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第一节 化学反应与能量变化
学习目标 素养目标
1.认识物质具有能量，认识吸热 反应与放热反应，了解化学反应体 系能量改变与化学键的断裂和形成 有关。 2.知道化学反应可以实现化学能 与其他能量形式的转化，以原电池 为例认识化学能可以转化为电能， 从氧化还原反应的角度初步认识原 电池的工作原理。 【宏观辨识与微观探析】 认识化
学变化中物质变化和能量变化的实
质、能量变化的宏观现象，理解能
量变化的微观实质。
【证据推理与模型认知】 借助原
电池装置和原理的学习,体会化学
能到电能的直接转化,提高模型认
知能力。
学习目标 素养目标
3.体会提高燃料的燃烧效率、开 发高能清洁燃料和研制新型电池的 重要性 【科学态度与社会责任】 通过多
种渠道了解人类对化学反应中能量
的利用情况，了解节能的意义和方
法，感受化学学科的社会价值
续表
第1课时 化学反应与热能
学习任务一 化学反应与热能
学习任务二 能源的综合利用
学习任务一 化学反应与热能
【新知自主预习】
一、化学能与热能的相互转化
1.实验探究化学反应中的能量变化
（1）镁与盐酸的反应【教材实验 】
实验 操作 ______________________________
在一支试管中加入 的盐酸,并用温度计测量其
温度。再向试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条（用砂纸打磨镁条
的目的是除去表面的 ）,观察现象,并测量溶液温度的变化
反应 原理 化学方程式为 _____________,离子方程式为
_________________________
实验 现象 镁条逐渐溶解,表面产生大量______,温度计示数______
实验 结论 镁与盐酸反应产生气体,并______热量
气泡
升高
放出
续表
（2）与的反应【教材实验 】
实验 操作 __________________________________________________________________________
将晶体研细后与 晶体一起放入
烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上。用玻璃棒快速搅
拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯，用手触摸杯壁下部，试
着用手拿起烧杯，观察现象
反应 原理
实验 现象 有刺激性气味的气体产生，烧杯底部发凉，烧杯底部与木片
粘到一起
实验 结论 晶体与晶体反应产生 ，并______热
量
［微点拨］ 实验成功的关键是短时间内反应充分进行，体系温度快
速降低，使烧杯与木片之间的水凝结成冰。
吸收
续表
2.吸热反应和放热反应
（1）放热反应
化学上把______热量的化学反应称为放热反应,如镁条、铝片与盐酸
的反应,木炭、氢气、甲烷等在氧气中的燃烧,氢气与氯气的化合等都
是放热反应。
释放
（2）吸热反应
化学上把______热量的化学反应称为吸热反应,如氢氧化钡与氯化铵
的反应,盐酸与碳酸氢钠的反应,灼热的炭与二氧化碳的反应等都是吸
热反应。
吸收
二、从微观和宏观角度认识化学反应中的能量变化
1.从微观角度认识化学反应中的能量变化
（1）能量变化的主要原因——化学键变化
①物质中的原子之间是通过________相结合的，当化学反应发生时，
反应物的化学键断裂要______ 能量，而生成物的化学键形成要_____
能量，故____________________是化学反应中能量变化的主要原因。
化学键
吸收
放出
化学键的断裂与形成
②化学反应中的物质变化总会伴随着______变化，通常主要表现为
______的释放或吸收。
能量
热量
（2）以反应 为例分析能量变化
断裂化学键吸收的能量 形成化学键放出的能量
化学键
反应
断键吸收的总能量______成键放出的总能量，故该 反应是______反应 小于
放热
（3）得出结论
一般情况下，一个化学反应过程中放出的能量多于吸收的能量，则
有能量向______释放，发生______反应；反之，放出的能量少于吸
收的能量，则需从______吸收能量，发生______反应。
