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第六章 化学反应与能量　
榆次一中 李金虎
人教版必修第二册
思考：火箭发射过程中能量是如何转化的？
2022年6月5日10时44分，搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F遥十四运载火箭在酒泉发射中心精准点火发射。
情境引入
发射神舟十四号飞船的运载火箭使用的燃料是偏二甲肼，氧化剂是四氧化二氮。
放出大量的热
能量转化：燃料化学能 燃气内能 火箭机械能
化学能 热能、光能
情境引入
现代社会中，人类的一切活动（从衣食住行到文化娱乐，从社会生产到学科研究等）都离不开能量，而许多能量的利用与化学反应中能量变化密切相关。从煤、石油、天然气等提供的热能，到各种化学电池提供的电能，都是通过化学反应获得的。
第一节 化学反应与能量变化
　 第1课时 化学反应与热能
学习目标
1． 知道化学反应可以实现化学能与热能的转化，认识吸热反应和放热反应。
2．能从宏观和微观角度分析化学反应能量变化的原因。
3．认识燃料的燃烧效率、保护环境、开发清洁燃料的必要性和重要性。
学习目标
1．通过从宏观和微观相结合的视角分析化学反应中能量的变化。培养学生“宏观辨识与微观探析”的学科素养。
2．通过学习化学能与热能的化学知识在生产、生活实践中的应用，培养学生“科学态度与社会责任”的学科素养。
素养目标
实验探究【6-1】【6-2】
实验方案 实验现象
实验探究【6-1】【6-2】
教学过程
注：（1）吸热反应和放热反应属于化学反应，一些物质溶于水，也会有吸热和放热现象：浓H2SO4、NaOH(s)等溶于水要放热 ；NH4NO3(s)、KNO3(s)、NH4Cl(s)等溶于水要吸热 ，但不能说是放热反应和吸热反应。
（2）物质的三态变化也会有吸热和放热现象，但也不能说是放热反应和吸热反应。
一、吸热反应与放热反应
1. 分类
放热反应：把释放热量的化学反应
吸热反应：把吸收热量的化学反应
教学过程
常见放热反应
所有燃烧反应
酸碱中和反应
活泼金属与水或酸的反应
大多数化合反应
物质的缓慢氧化
铝热反应
大多数分解反应
NH4Cl和Ba(OH)2 8H2O的反应
以C、H2、CO为还原剂的部分氧化还原反应：如C与CO2、C与H2O的反应
NaHCO3与盐酸/醋酸的反应
常见吸热反应
思考一：我们常见的化学反应哪些是放热反应？哪些是吸热反应？
教学过程
注意：吸热反应、放热反应是指反应过程中吸收还是放出热量，与反应是否需要加热等条件没有直接联系。
如：大多数燃烧反应都需要加热，但燃烧反应都是放热反应；
NH4Cl和Ba(OH)2 8H2O的反应 在常温下就可反生，但它是吸热反应。
思考二：吸热反应一定需要加热，放热反应一定不需要加热，这种说法正确吗？
不正确
学以致用
1. 下列变化中，属于放热反应的是 ，属于吸热反应的是 (填序号)。
①煅烧石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰(CaO)　
②燃烧蜂窝煤取暖　
③炸药爆炸　
④硫酸与氢氧化钾溶液反应
⑤生石灰与水作用制熟石灰　
⑥食物腐败　
⑦碳与水蒸气反应制得水煤气
⑧液态水汽化
②③④⑤⑥
①⑦
学以致用
2. 下列说法正确的是(　 　)
A. 放热反应在常温下一定很容易发生
B. 需要加热方能发生的反应一定是吸热反应
C. 吸热反应在通常条件下不可能很容易发生
D. 反应能否发生与条件有关，反应过程的能量变化与反应条件没有必然联系
D
教学过程
讨论一：化学反应过程中为什么有能量变化？
讨论二：为什么有的化学反应释放热量，有的化学反应吸收热量？
探究讨论
教学过程
一、吸热反应与放热反应
2. 化学反应伴随能量变化的原因
旧物质反应生成新物质
旧化学键断裂、新化学键形成
化学反应实质
宏观：
微观：
反应物和生成物能量不同
化学键断裂吸收能量化学键形成释放能量
吸收和释放能量不同
教学过程
以 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应过程如图所示：
H—H
Cl—Cl
H
H
Cl
Cl
H—Cl
H—Cl
吸收能量
释放能量
旧键断裂 新键形成
化学反应中能量变化的原因---微观角度
教学过程
吸收
吸收
放出
例题：已知H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反应中物质断键、成键时的能量变化，判断该反应是放热反应还是吸热反应？计算生成2molHCl(g)时，放出或吸收的热量是多少？
<
反应结果：放出能量=(431+431)—(436+243)KJ=183KJ
吸收的能量
(436+243)KJ
(431+431)KJ
释放的能量
吸收的能量
(436+243)KJ
晋中市高中化学“空中课堂”
教学过程
归纳总结
化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因。(微观角度)
化学反应过程中放出的能量多于吸收的能量，则有能量向环境释放，为放热反应；
化学反应过程中放出的能量小于吸收的能量，则需从环境中吸收能量，为吸热反应。
放热还是吸热取决于断键吸收的总能量与成键放出的总能量的相对大小
教学过程
思考： 根据下述示意图判断反应物、生成物具有的总能量相对大小与放热反应和吸热反应有何关系？
各种物质都具有能量，物质的组成、结构与状态不同，所具有的能量也不同。
反应物的总能量高
生成物的总能量低
生成物的总能量高
反应物的总能量低
吸热反应
放热反应
吸收能量
放热反应：反应物的总能量 > 生成物的总能量
吸热反应：反应物的总能量 < 生成物的总能量
释放能量
化学反应中能量变化的原因---宏观角度
教学过程
生成物
反应物的总能量
生成物的总能量
能量
生成物
反应物
图1
反应物
