2025年高中化学新教材同步必修第二册 第6章　第1节　第1课时　化学反应与热能

第一节化学反应与能量变化

第1课时化学反应与热能

［核心素养发展目标]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.能用

化学键解释某些吸热反应和放热反应。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。

一、吸热反应和放热反应

1.实验探究：化学反应中的能量变化

实验操作

有气泡产生；用温度计测闻到刺激性气味；烧杯壁发凉；木片和烧杯黏结在

实验现象

量，温度升高一起；混合物呈糊状

实验结论该反应产生气体，放出热量该反应产生NH3和H2O，吸收热量

化学方程式Mg+2HCl===MgCl2+H2↑Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3↑+10H2O

结论：化学反应有新物质生成，同时反应过程中伴有热量的释放或吸收。

2.放热反应和吸热反应

(1)概念

①放热反应：释放热量的化学反应。

②吸热反应：吸收热量的化学反应。

思考1(1)举例说明：放出(吸收)热量的变化一定是放热(吸热)反应吗？

提示不一定。吸、放热反应都属于化学反应，而浓H2SO4、NaOH固体等溶于水放热，NH4NO3、KNO3、

NH4Cl等固体溶于水吸热，以上变化过程均为物理变化，不是放、吸热反应。

(2)吸热反应一定需要加热才能发生吗？

提示不一定，吸、放热反应与反应是否需要加热等条件没有直接联系，如NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O

晶体常温下的反应为吸热反应。

(2)常见的放热反应和吸热反应

放热反应吸热反应

①所有的燃烧反应①大多数分解反应

②酸碱中和反应②铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2·8H2O晶体或Ca(OH)2与

③大多数化合反应NH4Cl晶体反应

④活泼金属与水或酸的反应③以C、H2、CO为还原剂的部分氧化还原反应，如C

⑤物质的缓慢氧化与H2O(g)反应，C与CO2反应

⑥铝热反应(见第八章)④NaHCO3与盐酸的反应

3.化学反应中能量变化的原因

(1)从化学键变化的角度理解能量变化的原因(微观探析)

①图示原因

②举例说明：H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)的反应过程如图所示：

根据上图计算1molH2和1molCl2断键吸收的总能量为679kJ，形成2molHCl共释放862kJ能量，

断键吸收的总能量<成键释放的总能量，因此该反应为放热反应。

(2)从总能量高低理解能量变化的原因(宏观辨识)

物质的组成、结构与状态不同，所具有的能量不同。因此，一个化学反应的能量变化取决于反应物总

能量和生成物总能量的相对大小。

放热反应吸热反应

化学能转化为热能热能转化为化学能被生成物“储存”

思考2画出放热反应、吸热反应反应物与生成物的总能量随反应过程的变化图。

提示

1.判断正误

(1)镁条在空气中燃烧是放热反应，反应过程中所释放的能量全部转化为热能()

(2)相同条件下形成1molH—Cl放出的能量与断开1molH—Cl吸收的能量相等()

(3)对于一个化学反应来说，当化学键断裂时吸收的能量大于化学键形成时放出的能量，则反应放热

()

(4)已知Fe与稀盐酸的反应为放热反应，即Fe的能量大于H2的能量()

(5)石墨转化为金刚石需要吸收热量，所以金刚石更稳定()

答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×

2.(2024·大连高一段考)下列过程属于吸热反应的是()

