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第六章 化学反应与能量
第一节 化学反应与能量变化
第1课时 化学反应与热能
课程标准要求 了解化学反应中伴随着能量的变化，知道常见的吸热反应和放热反应；能从化学键与反应物和生成物的能量变化的角度分析吸热反应和放热反应；了解能源是人类生存和社会发展的重要基础及化学在解决能源危机中的重要作用。
学科核心素养 1．宏观辨识与微观探析：理解化学反应中能量的变化取决于反应物与生成物的总能量相对大小，并从化学键的断裂和形成，在本质上认识化学能量与化学变化的本质。
2．证据推理与模型认知：能从反应物与生成物所具有的能量、化学键的断裂与形成角度理解化学反应中能量变化的主要原因，形成化学反应中能量变化与吸热和放热反应的关系模型。
3．科学态度与社会责任：通过多种渠道了解人类对化学反应中能量的利用情况，了解节能的意义和方法，感受化学学科的社会价值。
学习目标 1．通过实验探究、讨论交流，感受化学反应中的能量变化，知道常见的吸热反应和放热反应，树立物质变化中伴随着能量变化的观念。
2．通过思考讨论、微观分析，能从反应物和生成物具有的能量、化学键变化两个角度理解化学反应中能量变化的主要原因。
3．通过阅读思考、实例分析，从本质上认识物质变化与能量变化的关系，了解人类利用的主要能源及新能源，分析能源的利用对自然环境及社会发展的影响。
学习任务一 吸热反应和放热反应
自主学习 认知形成
? 实验探究：化学反应中的能量变化
实验操作
实验现象 有 ________产生；用温度计测量，温度 ________ 闻到 __________气味；烧杯壁 ________；木片和烧杯黏结在一起；混合物呈 ________
气泡
升高
刺激性
发凉
糊状
实验结论 该反应产生气体， ______
热量 该反应产生NH3和H2O, _______热量
化学方程式 Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
结论：化学反应有新物质生成，同时反应过程中伴有热量的 ________或 ________。
放出
吸收
释放
吸收
? 放热反应和吸热反应
1.概念
(1)放热反应： ________热量的化学反应。
(2)吸热反应： ________热量的化学反应。
释放
吸收
2.常见的放热反应和吸热反应
放热反应 吸热反应
①所有的 ________反应
②酸碱 ________反应
③大多数 ________反应
④活泼金属与 __________的反应
⑤物质的缓慢氧化
⑥铝热反应(见第八章) ①大多数 ______反应
②铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2·8H2O晶体或Ca(OH)2与NH4Cl晶体反应
③以C、H2、CO为还原剂的部分氧化还原反应，如C与H2O(g)反应，C与CO2反应
④NaHCO3与盐酸的反应
燃烧
中和
化合
水或酸
分解
1．举例说明：放出(吸收)热量的变化一定是放热(吸热)反应吗？
提示：不一定。吸、放热反应都属于化学反应，而浓H2SO4、NaOH固体等溶于水放热，NH4NO3、KNO3、NH4Cl等固体溶于水吸热，以上变化过程均为物理变化，不是放、吸热反应。
2．吸热反应一定需要加热才能发生吗？
提示：不一定，吸、放热反应与反应是否需要加热等条件没有直接联系，如NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O晶体常温下的反应为吸热反应。
1．正误判断
(1)镁条在空气中燃烧是放热反应，反应过程中所释放的能量全部转化为热能。( )
(2)相同条件下形成1 mol H—Cl放出的能量与断开1 mol H—Cl吸收的能量相等。( )
(3)对于一个化学反应来说，当化学键断裂时吸收的能量大于化学键形成时放出的能量，则反应放热。( )
(4)已知Fe与稀盐酸的反应为放热反应，即Fe的能量大于H2的能量。( )
(5)石墨转化为金刚石需要吸收热量，所以金刚石更稳定。( )
【答案】 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)×
2．下列关于化学反应与能量变化的说法中，不正确的是( )
A．化学反应必然伴随着能量变化
B．Na与H2O的反应属于吸热反应