［微点拨］ ①化学反应中的物质变化总会伴随能量变化，能量变化
的主要形式是热量变化，包括吸收能量和释放能量。
②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
能量不同。
环境
放热
环境
吸热
2.从宏观角度认识化学反应中的能量变化
（1）放热反应可以看成是反应物所具有的________转化为______释
放出来,吸热反应可以看成是______转化为________被生成物所“储存”。
化学能
热能
热能
化学能
（2）一个化学反应是释放热量还是吸收热量,与______________和
______________的相对大小有关。
若反应物的总能量______生成物的总能量,发生反应时会向环境释放
能量;若反应物的总能量______生成物的总能量,发生反应时需要从环
境吸收能量。
反应物总能量
生成物总能量
高于
低于
【情境问题思考】
氢能被视为21世纪最具发展
潜力的清洁能源，具有燃烧热值
高的特点，是汽油的3倍，焦炭的
4.5倍。氢气燃烧的产物是水，不
会对环境产生影响，是世界上最
干净的能源。
、下， 在氧气中燃烧生成气态水的能量变化如下：
问题一： 氢气在氧气中燃烧时，化学能转化成哪些形式的能量？
提示：氢气在氧气中燃烧时，化学能转化为热能、光能等。
问题二： 根据图中的能量变化,判断反应
是吸热反应还是放热反应。
提示：断裂和 中的化学键吸收的总能量为
，形成 中的化学键释
放的总能量为 ，形成生成物中化学键释放的总
能量大于断裂反应物中化学键吸收的总能量，故反应
是放热反应。
问题三： 需要加热才能进行的反应一定是吸热反应吗？常温下能进
行的反应一定是放热反应吗？试举例说明。
提示：需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，如煤炭的燃烧
是放热反应，但需要加热才能进行。常温下能进行的反应不一定是
放热反应，如八水合氢氧化钡晶体与 晶体的反应是吸热反应，
但在常温下即可发生。
【核心知识讲解】
1.化学反应中能量变化的原因
2.多角度认识放热反应和吸热反应
放热反应 吸热反应
定义 释放热量的化学反应 吸收热量的化学反应
宏观 角度 反应物具有的总能量高于生成 物具有的总能量 反应物具有的总能量低于生成物
具有的总能量
能量 变化 图示 ________________________________________ _________________________________________
微观 角度 生成物成键时释放的总能量大 于反应物断键时吸收的总能量 生成物成键时释放的总能量小于
反应物断键时吸收的总能量
放热反应 吸热反应
常见 类型 ①燃烧反应； ②中和反应； ③活泼金属与水或酸的反应； ④大多数化合反应； ⑤铝热反应等 ①和 晶体反
应；
②盐酸与碳酸氢钠的反应；
、、 还原金属氧化物；
④大多数分解反应等
续表
［易错提醒］（1）吸热过程和放热过程可以是物理变化，也可以是
化学变化。例如，水的三态变化均伴随能量变化，都是物理变化。
（2）吸热反应和放热反应必须是化学变化，吸热过程不一定是吸热
反应，放热过程不一定是放热反应。例如，液态水变成水蒸气是吸
热过程，但不是吸热反应。
（3）物质具有的能量与其稳定性的关系：一般来说，物质具有的能
量越低，其稳定性越强。
【知识迁移应用】
例1 [2024·辽宁大连八中期中] 下列反应中，属于氧
化还原反应且反应前后能量变化如图所示的是( )
A.生石灰溶于水
B.高温条件下炭粉与二氧化碳的反应
C.食物腐败变质
D.盐酸和碳酸氢钠的反应
√
[解析] 由题干图示信息可知，该反应的反应物总能量高于生成物总
能量，则为放热反应。生石灰溶于水是放热反应，但没有元素化合
价改变，不属于氧化还原反应，A错误；
高温条件下炭粉与二氧化碳的反应是吸热反应，有元素化合价改变，
属于氧化还原反应，B错误；
食物腐败变质，属于食物的缓慢氧化，反应放出热量，则生成物总
能量小于反应物总能量，C正确；
盐酸和碳酸氢钠的反应是复分解反
应也是吸热反应，不是氧化还原反应，D错误。
［方法技巧］ 判断吸热反应和放热反应的方法
例2 [2024·河北衡水二中期中] 下图为与 在一定条件下反应生
成 的微观示意图。
注：示意图中的能量表示断裂或形成 共价键吸收或放出的热量。
