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§6.2 化學反應中的熱
不僅僅是食物，每種物質的內部都蘊含著化學能。
食物中的熱量
一、化學反應中的能量變化
一、化學反應中的能量變化
物質的燃燒也釋放出能量。
一、化學反應中的能量變化
能量可以轉化為不同的形式。化學能除了轉化為光能、熱能外，還可以轉化為電能。相反，也可以由電能、光能轉化為化學能。這些都遵循著能量守恒定律。
一、化學反應中的能量變化
如何通過實驗說明反應中有熱量變化？
【實驗1】
在一支試管中加入2mL 2mol/L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，觀察現象，并測量溶液溫度的變化。
一、化學反應中的能量變化
實驗操作 實驗現象 結論
①鎂條溶解，看到有氣泡產生 ②用手觸摸反應后的試管， . ③用溫度計測得反應后溫度_______ 該反應 熱量
手感到發燙
升高
放出
Mg+2H+=Mg2++H2↑
離子方程式：
一、化學反應中的能量變化
如何通過實驗說明反應中有熱量變化？
【實驗2】
將20gBa(OH)2 8H2O晶體研細后與10gNH4Cl在燒杯中混合，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，用手觸摸燒杯下部，試著用手拿起燒杯。觀察現象。
一、化學反應中的能量變化
如何過實驗說明反應中有熱量變化？
一、化學反應中的能量變化
實驗操作 實驗現象 結論
①聞到 氣味 ②用手觸摸杯壁下部，__________ ③混合物呈 狀 該反應 熱量。
冰涼
吸收
刺激性
糊
化學方程式：
Ba(OH)2.8H2O+2NH4Cl=BaCI2+10H2O+2NH3↑
一、化學反應中的能量變化
化學反應伴隨著能量變化，通常表現為熱量變化。
吸收熱的化學反應
放熱反應
吸熱反應
放出熱的化學反應
一、化學反應中的能量變化
1. 概念
(1) 把 熱量的化學反應稱為放熱反應。
(2) 把 熱量的化學反應稱為吸熱反應。
釋放
吸收
特別提醒：
吸熱反應和放熱反應均是化學反應。
NaOH固體溶于水、濃H2SO4溶于水，屬于放熱過程，不屬于放熱反應；
NH4NO3固體溶于水，升華、蒸發屬于吸熱過程，不屬于吸熱反應。
一、化學反應中的能量變化
當能量變化以熱能的形式表現時，化學反應可以分為：
①所有燃燒反應
②酸堿中和反應
③大多數化合反應
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
③C與H2O(g)反應，C與CO2反應
④NaHCO3與鹽酸的反應
吸熱反應
放熱反應
例1.下列變化中屬于吸熱反應的是（ ）
①鋁片與稀鹽酸的反應　②將膽礬加熱變為白色粉末　③干冰汽化　④氯酸鉀分解制氧氣　⑤甲烷在氧氣中的燃燒反應
A.①④ B.②③
C.①④⑤ D.②④
D
典例解析
典例解析
例2 ：判斷下列反應是放熱反應還是吸熱反應？
1. 鎂條的燃燒。
2. 高溫下木炭與二氧化碳反應生成一氧化碳。
3. 氧化鈣與水的反應。
4. 高溫煅燒石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰(CaO)。
5. 炸藥爆炸
6. Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反應
7. 甲烷在氧氣中的燃燒
8. 鹽酸與氫氧化鈉溶液反應
放熱反應
放熱反應
放熱反應
放熱反應
放熱反應
吸熱反應
吸熱反應
吸熱反應
二、化學反應中能量變化原因
∑E(反應物)
放出能量
∑E(生成物)
高
低
∑E(反應物) ＞ ∑E(生成物)
放出部分空氣
+ 放出的能量=
放熱反應
化學反應過程中為什么會有能量的變化？
1.宏觀角度
二、化學反應中能量變化原因
高
低
吸收能量
∑E(反應物) + 吸收的能量=
∑E(反應物) ＜ ∑E(生成物)
吸熱反應
∑E(生成物)
吹進部分空氣
二、化學反應中能量變化原因
吸熱反應：
反應物總能量 < 生成物總能量
放熱反應：
反應物總能量 > 生成物總能量
用圖形表征化學反應中能量變化
能量越低越穩定
二、化學反應中能量變化原因
【例3】硅是太陽能電池的重要材料。工業冶煉純硅的原理是：
化學反應與能量變化如圖所示，回答下列問題：
①是_____反應，②是_____反應，③是_____反應(填“吸熱”或“放熱”)。
吸熱
放熱
吸熱
思考
