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第六章 化學(xué)反應(yīng)與能量
第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量變化
課時(shí)1 化學(xué)反應(yīng)與熱能
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1、理解化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因——化學(xué)鍵的斷裂和形成。
2、熟知常見(jiàn)的吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)，理解化學(xué)反應(yīng)中的能量變化和物質(zhì)所具有的能量之間的關(guān)系。
3、了解人類(lèi)對(duì)化學(xué)反應(yīng)中能量的利用情況，了解節(jié)能的意義和方法，感受化學(xué)學(xué)科的社會(huì)價(jià)值，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任。
核心素養(yǎng)
1、宏觀辨識(shí)：理解化學(xué)反應(yīng)中能量的變化取決于反應(yīng)物與生成物的總能量的相對(duì)大小。
2、微觀探析：從化學(xué)鍵的斷裂和形成上認(rèn)識(shí)化學(xué)能量與化學(xué)變化的本質(zhì)。
課堂引入
今天，讓我們一起來(lái)通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，共同探究其中的奧秘吧！
現(xiàn)代社會(huì)中，人類(lèi)的一切活動(dòng)都離不開(kāi)能量，從煤、石油、天然氣等燃料燃燒提供的熱能，到各種化學(xué)電池提供的電能，都是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)獲得的。
化學(xué)反應(yīng)中總會(huì)伴隨著能量變化，通常主要表現(xiàn)為熱能的變化，例如化石燃料燃燒會(huì)釋放大量的熱，除了燃燒，其他化學(xué)反應(yīng)也伴隨著放熱或吸熱現(xiàn)象。
能量守恒定律
水煤氣的燃燒
【思考】你生活中還有哪些地方利用了化學(xué)反應(yīng)的能量變化？請(qǐng)舉例說(shuō)明：
感知生活中的熱量變化
資料卡片：
自熱包主要成分有生石灰、碳酸鈉、焙燒硅藻土、鐵粉、鋁粉、焦炭粉、活性炭
CaO + H2O = Ca(OH)2
Fe + O2 + H2O → Fe2O3·xH2O
【實(shí)驗(yàn)6-1】在一支試管中加入2mL 2mol/L鹽酸，并用溫度計(jì)測(cè)量其溫度。再向試管中放入用砂紙打磨光亮的鎂條，觀察現(xiàn)象，并測(cè)量溶液溫度的變化。
實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 結(jié)論
②用手觸摸試管發(fā)燙
鎂與鹽酸反應(yīng)放出熱量
①鎂條逐漸溶解，有氣泡產(chǎn)生
③溫度計(jì)指示溫度升高
Mg+2H+=Mg2++H2↑
1.實(shí)驗(yàn)探究(宏觀辨識(shí))
【實(shí)驗(yàn)6-2】將20g Ba(OH)2·8H2O晶體研細(xì)后與10g NH4Cl晶體一起放入燒杯中，并將燒杯放在滴有幾滴水的木片上。用玻璃棒快速攪拌，聞到氣體后迅速用玻璃片蓋上燒杯，用手觸摸杯壁下部，試著用手拿起燒杯。觀察現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
該反應(yīng)產(chǎn)生NH3和H2O ，吸收熱量
①有刺激性氣味氣體產(chǎn)生，混合物呈糊狀；
②用手摸燒杯底部有冰涼感覺(jué)
③用手拿起燒杯，木片粘結(jié)到燒杯的底部
1.實(shí)驗(yàn)探究(宏觀辨識(shí))
Ba(OH)2.8H2O+2NH4Cl=BaCI2+10H2O+2NH3↑
1.基本概念
放熱反應(yīng)：釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)
吸熱反應(yīng)：吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)
一、吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)
注意：所有化學(xué)反應(yīng)都伴有能量的變化，沒(méi)有能量變化的反應(yīng)不發(fā)生。
你還學(xué)過(guò)哪些放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)？
不一定， 吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)均是化學(xué)反應(yīng)。
NaOH固體溶于水、濃H2SO4溶于水，屬于放熱過(guò)程，不屬于放熱反應(yīng)； NH4NO3、KNO3、NH4Cl 固體溶于水，升華、蒸發(fā)屬于吸熱過(guò)程，不屬于吸熱反應(yīng)。