A.浓硫酸溶于水

B.硝酸铵溶于水

C.碳酸氢钠溶于盐酸

D.铁粉溶于盐酸

答案C

解析A项，浓硫酸溶于水是放热的物理过程；B项，硝酸铵溶于水是吸热的物理过程；C项，碳酸氢钠

与盐酸反应属于吸热反应；D项，铁粉与盐酸反应属于放热反应。

3.化学反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的能量变化如图所示，请回答下列问题：

(1)图中A、C分别表示、，反应(填“吸收”或

“释放”)能量。

(2)反应过程中断裂的化学键为，(填“吸收”或“释放”)的能量为；

形成的化学键为，(填“吸收”或“释放”)的能量为。

(3)E2=(用E1、E3表示)。

答案(1)1molN2(g)和3molH2(g)的总能量2molNH3(g)的总能量释放(2)1molN≡N和3molH—H

吸收E16molN—H释放E3(3)E3-E1

解析(1)A、C分别表示1molN2(g)和3molH2(g)的总能量、2molNH3(g)的总能量，由于反应物的总能量

高于生成物的总能量，因此反应释放能量。

(2)反应过程中断裂的化学键为1molN≡N和3molH—H，吸收的能量为E1，形成的化学键为6molN—H，

释放的能量为E3。

判断吸热反应和放热反应的两种方法

(1)根据反应物总能量和生成物总能量的相对大小判断——反应物的总能量高于生成物的总能量的反应为放

热反应，反之为吸热反应(宏观角度)。

(2)根据化学键断裂和形成时能量变化大小关系判断——断裂反应物中化学键吸收的总能量大于形成生成物

中化学键释放的总能量的反应为吸热反应，反之为放热反应(微观角度)。

二、化学反应中热能的利用

1.现阶段人类获取热能的主要途径是物质的燃烧，使用最多的常规能源是化石燃料(煤、石油和天然气)。

2.化石燃料利用过程面临的亟待解决的问题

(1)储量有限，短期内不可再生。

(2)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。

3.能源可持续发展的措施

(1)燃料燃烧阶段提高燃料的燃烧效率。

(2)能量利用阶段提高能源的利用率。

(3)开发使用新能源，目前人们比较关注的新能源有太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。

1.下列有关新能源的说法不正确的是()

A.绿色植物通过光合作用，将光能转化为化学能

B.风能、太阳能是清洁能源

C.氢能还未进入实用阶段的主要原因是其燃烧所释放热量低于相同质量的矿物燃料

D.共享单车利用太阳能发电完成卫星定位，有利于节能环保

答案C

2.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.生物质能

(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.生物质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

答案(1)D(2)ABCD

1.(2023·北京市第三中学高一期中)下列关于化学反应与能量的说法不正确的是()

A.化学反应必然伴随能量变化

B.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应属于放热反应

C.放热反应中反应物的总能量高于生成物的总能量

D.化学变化中的能量变化主要是由化学键变化引起的

答案B

解析化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成，旧化学键断裂时需要吸收能量，新化学键形成时

会释放能量，则化学反应必然伴随能量变化，且该变化主要是由化学键的变化引起的，故A、D正确；

Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应，故B错误。

2.液态储氢技术就是在常温常压下将氢气融入一种化合物“储油”中，形成“氢油”，便于储存和运

输。下列有关说法错误的是()

A.“氢油”不稳定

B.氢能源属于可再生能源

C.该技术实现了常温常压下储氢技术的新突破

D.液态储氢项目有利于发展氢能源电动机，从而带来新能源汽车的升级

答案A

解析“氢油”便于储存和运输，说明它比较稳定，故A错误；氢气燃烧生成水，水分解又生成氢气，故

氢能源属于可再生能源，故B正确；液态储氢解决了氢能储存难、运输难的问题，能实现氢能的广泛应用，

故有利于发展氢能源电动机，从而带来新能源汽车的升级，故D正确。

3.(2024·湖南衡阳高一段考)下列过程的能量变化与图示相符的是()

A.生石灰溶于水

B.稀盐酸与小苏打反应

C.浓硫酸溶于水

D.稀硫酸除铁锈

答案B

解析根据图示，反应物总能量小于生成物总能量，图示为吸热反应，故选B。

4.已知N2(g)和O2(g)反应生成2molNO(g)吸收180kJ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)1molNO(g)分子中的化学键断裂时要吸收kJ能量。

(3)断裂1molN≡N吸收的能量值x为。

答案(1)低于(2)632(3)946

解析根据图示，断裂旧化学键所吸收的能量为(x+498)kJ，形成新化学键所释放的能量为2×632kJ=1264

kJ，每生成2molNO(g)吸收180kJ能量，因此有180kJ=(x+498)kJ-1264kJ，故x为946。

课时对点练［分值：100分]

(选择题1~12题，每小题6分，共72分)

题组一化学反应与能量变化的关系

1.下列关于化学反应与热能的表述错误的是()

A.化合反应都是放热反应，其化学能转化为热能

B.吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存”

C.断键吸收能量，形成化学键释放能量

D.吸热或者放热取决于反应物和生成物总能量的相对大小

答案A

解析大多数化合反应是放热反应，但也有例外，如碳和二氧化碳在高温下生成一氧化碳的化合反应就是

吸热反应，故选A。

2.(2024·江西赣州高一期中)某小组利用如图装置探究将甲加入乙中之后的能量变化。下列叙述正确的是

()

