2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第6章化學(xué)反應(yīng)與能量第1節(jié)第1課時(shí)化學(xué)反應(yīng)與熱能學(xué)案新人教版必修第二冊(cè)

PAGE8-第1課時(shí)化學(xué)反應(yīng)與熱能發(fā)展目標(biāo)體系構(gòu)建1.通過(guò)試驗(yàn)，了解化學(xué)反應(yīng)的能量改變和化學(xué)反應(yīng)分為放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)，培育“科學(xué)探究與宏觀辨識(shí)”的核心素養(yǎng)。2.從微觀與宏觀角度理解化學(xué)反應(yīng)的能量改變，培育“微觀探析與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)。3.了解人類對(duì)能源的利用和提高燃料燃燒效率、開(kāi)發(fā)新能源的意義，培育“科學(xué)看法與社會(huì)責(zé)任”的核心素養(yǎng)。一、化學(xué)反應(yīng)與熱能1．試驗(yàn)探究(1)向Mg與稀鹽酸反應(yīng)的溶液中插入溫度計(jì)，溫度計(jì)顯示的溫度上升，說(shuō)明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。(2)將20gBa(OH)2·8H2O晶體粉末與10gNH4Cl晶體混合放入燒杯中，將燒杯放在滴有幾滴水的木片上。用玻璃棒快速攪拌，聞到有刺激性氣味時(shí)用玻璃片蓋上燒杯，用手觸摸杯壁下部感覺(jué)冰涼，燒杯與木片間有結(jié)冰現(xiàn)象，說(shuō)明該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。2．放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)(1)放熱反應(yīng)：釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)，如活潑金屬與酸的反應(yīng)，燃燒反應(yīng)，中和反應(yīng)等。(2)吸熱反應(yīng)：汲取熱量的化學(xué)反應(yīng)，如氫氧化鋇與氯化銨的反應(yīng)，鹽酸與碳酸氫鈉的反應(yīng)，灼熱的炭與二氧化碳的反應(yīng)。有的化學(xué)反應(yīng)須要加熱，該反應(yīng)是否為吸熱反應(yīng)？有的化學(xué)反應(yīng)在常溫下能夠進(jìn)行，該反應(yīng)是否為放熱反應(yīng)？提示：都不肯定；緣由是化學(xué)反應(yīng)放熱還是吸熱取決于反應(yīng)物和生成物具有總能量的相對(duì)大小，與反應(yīng)是否須要加熱無(wú)關(guān)。二、化學(xué)反應(yīng)存在能量改變的緣由1．從化學(xué)鍵的改變理解——主要緣由2．從物質(zhì)儲(chǔ)存化學(xué)能的角度理解宏觀說(shuō)明放熱反應(yīng)示意圖吸熱反應(yīng)示意圖化學(xué)反應(yīng)放出熱量化學(xué)反應(yīng)汲取熱量(1)放熱反應(yīng)可以看成是反應(yīng)物所具有的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能釋放出來(lái)。(2)吸熱反應(yīng)可以看成是熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能被生成物所“儲(chǔ)存”。三、人類對(duì)能源的利用1．利用的三個(gè)階段eq\x(柴草時(shí)期)——樹(shù)枝雜草↓eq\x(化石能源時(shí)期)——煤、石油、自然氣↓eq\x(多能源結(jié)構(gòu)時(shí)期)——eq\a\vs4\al(太陽(yáng)能、氫能、核能、海洋能、,風(fēng)能、地?zé)崮艿?2．化石燃料利用過(guò)程中亟待解決的兩方面問(wèn)題(1)一是其短期內(nèi)不行再生，儲(chǔ)量有限；(2)二是煤和石油產(chǎn)品燃燒排放的粉塵、SO2、NOx、CO等是大氣污染物的主要來(lái)源。3．在燃料利用過(guò)程中，節(jié)能的主要環(huán)節(jié)(1)燃料燃燒階段——可通過(guò)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燃燒效率；(2)能量利用階段——可通過(guò)運(yùn)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，有效提高能源利用率。4．新能源(1)特點(diǎn)：資源豐富、可以再生、對(duì)環(huán)境無(wú)污染等。(2)人們比較關(guān)注的新能源：太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能和氫能等?．推斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)全部化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的改變。 ()(2)斷裂化學(xué)鍵釋放出能量而形成化學(xué)鍵則汲取能量。 ()(3)吸熱反應(yīng)均須要加熱才能發(fā)生。 ()(4)化石燃料儲(chǔ)量有限，燃燒時(shí)又產(chǎn)生污染，故盡可能削減化石燃料的運(yùn)用。 ()[答案](1)√(2)×(3)×(4)√2．下列反應(yīng)是吸熱反應(yīng)的是()A．硫的燃燒 B．水的分解C．食物的氧化變質(zhì) D．中和反應(yīng)[答案]B3．如圖所示，某化學(xué)愛(ài)好小組把試管放入盛有25℃的飽和石灰水的燒杯中，在試管中放入幾小塊鎂片，再向試管中滴入5mL稀鹽酸。試回答下列問(wèn)題：(1)試驗(yàn)中視察到的現(xiàn)象是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)產(chǎn)生上述現(xiàn)象的緣由是_________________________________________________________________________________________________________。(3)寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式：__________________________。(4)由試驗(yàn)可推知，反應(yīng)生成的MgCl2和H2的總能量________(填“大于”“小于”或“等于”)參與反應(yīng)的Mg和HCl的總能量。[答案](1)鎂片上有大量氣泡產(chǎn)生；鎂片漸漸溶解；燒杯中的飽和石灰水變渾濁(2)Mg與HCl反應(yīng)生成H2，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，體系溫度上升，Ca(OH)2的溶解度隨溫度的上升而減小，故飽和石灰水中的Ca(OH)2析出而使溶液變渾濁(3)Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑(4)小于化學(xué)反應(yīng)中能量改變的緣由利用化學(xué)鍵的能量改變可粗略計(jì)算化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的能量改變。以反應(yīng)H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)為例：1．?dāng)嗔?molH—H鍵形成2molH和1molCl—Cl鍵形成2molCl，能量有什么改變？數(shù)值為多少？提示：汲取能量。數(shù)值為(436＋243)kJ＝679kJ。2．2molH與2molCl形成2molH—Cl，能量有什么改變？數(shù)值為多少？提示：放出能量。數(shù)值為2×431kJ＝862kJ。3．1molH2與1molCl2生成2molHCl氣體，能量有什么改變？數(shù)值為多少？提示：放出能量。數(shù)值為2×431kJ－(436kJ＋243kJ)＝183kJ。4．1molH2(g)與1molCl2(g)具有的總能量和2molHCl(g)具有的總能量誰(shuí)高？提示：1molH2(g)與1molCl2(g)具有的總能量較高。1．放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)的比較放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)形成緣由反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量反應(yīng)物具有的總能量小于生成物具有的總能量與化學(xué)鍵強(qiáng)弱的關(guān)系生成物分子成鍵時(shí)釋放的總能量大于反應(yīng)物分子斷鍵時(shí)汲取的總能量生成物分子成鍵時(shí)釋放的總能量小于反應(yīng)物分子斷鍵時(shí)汲取的總能量反應(yīng)過(guò)程圖示示例①金屬與水或酸的反應(yīng)②燃燒反應(yīng)③中和反應(yīng)④大部分化合反應(yīng)①Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)②C與H2O(g)、CO2的反應(yīng)③大部分分解反應(yīng)2.化學(xué)反應(yīng)遵循的兩條基本規(guī)律(1)質(zhì)量守恒定律：參與化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和。(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。1．下列說(shuō)法正確的是()A．Fe與S在加熱條件下才能發(fā)生反應(yīng)，所以該反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)B．HNO3、H2SO4分別與NaOH溶液反應(yīng)都放出熱量C．分解反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)，化合反應(yīng)都是放熱反應(yīng)D．