第六章化学反应与能量教案2020-2021学年高一化学人教版（2019）必修第二册

学生姓名：__________年级：局~科目：_____

授课日期：一月—日上课时间：—时_分--______时一分合计：_小时

1.认识并理解吸热反应和放热反应。

2.认识化学反应中能量变化的原因。

3.了解能量转化和利用与社会发展的关系。

教学目标

4.认识化学能与电能的转化关系。

5.分析原电池装置及工作原理。

6.学会书写简单的电极反应式。

重难点导航

教学简案

一、考点梳理

第1课时化学反应与热能

核心微网络

顶柒反应＞—1^';_圾应朝一砥孝布断壑

.S,'j—

!血热皮质＞~!＜丕成物)一►:癖■就形阂

素养新目标

1.认识并理解吸热反应和放热反应。

2.认识化学反应中能量变化的原因。

3.了解能量转化和利用与社会发展的关系。

学业基础

［预习新知］

一、吸热反应和放热反应

1.定义

吸热反应：热量的化学反应；

放热反应：热量的化学反应。

2.实验

(1)镁和稀盐酸的反应

实验现象有产生；用温度计测量，水银柱

离子反应

实验结论活泼金属与酸反应是反应

(2)Ba(OH)2-8H2O和氯化核反应

实验现象闻到一—气味,烧杯壁______;玻璃片和烧杯____,混合物呈

化学反应—

实验结论该反应是_____反应

二、化学键与化学反应中能量变化的关系

1.氢气与氯气反应的过程示意图

@@>(H)(H)]

436kJ/mol才断裂Y丫假想的中

能量间物质

243kJ/mol键健

能量「形形

成成

431kJ/mol431kJ/mol

能fit能量

2.化学反应中能量变化的原因

E\>Ei,反应.,能量；EE，反应.能量。

3.决定化学反应中能量变化的因素

反应物总能量大于生成物总能量，反应.

反应物总能量小于生成物总能量，反应.

状元随笔|化学反应中能量转化的形式

(1)化学反应的能量变化还可以看做是“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能、电能或光能等释放出

来的过程。

(2)化学反应的能量变化也可以看做是热能、电能或光能等物质外部的能量转化为物质内部的能量(化学能)

被“储存”起来的过程。

[即学即练1

1.判断正误，正确的打y"，错误的打“x”。

(1)化学键断裂需要吸收能量，化学键形成会放出能量。()

(2)化学反应必然伴随能量变化。()

(3)相同条件下由原子形成1molH-C1键所放出的能量与断开1molH-C1键吸收的能量相等。()

(4)放出能量越多的反应通常生成物越不稳定。()

(5)化学反应过程不一定都有能量变化。()

(6)NaOH溶于水要释放能量。()

(7)煤、石油和天然气都是化石能源。()

(8)柴草燃烧时，化学能全部转化为热能。()

2.下列过程一定释放能量的是()

A.化合反应B.分解反应

C.分子拆成原子D.原子组成分子

3.化学反应的发生必然伴有能量的转化，其最根本原因是()

A.化学反应中一定有新物质生成

B.化学反应中旧的化学键的断裂需要吸收能量，新的化学键的形成需要放出能量

C.化学反应通常需要加热等条件才能发生

D.能量变化是化学反应的基本特征之一

4.下列各图中，表示该化学反应是吸热反应的是()

能量

丕版物

皮皮物

反应过擅

A

能量能量

反应物

生成物

反应物生成物

反应过程反应过程

CD

5.写出下列变化中的能量转化形式。

(1)天然气燃烧：___________________________________________________________________________

⑵高温煨烧石灰石制取生石灰

(3)植物的光合作用：___________________________________________________________________________