图2
能量
反应物的总能量
生成物的总能量
吸收热量
放出热量
①反应物总能量 小于 生成物总能量，为吸热反应。
②反应物的总能量大于生成物的总能量时 为放热反应
化学反应中能量变化的原因---宏观角度
放热还是吸热取决于反应物和生成物总能量的相对大小
归纳总结
归纳总结
1．宏观角度：反应物和生成物的总能量相对大小判断
E(反应物)>E(生成物)→放热反应；
E(反应物)2．微观角度：化学键断裂和形成时能量变化大小判断
E(反应物断键吸收能量)< E(生成物成键放出能量)→放热反应；
E(反应物断键吸收能量)> E(生成物成键放出能量)→吸热反应。
判断吸热反应和放热反应的两种方法：
学以致用
3. 100 kPa时，1 mol石墨转化为金刚石的能量变化如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 石墨比金刚石更稳定
B. 金刚石比石墨更稳定
C. 石墨转化为金刚石的反应为放热反应
D. 破坏1 mol石墨化学键所吸收的能量小于形成1 mol金刚石化学键所放出的能量
A
物质所具有能量越低越稳定
学以致用
(1)完成转化Ⅰ、Ⅱ (填“吸收”或“放出”，下同)能量，完成转化Ⅲ 能量。
(2)H2和F2反应的能量变化图可用 (填“A”或“B”)表示。
吸收
放出
A
(3)H2在O2中燃烧的过程主要是 能转化为 能的过程。
化学
热
4. H2与O2、F2均能发生反应，如图为H2与F2发生反应生成HF过程中的能量变化示意图。请回答下列问题：
学以致用
5. 已知N2(g)和O2(g)反应生成2 mol NO(g)吸收180 kJ能量，反应过程中能量变化如图所示。
根据图示回答下列问题：
(1)该反应中反应物所具有的总能量 (填“高于”或“低于”)生成物所具有的总能量。
(2)1 mol NO(g)分子中的化学键断裂时要吸收 kJ能量。
(3)断裂1 mol N≡N吸收的能量值x为 。
低于
632
946
(x＋498) －2×632 ＝180
x=946
学以致用
6. 化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或断开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供断裂(或形成)1 mol以下化学键的吸收(或放出)的能量(kJ):P—P:198，P—O:360，O＝O:498，则反应P4(白磷)+3O2==P4O6生成1 mol P4O6 (　　 )
A. 放出1 638 kJ热量　 B. 吸收1 638 kJ热量
C. 放出126 kJ热量 D. 吸收126 kJ热量
A
【答案】 A【解析】由各物质的分子结构知1 mol P4含6 mol P—P键，3 mol O2含3 mol O＝O键，1 mol P4O6含12 mol P—O键，故 (198 kJ×6+498 kJ×3)-360 kJ×12=-1 638 kJ，即放出1 638 kJ热量。
教学过程
讨论一：你知道人类是如何利用化学反应中热能的？举例说明。
讨论二：目前能源的利用面临哪些问题？
讨论三：你们有什么解决以上问题的好办法？
探究讨论
教学过程
1.人类利用能源的三个阶段
二、化学反应中热能的利用
柴草时期
化石能源时期
多能源结构时期
教学过程
2. 现阶段人类获取热能的主要途径
二、化学反应中热能的利用
煤的燃烧
石油的燃烧
其他物质的燃烧
天然气的燃烧
主要形式
教学过程
3. 化石燃料获取能量面临的问题
二、化学反应中热能的利用
储量有限，短期内不可再生
影响环境
煤、石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源。
教学过程
4. 能源可持续发展的措施
提高燃料的燃烧效率
提高能源的利用率
开发使用新能源
二、化学反应中热能的利用
节能
教学过程
节能:
(1)燃料燃烧阶段——可通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃 料的燃烧效率;
(2)能量利用阶段——可通过使用节能灯，改进电动机的材料和结构，以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用，有效提高能量利用率。
寻找新能源：
(1)特点:资源丰富、可以再生，对环境无污染。
(2)人们比较关注的新能源：太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。
可再生能源：在自然界中可以不断再生并有规律地得到补充的能源
非再生能源：经过亿万年的形成，短期内无法恢复的能源。
学以致用
7. 在人类生产、生活对能量的需求日益增长的今天，研究化学反应及其能量变化，对合理利用常规能源和开发新能源具有十分重要的意义。能源是人类赖以生存和发展不可缺少的因素。请完成下列问题：
(1)矿物能源是现代人类社会赖以生存的重要物质基础。目前，全球仍主要处于化石能源时期。下列不属于化石能源的是 (填字母，下同)。
A. 石油 　　 B. 煤 C. 天然气 　 D. 太阳能
D
(2)下列对能源的看法合理的是___________。
A.化石能源属于不可再生能源，只会越用越少
B.太阳能是一种可再生能源，有广阔的应用前景
C.太阳能、氢能、风能、地热能都属于新能源
D.我国人口众多、资源相对匮乏、环境承载能力较弱，因此要建设节约型社会
ABCD
课堂小结
课后小任务
课后分小组，通过网络、书籍等渠道
(1) 搜索近10年我国每年的能源消费问题和能源矿产储量的数据及变化趋势，体会节能的重要性和必要性。
(2) 了解煤和石油产品的燃烧排放物对环境和气候的影响，以及人类正在采取的相对措施。
感 谢 倾 听　

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