2025年高中化學新教材同步必修第二冊 第6章　第1節(jié)　第1課時　化學反應與熱能

第一節(jié)化學反應與能量變化

第1課時化學反應與熱能

［核心素養(yǎng)發(fā)展目標]1.知道化學反應可以實現(xiàn)化學能與熱能的轉化，認識吸熱反應和放熱反應。2.能用

化學鍵解釋某些吸熱反應和放熱反應。3.認識燃料的燃燒效率、保護環(huán)境、開發(fā)清潔燃料的必要性和重要

性。

一、吸熱反應和放熱反應

1.實驗探究：化學反應中的能量變化

實驗操作

有氣泡產生；用溫度計測聞到刺激性氣味；燒杯壁發(fā)涼；木片和燒杯黏結在

實驗現(xiàn)象

量，溫度升高一起；混合物呈糊狀

實驗結論該反應產生氣體，放出熱量該反應產生NH3和H2O，吸收熱量

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

結論：化學反應有新物質生成，同時反應過程中伴有熱量的釋放或吸收。

2.放熱反應和吸熱反應

(1)概念

①放熱反應：釋放熱量的化學反應。

②吸熱反應：吸收熱量的化學反應。

思考1(1)舉例說明：放出(吸收)熱量的變化一定是放熱(吸熱)反應嗎？

提示不一定。吸、放熱反應都屬于化學反應，而濃H2SO4、NaOH固體等溶于水放熱，NH4NO3、KNO3、

NH4Cl等固體溶于水吸熱，以上變化過程均為物理變化，不是放、吸熱反應。

(2)吸熱反應一定需要加熱才能發(fā)生嗎？

提示不一定，吸、放熱反應與反應是否需要加熱等條件沒有直接聯(lián)系，如NH4Cl晶體與Ba(OH)2·8H2O

晶體常溫下的反應為吸熱反應。

(2)常見的放熱反應和吸熱反應

放熱反應吸熱反應

①所有的燃燒反應①大多數分解反應

②酸堿中和反應②銨鹽與堿的反應，如Ba(OH)2·8H2O晶體或Ca(OH)2與

③大多數化合反應NH4Cl晶體反應

④活潑金屬與水或酸的反應③以C、H2、CO為還原劑的部分氧化還原反應，如C

⑤物質的緩慢氧化與H2O(g)反應，C與CO2反應

⑥鋁熱反應(見第八章)④NaHCO3與鹽酸的反應

3.化學反應中能量變化的原因

(1)從化學鍵變化的角度理解能量變化的原因(微觀探析)

①圖示原因

②舉例說明：H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)的反應過程如圖所示：

根據上圖計算1molH2和1molCl2斷鍵吸收的總能量為679kJ，形成2molHCl共釋放862kJ能量，

斷鍵吸收的總能量<成鍵釋放的總能量，因此該反應為放熱反應。

(2)從總能量高低理解能量變化的原因(宏觀辨識)

物質的組成、結構與狀態(tài)不同，所具有的能量不同。因此，一個化學反應的能量變化取決于反應物總

能量和生成物總能量的相對大小。

放熱反應吸熱反應

化學能轉化為熱能熱能轉化為化學能被生成物“儲存”

思考2畫出放熱反應、吸熱反應反應物與生成物的總能量隨反應過程的變化圖。

提示

1.判斷正誤

(1)鎂條在空氣中燃燒是放熱反應，反應過程中所釋放的能量全部轉化為熱能()

(2)相同條件下形成1molH—Cl放出的能量與斷開1molH—Cl吸收的能量相等()

(3)對于一個化學反應來說，當化學鍵斷裂時吸收的能量大于化學鍵形成時放出的能量，則反應放熱

()

(4)已知Fe與稀鹽酸的反應為放熱反應，即Fe的能量大于H2的能量()

(5)石墨轉化為金剛石需要吸收熱量，所以金剛石更穩(wěn)定()

答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×

2.(2024·大連高一段考)下列過程屬于吸熱反應的是()