(4)水力发电：。

(5)铅蓄电池作汽车电源：

6.下列反应中，属于放热反应的是,属于吸热反应的是(填序号)。

①煨烧石灰石(主要成分是CaCCh)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

核心素养

目标一化学反应中能量变化的分析

［例1］如图是某化学反应过程中能量变化的曲线图。下列叙述正确的是（）

A.该反应为吸热反应

B.该图可以表示Zn与HC1溶液反应的能量变化

C.该反应先发生物质变化后发生能量变化

D.断开反应物化学键吸收的能量大于形成生成物化学键放出的能量

状元随笔|从能量守恒的角度来看，反应物断键吸收的总能量+反应物的总能量=生成物成键释放的总

能量+生成物的总能量。

［提升1］根据下面的信息，判断下列叙述正确的是（）

1molH,的共价键断裂］

H2（8）吸收436kJ能量»2H（g）

］A

—mol（）的共价键断裂

1242

T（）2（g）吸收249kJ能量*（）（g）

形成1mol电（）的共价键

释放930kJ能量*H2（）（g）

A.氢气与氧气反应生成水的同时释放能量

B.氢气与氧气反应生成水的同时吸收能量

C.1molH2与3mol02反应生成1molH2O一定释放能量245kJ

D.2molH2（g）与1molCh（g）反应生成2mol10您）吸收能量490kJ

［核心能力］

1.化学反应中能量变化的关系

化学反应完成后是吸收能量还是放出能量，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小，下表

形象地表示了这种关系。

化学反应放出能量化学反应吸收能量

反应物的总能量高生成物的总能量高

化学反应放出能量化学反应吸收能量

生成物的总能量低反应物的总能量低

反应物的总能地＞生成物的总能地反应物的总能量＜生成物的总能量

•能if

生

一

总

成-

吸

能\

物

收

量

的

能

量

反

应

生成物物能|反应物

的量反应过程

反应过程

2.化学反应中能量变化的计算

以H2+C12=2HC1为例

形成化

学键放

断裂化学键吸收的能量

出的能

量

HClHC1

1mol化学键22

436kJ243kJ431kJ

共吸收436kJ+共放出

243kJ=679kJ862kJ

H2+C12=2HC1

679kJ-862kJ=-183kJ,即反应放出183kJ热

量

计算公式为：AQ=Q（吸）一Q（放[喘△Q＜＞0为吸放热反应

从化学键的角度理解化学反应过程中的能量变化

（1）若反应物中的化学键断开时吸收的能量高于生成物成键释放的能量，则该反应吸收能量，吸收的能量

=反应物分解吸收的总能量一生成物形成释放的总能量。

（2）若反应物中的化学键断开时吸收的能量低于生成物成键释放的能量，则该反应放出能量，放出的能量

=生成物形成释放的总能量一反应物分解吸收的总能量。

目标二吸热反应和放热反应的判断

［例2］下列反应一定属于放热反应的是()

①硫酸与Ba(OH)2溶液混合②Mg与CH3co0H溶液的反应③燃烧④中和反应⑤复分解反应

A.①②③④B.②③④⑤

C.①③④⑤D.全部

常见的吸热反应有：大多数的分解反应，C和C02、C和HzO的反应，Ba(OH)2・8H2。与NH4cl的反应

等。常见的放热反应有：大多数的化合反应，酸碱中和反应，金属与酸或水的反应，燃烧反应，爆炸反应等。

［提升2］下列说法正确的是()

