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第六章 化學反應與能量
第一節 化學反應與能量變化
6.1.1 化學反應與熱能
學習目標
1.通過回顧學過的化學反應感受化學反應的熱量變化(放熱或吸熱)，能例舉常見的放熱反應和吸熱反應。
2.通過對所給數據和圖像的分析處理，能從化學鍵變化(微觀)和反應物與生成物總能量比較(宏觀)兩個角度理解和解釋化學反應中能量變化的原因和本質。
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。
課堂導入
人類的一切活動都離不開能量，許多能量的利用與化學反應中的能量變化密切相關。
1. 化學反應中存在熱量變化
1. 化學反應中存在熱量變化
1. 化學反應中存在熱量變化
實驗操作 實驗現象 結論
①產生氣泡 ②手觸摸，反應后試管溫熱 ③溫度計測得反應后溫度升高 該反應產生氣體，放出熱量
Mg＋2HCl === MgCl2＋H2↑
聞到氣味后迅速用玻璃片蓋上燒杯 ①混合物呈糊狀 ②聞到刺激性氣味 ③手觸摸，燒杯低部冰涼拿起燒杯，木片與燒杯粘在一起 該反應產生NH3和H2O，吸收熱量
Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===
BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
結論：化學反應有新物質生成，同時反應過程中伴有熱量的釋放或吸收。
2.放熱反應和吸熱反應
(1)概念
①把釋放熱量的化學反應稱為放熱反應。
②把吸收熱量的化學反應稱為吸熱反應。
①必須是化學反應；
氫氧化鈉溶于水，放熱但不是放熱反應
常見的放熱反應和吸熱反應
放熱反應 吸熱反應
①所有燃燒反應 ②酸堿中和反應 ③大多數化合反應 ④活潑金屬跟水或酸的反應 ⑤物質的緩慢氧化 ⑥鋁熱反應 2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3 ⑦少數分解反應 2H2O2 2H2O+O2↑ ①大多數分解反應
②C＋CO2(或H2O)
③Ba(OH)2·8H2O＋NH4Cl(固態銨鹽與堿的反應)
④NaHCO3與鹽酸的反應
問題思考
Q1:什么是化學反應，為什么化學反應中會有能量的變化？
本質：化學反應是一個
舊的化學鍵發生斷裂，新的化學鍵發生形成的過程
吸收能量
放出能量
H2 + Cl2 2HCl
能量
反應進程
H
Cl
Cl-
H-
H-Cl
H-Cl
斷1 mol H-H鍵吸收436kJ
斷1 mol Cl-Cl鍵吸收243kJ
H
Cl
Cl
H
形成 2 mol
H-Cl鍵放出2×431 kJ即862 kJ 能量
放出能量183kJ
ΔQ＝Q(吸)－Q(放) ΔQ＝436+243– 431 2= –183kJ
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反應過程圖示：
3.化學反應中能量變化的原因
(1)從化學鍵變化的角度理解能量變化的原因(微觀探析)
吸收
吸熱
釋放
放熱
3.化學反應中能量變化的原因
用Q(吸)表示反應物分子化學鍵斷裂時吸收的總能量
Q(放)表示生成物分子化學鍵形成時放出的總能量。
ΔQ＝Q(吸)－Q(放) ΔQ＜0 放熱 ΔQ＞吸熱
(2)從總能量高低理解能量變化的原因(宏觀辨識)
放熱反應 吸熱反應

化學能轉化為 。 熱能轉化為 被生成物“儲存”
釋放
吸收
熱能
化學能
3.化學反應中能量變化的原因
ΔQ＝Q(生成物)- Q(反應物)
ΔQ＜0 放熱 ΔQ＞吸熱
畫出放熱、吸熱反應的能量隨反應過程的變化圖。
思考2
提示
放熱反應
吸熱反應
畫出放熱、吸熱反應反應物與生成物的總能量隨反應過程的變化圖。
放熱反應：
反應物能量 > 生成物能量
吸熱反應：
反應物能量<生成物能量
判斷吸熱反應和放熱反應的兩種方法
(1)根據反應物總能量和生成物總能量的相對大小判斷——反應物的總能量高于生成物的總能量的反應為放熱反應，反之為吸熱反應(宏觀角度)。
(2)根據化學鍵斷裂和形成時能量變化大小關系判斷——斷裂反應物中化學鍵吸收的總能量大于形成生成物中化學鍵釋放的總能量的反應為吸熱反應，反之為放熱反應(微觀角度)。
方法總結
4.熱能的利用
1.現階段人類獲取熱能的主要途徑
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
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。
2.化石燃料利用過程面臨的問題
4.熱能的利用
4.熱能的利用
3.能源可持續發展的措施
節能不是簡單地減少能源的使用，而是充分有效的利用能源。
理想的新能源應具有資源豐富、可以再生、對環境無污染等特點。
目前，人們比較關注的新能源有太陽能、風能、地熱能、海洋能和氫能等
能量變化
化學能轉化為熱能
放熱 反應
吸熱 反應
類型
反應物的總能量大于生成物的總能量
反應物的總能量小于生成物的總能量
遵循能量守恒原理
能量 利用
燃料充分燃燒
新能源的開發
減少污染
課堂小結
已知某化學反應A2(g)＋2B2(g)===2AB2(g)(A2、B2、AB2的結構式分別為A==A、B—B、B—A—B)，反應過程中的能量變化如圖所示，下列有關敘述正確的是
A.該反應的進行一定需要加熱或點燃
B.該反應若生成2 mol AB2(g)，則放出的熱量為(E1－E2) kJ
C.該反應斷開反應物中化學鍵吸收的總能量大于形成生成物中化學鍵釋放的
總能量
D.生成2 mol B—A放出E2 kJ能量
√
課堂小練
1.把下列物質分別加入裝有水的錐形瓶里，立即塞緊帶U形管的塞子，已知U形管內預先裝有少量水(為便于觀察，預先將水染成紅色)，如圖所示，結果U形管左邊液面升高，則加入的物質可能是
A.NaOH固體 B.濃H2SO4
C.NH4NO3晶體 D.Na2O2固體
√
可能是溫度降低
溫度均升高
課堂小練
2.(2022·江蘇淮安高一期中)下列反應或過程中能量的變化符合圖像的是
A.H＋H―→H—H
B.2NH4Cl＋Ba(OH)2·8H2O===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
C.Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑
D.H2SO4＋2KOH===K2SO4＋2H2O
√
根據圖像，生成物的總能量大于反應物的總能量，說明反應是吸熱反應或過程。
形成化學鍵放出能量
金屬與酸的反應、酸堿中和反應，
均是放熱反應
課堂小練
3.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。
低于
632
課堂小練
(3)斷裂1 mol N≡N吸收的能量值x為_____。
根據圖示，斷裂舊化學鍵所吸收的能量為(x＋498)kJ，形成新化學鍵所釋放的能量為2×632 kJ＝1 264 kJ，每生成2 mol NO(g)吸收180 kJ能量，因此有180 kJ＝(x＋498) kJ－1 264 kJ，故x為946。
946
課堂小練

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