要加熱，但燃燒都是放熱反應(yīng)。【典例11】下列說法正確的是（）A.需加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)B.放熱的反應(yīng)在常溫下一定容易進行C.反應(yīng)是放熱還是吸熱是由反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對大小決定的D.吸熱反應(yīng)在一定條件下也能進行【解析】化學(xué)反應(yīng)的能量變化主要表現(xiàn)為熱量的變化，反應(yīng)是吸熱還是放熱主要取決于反應(yīng)物和生成物的總能量的相對大小，與反應(yīng)條件無關(guān)，放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)在一定條件下都能進行，反應(yīng)開始時需加熱的反應(yīng)可能是吸熱反應(yīng)，也可能是放熱反應(yīng)，所以正確答案為C、D?！敬鸢浮緾D【典例12】下列化學(xué)實驗所涉及的主要反應(yīng)是吸熱反應(yīng)的是A．鋅粒與稀硫酸反應(yīng)制備H2 B．NH4Cl與Ba(OH)2·8H2O反應(yīng)制備NH3C．鐵粉與硫粉反應(yīng)制備少量FeS D．在NaOH溶液中加入鹽酸溶液【答案】B【分析】大多數(shù)的分解反應(yīng)是吸熱的；大多數(shù)化合反應(yīng)、物質(zhì)的燃燒、中和反應(yīng)、金屬和酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)；特例：NH4Cl與Ba(OH)2·8H2O反應(yīng)、焦炭和二氧化碳在高溫下的化合反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。【解析】A．金屬和酸之間的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，A錯誤；B．與反應(yīng)制備是吸熱反應(yīng)，B正確；C．鐵粉與硫粉反應(yīng)制備少量FeS是放熱反應(yīng)，C錯誤；D．中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)，D錯誤；故選B【變式11】下列反應(yīng)不一定屬于放熱反應(yīng)的是A．硫酸與氫氧化鋇溶液的反應(yīng) B．燃燒反應(yīng)C．復(fù)分解反應(yīng) D．中和反應(yīng)【答案】C【解析】A．硫酸與氫氧化鋇溶液的反應(yīng)，屬于酸堿中和反應(yīng)，一定放熱，A不符題意；B．燃燒反應(yīng)一定放熱，B不符題意；C．復(fù)分解反應(yīng)不一定屬于放熱反應(yīng)，例如：和氯化銨復(fù)分解為吸熱反應(yīng)，C符合題意；D．中和反應(yīng)一定放熱，D不符題意；答案選C?！咀兪?2】下列反應(yīng)既是氧化還原反應(yīng)，又是吸熱反應(yīng)的是A．鋁片與稀硫酸反應(yīng) B．Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)C．灼熱的炭與CO2反應(yīng) D．甲烷在O2中的燃燒反應(yīng)【答案】C【解析】A．鋁片與稀硫酸反應(yīng)，屬于氧化還原反應(yīng)，但屬于放熱反應(yīng)，故A錯誤；B．Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，但不屬于氧化還原反應(yīng)，故B錯誤；C．灼熱的炭與CO2反應(yīng)，有化合價的變化，屬于氧化還原反應(yīng)，且屬于吸熱反應(yīng)，故C正確；D．甲烷在O2中的燃燒反應(yīng)，有化合價的變化，屬于氧化還原反應(yīng)，但屬于放熱反應(yīng)，故D錯誤；故答案為C。知識點2化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)能量變化的關(guān)系知識點2化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)能量變化的關(guān)系1、化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)和特征（1）實質(zhì)：化學(xué)反應(yīng)的過程就是反應(yīng)物分子中的原子重新組合成生成物分子的過程，也就是反應(yīng)物分子中化學(xué)鍵斷裂和生成物分子中化學(xué)鍵形成的過程。（2）特征：①物質(zhì)變化：有新物質(zhì)生成，遵循質(zhì)量守恒定律；②能量變化：釋放或吸收能量，遵循能量守恒定律。（3）體系與環(huán)境中能量變化同時進行。2、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因（1）斷開化學(xué)鍵吸收能量

