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第六章 化學反應與能量　
榆次一中 李金虎
人教版必修第二冊
思考：火箭發射過程中能量是如何轉化的？
2022年6月5日10時44分，搭載神舟十四號載人飛船的長征二號F遙十四運載火箭在酒泉發射中心精準點火發射。
情境引入
發射神舟十四號飛船的運載火箭使用的燃料是偏二甲肼，氧化劑是四氧化二氮。
放出大量的熱
能量轉化：燃料化學能 燃氣內能 火箭機械能
化學能 熱能、光能
情境引入
現代社會中，人類的一切活動（從衣食住行到文化娛樂，從社會生產到學科研究等）都離不開能量，而許多能量的利用與化學反應中能量變化密切相關。從煤、石油、天然氣等提供的熱能，到各種化學電池提供的電能，都是通過化學反應獲得的。
第一節 化學反應與能量變化
　 第1課時 化學反應與熱能
學習目標
1． 知道化學反應可以實現化學能與熱能的轉化，認識吸熱反應和放熱反應。
2．能從宏觀和微觀角度分析化學反應能量變化的原因。
3．認識燃料的燃燒效率、保護環境、開發清潔燃料的必要性和重要性。
學習目標
1．通過從宏觀和微觀相結合的視角分析化學反應中能量的變化。培養學生“宏觀辨識與微觀探析”的學科素養。
2．通過學習化學能與熱能的化學知識在生產、生活實踐中的應用，培養學生“科學態度與社會責任”的學科素養。
素養目標
實驗探究【6-1】【6-2】
實驗方案 實驗現象
實驗探究【6-1】【6-2】
教學過程
注：（1）吸熱反應和放熱反應屬于化學反應，一些物質溶于水，也會有吸熱和放熱現象：濃H2SO4、NaOH(s)等溶于水要放熱 ；NH4NO3(s)、KNO3(s)、NH4Cl(s)等溶于水要吸熱 ，但不能說是放熱反應和吸熱反應。
（2）物質的三態變化也會有吸熱和放熱現象，但也不能說是放熱反應和吸熱反應。
一、吸熱反應與放熱反應
1. 分類
放熱反應：把釋放熱量的化學反應
吸熱反應：把吸收熱量的化學反應
教學過程
常見放熱反應
所有燃燒反應
酸堿中和反應
活潑金屬與水或酸的反應
大多數化合反應
物質的緩慢氧化
鋁熱反應
大多數分解反應
NH4Cl和Ba(OH)2 8H2O的反應
以C、H2、CO為還原劑的部分氧化還原反應：如C與CO2、C與H2O的反應
NaHCO3與鹽酸/醋酸的反應
常見吸熱反應
思考一：我們常見的化學反應哪些是放熱反應？哪些是吸熱反應？
教學過程
注意：吸熱反應、放熱反應是指反應過程中吸收還是放出熱量，與反應是否需要加熱等條件沒有直接聯系。
如：大多數燃燒反應都需要加熱，但燃燒反應都是放熱反應；
NH4Cl和Ba(OH)2 8H2O的反應 在常溫下就可反生，但它是吸熱反應。
思考二：吸熱反應一定需要加熱，放熱反應一定不需要加熱，這種說法正確嗎？
不正確
學以致用
1. 下列變化中，屬于放熱反應的是 ，屬于吸熱反應的是 (填序號)。
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
⑤生石灰與水作用制熟石灰　
⑥食物腐敗　
⑦碳與水蒸氣反應制得水煤氣
⑧液態水汽化
②③④⑤⑥
①⑦
學以致用
2. 下列說法正確的是(　 　)
A. 放熱反應在常溫下一定很容易發生
B. 需要加熱方能發生的反應一定是吸熱反應
C. 吸熱反應在通常條件下不可能很容易發生
D. 反應能否發生與條件有關，反應過程的能量變化與反應條件沒有必然聯系
D
教學過程
討論一：化學反應過程中為什么有能量變化？
討論二：為什么有的化學反應釋放熱量，有的化學反應吸收熱量？
探究討論
教學過程
一、吸熱反應與放熱反應
2. 化學反應伴隨能量變化的原因
舊物質反應生成新物質
舊化學鍵斷裂、新化學鍵形成
化學反應實質
宏觀：
微觀：