下列说法不正确的是( )
A.反应的化学方程式是
B.据图可知由假想中间物质、原子形成 极性键放出
的能量
C.由图中能量数据可知，比 更难断裂
D.标准状况下，与过量反
应放出的热量是
√
[解析] 氢气和氯气反应的化学方程式为 ，A正确；
由题图可知，、原子形成极性键放出 的能量，
B正确；
由题图中能量数据可知，断裂吸收 能量，断裂
吸收能量，则 更难断裂，C正确；
标准状况下，即 参与反
应放出的热量为
，D错误。
学习任务二 能源的综合利用
【新知自主预习】
一、能源的分类
二、能源的综合利用
1.人类利用化学反应中的热能
（1）人类获取热能的主要途径都是通过物质的______，现代以煤、
______和________等化石燃料为主要能源。
燃烧
石油
天然气
（2）化石燃料使用面临的问题
①短期内不可再生，储量有限，随着能源消费需求的不断增加，能
源________与______之间的矛盾日益突显。
②煤和石油产品燃烧排放的粉尘、_____、 、____等是大气污染
物的主要来源。
消费量
储量
2.充分有效地利用能源
（1）燃料燃烧阶段，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，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，
有效提高能源利用率。
3.开发理想的新能源
（1）理想的新能源应具有资源丰富、可以______、对
环境无污染等特点。
再生
（2）常见新能源有________、______、地热能、海洋能和______等。
太阳能
风能
氢能
【知识迁移应用】
例3 [2024·浙江嘉兴八校联考] 有关能源的下列说法不正确的是
( )
A.煤、石油、天然气均为化石能源
B.化石能源是非再生能源
C.氢能是不可再生能源
D.厨余垃圾中蕴藏着丰富的可利用能源
√
[解析] 煤、石油、天然气为三大化石能源，A正确；
化石能源是不可再生的，是非再生能源，B正确；
氢能是可再生能源（可通过分解水得到氢气），且是无污染的高效
能源，C错误；
厨余垃圾可以回收利用，其中的有机物燃烧可以释放能量，蕴藏着
丰富的可利用能源，D正确。
1.[2024·浙江台州十校联盟联考]下列反应中，既属于氧化还原反应又属
于吸热反应的是( )
A.高温下与焦炭反应生成
B.锌和稀硫酸的反应
C.与
D.甲烷与 的燃烧反应
√
[解析] 反应 需在高温下才能进行，属于吸热反应，
C元素化合价发生变化，故属于氧化还原反应，A正确；
锌是活泼金属，与稀硫酸反应生成和 ，属于放热反应，B
错误；
与 的反应是吸热反应，但不是氧化还原反应，
C错误；
甲烷与 的燃烧反应是氧化还原反应，但属于放热反应，D错误。
2.将煤块粉碎、经脱硫处理、在适当过量的空气中燃烧，这样处理的
目的是( )
①使煤充分燃烧，提高煤的利用率
②减少 的产生，避免造成“酸雨”
③减少有毒的 产生，避免污染空气
④减少 的产生，避免“温室效应”
A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②③④
[解析] 煤块粉碎是为了提高煤的利用率;脱硫是为了减少 的产生;
空气过量是为了减少 的产生。
√
3.某同学在一支试管中加入 盐酸，并用
温度计测量其温度，再向试管中放入打磨光亮的镁条，
观察现象，并测量溶液温度的变化，如图所示。
下列有关说法中不正确的是( )
A.观察到镁条表面产生大量气泡，并逐渐溶解，温度计示数升高
B.镁条与盐酸的反应是放热反应
C.反应物具有的总能量高于生成物 具有的
总能量
D.反应物具有的能量高于生成物 具有的能量
√
[解析] 镁是活泼金属，与盐酸发生反应：
，镁条表面产生大量气泡，并逐渐溶解，
温度计的示数升高，说明该反应是放热反应，A、B均正确。
该反应是放热反应，则反应物 具有的总能量高于生成物
具有的总能量，但不能判断单一反应物（如 ）和单
一生成物（如 ）的能量高低，C正确，D错误。
4.[2024·河南驻马店高级中学期中]肼 是
一种液态火箭推进剂。 分解的能量变化如
图所示，则下列说法正确的是( )
A.该反应为放热反应
B.的能量低于 的能量
C.分解生成 和
时，吸收的热量为
D.断开旧化学键吸收的总能量大于形成新化学
键所释放的总能量
√
