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第2章 化學鍵 化學反應規(guī)律
第2節(jié) 化學反應與能量轉化 課時1
1.知道物質具有能量,了解化學能與熱能的相互轉化，建立吸熱反應、放熱反應的概念。
2.能夠從化學鍵的斷裂與形成角度理解化學反應的實質及化學反應中能量變化的實質。
化學反應的利用
物質變化
能量變化
應用
應用
制
備
物
質
提
供
能
量
問題：
化學反應中通常伴隨著怎樣的能量變化？
聯(lián)想·質疑
一、化學反應中的能量轉化形式
在以下兩個你熟悉的化學反應中，除了物質的變化外是否還有能量的變化？如果有，是什么樣的能量變化？
化學能
熱能、光能
化學能
電能
化學能
化學能是指儲存在物質當中的能量。不同的物質不僅組成不同、結構不同，所包含的化學能也不同。
活動·探究
感受化學反應中的能量變化
觀看下列兩個實驗視頻并記錄實驗現(xiàn)象
【實驗1-1】
【實驗1-2】
實驗 操作
實驗 現(xiàn)象 有 產(chǎn)生；用溫度計測量，溫度____ 聞到刺激性氣味；燒杯壁發(fā)涼；玻璃片和燒杯 ，混合物呈_____
實驗 結論 該反應產(chǎn)生 ，____ 熱量 該反應產(chǎn)生NH3和H2O， 熱量
氣泡
升高
黏結在一起
糊狀
氣體
放出
吸收
Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑
Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
【結論】
化學反應除了有新物質生成以外，還總會伴隨著能量變化，通常主要表現(xiàn)為熱能的變化，有的 熱量，有的 熱量。
放出
吸收
1.放熱反應與吸熱反應
①放熱反應：釋放熱量的化學反應。
②吸熱反應：吸收熱量的化學反應。
你還知道哪些反應是放熱反應，哪些反應是吸熱反應，請舉例說明。
？
放熱反應 吸熱反應
①所有燃燒反應 ②酸堿中和反應 ③大多數(shù)化合反應 ④活潑金屬跟水或酸的反應 ⑤物質的緩慢氧化 ①大多數(shù)分解反應
②銨鹽與堿的反應，如Ba(OH)2·8H2O或Ca(OH)2與NH4Cl反應
③以C、H2、CO為還原劑的氧化還原反應，如C與H2O(g)反應，C與CO2反應
④NaHCO3與鹽酸的反應
2.常見的放熱反應和吸熱反應
有關吸熱反應和放熱反應理解的三個“不一定”
(1)放熱反應不一定容易發(fā)生，如合成氨反應需要在高溫、高壓和催化劑作用下才能發(fā)生；吸熱反應不一定難發(fā)生，如Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應在常溫下能發(fā)生。
(2)需要加熱才能發(fā)生的反應不一定是吸熱反應，如硫與鐵的反應；吸熱反應不一定需要加熱，如Ba(OH)2·8H2O晶體和NH4Cl晶體的反應。
(3)放熱過程不一定是放熱反應，如NaOH固體的溶解和濃硫酸的稀釋是放熱過程，但不是放熱反應；吸熱過程不一定是吸熱反應，如升華、蒸發(fā)等過程是吸熱過程，但不是吸熱反應。
歸納總結
(1)硝酸銨固體溶于水，溶液的溫度降低，該變化為吸熱反應(　　)
(2)氫氣燃燒，濃硫酸溶于水，都放出熱量，這些變化都為放熱反應(　　)
(3)化學反應既有物質變化，又有能量變化(　　)
(4)鎂條在空氣中燃燒是放熱反應，反應過程中所釋放的能量全部轉化為熱能(　　)
(5)吸熱反應需要加熱才能進行，放熱反應都不需要加熱就可以進行(　　)
×
×
√
×
×
[練一練]
判斷正誤
化學反應中為什么會有能量的變化？
反應吸熱還是放熱是由什么決定的呢？
斷裂：氫氧鍵
形成：氫氫鍵
形成：氧氧鍵
2H2O 2H2 + O2
通電
二、化學反應中的能量變化的本質
宏觀
微觀
生成了新的物質，能量變化
舊化學鍵斷裂、新化學鍵形成
吸收能量
放出能量
1.從化學鍵的角度分析化學反應中能量變化（微觀角度）
交流·研討
請根據(jù)下列信息判斷氫氣燃燒生成水蒸氣時是吸收能量還是釋放能量。
斷鍵吸收的能量=436kj+249kj=685kj
成鍵釋放的能量=930kj
生成1 molH20釋放能量=930kj-685kj=245kj