反應物和生成物能量不同
化學鍵斷裂吸收能量化學鍵形成釋放能量
吸收和釋放能量不同
教學過程
以 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反應過程如圖所示：
H—H
Cl—Cl
H
H
Cl
Cl
H—Cl
H—Cl
吸收能量
釋放能量
舊鍵斷裂 新鍵形成
化學反應中能量變化的原因---微觀角度
教學過程
吸收
吸收
放出
例題：已知H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反應中物質斷鍵、成鍵時的能量變化，判斷該反應是放熱反應還是吸熱反應？計算生成2molHCl(g)時，放出或吸收的熱量是多少？
<
反應結果：放出能量=(431+431)—(436+243)KJ=183KJ
吸收的能量
(436+243)KJ
(431+431)KJ
釋放的能量
吸收的能量
(436+243)KJ
晉中市高中化學“空中課堂”
教學過程
歸納總結
化學鍵的斷裂與形成是化學反應中能量變化的主要原因。(微觀角度)
化學反應過程中放出的能量多于吸收的能量，則有能量向環境釋放，為放熱反應；
化學反應過程中放出的能量小于吸收的能量，則需從環境中吸收能量，為吸熱反應。
放熱還是吸熱取決于斷鍵吸收的總能量與成鍵放出的總能量的相對大小
教學過程
思考： 根據下述示意圖判斷反應物、生成物具有的總能量相對大小與放熱反應和吸熱反應有何關系？
各種物質都具有能量，物質的組成、結構與狀態不同，所具有的能量也不同。
反應物的總能量高
生成物的總能量低
生成物的總能量高
反應物的總能量低
吸熱反應
放熱反應
吸收能量
放熱反應：反應物的總能量 > 生成物的總能量
吸熱反應：反應物的總能量 < 生成物的總能量
釋放能量
化學反應中能量變化的原因---宏觀角度
教學過程
生成物
反應物的總能量
生成物的總能量
能量
生成物
反應物
圖1
反應物
圖2
能量
反應物的總能量
生成物的總能量
吸收熱量
放出熱量
①反應物總能量 小于 生成物總能量，為吸熱反應。
②反應物的總能量大于生成物的總能量時 為放熱反應
化學反應中能量變化的原因---宏觀角度
放熱還是吸熱取決于反應物和生成物總能量的相對大小
歸納總結
歸納總結
1．宏觀角度：反應物和生成物的總能量相對大小判斷
E(反應物)>E(生成物)→放熱反應；
E(反應物)2．微觀角度：化學鍵斷裂和形成時能量變化大小判斷
E(反應物斷鍵吸收能量)< E(生成物成鍵放出能量)→放熱反應；
E(反應物斷鍵吸收能量)> E(生成物成鍵放出能量)→吸熱反應。
判斷吸熱反應和放熱反應的兩種方法：
學以致用
3. 100 kPa時，1 mol石墨轉化為金剛石的能量變化如圖所示，下列說法正確的是（ ）
A. 石墨比金剛石更穩定
B. 金剛石比石墨更穩定
C. 石墨轉化為金剛石的反應為放熱反應
D. 破壞1 mol石墨化學鍵所吸收的能量小于形成1 mol金剛石化學鍵所放出的能量
A
物質所具有能量越低越穩定
學以致用
(1)完成轉化Ⅰ、Ⅱ (填“吸收”或“放出”，下同)能量，完成轉化Ⅲ 能量。
(2)H2和F2反應的能量變化圖可用 (填“A”或“B”)表示。
吸收
放出
A
(3)H2在O2中燃燒的過程主要是 能轉化為 能的過程。
化學
熱
4. H2與O2、F2均能發生反應，如圖為H2與F2發生反應生成HF過程中的能量變化示意圖。請回答下列問題：
學以致用
5. 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”)生成物所具有的總能量。
(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吸收的能量值x為 。