A.若甲为水，乙为过氧化钠，则一段时间后，U形管左侧液面高于右侧

B.若甲为盐酸，乙为小苏打，则一段时间后，U形管左侧液面高于右侧

C.若甲为稀硫酸，乙为铜铁合金，一段时间后，U形管左侧液面低于右侧，则甲和乙的反应为吸热反应

D.若甲为浓硫酸，乙为水，一段时间后，U形管左侧液面低于右侧，则甲和乙的反应为放热反应

答案B

解析过氧化钠与水的反应是放热反应，锥形瓶中气压增大，U形管中液面左低右高，A错误；U形管液

面左低右高，说明铜铁合金与稀硫酸的反应是放热反应，C错误；浓硫酸的稀释是放热过程，不是放热反

应，D错误。

题组二吸热反应和放热反应

3.化学反应伴随着能量变化，下列反应或过程的能量变化与其他三项不同的是()

A.金属钠投入水中

B.Cl2与H2在光照条件下反应

C.向碳酸钠溶液中加入足量盐酸

D.Ba·8H2O与NH4Cl晶体混合

答案ODH2

解析A项，金属钠与水的反应为放热反应；B项，H2与Cl2在光照下反应为放热反应；C项，碳酸钠与

盐酸反应为放热反应；D项，Ba·8H2O与NH4Cl晶体反应为吸热反应。

4.(2024·福建泉州高一段考)下列反O应H既2属于氧化还原反应，又属于放热反应的是()

A.镁条与盐酸反应

B.稀硫酸与NaOH溶液反应

C.生石灰溶于水

D.C与H2O(g)反应

答案A

解析镁条与盐酸反应有元素化合价改变，属于氧化还原反应，且反应放热，故选A；稀硫酸与NaOH溶

液反应、生石灰溶于水生成Ca(OH)2都没有元素化合价改变，不属于氧化还原反应；C与H2O(g)的反应属

于吸热反应。

题组三化学反应中能量变化的原因

5.下列关于化学反应中能量的说法正确的是()

A.化学反应中的能量变化，都表现为热量的变化

B.化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因

C.已知反应：Zn(s)+CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)+Cu(s)为放热反应，则反应物的总能量小于生成物的总能量

D.相同条件下，如果1mol氢原子所具有的能量为E1，1mol氢分子的能量为E2，则2E1=E2

答案B

解析化学反应中的能量变化，不都表现为热量的变化，还可能有其他能量的变化，如光能等，故A错误；

放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，故C错误；分子变成原子需要破坏化学键，吸收能量，

则2E1>E2，故D错误。

6.已知某化学反应A2(g)+2B2(g)===2AB2(g)(A2、B2、AB2的结构式分别为A==A、B—B、B—A—B)，反应

过程中的能量变化如图所示，下列有关叙述正确的是()

A.该反应的进行一定需要加热或点燃

B.该反应若生成2molAB2(g)，则放出的热量为(E1-E2)kJ

C.该反应断开反应物中化学键吸收的总能量大于形成生成物中化学键释放的总能量

D.生成2molB—A释放E2kJ能量

答案C

解析根据图示可知，该反应断开反应物中化学键吸收的总能量大于形成生成物中化学键释放的总能量，

为吸热反应，若生成2molAB2(g)，则吸收的热量为(E1-E2)kJ，B项错误、C项正确；该反应的进行不一

定需要加热或点燃，A项错误；生成4molB—A放出E2kJ能量，D项错误。

题组四人类对能源的利用及能源现状

7.下列关于能源和作为能源使用的物质的叙述错误的是()

A.化石能源物质内部蕴含着大量的能量

B.绿色植物进行光合作用时，将太阳能转化为化学能“贮存”起来

C.物质的化学能可以在一定条件下转化为热能、电能，为人类所利用

D.吸热反应没有利用价值

答案D

解析光合作用、水煤气的制取都是吸热反应，都具有很高的利用价值。

8.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

答案A

9.N2和H2在催化剂表面合成氨的微观历程示意图如下，已知N2+3H22NH3属于放热反应。下列说法正

确的是()

A.②→③过程中形成了非极性共价键

B.③→④是吸热过程

C.合成氨反应中，反应物总能量大于生成物总能量

D.合成氨反应中，反应物断键吸收的能量大于生成物成键释放的能量

答案C

解析②→③过程是化学键断裂的过程，A错误；③→④过程，N原子和H原子形成了化学键，为放热过

程，B错误；合成氨反应是放热反应，则反应物断键吸收的能量小于生成物成键释放的能量，D错误。

10.(2023·广东汕头金山中学高一期中)磷有多种不同的单质，红磷(结构复杂用“P”表示)和白磷(P4)是磷的

两种同素异形体，充分燃烧的产物都是P2O5。在25℃、101kPa下，31g白磷完全转化为红磷，放出11

kJ的热量。下列说法错误的是()