化學反應中的能量變化，可以用反應物與生成物的總能量的變化來說明，微觀上怎么解釋？
提示：化學反應是舊化學鍵斷裂和新化學鍵形成的過程。
舊化學鍵斷裂和新化學鍵形成有無能量變化？
二、化學反應中能量變化原因
二、化學反應中能量變化原因
分開小磁球需要能量（需施外力）
小磁球相互吸引會釋放能量（球體因撞擊而發熱）
化學鍵如同小磁球之間的作用力，
舊化學鍵斷裂需要吸收能量，新化學鍵形成會放出能量。
二、化學反應中能量變化原因
2、化學鍵角度（微觀層面）
Cl2 ＋ H2 = 2HCl
H
H
Cl
Cl
Cl
Cl
H
H
Cl
H
Cl
H
吸收能量
釋放能量
二、化學反應中能量變化原因
圖中的x、y值分別為多少？
吸收 242.7kJ + 436.4kJ
H－H
Cl－Cl
2H－Cl
放出 2 × 431.8kJ
=679.1kJ
=863.6kJ
Cl2 ＋ H2 = 2HCl
H
H
Cl
Cl
Cl
H
二、化學反應中能量變化原因
計算該反應的ΔH？
吸收 242.7kJ + 436.4kJ
H－H
Cl－Cl
2H－Cl
放出 2 × 431.8kJ
該反應放出能量:
=679.1kJ
=863.6kJ
<
863.6kJ － 679.1kJ =184.5kJ
Cl2 ＋ H2 = 2HCl
H
H
Cl
Cl
Cl
H
二、化學反應中能量變化原因
吸收
放出
吸熱
放熱
化學鍵的斷裂和形成是物質在化學反應中發生
能量變化的本質原因。
二、化學反應中能量變化原因
【例4】已知斷裂1 mol共價鍵所需要吸收的能量分別為：
H—H鍵：436 kJ；I—I鍵：153kJ；H—I鍵：299 kJ。
下列對反應H2(g)＋I2(g) 2HI(g)的判斷中，錯誤的是(　　)
A．該反應是放出能量的反應
B．該反應是吸收能量的反應
C．該反應是氧化還原反應
D．I2與H2具有的總能量大于生成的HI具有的總能量
B
二、化學反應中能量變化原因
共價鍵的鍵能：
斷開氣態物質中1mol某種共價鍵生成氣態原子需要吸收的能量。
1、共價鍵的鍵能越大，該共價鍵越牢固。
2、斷開1mol某化學鍵所需的能量與形成1mol該化學鍵放出的能量相等。
二、化學反應中能量變化原因
物質能量高低、化學鍵能大小、穩定性三者之間的的關系是怎樣的？
物質的化學鍵越牢固，
斷裂時需要吸收的能量越多，
形成時釋放的能量越多，
物質具有的能量越低，
物質越穩定。
石墨比金剛石更穩定
討論
二、化學反應中的能量變化
對于可逆反應來說，若正反應是放熱反應，則逆反應是吸熱反應，反之亦然。
二、化學反應中的能量變化
規律 吸熱反應和放熱反應的判斷方法
(2)根據化學鍵斷裂或形成時的能量變化判斷——用于計算。
若斷裂反應物中的化學鍵所吸收的總能量小于形成生成物中化學鍵所放出的總能量,屬于放熱反應,反之是吸熱反應。
(1)根據反應物和生成物的總能量的相對大小判斷——決定因素。
若反應物的總能量大于生成物的總能量,屬于放熱反應,反之是吸熱反應。
(3)根據反應物和生成物的相對穩定性判斷。
由不穩定的物質(能量高)生成穩定的物質(能量低)的反應為放熱反應，反之為吸熱反應。
二、化學反應中的能量變化
規律 吸熱反應和放熱反應的判斷方法
(4)根據反應條件判斷。
凡是持續加熱才能進行的反應一般是吸熱反應。
典例解析
例5．化學反應可視為舊鍵斷裂和新鍵形成的過程。共價鍵的鍵能是兩種原子間形成1 mol共價鍵(或其可逆過程)時釋放(或吸收)的能量。已知H—H鍵的鍵能為436 kJ·mol－1、Cl—Cl 鍵的鍵能為243 kJ·mol－1、H—Cl鍵的鍵能為x，若1 mol H2(g)與1 mol Cl2(g)反應生成2 mol HCl(g)放出183 kJ的熱量，則x為(　　)
A．496 kJ·mol－1　　　　 B．431 kJ·mol－1
C．862 kJ·mol－1 D．248 kJ·mol－1
B
三、熱化學方程式
化學反應中的熱量變化
如何定量表示？
三、熱化學方程式
1、概念：能表示化學反應中放出或吸收的熱量的化學方程式。
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.6 kJ·mol－1
2、意義：
①表明了化學反應中的物質變化
②表明了化學反應中的熱量變化
物質變化
熱量變化
三、熱化學方程式
觀察下列兩個熱化學方程式，與化學方程式相比，熱化學方程式有哪些不同？
三、熱化學方程式
3、熱化學方程式的書寫注意事項：
②反應放出或吸收的熱用ΔH表示，在化學方程式的右邊用空格隔開，負值表示在該條件下反應放熱，正值表示在該條件下反應吸熱，