[解析] 由图像可知，反应物总能量低于生成物总能量，该反应为吸
热反应，A错误；
由图像只能比较反应物和生成物的总能量，无法比较
和 的能量大小，B错误；
从图像可知，分解生成
和 时，吸收的热量为 ，C错误；
该反应为吸热反应，故断开旧化学键吸收的总能量
大于形成新化学键所释放的总能量，D正确。
5.[2024·四川南充高级中学期中] 根据相关知识，回答下列问题：
（1）下列变化：①铝片与稀盐酸的反应； 晶体与
晶体混合反应；③浓硫酸溶于水；④氯酸钾分解制氧气；⑤生
石灰与水反应生成熟石灰；在 中燃烧。
属于吸热反应的是______（填序号），属于放热反应的是________
（填序号），写出②中发生反应的化学方程式：_________________
_________________________________________________________。
②④
①⑤⑥
[解析] ①铝片与稀盐酸的反应是置换反应，属于放热反应；
晶体与 晶体混合反应是复分解反应，属于吸
热反应；③浓硫酸溶于水，浓硫酸的稀释，不是化学反应；④氯酸
钾分解制氧气是分解反应，属于吸热反应；⑤生石灰与水反应生成
熟石灰，是化合反应，属于放热反应；在 中燃烧是化合反应，
属于放热反应。
（2）已知反应 在
反应过程中的能量变化如图所示。
从图中可知，断开反应物 和
中的化学键吸收的能量为___
（用字母表示，下同），形成生成物
放热
中的化学键放出的能量为___ ，该反应是______
（填“吸热”或“放热”）反应。
[解析] 由图可知，断开反应物和 中的化学
键吸收的能量为；形成生成物 中的化学键放出的
能量为 ；该反应中反应物总能量高于生成物总能量，属于放热反应。
1.下列变化中属于吸热反应的是( )
①液态水汽化 ②将胆矾加热变成白色粉末 ③浓硫酸稀释 ④氯酸钾
分解制氧气 ⑤生石灰跟水反应生成熟石灰
A.只有①④ B.②③ C.①④⑤ D.②④
[解析] 放热反应和吸热反应都是化学反应。⑤为放热反应;②④为吸
热反应;液态水汽化是吸热过程,浓硫酸稀释是放热过程,二者均为物
理变化。
√
2.[2024·北京交通大学附中期中]天然气（主要成分为 ）燃烧时发
生反应： ，下列关于该反应的说法中，不
正确的是( )
A.属于放热反应
B.属于氧化还原反应
C.反应物的总能量低于生成物的总能量
D.能量变化与化学键的断裂和形成有关
√
[解析] 燃烧生成和 并放出热量，属于放热反应，A正确；
该反应中C、 元素化合价发生变化，故属于氧化还原反应，B正确；
该反应是放热反应，则反应物 具有的总能量高于生成物
具有的总能量，C错误；
该反应中断裂反应物的共价键要吸收能量，形成生成物的共价键则
放出能量，故能量变化与化学键的断裂和形成有关，D正确。
3.据报道，科学家首次用射线激光技术观察到与 在催化剂表面
形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：
下列说法正确的是( )
A.和生成 是吸热反应
B.在该过程中，断键形成C和
C.状态Ⅱ 状态Ⅲ是放热过程
D.状态Ⅰ 状态Ⅲ表示与 反应的过程
√
[解析] 由图可知，和生成 的反应中，状态Ⅰ具有的总能量高
于状态Ⅲ具有的总能量，则 是放热反应，A错误；
由图可知，和结合生成，不涉及中共价键断裂形成C和 ，
B错误；
状态Ⅱ 状态Ⅲ过程中形成共价键，为放热过程，C正确；
状态Ⅰ 状态Ⅲ是与反应生成 的过程，D错误。
4.[2024·山西孝义期末]如图为和反应生成
的能量变化图（已知：物质具有的键能越大越稳定）。下列说法正
确的是( )
A.该反应每生成，放出 的热量
B.该反应生成液态比生成气态 释放的能量多
C.氯气分子中的化学键比氢气分子中的化学键更稳定
D.由图知原子和原子形成分子会吸收 的能量
√
[解析] 由图可知，断裂和 中共价键吸收总能量为
，形成 中共价键释放能量为
，故生成 时放出热量为
，A错误；
物质由气态转化为液态会放出能量，因此生成液态比生成气态
释放的能量多，B正确；
物质具有的键能越大，越稳定，因此氢气分子中的化学键比氯气分子
中的化学键更稳定，C错误；
由图可知原子和原子形成 分子会放出 的能量，D错误。

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