A.濃硫酸溶于水

B.硝酸銨溶于水

C.碳酸氫鈉溶于鹽酸

D.鐵粉溶于鹽酸

答案C

解析A項，濃硫酸溶于水是放熱的物理過程；B項，硝酸銨溶于水是吸熱的物理過程；C項，碳酸氫鈉

與鹽酸反應屬于吸熱反應；D項，鐵粉與鹽酸反應屬于放熱反應。

3.化學反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的能量變化如圖所示，請回答下列問題：

(1)圖中A、C分別表示、，反應(填“吸收”或

“釋放”)能量。

(2)反應過程中斷裂的化學鍵為，(填“吸收”或“釋放”)的能量為；

形成的化學鍵為，(填“吸收”或“釋放”)的能量為。

(3)E2=(用E1、E3表示)。

答案(1)1molN2(g)和3molH2(g)的總能量2molNH3(g)的總能量釋放(2)1molN≡N和3molH—H

吸收E16molN—H釋放E3(3)E3-E1

解析(1)A、C分別表示1molN2(g)和3molH2(g)的總能量、2molNH3(g)的總能量，由于反應物的總能量

高于生成物的總能量，因此反應釋放能量。

(2)反應過程中斷裂的化學鍵為1molN≡N和3molH—H，吸收的能量為E1，形成的化學鍵為6molN—H，

釋放的能量為E3。

判斷吸熱反應和放熱反應的兩種方法

(1)根據反應物總能量和生成物總能量的相對大小判斷——反應物的總能量高于生成物的總能量的反應為放

熱反應，反之為吸熱反應(宏觀角度)。

(2)根據化學鍵斷裂和形成時能量變化大小關系判斷——斷裂反應物中化學鍵吸收的總能量大于形成生成物

中化學鍵釋放的總能量的反應為吸熱反應，反之為放熱反應(微觀角度)。

二、化學反應中熱能的利用

1.現(xiàn)階段人類獲取熱能的主要途徑是物質的燃燒，使用最多的常規(guī)能源是化石燃料(煤、石油和天然氣)。

2.化石燃料利用過程面臨的亟待解決的問題

(1)儲量有限，短期內不可再生。

(2)影響環(huán)境：煤、石油產品燃燒排放的粉塵、SO2、NOx、CO等是大氣污染物的主要來源。

3.能源可持續(xù)發(fā)展的措施

(1)燃料燃燒階段提高燃料的燃燒效率。

(2)能量利用階段提高能源的利用率。

(3)開發(fā)使用新能源，目前人們比較關注的新能源有太陽能、風能、地熱能、海洋能和氫能等。

1.下列有關新能源的說法不正確的是()

A.綠色植物通過光合作用，將光能轉化為化學能

B.風能、太陽能是清潔能源

C.氫能還未進入實用階段的主要原因是其燃燒所釋放熱量低于相同質量的礦物燃料

D.共享單車利用太陽能發(fā)電完成衛(wèi)星定位，有利于節(jié)能環(huán)保

答案C

2.在人類生產、生活對能量的需求日益增長的今天，研究化學反應及其能量變化，對合理利用常規(guī)能

源和開發(fā)新能源具有十分重要的意義。能源是人類賴以生存和發(fā)展不可缺少的因素。請完成下列問題：

(1)礦物能源是現(xiàn)代人類社會賴以生存的重要物質基礎。目前，全球仍主要處于化石能源時期。下列不

屬于化石能源的是(填字母，下同)。

A.石油B.煤

C.天然氣D.生物質能

(2)下列對能源的看法合理的是。

A.化石能源屬于不可再生能源，只會越用越少

B.生物質能是一種可再生能源，有廣闊的應用前景

C.太陽能、氫能、風能、地熱能都屬于新能源

D.我國人口眾多、資源相對匱乏、環(huán)境承載能力較弱，因此要建設節(jié)約型社會

答案(1)D(2)ABCD

1.(2023·北京市第三中學高一期中)下列關于化學反應與能量的說法不正確的是()