合成氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以N2與其他物質(zhì)的反應(yīng)也是放熱反應(yīng)B[Fe與S雖然需加熱才能發(fā)生反應(yīng)，但反應(yīng)起先后，停止加熱，反應(yīng)能接著進(jìn)行，加熱只是為了引發(fā)反應(yīng)，所以該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，A錯(cuò)誤；中和反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，B正確；分解反應(yīng)不肯定是吸熱反應(yīng)，如H2O2的分解反應(yīng)就是放熱反應(yīng)，化合反應(yīng)也不肯定是放熱反應(yīng)，如CO2與C的反應(yīng)就是吸熱反應(yīng)，C錯(cuò)誤；與N2反應(yīng)的物質(zhì)不同，能量改變也不同，不能依據(jù)合成氨反應(yīng)的能量改變來(lái)類推N2與其他物質(zhì)反應(yīng)的能量改變，如N2和O2在放電條件下生成NO就是吸熱反應(yīng)，D錯(cuò)誤。]2．已知斷裂1mol共價(jià)鍵所須要汲取的能量分別為H—H：436kJ，I—I：151kJ，H—I：299kJ，下列對(duì)H2(g)＋I(xiàn)2(g)eq\o(,\s\up9(△))2HI(g)的反應(yīng)類型推斷錯(cuò)誤的是()A．放出能量的反應(yīng) B．汲取能量的反應(yīng)C．氧化還原反應(yīng) D．可逆反應(yīng)B[依題意，斷裂1molH—H鍵和1molI—I鍵汲取的能量為436kJ＋151kJ＝587kJ，生成2molH—I鍵放出的能量為299kJ×2＝598kJ，因?yàn)?98kJ＞587kJ，所以該反應(yīng)是放出能量的反應(yīng)；依據(jù)反應(yīng)式可知該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，也是氧化還原反應(yīng)。]3．已知化學(xué)反應(yīng)N2＋3H2eq\o(,\s\up9(高溫、高壓),\s\do9(催化劑))2NH3的能量改變?nèi)鐖D所示：(1)1molN和3molH生成1molNH3(g)是________(填“汲取”或“釋放”)能量的過(guò)程。(2)由eq\f(1,2)molN2(g)和eq\f(3,2)molH2(g)生成1molNH3(g)過(guò)程________(填“汲取”或“釋放”)________kJ能量。[解析]假如反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量，整個(gè)反應(yīng)就放出能量，反之就汲取能量。(1)由圖像可知1molN和3molH具有的總能量比1molNH3(g)的能量高bkJ，所以1molN和3molH生成1molNH3(g)是釋放能量的過(guò)程。(2)由圖像可知eq\f(1,2)molN2(g)和eq\f(3,2)molH2(g)總能量比1molN和3molH具有的總能量低akJ，而1molNH3(g)具有的總能量比1molN和3molH具有的總能量低bkJ，b>a，所以由eq\f(1,2)molN2(g)和eq\f(3,2)molH2(g)生成1molNH3(g)的過(guò)程釋放出(b－a)kJ能量。[答案](1)釋放(2)釋放(b－a)[素材一]2019年6月26日，《中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》在山東省濰坊市正式發(fā)布。依據(jù)白皮書發(fā)布內(nèi)容，氫能將成為中國(guó)將來(lái)能源體系的重要組成部分，預(yù)料到2050年氫能在中國(guó)能源體系中的比例約為10%?！皻淠苁歉咝鍧嵞茉摧d體，具有很多無(wú)可比擬的特點(diǎn)。”[素材二]2024中國(guó)(山西)國(guó)際清潔能源博覽會(huì)于2019年6月28日上午在太原開(kāi)幕。本次展會(huì)以“清潔低碳、綠色發(fā)展”為主題，聚焦煤炭清潔利用、新能源、儲(chǔ)能、節(jié)能環(huán)保等領(lǐng)域，展示新技術(shù)新產(chǎn)品新應(yīng)用，搭建中西部清潔能源及設(shè)備供需平臺(tái)，促進(jìn)煤改電、煤改氣、煤改清潔采暖在中西部的實(shí)施，加強(qiáng)霧霾的治理，有效改善呼吸環(huán)境。[素材三]SF6氣體已有百年歷史，它是法國(guó)兩位化學(xué)家Moissan和Lebeau于1900年合成的人造惰性氣體。六氟化硫具有良好的電氣絕緣性能及優(yōu)異的滅弧性能，國(guó)際上稱為“氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備”。SF6分子結(jié)構(gòu)中只存在S—F鍵。已知：1molS(s)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)硫原子汲取能量280kJ，斷裂1molF—F、S—F鍵需汲取的能量分別為160kJ、330kJ。1．依據(jù)素材一思索(1)氫氣燃燒放出的熱量從何而來(lái)？與化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)有什么關(guān)系？