C．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应属于吸热反应
D．化学变化中的能量变化主要是由化学键变化引起的
【答案】 B
【解析】 化学反应的本质是旧化学键的断裂与新化学键的形成，由于断键吸热，成键放热，因此化学反应必然伴随着能量变化，A、D正确；Na与H2O反应生成氢氧化钠和氢气，属于放热反应，B错误；根据实验可知，Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应属于吸热反应，C正确。
互动探究 能力提升
● 情境创设
自热火锅方便、快捷，将100 mL左右的水倒入饭盒后只需几分钟便可惬意享用热气腾腾的食物。自热饭盒与普通饭盒比较，多一个发热包，这个小小的发热包利用什么原理提供热能呢？
● 问题探究
1．发热包分别包装了两种互不接触的化学物质，使用时将两种物质接触并反应，对食物进行加热。下列几组物质：生石灰和水、浓硫酸和水、食盐和水、硝酸铵和水，其中最适合的是哪种？
提示：生石灰和水。生石灰与水反应放出大量的热，易使用；浓硫酸溶于水放热，但浓硫酸具有极强的腐蚀性，不可用于食品；食盐和水不反应不放热，食盐溶于水不能对食物进行加热；硝酸铵溶于水吸收热量，不能给食物加热。
2．不管是吸热反应还是放热反应可能用到酒精灯加热，怎样判断该反应是吸热反应还是放热反应？放热反应加热的目的是什么？
提示：持续用酒精灯加热，撤掉酒精灯反应就停止的反应是吸热反应；开始用酒精灯加热，反应开始后，撤去酒精灯仍能继续反应的是放热反应。放热反应加热的目的一般是引发反应。
● 要点归纳
关于吸热反应和放热反应的易错点
1．“三个不一定”
(1)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；
(2)放热反应常温下不一定容易发生，如铝热反应；
(3)吸热反应也不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和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。
题点1
化学反应与能量变化的关系
●题点例练
下列说法正确的是( )
A．凡是放热反应的发生均无需加热
B．凡是需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
C．伴有能量变化的物质变化都是化学变化
D．物质发生化学反应都伴随着能量变化
【答案】 D
【解析】 吸热反应、放热反应与反应条件无关，有些放热反应的发生也需要加热，如煤炭燃烧，A、B错误；伴有能量变化的物质变化不一定是化学变化，如物质的三态变化，C错误；化学变化是旧键断裂和新键形成的过程，断键和成键都有能量变化，D正确。
1.下列说法不正确的是( )
A．当今社会人们所需的能量绝大部分是由化学反应产生的
B．目前，全球仍处于化石能源时代
C．人体生命活动所需要的能量，是由氧化还原反应提供的
D．凡是放出热量的化学反应均可用来造福人类
【答案】 D
【解析】 人类目前运用最多的能源是化石燃料，其释放的能量由化学反应产生，A正确；煤、石油、天然气三大化石燃料，是当今世界最重要的能源，故目前，全球仍处于化石能源时代，B正确；人体内有机物所含能量的释放是有机物被氧化成简单无机物的过程，属于氧化还原反应，所以人体运动所消耗的能量与氧化还原反应有关，C正确；化学反应放出的能量，可以造福人类，也可以给人类带来灾难，比如火灾，D错误。故选D。
题点2
吸热反应和放热反应
下列物质间能量的变化与如图所示相符的是( )
A．盐酸与碳酸氢钠的反应
B．氮气与氧气生成一氧化氮的反应
C．氢氧化钡与氯化铵的反应
D．铝片与盐酸的反应
【答案】 D
【解析】 题图为稀释浓硫酸，为放热过程；盐酸与碳酸氢钠的反应、氮气与氧气生成一氧化氮的反应、氢氧化钡与氯化铵的反应均为吸热反应，铝片与盐酸的反应为放热反应。
2.(2024·西安长安一中高一期中)下列反应放出热量的是( )
A．氢氧化钡与氯化铵的反应
B．盐酸与碳酸氢钠的反应
C．灼热的炭与二氧化碳的反应
D．镁条与稀盐酸的反应
【答案】 D
【解析】 氢氧化钡与氯化铵的反应是吸热反应，故A不符合题意；盐酸与碳酸氢钠反应生成氯化钠、二氧化碳和水，是吸热反应，故B不符合题意；灼热的炭与二氧化碳反应生成一氧化碳，是吸热反应，故C不符合题意；镁条与稀盐酸反应生成氯化镁和氢气，是放热反应，故D符合题意。