例：1molH2中含有1molH—H鍵，常溫常壓下斷開1molH—H鍵，需要吸收436kJ的熱量。（2）形成化學(xué)鍵放出能量

由2molH原子生成1molH2，有1molH—H鍵生成，生成過程中向外界釋放436kJ的熱量。

注：形成1molH—H鍵釋放的能量與斷開1molH—H鍵吸收的能量相等。

【解讀】任何化學(xué)反應(yīng)都要經(jīng)歷舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)鍵形成的過程，因此，任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化。在化學(xué)反應(yīng)中，從反應(yīng)物分子改變?yōu)樯晌锓肿?，各原子?nèi)部并沒有多少變化，但原子間的結(jié)合方式發(fā)生了改變。在這個過程中，反應(yīng)物分子中的化學(xué)鍵部分或全部遭到破壞，生成物分子中的新化學(xué)鍵形成了，在破壞舊化學(xué)鍵時，需要能量來克服原子間的相互作用，在形成新化學(xué)鍵時，由于原子間的相互作用而放出能量。因此說化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。3、決定化學(xué)反應(yīng)中能量變化的因素及反應(yīng)能量變化的判定

（1）決定因素①化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過程中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。如下圖所示：反應(yīng)物的總能量＜生成物的總能量，反應(yīng)吸收能量（圖1）；反應(yīng)物的總能量＞生成物的總能量，反應(yīng)放出能量（圖2）。②舊鍵斷裂所吸收的能量與新鍵的形成所釋放的能量的相對大小決定了一個化學(xué)反應(yīng)中能量變化

當(dāng)E1＞E2，反應(yīng)吸收熱量；當(dāng)E1＜E2，反應(yīng)放出熱量。（2）反應(yīng)能量變化的判定——吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)的判定，如圖，①E1＞E2，新化學(xué)鍵的形成所釋放的能量小于破壞舊化學(xué)鍵所吸收的能量，該反應(yīng)就是吸熱反應(yīng)；

②E1＜E2，新化學(xué)鍵的形成所釋放的能量大于破壞舊化學(xué)鍵所吸收的能量，該反應(yīng)就是放熱反應(yīng)。

如

反應(yīng)物斷鍵吸收的能量＜生成物成鍵釋放的能量，說明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。即遵循能量守恒定律，反應(yīng)物的總能量=生成物總能量+熱量（放熱反應(yīng)），反應(yīng)物總能量=生成物總能量－熱量（吸熱反應(yīng)）。

【解讀】①物質(zhì)本身所具有的能量越低，說明其結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，熱穩(wěn)定性強，斷裂其化學(xué)鍵所吸收的能量就越高，而形成其化學(xué)鍵所釋放的能量也越多。