(2)氫能具有哪些優(yōu)點(diǎn)？提示：(1)氫氣燃燒放出的熱量來(lái)自物質(zhì)的內(nèi)能，與化學(xué)反應(yīng)中化學(xué)鍵的斷裂和形成有關(guān)。(2)氫能的優(yōu)點(diǎn)：①清潔燃料，是零排放能源；②來(lái)源廣泛，可來(lái)自可再生能源，也可來(lái)自工業(yè)流程中的副產(chǎn)品；③應(yīng)用廣泛；④熱值高、平安性好。2．依據(jù)素材二思索(1)提高燃料的燃燒效率應(yīng)當(dāng)從哪些方面考慮？(2)日常生產(chǎn)、生活中經(jīng)常采納下列能源：①煤；②石油；③自然氣；④太陽(yáng)能；⑤水能；⑥氫能；⑦核能；⑧風(fēng)能；⑨地?zé)崮艿?，屬于清潔能源的有哪些？提示?1)使燃料與氧氣充分接觸，如將煤粉碎、液化和氣化；通入足夠的氧氣。(2)④⑤⑥⑦⑧⑨。清潔能源即綠色能源，是指不排放污染物、能夠干脆用于生產(chǎn)生活的能源，它包括核能和可再生能源?？稍偕茉词侵冈牧峡梢栽偕哪茉?，如水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能、水能、生物能(沼氣)、地?zé)崮?包括地源和水源)、海洋能等能源。3．依據(jù)素材三思索(1)1molS(s)與3molF2(g)生成1molSF6(g)的能量改變及數(shù)量如何？(2)1molS(s)與3molF2(g)的總能量和1molSF6(s)的總能量大小如何？提示：(1)放出1220kJ的熱量。(2)前者能量大。通過(guò)素材一、二、三的探究，了解能源問(wèn)題和能量改變的緣由，培育學(xué)生“證據(jù)推理與社會(huì)責(zé)任”的核心素養(yǎng)。1．下列對(duì)于化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的理解錯(cuò)誤的是()A．化學(xué)改變過(guò)程中同時(shí)存在物質(zhì)和能量的改變B．能量改變肯定發(fā)生在化學(xué)改變中C．化學(xué)反應(yīng)既遵循質(zhì)量守恒定律又遵循能量守恒定律D．能量的釋放和汲取以發(fā)生改變的物質(zhì)為基礎(chǔ)B[化學(xué)改變過(guò)程中肯定伴隨著能量的改變，但有能量改變的不肯定是化學(xué)改變，如燈泡通電發(fā)光放熱，是物理改變，B項(xiàng)錯(cuò)誤。]2．下列反應(yīng)中能量改變趨勢(shì)與如圖一樣的是()A．氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體混合B．中和反應(yīng)C．木炭在氧氣中發(fā)生不完全燃燒D．生石灰和水的反應(yīng)A[生成物的總能量大于反應(yīng)物的總能量，說(shuō)明此反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，A項(xiàng)正確；中和反應(yīng)、2C＋O2eq\o(=,\s\up9(點(diǎn)燃))2CO、CaO＋H2O=Ca(OH)2均為放熱反應(yīng)，B、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。]3．新能源的特點(diǎn)是資源豐富，在運(yùn)用時(shí)對(duì)環(huán)境無(wú)污染或污染很小，且可以再生。下列能達(dá)到新能源標(biāo)準(zhǔn)的是()①地?zé)崮堍诿孩谧匀粴猗芴?yáng)能⑤生物質(zhì)能⑥石油⑦風(fēng)能⑧氫能A．②⑤⑦⑧ B．①④⑤⑦⑧C．④⑤⑦⑧ D．②③⑥⑦⑧B[煤、石油、自然氣是化石能源，不行再生，不屬于新能源；新能源有：太陽(yáng)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽?、風(fēng)能、氫能、生物質(zhì)能等，這些新能源對(duì)環(huán)境污染小，屬于環(huán)境友好型能源，即符合條件的是①④⑤⑦⑧，故選B。]4．氫氣燃燒生成水蒸氣的能量改變?nèi)鐖D所示。下列說(shuō)法正確的是()A.燃燒時(shí)化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為熱能B．?dāng)嚅_(kāi)1mol氫氧鍵汲取930kJ的能量C．相同條件下，1mol氫原子的能量為E1，1mol氫分子的能量為E2，則2E1＜E2D．該反應(yīng)生成1mol水蒸氣時(shí)放出能量245kJD[燃燒時(shí)化學(xué)能可轉(zhuǎn)化為熱能、光能等，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由題圖可知，斷開(kāi)2mol氫氧鍵汲取930kJ的能量，B項(xiàng)錯(cuò)誤；氫分子變成氫原子要汲取能量，所以2E1＞E2，C項(xiàng)錯(cuò)誤；該反應(yīng)生成1mol水蒸氣時(shí)放出的能量為930kJ－436kJ－249kJ＝245kJ，D項(xiàng)正確。]5．(素養(yǎng)題)如圖所示，在小試管里加入2g新制備的無(wú)水硫酸銅，把小試管套在具支試管內(nèi)。在U形