單位為：kJ mol－1；
①需要標明所有物質在反應條件下的狀態(氣態、液態、固態、溶液分別用g、l、s、aq表示)；
三、熱化學方程式
3、熱化學方程式的書寫注意事項：
④ΔH的數值與化學計量數成正比例關系。
對于同一反應，正反應與逆反應的ΔH 數值相等，符號相反。
③化學計量數可以是整數，也可以是分數，只表示該物質的物質的量；
三、熱化學方程式
3、熱化學方程式的書寫注意事項：
⑤不需要注明反應條件，不用標↑、↓ ；
CaCO3(s) = CaO(s) +CO2(g) △H= 178.2 kJ mol－1
表示1 mol CaCO3固體完全分解生成1 mol CaO固體和1 mol CO2氣體吸收178.2 kJ的熱量。
該熱化學方程式表示的含義是什么？
三、熱化學方程式
“五看”法判斷熱化學方程式的正誤
一看方程式是否配平；
二看各物質的聚集狀態是否正確；
三看ΔH的“＋”“－”符號是否正確；
四看反應熱的單位是否為“kJ·mol－1”；
五看反應熱的數值與化學計量數是否對應。
技巧
典例解析
例6．在常溫常壓下，1 g H2在足量Cl2中完全燃燒生成HCl氣體，放出92.3 kJ 的熱量。下列熱化學方程式中正確的是(　　)
A．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－92.3 kJ·mol－1
B．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝92.3 kJ·mol－1
C．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝184.6 kJ·mol－ D．2HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g) ΔH＝184.6 kJ·mol－1
D
三、熱化學方程式
（1）2SO2＋O2===2SO3　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1
（2）2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－517.6 kJ·mol－1
（3）H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ
（4）C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝393.5 kJ·mol－1
（5）CaCO3(g)===CaO＋CO2(g)　ΔH＝177.7 kJ
（6）C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝－131.3 kJ·mol－1
例7：判斷正誤并說明原因
未標明物質狀態
正確
ΔH單位錯誤
ΔH應為負值
CaO未標明狀態
ΔH應為正值
三、熱化學方程式
4、熱化學方程式的書寫步驟
例8：根據所給信息完成下列熱化學方程式：
(1)已知1 mol C(s)與適量H2O(g)反應生成CO(g)和H2(g)，吸收131.3 kJ熱量，請寫出該反應的熱化學方程式：_________________________________。
(2)1.7 g NH3(g)發生催化氧化反應生成氣態產物，放出22.67 kJ的熱量，請寫出該反應的熱化學方程式_____________________________________。
(3)已知：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，請寫出1 mol NH3分解對應的熱化學方程式：_____________________。
三、熱化學方程式
熱值：一定條件下單位質量的可燃物完全燃燒所放出的熱。
物質 煤炭 石油 天然氣 氫氣
熱值/kJ·g－1 約33 約48 約56 143
根據數據，分析熱值大小。
氫氣>天然氣>石油>煤炭
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　 ΔH＝－393.6 kJ·mol－1
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) 　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