②反應(yīng)的條件與反應(yīng)的熱效應(yīng)沒有必然的聯(lián)系，每一個反應(yīng)都有特定的條件，需要點燃或加熱的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)。例如燃燒都是放熱反應(yīng)，但是要達到著火點。4、理解反應(yīng)歷程與反應(yīng)熱的關(guān)系圖示意義a表示正反應(yīng)的活化能；b表示逆反應(yīng)的活化能。c表示該反應(yīng)的反應(yīng)熱。ΔH圖1：ΔH＝(a－b)kJ·mol－1＝－ckJ·mol－1，表示放熱反應(yīng)圖2：ΔH＝(a－b)kJ·mol－1＝ckJ·mol－1，表示吸熱反應(yīng)【典例21】科學(xué)家最新發(fā)現(xiàn)，通過簡單的化學(xué)反應(yīng)，可以將樹木纖維素轉(zhuǎn)變成超級儲能裝置，如圖是該反應(yīng)的微觀示意圖，下列說法錯誤的是A．該反應(yīng)過程伴有能量變化B．該反應(yīng)前后原子的種類、個數(shù)、質(zhì)量均保持不變C．反應(yīng)物X的能量低于生成物W的能量D．?dāng)嗔逊磻?yīng)物(X＋Y)中化學(xué)鍵吸收能量，形成生成物(Z＋W)中化學(xué)鍵釋放能量【答案】C【解析】A．圖中涉及反應(yīng)為C和NH3，在高溫、催化劑作用下反應(yīng)生成N2和CH4，該反應(yīng)過程有能量變化，A正確；B．根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，該反應(yīng)前后原子的種類、個數(shù)、質(zhì)量均保持不變，B正確；C．無法比較X和W的能量高低，C錯誤；D．化學(xué)反應(yīng)中，斷鍵吸收能量，成鍵釋放能量，D正確。故選Ｃ?！镜淅?2】氣體X2在O2中燃燒所發(fā)生反應(yīng)的過程用模型表示如下(“—”表示化學(xué)鍵)下列說法不正確的是A．過程Ⅰ是吸熱過程B．該反應(yīng)過程所有舊化學(xué)鍵都斷裂，且形成了新化學(xué)鍵C．過程Ⅲ一定是放熱過程D．該反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化只能以熱能的形式進行【答案】D【解析】A．過程Ⅰ為斷裂X2和O2中的化學(xué)鍵，過程Ⅰ是吸熱過程，A項正確；B．過程Ⅰ斷裂了反應(yīng)物X2和O2中所有舊化學(xué)鍵，過程Ⅲ所有X原子和O原子形成了生成物中新化學(xué)鍵，B項正確；C．過程Ⅲ為X原子和O原子形成了生成物中的化學(xué)鍵，過程Ⅲ為放熱過程，C項正確；D．該反應(yīng)為燃燒反應(yīng)，為放熱反應(yīng)，該反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化不是只能以熱能的形式進行，如還可以通過燃料電池以電能的形式進行，D項錯誤；答案選D。【變式21】已知反應(yīng)NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g)的能量變化如圖所示，下列說法中正確的是A．圖中A→B的過程為放熱過程B．該反應(yīng)中NO2是還原劑C．1molNO2(g)和1molCO(g)的總能量小于1molNO(g)和1molCO2(g)的總能量D．?dāng)嚅_1molNO2和1molCO的化學(xué)鍵吸收的熱量總和小于生成1molNO和1molCO2時放出的熱量總和【答案】D【解析】A．根據(jù)能量變化圖可知，A的能量低于B，即該反應(yīng)為吸熱過程，故A錯誤；B．根據(jù)反應(yīng)方程式，NO2中N的化合價由+4價變?yōu)?2價，化合價降低，二氧化氮為氧化劑，故B錯誤；C．根據(jù)能量變化圖可知，1molNO2(g)和1molCO(g)的總能量高于1molNO(g)和1molCO2(g)的總能量，故C錯誤；D．A→C為放熱反應(yīng)，斷開斷開1molNO2和1molCO的化學(xué)鍵吸收的熱量總和小于生成1molNO和1molCO2時放出的熱量總和，故D正確；答案為D?！咀兪?2】利用太陽光在新型復(fù)合催化劑表面實現(xiàn)高效分解水，其主要過程如圖所示：下列說法錯誤的是A．整個過程實現(xiàn)了光能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)換B．過程Ⅰ是氧化還原反應(yīng)C．過程Ⅰ吸收能量，過程Ⅱ放出能量D．反應(yīng)物總能量小于生成物的總能量【答案】B【解析】A．由圖可知，太陽能使水分解，則實現(xiàn)了太陽能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化，A正確；B．過程Ⅰ是化學(xué)鍵斷裂的過程，不是氧化還原反應(yīng)，B錯誤；C．過程Ⅰ斷鍵，吸收能量；過程Ⅱ中生成氫氣、過氧化氫，形成化學(xué)鍵，過程Ⅱ放出能量，C正確；D．由圖可知，太陽能使水分解，水分解吸熱，則反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量，D正確；故選B知識點3人類對能源的利用知識點3人類對能源的利用1、人類對化學(xué)反應(yīng)中熱能的利用——燃燒（1）發(fā)現(xiàn)：始于炎的發(fā)現(xiàn)；（2）早期利用：以樹枝和雜草為主要能源；（3）近代利用：以煤、石油、天然氣為主要能源；（4）現(xiàn)代利用：多能源結(jié)構(gòu)時期。