釋放能量＞吸收能量，反應過程釋放能量
E1＜E2
e1＞e2
釋放能量
吸收能量
反應物
新鍵形成釋放能量E2
放熱反應
吸熱反應
舊鍵斷裂吸收能量E1
生成物
化學反應的實質
一個化學反應是否為放熱還是吸熱取決于所有斷鍵吸收的總能量與所有形成新鍵放出的總能量的相對大小
反
應
物
舊化學 鍵斷裂
新化學 鍵形成
吸收能量
釋放能量
生
成
物
決定
能
量
變
化
釋放能量大于吸收能量：放熱反應
吸收能量大于釋放能量：吸熱反應
不同的物質不僅組成不同、結構不同，其內(nèi)部所儲存的能量（化學能）也不同，是否可以從物質自身儲存的化學能的變化來分析化學反應能量變化的原因呢？
2.從物質內(nèi)部能量的角度分析化學反應中能量變化（宏觀角度）
反應物
生成物
能量E(生)
能量E(反)
E(反) ＞E(生)
釋放能量
E(反) ＜ E(生)
吸收能量
熱能、光能、電能
熱能、光能、電能
放熱反應 吸熱反應

化學能轉化為熱能
熱能轉化為化學能被生成物“儲存”
放熱反應
吸熱反應
反應物的總能量＞生成物的總能量
反應物的總能量＜生成物的總能量
化
學
能
熱能
電能
熱能
光能
電能
光能
鋁熱反應焊接鋼軌
三、化學能與其他形式的能量相互轉化的應用
最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉础獨淠?br/>氫能被視為 21 世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉矗澜缟显S多國家和地區(qū)已經(jīng)廣泛開展了氫能研究。
20 世紀 50 年代，科學家利用液氫作為超音速和亞音速飛機的燃料，成功地使氫能飛機上天。
氫氧燃料電池被認為是利用氫能解決未來人類能源危機的途徑之一。氫氧燃料電池可將化學能直接轉換為電能，能量轉換效率通常為 60% ～ 80%，而且污染少、噪音小、裝置可大可小、使用方便。
[練一練]
1.判斷正誤。
(1)對于一個化學反應來說，當化學鍵斷裂時吸收的能量大于化學鍵形成時放出的能量，則反應放熱(　　)
(2)相同條件下形成1 mol H—Cl鍵放出的能量與斷開1 mol H—Cl鍵吸收的能量相等(　　)
(3)任何化學反應，都有物質變化，同時伴隨著能量變化(　　)
(4)放熱反應為“貯存”能量的過程，吸熱反應為“釋放”能量的過程(　　)
(5)已知Fe與稀鹽酸的反應為放熱反應，即Fe的能量大于H2的能量(　　)
×
√
√
×
×
2.如圖是某化學反應過程中能量變化的曲線圖。下列敘述正確的是（ ）
A.該反應為吸熱反應
B.該圖可以表示Zn與HCl溶液反應的能量變化
C.該反應先發(fā)生物質變化后發(fā)生能量變化
D.斷開反應物中化學鍵吸收的能量大于形成生成物中化學鍵放出的能量
B
3.已知2H→H2的能量變化如圖所示。下列說法不正確的是( )
A.2H→H2過程中形成的化學鍵是共價鍵
B.相同質量的氫氣分子的能量比氫原子的能量低
C.2H→H2過程中形成1 mol新化學鍵放出437.6 kJ的能量
D.1 mol H2離解成2 mol H要放出437.6 kJ熱量
D
4.已知N2(g)和O2(g)反應生成2 mol NO(g)吸收
180 kJ能量，反應過程中能量變化如圖所示。
根據(jù)圖示回答下列問題：
(1)該反應中反應物所具有的總能量_____(填“高于”或“低于”)生成物的總能量。
(2)1 mol NO(g)分子中的化學鍵斷裂時要吸收____ kJ能量。
(3)斷裂1 mol N≡N吸收的能量x值為____。
低于
632
946
【解析】根據(jù)圖示，斷裂舊化學鍵所吸收能量為(x＋498)kJ，形成新化學鍵所釋放能量為2×632 kJ＝1 264 kJ，每生成2 mol NO(g)所吸收能量為180 kJ，因此有180 kJ＝(x＋498)kJ－1 264 kJ，故x為946。
化學反應
實質
特征
舊化學鍵斷裂和新化學鍵形成
能量變化
物質變化
形式
本質
能量形式
反應類型
化學能轉化為熱能、電能等
吸熱反應
放熱反應
化學鍵
物質能量
斷鍵吸收能量和成鍵釋放能量的相對大小
反應物總能量和生成物總能量相對大小

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