低于
632
946
(x＋498) －2×632 ＝180
x=946
學以致用
6. 化學反應可視為舊鍵斷裂和新鍵形成的過程?；瘜W鍵的鍵能是形成(或斷開)1 mol化學鍵時釋放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6的分子結構如圖所示，現提供斷裂(或形成)1 mol以下化學鍵的吸收(或放出)的能量(kJ):P—P:198，P—O:360，O＝O:498，則反應P4(白磷)+3O2==P4O6生成1 mol P4O6 (　　 )
A. 放出1 638 kJ熱量　 B. 吸收1 638 kJ熱量
C. 放出126 kJ熱量 D. 吸收126 kJ熱量
A
【答案】 A【解析】由各物質的分子結構知1 mol P4含6 mol P—P鍵，3 mol O2含3 mol O＝O鍵，1 mol P4O6含12 mol P—O鍵，故 (198 kJ×6+498 kJ×3)-360 kJ×12=-1 638 kJ，即放出1 638 kJ熱量。
教學過程
討論一：你知道人類是如何利用化學反應中熱能的？舉例說明。
討論二：目前能源的利用面臨哪些問題？
討論三：你們有什么解決以上問題的好辦法？
探究討論
教學過程
1.人類利用能源的三個階段
二、化學反應中熱能的利用
柴草時期
化石能源時期
多能源結構時期
教學過程
2. 現階段人類獲取熱能的主要途徑
二、化學反應中熱能的利用
煤的燃燒
石油的燃燒
其他物質的燃燒
天然氣的燃燒
主要形式
教學過程
3. 化石燃料獲取能量面臨的問題
二、化學反應中熱能的利用
儲量有限，短期內不可再生
影響環境
煤、石油產品燃燒排放的粉塵、SO2、NOx、CO等是大氣污染物的主要來源。
教學過程
4. 能源可持續發展的措施
提高燃料的燃燒效率
提高能源的利用率
開發使用新能源
二、化學反應中熱能的利用
節能
教學過程
節能:
(1)燃料燃燒階段——可通過改進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——可通過使用節能燈，改進電動機的材料和結構，以及發電廠、鋼鐵廠余熱與城市供熱聯產等措施促進能源循環利用，有效提高能量利用率。
尋找新能源：
(1)特點:資源豐富、可以再生，對環境無污染。
(2)人們比較關注的新能源：太陽能、風能、地熱能、海洋能和氫能等。
可再生能源：在自然界中可以不斷再生并有規律地得到補充的能源
非再生能源：經過億萬年的形成，短期內無法恢復的能源。
學以致用
7. 在人類生產、生活對能量的需求日益增長的今天，研究化學反應及其能量變化，對合理利用常規能源和開發新能源具有十分重要的意義。能源是人類賴以生存和發展不可缺少的因素。請完成下列問題：
(1)礦物能源是現代人類社會賴以生存的重要物質基礎。目前，全球仍主要處于化石能源時期。下列不屬于化石能源的是 (填字母，下同)。
A. 石油 　　 B. 煤 C. 天然氣 　 D. 太陽能
D
(2)下列對能源的看法合理的是___________。
A.化石能源屬于不可再生能源，只會越用越少
B.太陽能是一種可再生能源，有廣闊的應用前景
C.太陽能、氫能、風能、地熱能都屬于新能源
D.我國人口眾多、資源相對匱乏、環境承載能力較弱，因此要建設節約型社會
ABCD
課堂小結
課后小任務
課后分小組，通過網絡、書籍等渠道
(1) 搜索近10年我國每年的能源消費問題和能源礦產儲量的數據及變化趨勢，體會節能的重要性和必要性。
(2) 了解煤和石油產品的燃燒排放物對環境和氣候的影響，以及人類正在采取的相對措施。
感 謝 傾 聽　

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