2、能源的分類凡是能夠提供某種形式能量的物質(zhì)或是物質(zhì)的運動，統(tǒng)稱為能源。它是人類取得能量的來源，包括已開采出來的可供使用的自然資源和經(jīng)過加工或轉(zhuǎn)移的能量的來源，尚未開采出的能量資源不列入能源的范疇，只能是能源資源。能源的分類方法有多種：（1）一次能源與二次能源：從自然界直接取得的天然能源叫一次能源，如原煤、原油、流過水壩的水等；一次能源經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換后獲得的能源稱為二次能源，如各種石油制品、蒸氣、煤氣、電力、氫能等。（2）常規(guī)能源與新能源：在一定歷史時期和科學(xué)技術(shù)水平下，已被人們廣泛使用的能源稱為常規(guī)能源，如煤、石油、天然氣、水能等；隨著科技的不斷發(fā)展，才開始被人類采用先進的方法加以利用的古老能源以及新發(fā)現(xiàn)的利用先進技術(shù)所獲得的能源都是新能源，如核能、風(fēng)能、太陽能、海洋能等。（3）可再生能源與非再生能源①可連續(xù)再生、永久利用的一次能源稱為可再生能源，如水力、風(fēng)能等；②經(jīng)過億萬年形成的、短期內(nèi)無法恢復(fù)的能源，稱為非再生能源，如石油、煤、天然氣等。3、新能源（1）概念：是指以新技術(shù)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)開發(fā)利用的能源，包括太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、海洋能、地?zé)崮艿?。?）太陽能的利用植物的光合作用是大自然“利用”太陽能極為成功的范例。在人工利用太陽能方面，例如模擬生物體儲存太陽能、利用太陽能電池把太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能、利用太陽能直接分解水，使太陽能轉(zhuǎn)化為氫能等方面的研究，都取得了一些可喜的成績。（3）氫能的利用氫能是人類最理想的能源，氫能主要用作高能燃料，廣泛應(yīng)用于飛機、汽車、燃料電池等其他需要熱能或其他形式的能量的設(shè)備中。（4）生物質(zhì)能新能源中一種無限的可再生性的能源是生物質(zhì)能。它是自然界中各種綠色植物通過光合作用，將太陽能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能而固定下來的，儲存在植物體內(nèi)的一種自然資源能。4、解決能源問題的措施①提高能源的利用效率：a.改善開采、運輸、加工等各個環(huán)節(jié)；b.科學(xué)控制燃燒反應(yīng)，使燃料充分燃燒。②開發(fā)新能源：開發(fā)資源豐富、可以再生、沒有污染或污染很小的新能源?！舅伎寂c討論p35】參考答案：感到空氣污染相對較輕的人，會不反對甚至支持煤、汽油和柴油的使用；感到空氣污染嚴(yán)重的人，會反對煤、汽油和柴油的使用?？茖W(xué)地說，無論某時某地空氣污染是否嚴(yán)重，人們都要從自身做起，盡量減少煤、汽油和柴油的使用量，同時盡量使用新能源。交通出行的快捷是方便，供暖、制冷調(diào)控室溫是舒服，青山綠水才是真正的方便、舒服。【典例31】下列關(guān)于能源和作為能源的物質(zhì)的敘述中，不正確的是A．化石能源物質(zhì)內(nèi)部蘊藏著大量的能量B．綠色植物進行光合作用時，將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能“貯存”起來C．物質(zhì)的化學(xué)能可以在不同條件下轉(zhuǎn)為熱能、電能為人類所利用D．吸熱反應(yīng)沒有利用價值【答案】D【解析】A.化石能源物質(zhì)內(nèi)部蘊含的最初能量來源于太陽能，具有大量能量，A項正確；B.植物光合作用通過一系列生理變化，將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在植物體內(nèi)，B項正確；C.能量可以相互轉(zhuǎn)化，因此物質(zhì)的化學(xué)能在不同的條件下可以轉(zhuǎn)化為熱能，電能等，C項正確；D.任何反應(yīng)都有其存在價值，吸熱反應(yīng)可以降低周圍的溫度，如利用氯化銨和氫氧化鈣來降溫，D項錯誤；故選D?！镜淅?2】下列有關(guān)新能源的說法不正確的是A．綠色植物通過光合作用，將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B．風(fēng)能、太陽能是清潔能源C．氫能還未進入實用階段的主要原因是其燃燒所放熱量低于相同質(zhì)量的礦物燃料D．共享單車?yán)锰柲馨l(fā)電完成衛(wèi)星定位，有利于節(jié)能環(huán)?！敬鸢浮緾【解析】A．生物質(zhì)能就是太陽能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式，即以生物質(zhì)