思考:放出(吸收)熱量的變化一定是放熱(吸熱)反應(yīng)？
【思考交流】
吸熱反應(yīng)一定需要加熱才能發(fā)生，放熱反應(yīng)一定不需要加熱。
　錯(cuò)，不一定，吸、放熱反應(yīng)與反應(yīng)是否需要加熱等條件沒(méi)有直接聯(lián)系，如NH4Cl晶體與Ba(OH)2·8H2O晶體常溫下的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。放熱反應(yīng)有時(shí)也需要加熱達(dá)到反應(yīng)條件,如碳和氧氣的反應(yīng)。
【判斷】
注意：吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng) 與反應(yīng)是否需要加熱等條件沒(méi)有直接聯(lián)系，
有些放熱反應(yīng)需要加熱的條件，有些吸熱反應(yīng)在常溫下就可反生。
放熱反應(yīng) 吸熱反應(yīng)
①所有燃燒反應(yīng)（爆炸）
②酸堿中和反應(yīng)
③大多數(shù)化合反應(yīng)
④金屬跟水或酸的反應(yīng)
⑤緩慢氧化(鋼鐵生銹、食物的腐爛)
⑥鋁熱反應(yīng): Al+金屬氧化物→Al2O3+金屬
①大多數(shù)分解反應(yīng)
②C、H2、CO等高溫下作還原劑
例：C+CO2、H2+CuO、C+H2O(g)
③Ba(OH)2·8H2O＋NH4Cl
(固態(tài)銨鹽與堿的反應(yīng))
④NaHCO3與鹽酸的反應(yīng)
2.常見(jiàn)的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)
閱讀教材P33，思考化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中為什么會(huì)伴隨著能量變化？為什么有的化學(xué)反應(yīng)釋放熱量，有的化學(xué)反應(yīng)吸收熱量？
【思考】
新課講授
1. 化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因－反應(yīng)物總能量與生成物總能量（宏觀角度）
二、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因
各種物質(zhì)都具有能量，物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)與狀態(tài)不同，所具有的能量也不同。
放熱反應(yīng)：
反應(yīng)物總能量 > 生成物總能量
化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能
吸熱反應(yīng)：
反應(yīng)物總能量 < 生成物總能量
熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
取決于反應(yīng)物總能量與生成物總能量相對(duì)大小
反應(yīng)物的總能量高
生成物的總能量低
—— 能量
化學(xué)能→熱能
生成物的總能量高
反應(yīng)物的總能量低
——能量
熱能→化學(xué)能
新課講授
2. 化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因－化學(xué)鍵變化（微觀角度）
二、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因
舊鍵斷裂需要吸收能量
新鍵形成需要釋放能量
化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因
斷開(kāi)
吸收能量
斷開(kāi)
吸收能量
形成
釋放能量
釋放能量
形成
H2 + Cl2 2HCl
【資料卡片】
鍵能：斷開(kāi)（或形成）1mol某化學(xué)鍵所吸收（放出）的能量叫鍵能。單位：kJ/mol
共價(jià)鍵 鍵能 共價(jià)鍵 鍵能
H-H 436 kJ/mol H-Cl 431 kJ/mol
Cl-Cl 243kJ/mol 946 kJ/mol
O=O 497kJ/mol O-H 463 kJ/mol
N≡N
微觀探析——從化學(xué)鍵角度認(rèn)識(shí)吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)
注：1. 斷開(kāi)1mol化學(xué)鍵所吸收的能量 ===形成1mol該化學(xué)鍵所放出的能量
2. 鍵能越大，鍵越牢固，物質(zhì)越穩(wěn)定，由該鍵構(gòu)成的分子也越穩(wěn)定。
H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) 該反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)？
436+243=679KJ
斷鍵吸收的總能量
2×431=862KJ
成鍵釋放的總能量
<
取決于斷鍵吸收的總能量與成鍵放出的總能量的相對(duì)大小
放熱反應(yīng)
放出183 KJ能量
二、化學(xué)鍵與能量變化
結(jié)論：化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。
反應(yīng)物