①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应②放热反应在常温下一定很容易发生③反应是放出能量

还是吸收能量必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小④有的放热反应加热到一定温度引发后，停

止加热反应也能继续进行

A.只有③④B.只有①②

C.①②③④D.②③④

［核心能力］

吸热反应和放热反应的判断方法

(1)根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断——决定因素。

若反应物的总能量大于生成物的总能量，属于放热反应，反之是吸热反应。

(2)根据化学键断裂或形成时的能量变化判断——用于计算。

若断裂反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量，属于放热反应，反之是

吸热反应。

(3)根据反应物和生成物的相对稳定性判断。

由不稳定的物质(能量高)生成稳定的物质(能量低)的反应为放热反应，反之为吸热反应。

(4)根据反应条件判断。

凡是持续加热才能进行的反应一般就是吸热反应。

(1)吸热反应和放热反应均是化学反应。注意某些吸热过程和放热过程不属于化学反应。如：NaOH固

体溶于水，浓硫酸稀释属于放热过程；NH4NO3固体溶于水属于吸热过程，三者都不是化学反应，也就不属于吸

热反应或放热反应。

（2）吸热反应马放热反应与反应是否需要加热没有关系。

学考评价

1.生活中每时每刻都发生着各种化学反应，下列反应不一定属于放热反应的是（）

A.H2s04与Ba（0H）2溶液的反应

B.燃烧反应

C.复分解反应

D.中和反应

2.下列说法正确的是（）

A.伴有能量变化的都是化学变化

B.物质发生化学反应一般都伴随着能量的变化

C.在一个确定的化学反应中，反应物的总能量与生成物的总能量可能相同

D.在一个确定的化学反应中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量

3.已知反应A+B=C+D为放热反应，对于该反应，下列说法中正确的是（）

A.A和B的总能量一定高于C和D的总能量

B.B的能量一定高于D

C.因为该反应为放热反应，故不加热反应就一定能发生

D.A的能量一定高于C

4.化学反应A2+B2=2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是（）

2molA+2molB

能

量

AEAE=xkJ

增AE=ykJ

加

1molA,+lmolB2

2molAB

A.该反应是吸热反应

B.断裂1molA—A键和1molB—B键放出xkJ的能量

C.断裂2moiA—B键需要吸收ykJ的能量

D.2molAB的总能量高于1molA2和ImolB2的总能量

5.人类将在未来几十年内逐渐由“碳素燃料文明时代”过渡至“太阳能文明时代”（包括风能、生物质能等太

阳能的转换形态），人们将适应“低碳经济”和“低碳生活下列说法不正确的是（）

A.研究菠菜蛋白质“发电”不属于“太阳能文明”

B.发展太阳能经济有助于减缓温室效应

C.太阳能电池可将太阳能直接转化为电能

D.石油和天然气都属于碳素燃料

6.某化学反应，设反应物总能量为E”生成物总能量为良。如果把化学反应中能量的变化看成是物质内

部的能量与热能之间进行转变，则：

（1）若£I>£2.则该反应为热反应，该反应的过程可看成是“贮存”在物质内部的能量转化为

能而被释放出来的过程。

(2)若昂<民，则该反应为热反应。那么在发生化学反应时，反应物需要才能转化成生成

物o该反应过程可看成是的过程。

参考答案

第一节化学反应与能量变化

能量变化热能电能

第1课时化学反应与热能

学业基础

［预习新知］

吸收放出气泡

上升Mg+2H'=Mg2'+H?T

放热刺激性发凉黏结在一起糊状Ba(OH)2-8H2O+2NH4Cl=BaC12+2NH4+10H2O吸热

吸收

释放吸收释放放热吸热

唧学即练］

1.答案：⑴Y⑵4(3W(4)x(5)x⑹4

(7)>/(8)x

2.答案：D

3.答案：B

4.解析：吸热反应中反应物的总能量低于生成物的总能量，A项正确。

答案：A

5.答案：(1)化学能转化为热能

(2)热能转化为化学能

(3)太阳能转化为化学能

(4)机械能转化为电能

(5)化学能转化为电能

6.②③④⑤⑥©©

核心素养

［例1］解析：A错，由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，则该反应是放热反应。B对，Zn

和HC1溶液反应生成ZnCL和H2,并放出热量，符合图示能量变化。C错，化学反应过程中，物质变化和能量

变化同时发生。D错，该反应是放热反应，断开反应物中化学键吸收的能量小于形成生成物中化学键放出的能

量。

答案：B

［提升1］解析：由题中信息可知，1molH2(g)的共价键断裂吸收能量436kJ,；mol02(g)的共价键断裂

吸收能量249kJ,两项共吸收能量685kJ；形成2molH—O键时共释放能量930kJ。在1molH?(g)与gmolO2(g)