制備
存儲
運輸
開采成本
四、燃料燃燒釋放的能量
知識梳理
1. 熱值：一定條件下單位質量的可燃物完全燃燒所放出的熱。
2. 常見燃料
（1）目前使用最多的能源：化石燃料。
（2）化石燃料需亟待解決的問題
儲量有限，不可再生；燃燒利用率低，污染環境。
產生的大氣污染物：粉塵、SO2、氮氧化物(NOx)、CO等
（3）節能減排的措施
節約現有能源；提高燃料使用效率；開發新能源
四、燃料燃燒釋放的能量
下圖為近30年我國能源消費結構的變化，分析呈現的特點？這30年發生的變化？原因分析？
目前我國使用最多的能源：
化石燃料，即煤、石油、天然氣。
尤其是煤，遠高于世界平均水平。
四、燃料燃燒釋放的能量
2019年中國能源消費總量初步統計，全年能源消費總量48.6億噸標準煤，消費量占能源消費總量的57.7%；天然氣、水電、核電、風電等清潔能源消費量占能源消費總量的23.4%
新能源有太陽能、水能、風能、地熱能、海洋能和氫能等。
四、燃料燃燒釋放的能量
在生產和生活中應根據什么標準來選擇燃料？
①熱值；②價格；③對環境的影響；④儲量；⑤開采、運輸。
氫氣燃燒 1 g 釋放143 kJ的熱，是汽油的3倍——熱值高；
產物水——環保；
來源水——原料廣泛。
還有太陽能等。
四、燃料燃燒釋放的能量
在生產和生活中應根據什么標準來選擇燃料？
①熱值；②價格；③對環境的影響；④儲量；⑤開采、運輸。
為何太陽能、氫能等新能源不大規模使用，面臨什么困境？
四、燃料燃燒釋放的能量
1. 能源特點：熱值高；原料廣；無污染。
2. 目前氫燃料的應用實例
(1)作人造衛星和運載火箭
(2)作氫動力汽車、混合動力有軌電車
(3)氫燃料電池
五、氫燃料的應用前景
3. 氫能的產生
(1)水煤氣法
(2)電解水
五、氫燃料的應用前景
3. 氫能的產生
(3)光解法
五、氫燃料的應用前景
4. 開發和利用氫能需要克服的問題
(1)困難：能耗高、儲存和運輸困難等。
(2)方法：
①研究太陽能分解水、藍綠藻等低等植物和微生物在陽光作用下分解水制氫氣等新方法，解決能耗問題。
②發現和應用貯氫材料，解決氫氣的儲存和運輸問題。
五、氫燃料的應用前景
太陽能的利用
1.太陽能的特點
優點：太陽能是巨大、無盡的能源；太陽能為人類共享，
可免費使用；對環境無污染。
缺點：受季節、地區、氣候等影響，不能維持常量等。
2.太陽能與其他能源的轉換關系
直接利用：光合作用、太陽能熱水器、太陽能電池、光解水制氫氣
（光能分別轉為化學能、熱能、電能）
間接利用：化石燃料、火力發電
（太陽能間接轉為化學能、機械能和電能）
拓展視野
1.下列說法不正確的是(　　)
①化石燃料在任何條件下都能充分燃燒
②化石燃料在燃燒過程中能產生污染環境的CO、SO2等有害氣體
③直接燃燒煤不如將煤進行深加工后再燃燒的效果好
④固體煤變為氣體燃料后，燃燒效率更低
A.①④ B.②③④ C.②③ D.①③④
解析：化石燃料充分燃燒的條件是燃料與空氣或氧氣要盡可能充分地接觸，且空氣或氧氣要適當過量，①不正確；固體煤變為氣體燃料后，接觸面積增大，燃燒更充分，燃燒效率更高，④不正確。
A
隨堂練習
2. 化學反應A2＋B2===2AB的能量變化如圖所示，則下列說法正確的是(　　)
A.該反應是吸熱反應
B.斷裂2 mol A—B鍵需要吸收y kJ的能量
C.2 mol AB的總能量高于1 mol A2和1 mol B2的總能量
D.斷裂1 mol A—A鍵和1 mol B—B鍵能放出x kJ的能量
B
解析：A項，因反應物的總能量高于生成物的總能量，故該反應是放熱反應，錯誤。B項，化學鍵的斷裂需要吸收能量，由題圖可知，斷裂2 mol A—B鍵需要吸收y kJ能量，正確。C項，由題圖可知，1 mol A2和1 mol B2的總能量高于2 mol AB的總能量，錯誤。D項，化學鍵的斷裂需要吸收能量，而不是放出能量，錯誤。
隨堂練習
3.已知斷裂1 mol H2(g)、1 mol N2(g)分子中的化學鍵需要吸收的能量分別為
436 kJ、943 kJ，N2(g)與H2(g)反應生成1 mol NH3(g)的能量變化如圖所示：
(1)N2(g)與H2(g)反應生成1 mol NH3(g)______(填“吸收”或“放出”)的能量為____kJ。
(2)斷裂1 mol N—H鍵需要吸收的能量為________ kJ。
放出
46
390.5
隨堂練習
謝謝觀看
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