舊化學(xué)鍵斷裂
新化學(xué)鍵形成
生成物
吸收能量E吸收（斷鍵）
放出能量E放出（成鍵）
若E吸收（斷鍵）>E放出（成鍵），吸熱反應(yīng)
若E吸收（斷鍵）從化學(xué)鍵變化的角度理解能量變化的原因(微觀探析)
反應(yīng)進(jìn)程
斷1 mol H-H鍵吸收436kJ
斷1 mol Cl-Cl鍵吸收243kJ
形成 2 mol
H-Cl鍵放出2×431 kJ即862 kJ 能量
放出能量183kJ
H2(g)＋Cl2(g)==2HCl(g)的反應(yīng)過(guò)程圖示：
2H+2Cl
E（kJ）
H2(g) + Cl2(g)
2HCl(g)
E吸收=436+243=679 kJ
E放出=431×2=862 kJ
E吸收（斷鍵）放出183 KJ能量
試計(jì)算反應(yīng)有2molHCl參加反應(yīng)時(shí)吸收或放出的熱量。并用圖形表示出能量變化。
2HCl(g) = H2(g)＋Cl2(g)
一定條件
反應(yīng)：
探究課堂
探究課堂
注：如果某反應(yīng)為放熱，則逆反應(yīng)為吸熱。
能量
反應(yīng)進(jìn)程
2HCl(g)
H2(g) + Cl2(g)
2H+2Cl
斷開(kāi) 2 mol
H-Cl鍵吸收2×431 kJ即862 kJ 能量
形成1 mol H-H鍵放出436kJ
形成1 mol Cl-Cl鍵放出243kJ
吸收能量183kJ
E吸收=431×2=862 kJ
E放出=436+243=679 kJ
E吸收（斷鍵）>E放出（成鍵），吸熱反應(yīng)
吸收183 KJ能量
斷鍵吸收的能量
成鍵釋放的能量
【放熱反應(yīng)】E吸 < E放
【吸熱反應(yīng)】E吸 ＞ E放
化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的能量變化圖
斷鍵吸收的能量
成鍵釋放
的能量
E反應(yīng)物 ＞ E生成物
E反應(yīng)物 ＜ E生成物
宏微結(jié)合
學(xué)會(huì)辨別能量-過(guò)程圖
對(duì)于反應(yīng)N2+3H2=2NH3，在圖中找出：
（1）反應(yīng)物總能量
（2）生成物總能量
（3）斷鍵吸收的能量
（4）成鍵釋放的能量
（5）該反應(yīng)屬于 反應(yīng)
E2
E1
E3-E2
E3-E1
放熱
【練習(xí)】
課堂小結(jié)
一、放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)
二、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因
1. 放熱反應(yīng)：把釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)稱(chēng)為放熱反應(yīng)。
吸熱反應(yīng)：把吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)稱(chēng)為吸熱反應(yīng)。
2. 常見(jiàn)的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)
1.(2023·北京育才學(xué)校高一期中)下列反應(yīng)的能量變化能用如圖表示的是（ ）
A.鎂條與稀硫酸反應(yīng)
B.Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)
C.氫氧化鈉溶液和稀鹽酸反應(yīng)
D.甲烷在O2中的燃燒反應(yīng)
B
2．下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或圖像信息不能說(shuō)明相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)的是（ ）
A．反應(yīng)物總能量大于生成物總能量
B．反應(yīng)開(kāi)始后，甲處液面低于乙處液面
C．反應(yīng)開(kāi)始后，針筒活塞向右移動(dòng)
D．反應(yīng)開(kāi)始后，飽和石灰水變渾濁
C
3.化學(xué)反應(yīng)A2＋B2 = 2AB的能量變化如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)
B.斷裂1 mol A-A鍵和1 mol B-B鍵放出x kJ的能量
C.斷裂2 mol A-B鍵需要吸收y kJ的能量
D.2 mol AB的總能量高于1 mol A2和1 mol B2的總能量
C
4．（2020·新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第四師第一中學(xué)高一期中）金剛石和石墨是碳元素的兩種結(jié)構(gòu)不同的單質(zhì)，在100kPa時(shí)，1mol石墨轉(zhuǎn)化為金剛石，要吸收1.895KJ的熱能。據(jù)此，試判斷在100kPa壓強(qiáng)下，下列結(jié)論正確的是（ ）
A．石墨比金剛石穩(wěn)定 B．金剛石比石墨穩(wěn)定
C．1mol石墨比1mol金剛石的總能量高 D．石墨和金剛石是同位素
C
謝謝觀看
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