反应生成1molH2O(g)的过程中，放出的能量比吸收的能量多245kJ,C项中缺少物质的状态，所以释放的能量

不一定是245kJo

答案：A

［例2］解析：硫酸与Ba(0H)2溶液混合，酸、碱发生中和反应，是放热反应。镁与CH3co0H溶液的反

应也是放热反应。燃烧一般是指物质与氧发生的剧烈的发光、发热的反应，因而是放热反应。复分解反应有的

是放热反应，如中和反应；有的是吸热反应，如氢氧化领晶体与氯化镂晶体的反应。

答案：A

［提升2］解析：加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如铜在氯气中燃烧；放热反应在常温下不一定

容易发生，如N2与H?合成N%；反应是放热还是吸热取决于反应物、生成物所具有的总能量的相对大小；需

要加热才能发生的放热反应，如果反应放出的热量达到反应所需要的热量，停止加热反应也能继续进行，如Fe

+SFeSo

答案：A

学考评价

1.解析：H2s04与Ba(0H)2溶液混合，酸与碱发生中和反应，是放热反应；燃烧是指剧烈的发光、发热

的反应，因而都是放热反应；复分解反应，有的是放热反应，如酸碱中和反应，有的是吸热反应，如氢氧化物

晶体与氯化镀晶体的反应。

答案：C

2.答案：B

3.解析：该反应为放热反应，所以反应物的总能量大于生成物的总能量，即A和B的总能量一定高于C

和D的总能量，A项正确；化学反应的放热、吸热只与反应物的总能量和生成物的总能量有关，故B的能量与

D的能量关系无法确定，A的能量与C的能量关系也无法确定，B项、D项错误：化学反应的放热、吸热与反

应条件(如加热)无关，C项错误。

答案：A

4.解析：从题图可以看出，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应是放热反应，A、D项错误；

断键时需要吸收能量，B项错误，C项正确。

答案：C

5.解析：菠菜蛋白质“发电”属于“太阳能文明"，A错误；发展太阳能经济有助于减缓温室效应，B正确;

太阳能电池可将太阳能直接转化为电能，C正确；石油和天然气都属于碳素燃料，D正确。

答案：A

6.解析：（1）反应物的总能量大于生成物的总能量，则反应进行的结果必然是部分能量被释放出来。（2）

反应物的总能量小于生成物的总能量，则反应进行时，必然有外部能量参与到反应中来。

答案：⑴放热

（2）吸吸收能量热能转化为物质内部的能量而被“贮存”起来

-1球后威倍I----------

人类利用能源的三个阶段

树枝、杂草

推动了人类文明的进步,促进了人的

进化与物质文明的发展

化石燃料：煤、石油、天然气

推动了近代产业革命.加速了现代工

业化的进程

V主要能源可再生能源和清洁能源（绿色能源），

多能源“主要包括太阳能、氢能、生物质能等

结构时期主要贡献提高能源的利用率,最大限度地减少

f对环境的污染

一

装

二®;