A.化學反應必然伴隨能量變化

B.Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應屬于放熱反應

C.放熱反應中反應物的總能量高于生成物的總能量

D.化學變化中的能量變化主要是由化學鍵變化引起的

答案B

解析化學反應的本質是舊化學鍵斷裂和新化學鍵形成，舊化學鍵斷裂時需要吸收能量，新化學鍵形成時

會釋放能量，則化學反應必然伴隨能量變化，且該變化主要是由化學鍵的變化引起的，故A、D正確；

Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應是吸熱反應，故B錯誤。

2.液態(tài)儲氫技術就是在常溫常壓下將氫氣融入一種化合物“儲油”中，形成“氫油”，便于儲存和運

輸。下列有關說法錯誤的是()

A.“氫油”不穩(wěn)定

B.氫能源屬于可再生能源

C.該技術實現(xiàn)了常溫常壓下儲氫技術的新突破

D.液態(tài)儲氫項目有利于發(fā)展氫能源電動機，從而帶來新能源汽車的升級

答案A

解析“氫油”便于儲存和運輸，說明它比較穩(wěn)定，故A錯誤；氫氣燃燒生成水，水分解又生成氫氣，故

氫能源屬于可再生能源，故B正確；液態(tài)儲氫解決了氫能儲存難、運輸難的問題，能實現(xiàn)氫能的廣泛應用，

故有利于發(fā)展氫能源電動機，從而帶來新能源汽車的升級，故D正確。

3.(2024·湖南衡陽高一段考)下列過程的能量變化與圖示相符的是()

A.生石灰溶于水

B.稀鹽酸與小蘇打反應

C.濃硫酸溶于水

D.稀硫酸除鐵銹

答案B

解析根據圖示，反應物總能量小于生成物總能量，圖示為吸熱反應，故選B。

4.已知N2(g)和O2(g)反應生成2molNO(g)吸收180kJ能量，反應過程中能量變化如圖所示。

根據圖示回答下列問題：

(1)該反應中反應物所具有的總能量(填“高于”或“低于”)生成物所具有的總能量。

(2)1molNO(g)分子中的化學鍵斷裂時要吸收kJ能量。

(3)斷裂1molN≡N吸收的能量值x為。

答案(1)低于(2)632(3)946

解析根據圖示，斷裂舊化學鍵所吸收的能量為(x+498)kJ，形成新化學鍵所釋放的能量為2×632kJ=1264

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

課時對點練［分值：100分]

(選擇題1~12題，每小題6分，共72分)

題組一化學反應與能量變化的關系

1.下列關于化學反應與熱能的表述錯誤的是()

A.化合反應都是放熱反應，其化學能轉化為熱能

B.吸熱反應可以看成是熱能轉化為化學能被生成物所“儲存”

C.斷鍵吸收能量，形成化學鍵釋放能量

D.吸熱或者放熱取決于反應物和生成物總能量的相對大小

答案A

解析大多數化合反應是放熱反應，但也有例外，如碳和二氧化碳在高溫下生成一氧化碳的化合反應就是

吸熱反應，故選A。

2.(2024·江西贛州高一期中)某小組利用如圖裝置探究將甲加入乙中之后的能量變化。下列敘述正確的是

()

A.若甲為水，乙為過氧化鈉，則一段時間后，U形管左側液面高于右側

B.若甲為鹽酸，乙為小蘇打，則一段時間后，U形管左側液面高于右側

C.若甲為稀硫酸，乙為銅鐵合金，一段時間后，U形管左側液面低于右側，則甲和乙的反應為吸熱反應

D.若甲為濃硫酸，乙為水，一段時間后，U形管左側液面低于右側，則甲和乙的反應為放熱反應

答案B

解析過氧化鈉與水的反應是放熱反應，錐形瓶中氣壓增大，U形管中液面左低右高，A錯誤；U形管液

面左低右高，說明銅鐵合金與稀硫酸的反應是放熱反應，C錯誤；濃硫酸的稀釋是放熱過程，不是放熱反

應，D錯誤。

題組二吸熱反應和放熱反應

3.化學反應伴隨著能量變化，下列反應或過程的能量變化與其他三項不同的是()