第六章 化学反应与能量
第一节 化学反应与能量变化
第1课时 化学反应与热能
课程标准要求 了解化学反应中伴随着能量的变化，知道常见的吸热反应和放热反应；能从化学键与反应物和生成物的能量变化的角度分析吸热反应和放热反应；了解能源是人类生存和社会发展的重要基础及化学在解决能源危机中的重要作用。
学科核心素养 1．宏观辨识与微观探析：理解化学反应中能量的变化取决于反应物与生成物的总能量相对大小，并从化学键的断裂和形成，在本质上认识化学能量与化学变化的本质。
2．证据推理与模型认知：能从反应物与生成物所具有的能量、化学键的断裂与形成角度理解化学反应中能量变化的主要原因，形成化学反应中能量变化与吸热和放热反应的关系模型。
3．科学态度与社会责任：通过多种渠道了解人类对化学反应中能量的利用情况，了解节能的意义和方法，感受化学学科的社会价值。
学习目标 1．通过实验探究、讨论交流，感受化学反应中的能量变化，知道常见的吸热反应和放热反应，树立物质变化中伴随着能量变化的观念。
2．通过思考讨论、微观分析，能从反应物和生成物具有的能量、化学键变化两个角度理解化学反应中能量变化的主要原因。
3．通过阅读思考、实例分析，从本质上认识物质变化与能量变化的关系，了解人类利用的主要能源及新能源，分析能源的利用对自然环境及社会发展的影响。
学习任务一 吸热反应和放热反应
自主学习 认知形成
? 实验探究：化学反应中的能量变化
实验操作
实验现象 有 ________产生；用温度计测量，温度 ________ 闻到 __________气味；烧杯壁 ________；木片和烧杯黏结在一起；混合物呈 ________
气泡
升高
刺激性
发凉
糊状
实验结论 该反应产生气体， ______
热量 该反应产生NH3和H2O, _______热量
化学方程式 Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
结论：化学反应有新物质生成，同时反应过程中伴有热量的 ________或 ________。
放出
吸收
释放
吸收
? 放热反应和吸热反应
1.概念
(1)放热反应： ________热量的化学反应。
(2)吸热反应： ________热量的化学反应。
释放
吸收
2.常见的放热反应和吸热反应
放热反应 吸热反应
①所有的 ________反应
②酸碱 ________反应
③大多数 ________反应
④活泼金属与 __________的反应
⑤物质的缓慢氧化
⑥铝热反应(见第八章) ①大多数 ______反应
②铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2·8H2O晶体或Ca(OH)2与NH4Cl晶体反应
③以C、H2、CO为还原剂的部分氧化还原反应，如C与H2O(g)反应，C与CO2反应
④NaHCO3与盐酸的反应
燃烧
中和
化合
水或酸
分解
1．举例说明：放出(吸收)热量的变化一定是放热(吸热)反应吗？
提示：不一定。吸、放热反应都属于化学反应，而浓H2SO4、NaOH固体等溶于水放热，NH4NO3、KNO3、NH4Cl等固体溶于水吸热，以上变化过程均为物理变化，不是放、吸热反应。
2．吸热反应一定需要加热才能发生吗？
提示：不一定，吸、放热反应与反应是否需要加热等条件没有直接联系，如NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O晶体常温下的反应为吸热反应。
1．正误判断
(1)镁条在空气中燃烧是放热反应，反应过程中所释放的能量全部转化为热能。( )
(2)相同条件下形成1 mol H—Cl放出的能量与断开1 mol H—Cl吸收的能量相等。( )
(3)对于一个化学反应来说，当化学键断裂时吸收的能量大于化学键形成时放出的能量，则反应放热。( )
(4)已知Fe与稀盐酸的反应为放热反应，即Fe的能量大于H2的能量。( )
(5)石墨转化为金刚石需要吸收热量，所以金刚石更稳定。( )
【答案】 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)×
2．下列关于化学反应与能量变化的说法中，不正确的是( )
A．化学反应必然伴随着能量变化
B．Na与H2O的反应属于吸热反应
C．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应属于吸热反应