:阂

构

（能源转化'I原电池）二

二

原

一#■

［预习新知］

一、化学能转化为电能

1.燃煤发电的能量转化

（1）过程：化学能能能电能

（2）（氧化还原反应）是使化学能转换为电能的关键。

2.原电池

⑴实验

实验

电子一

Cu

蝮UZn时

酸\负极正极

装置H*\―1H*

Zn-H：-r

sorH+H-<1so：

H,SO：SO：H*

铜片：________

实验现象锌片：________

电流表：________

有________产生,装置中________转化为

结论

(2)原电池概念：将能转变为能的装置。

(3)铜锌原电池工作原理：

电极材料电子转移电极反应式反应类型

Zn

Cu

电池总反应：。

(4)反应本质：原电池反应的本质是。

构成原电池的基本条件

I［负极：还原性相对姣强的材料

构①而极正极：还原性相对较弱的材料或能

成JI导包的非金属材料

条j②一液：电解质溶液

件③巧成闭合回路

I④自发的氢化还原员位

二、常见的化学电源

1.干电池

干电池是一种一次性电池，放电后再充电。

一负极：回

锌镒电池—正极：画

一电解质：囹

锌镒电池中的四换成湿的

碱性锌锦电池一

因，构造上并做了改进

2.充电电池

充电电池又称为二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以进行，使电池恢复

到放电前的状态。

常见的充电电池有铅酸蓄电池、锲氢电池、锂离子电池等。

3.燃料电池

(1)原理：利用原电池工作原理将和反应所放出的直接转化为,

(2)与其他电池的区别：反应物由外设装备提供和。

［即学即练］

1.判断正误，正确的打7”,错误的打“X”。

(1)火力发电是化学能间接转化为电能的过程。()

(2)将铜片和锌片用导线连接插入酒精中，电流表指针发生偏转。()

(3)在铜一锌一稀硫酸原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌。()

(4)原电池中阳离子向正极移动。()

(5)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子。()

(6)锌镭干电池工作一段时间后碳棒变细。()

(7)氢氧燃料电池是将热能直接转变为电能。()

(8)氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被氧化。()

(9)HCl+NaOH=NaCl+H2O是放热反应，可以设计成原电池。()

2.对于原电池的电极名称，叙述有错误的是()

A.发生氧化反应的一极为负极

B.正极为电子流入的一极

C.有气泡产生的电极为负极

D.电流流出的一极为正极

3.

稀硫酸

对于锌、铜和稀硫酸组成的原电池(如右图)，下列有关说法不正确的是()

A.Zn是负极

B.Cu是正极

C.负极上发生氧化反应

D.正极上发生氧化反应

4.由锌、铜、稀硫酸构成的原电池，所发生反应的离子方程式为（）

A.Zn—2e:=:Zn2+

B.Cu2++2e^^=Cu

C.2H++2e=H2T

+2+

D.Zn+2H=Zn+H2t

5.下列关于充电电池的叙述，不正确的是（）

A.充电电池又叫二次电池

B.充电电池可以无限制地反复充电、放电

C.废弃的银镉电池不可以随意丢弃，会污染环境

D.较长时间不使用电器时，最好从电器中取出电池，并妥善存放

目标一原电池原理分析判断

［例1］如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下，在卡片上

描述合理的是（）

实验后的记录：

①Zn为正极.Cu为负极。

②H-向负极移动。

③电子流动方向，从Zn经外电

路流向Cu。

④Cu极上有H2产生。

⑤若有1mol电子流过导线.则

产生H2为0.5moU

⑥正极的电极反应式为：Zn—

2eZn2'。

A.①②③B.③④⑤

C.④⑤⑥D.②③④

电池内、外电路中电流的形成

外电路中电流的形成靠的是电子的定向移动；内电路中电流的形成靠的是离子的定向移动。

［提升1］写出下列原电池的电极反应和总反应（属于离子反应的，用离子方程式表示）。

负极正极电解质溶液

(1)铁铜稀硫酸

(2)铜银AgNO3溶液

KOH溶液

(3)H202

(1)负极：;

正极：;

总反应式：。

(2)负极：；

正极：；

总反应式：____________________________________________________________________

⑶负极：;

正极：;

总反应式：____________________________________________________________________

电极反应的书写方法

1.原电池正极反应的书写方法

书写时总的原则是首先根据化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒；其次确定该微粒得电子后生成

什么物质。

如氢氧(酸性)燃料电池，正极反应为O2+4H.+4e=2H2O；

氢氧(碱性)燃料电池，正极反应为O2+2H2O+4e=4OHo

2.原电池负极反应的书写方法

(1)较活泼金属作负极时，电极本身被氧化。

①若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接写为金属阳离子，如Zn-2e-=Zn2+,Cu-2e-

=Cu2o

②若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应为两反应合并后的反应。如Mg-Al(KOH)原电池,

负极反应为A1+4OH-3e-=AlO£+2H2。；铅蓄电池负极反应为Pb+SOZ-2e-=PbSO4»