A.红磷转化为白磷属于吸热反应

B.红磷的稳定性比白磷强

C.其他条件相同时，等质量的白磷和红磷，能量较高的是白磷

D.等质量的红磷和白磷完全燃烧，放热较多的是红磷

答案D

解析白磷转化为红磷放出热量，故红磷转化为白磷吸收热量，为吸热反应，A正确；红磷吸收热量转化

为白磷，白磷的能量高，不稳定，B正确；白磷转化为红磷需要放出热量，红磷燃烧放出热量，故等质量

的白磷燃烧放出的热量比红磷放出的热量多，D错误。

11.(2024·福建泉州高一段考)科学家已获得了气态N4分子，其结构为正四面体形(如图所示)。已知断裂1

molN—N吸收193kJ能量，断裂1molN≡N吸收946kJ能量，下列说法正确的是()

A.N4属于一种新型的化合物

B.N4―→4N的过程中吸收772kJ能量

C.1mgolN4转化g为N2时要吸收734kJ能量

D.N4和N2互为同素异形体，N4转化为N2属于化学变化

答案D

解析N4是氮元素形成的非金属单质，A错误；N4(g)―→4N(g)需要吸收的能量为6×193kJ=1158kJ，B错

误；1molN4气体转变为N2时化学键断裂吸收的能量为1158kJ，形成化学键放出的能量为946kJ×2=1

892kJ，则1molN4气体转化为2mol氮气分子的反应中放出的能量为1892kJ-1158kJ=734kJ，C错误。

12.研究表明，在一定条件下，气态HCN(a)与HNC(b)两种分子的互变反应过程能量变化如图所示。下列说

法正确的是()

A.HNC比HCN更稳定

B.HCN(g)―→HNC(g)为吸热反应且反应条件一定要加热

C.1molHCN(g)中的所有化学键全部断开需要吸收186.5kJ的热量

D.1molHCN(g)转化为1molHNC(g)需要吸收59.3kJ的热量

答案D

解析物质含有的能量越低，其稳定性越强，HCN比HNC更稳定，A错误；HCN(g)―→HNC(g)吸收能量，

反应为吸热反应，但反应不一定需要在加热条件下进行，B错误；1molHCN(g)转化为中间状态的物质时

需吸收186.5kJ的热量，但此时化学键未全部断开，C错误。

13.(18分)为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如图所示的三套实验装置(反应均在通风橱中

进行)：

(1)上述三个装置中，仅靠眼睛观察不能验证“铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应”的是

(填装置序号)。

(2)某同学选用装置Ⅰ进行实验(实验前U形管中液面左右相平)，在甲试管中加入适量Ba(OH)2溶液与稀硫

酸，U形管中可观察到的现象是，说明该反应属于(填“吸热”或“放热”)反应。

(3)为探究固体M溶于水的热效应，选择装置Ⅱ进行实验(将M放入盛有水的乙试管中)。

①若M为钠，则实验过程中烧杯中可观察到的现象是。

②若观察到烧杯中产生气泡，则说明M溶于水(填“一定是放热反应”“一定是吸热反应”或“可

能是放热反应”)，理由是。

③若观察到烧杯中的玻璃管内形成一段水柱，则M可能是。

(4)至少有两种实验方法能验证超氧化钾与水的反应(4KO2+2H2O===4KOH+3O2↑)是放热反应还是吸热反

应。

方法①：选择(填装置序号)进行实验；

方法②：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在坩埚里，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察

到脱脂棉燃烧，则说明该反应是(填“吸热”或“放热”)反应。

答案(1)Ⅲ(2)左端液面降低，右端液面升高放热(3)①有气泡产生，反应完毕后，冷却至室温，烧

杯中的玻璃管内形成一段水柱②可能是放热反应某些物质(如NaOH固体)溶于水放热，但不是放热反

应③硝酸铵(或其他合理答案)(4)Ⅰ(或Ⅱ)放热

解析(1)装置Ⅰ可通过U形管中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应；装置

Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应；装置Ⅲ中长颈漏斗与大气

相通，不能验证该反应是放热反应还是吸热反应。(2)Ba(OH)2溶液与稀硫酸的反应属于中和反应，中和反

应都是放热反应，所以锥形瓶中气体受热膨胀，导致U形管左端液面降低，右端液面升高。(3)①若M为

钠，钠与水反应生成NaOH和H2，该反应是放热反应，放出的热量使大试管中温度升高，气压增大，所以

右边烧杯中有气泡产生；冷却后大试管中温度降低，气压减小，右