D．化学变化中的能量变化主要是由化学键变化引起的
【答案】 B
【解析】 化学反应的本质是旧化学键的断裂与新化学键的形成，由于断键吸热，成键放热，因此化学反应必然伴随着能量变化，A、D正确；Na与H2O反应生成氢氧化钠和氢气，属于放热反应，B错误；根据实验可知，Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应属于吸热反应，C正确。
互动探究 能力提升
● 情境创设
自热火锅方便、快捷，将100 mL左右的水倒入饭盒后只需几分钟便可惬意享用热气腾腾的食物。自热饭盒与普通饭盒比较，多一个发热包，这个小小的发热包利用什么原理提供热能呢？
● 问题探究
1．发热包分别包装了两种互不接触的化学物质，使用时将两种物质接触并反应，对食物进行加热。下列几组物质：生石灰和水、浓硫酸和水、食盐和水、硝酸铵和水，其中最适合的是哪种？
提示：生石灰和水。生石灰与水反应放出大量的热，易使用；浓硫酸溶于水放热，但浓硫酸具有极强的腐蚀性，不可用于食品；食盐和水不反应不放热，食盐溶于水不能对食物进行加热；硝酸铵溶于水吸收热量，不能给食物加热。
2．不管是吸热反应还是放热反应可能用到酒精灯加热，怎样判断该反应是吸热反应还是放热反应？放热反应加热的目的是什么？
提示：持续用酒精灯加热，撤掉酒精灯反应就停止的反应是吸热反应；开始用酒精灯加热，反应开始后，撤去酒精灯仍能继续反应的是放热反应。放热反应加热的目的一般是引发反应。
● 要点归纳
关于吸热反应和放热反应的易错点
1．“三个不一定”
(1)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；
(2)放热反应常温下不一定容易发生，如铝热反应；
(3)吸热反应也不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和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。
题点1
化学反应与能量变化的关系
●题点例练
下列说法正确的是( )
A．凡是放热反应的发生均无需加热
B．凡是需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
C．伴有能量变化的物质变化都是化学变化
D．物质发生化学反应都伴随着能量变化
【答案】 D
【解析】 吸热反应、放热反应与反应条件无关，有些放热反应的发生也需要加热，如煤炭燃烧，A、B错误；伴有能量变化的物质变化不一定是化学变化，如物质的三态变化，C错误；化学变化是旧键断裂和新键形成的过程，断键和成键都有能量变化，D正确。
1.下列说法不正确的是( )
A．当今社会人们所需的能量绝大部分是由化学反应产生的
B．目前，全球仍处于化石能源时代
C．人体生命活动所需要的能量，是由氧化还原反应提供的
D．凡是放出热量的化学反应均可用来造福人类
【答案】 D
【解析】 人类目前运用最多的能源是化石燃料，其释放的能量由化学反应产生，A正确；煤、石油、天然气三大化石燃料，是当今世界最重要的能源，故目前，全球仍处于化石能源时代，B正确；人体内有机物所含能量的释放是有机物被氧化成简单无机物的过程，属于氧化还原反应，所以人体运动所消耗的能量与氧化还原反应有关，C正确；化学反应放出的能量，可以造福人类，也可以给人类带来灾难，比如火灾，D错误。故选D。
题点2
吸热反应和放热反应
下列物质间能量的变化与如图所示相符的是( )
A．盐酸与碳酸氢钠的反应
B．氮气与氧气生成一氧化氮的反应
C．氢氧化钡与氯化铵的反应
D．铝片与盐酸的反应
【答案】 D
【解析】 题图为稀释浓硫酸，为放热过程；盐酸与碳酸氢钠的反应、氮气与氧气生成一氧化氮的反应、氢氧化钡与氯化铵的反应均为吸热反应，铝片与盐酸的反应为放热反应。
2.(2024·西安长安一中高一期中)下列反应放出热量的是( )
A．氢氧化钡与氯化铵的反应
B．盐酸与碳酸氢钠的反应
C．灼热的炭与二氧化碳的反应
D．镁条与稀盐酸的反应
【答案】 D
【解析】 氢氧化钡与氯化铵的反应是吸热反应，故A不符合题意；盐酸与碳酸氢钠反应生成氯化钠、二氧化碳和水，是吸热反应，故B不符合题意；灼热的炭与二氧化碳反应生成一氧化碳，是吸热反应，故C不符合题意；镁条与稀盐酸反应生成氯化镁和氢气，是放热反应，故D符合题意。
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