(2)负极本身不反应

氢氧(酸性)燃料电池，负极反应为H2-2e=2H'；氢氧(碱性)燃料电池，负极反应为H2+2OH-2e

^=2H20O

［核心能力］

1.原电池的工作原理

将电子沿导线传递，布•电流

还原

反应

阳

离

子

电解质溶液

（1）反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。

（2）电子的移动方向：负极流出，经导线流向正极。

（3）离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。

2.原电池正负极的判断

较活泼的金属—F「一较不活泼的金属或非金属

电子流出的一极一一电子流入的一极

负:一发生还原反应的一极

发生氧化反应的一极—m

阴离子移向的一极一一阳离子移向的一极

质量减轻的极一LJ―质量增加或不变的•极

状元随笔原电池的判断方法

看本质I—反应臭氢化还原反白，臭放热反方

两个电极右导体而且活动性存在明显

看电极|一的差导（燃料也;也的也极一般都为的

性也极）

一£二有包解质溶放,而且一般耍求负板构

煮-宏1京——

迎产粉和电解质溶液反应

「"宣拓］_曲电极用导线相连或直接按儆，插入

1**'LL也解质溶液中构成闭合回路

目标二常见化学电源分析

［例2］下列有关电池的叙述不正确的是（）

A.水果电池是方便实用的家用电池

B.铅蓄电池是一种常用的二次电池

C.氢氧燃料电池是一种高效、无污染的发电装置

D.锌镒干电池工作一段时间后，锌外壳逐渐变薄

1.燃料电池中，助燃性气体作正极，可燃性气体作负极。

2.燃料电池工作不是燃料燃烧，由于该类电池反应与燃料的燃烧反应一致（若产物能和电解质反应则总反

应为加合后的反应），故称为燃料电池。

［提升2］下列说法正确的是（）

A.银氢电池、锂电池和碱性锌镒干电池都是二次电池

B.燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池

C.化学电池的反应基础是氧化还原反应

D.铅蓄电池放电的时候正极材料是Pb,负极材料是PbC）2

［核心能力］

几种电池的特点

干电池充电电池

名称燃料电池

（一次电池）（二次电池）

①电极本身不包含活

性物质，只是一个催

①活性物质（发生氧

①放电后可再充电使化转换元件②工作

化还原反应的物质）

活性物质获得再生时，燃料和氧化剂连

特点消耗到一定程度后，

②可以多次充电，重续地由外部供给，在

不能再使用②电解质

复使用电极上不断地进行反

溶液为胶状，不流动

应，生成物不断地被

排出

普通的锌镒电池、碱氢氧燃料电池、CH4

铅蓄电池、锂电池、

举例性锌镒电池、银锌电燃料电池、CH.QH燃

银镉电池等

池等料电池等

干电池是一次性电池，放电之后不能充电，即内部的氧化还原反应是不可逆的；充电电池又称二次电

池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态；燃料电池与干

电池或蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂等，这时电池起

着类似于试管、烧杯等反应器的作用。

学考评价

1.下列几种化学电池中，不属于可充电电池的是（）

A.碱性锌镒电池B.手机用锂电池

C.汽车用铅蓄电池D.玩具用银氢电池

2.下列有关电池的说法不正确的是（）

A.手机上用的锂离子电池属于二次电池

B.铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极

C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能

D.锌锦干电池中，锌电极是负极

3.下列装置可以构成原电池的是（）

HS＞］毡

1d笋

《三不/稀硫酸y蔗糖

些避/溶液

AB

锌犷，铜

锌

___稀硫______

:滂丁酸、;:至芸

CD

4.实验室用锌片、柏片和AgNCh溶液组成原电池，正极反应为（）

A.2H'+2e==H2t

B.Zn-2e-=Zn2+

C.Ag++e^^=Ag

D.Ag=Ag'+e*

5.下列叙述正确的是（）

①原电池是把化学能转化为电能的一种装置②原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应③不

能自发进行的氧化还原反应，通过原电池的装置均可实现④碳棒不能用来作原电池的正