A.金屬鈉投入水中

B.Cl2與H2在光照條件下反應

C.向碳酸鈉溶液中加入足量鹽酸

D.Ba·8H2O與NH4Cl晶體混合

答案ODH2

解析A項，金屬鈉與水的反應為放熱反應；B項，H2與Cl2在光照下反應為放熱反應；C項，碳酸鈉與

鹽酸反應為放熱反應；D項，Ba·8H2O與NH4Cl晶體反應為吸熱反應。

4.(2024·福建泉州高一段考)下列反O應H既2屬于氧化還原反應，又屬于放熱反應的是()

A.鎂條與鹽酸反應

B.稀硫酸與NaOH溶液反應

C.生石灰溶于水

D.C與H2O(g)反應

答案A

解析鎂條與鹽酸反應有元素化合價改變，屬于氧化還原反應，且反應放熱，故選A；稀硫酸與NaOH溶

液反應、生石灰溶于水生成Ca(OH)2都沒有元素化合價改變，不屬于氧化還原反應；C與H2O(g)的反應屬

于吸熱反應。

題組三化學反應中能量變化的原因

5.下列關于化學反應中能量的說法正確的是()

A.化學反應中的能量變化，都表現(xiàn)為熱量的變化

B.化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因

C.已知反應：Zn(s)+CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)+Cu(s)為放熱反應，則反應物的總能量小于生成物的總能量

D.相同條件下，如果1mol氫原子所具有的能量為E1，1mol氫分子的能量為E2，則2E1=E2

答案B

解析化學反應中的能量變化，不都表現(xiàn)為熱量的變化，還可能有其他能量的變化，如光能等，故A錯誤；

放熱反應中反應物的總能量大于生成物的總能量，故C錯誤；分子變成原子需要破壞化學鍵，吸收能量，

則2E1>E2，故D錯誤。

6.已知某化學反應A2(g)+2B2(g)===2AB2(g)(A2、B2、AB2的結構式分別為A==A、B—B、B—A—B)，反應

過程中的能量變化如圖所示，下列有關敘述正確的是()

A.該反應的進行一定需要加熱或點燃

B.該反應若生成2molAB2(g)，則放出的熱量為(E1-E2)kJ

C.該反應斷開反應物中化學鍵吸收的總能量大于形成生成物中化學鍵釋放的總能量

D.生成2molB—A釋放E2kJ能量

答案C

解析根據圖示可知，該反應斷開反應物中化學鍵吸收的總能量大于形成生成物中化學鍵釋放的總能量，

為吸熱反應，若生成2molAB2(g)，則吸收的熱量為(E1-E2)kJ，B項錯誤、C項正確；該反應的進行不一

定需要加熱或點燃，A項錯誤；生成4molB—A放出E2kJ能量，D項錯誤。

題組四人類對能源的利用及能源現(xiàn)狀

7.下列關于能源和作為能源使用的物質的敘述錯誤的是()

A.化石能源物質內部蘊含著大量的能量

B.綠色植物進行光合作用時，將太陽能轉化為化學能“貯存”起來

C.物質的化學能可以在一定條件下轉化為熱能、電能，為人類所利用

D.吸熱反應沒有利用價值

答案D

解析光合作用、水煤氣的制取都是吸熱反應，都具有很高的利用價值。

8.人類將在未來幾十年內逐漸由“碳素燃料文明時代”過渡至“太陽能文明時代”(包括風能、生物質能等

太陽能的轉換形態(tài))，人們將適應“低碳經濟”和“低碳生活”。下列說法不正確的是()

A.研究菠菜蛋白質“發(fā)電”不屬于“太陽能文明”

B.發(fā)展太陽能經濟有助于減緩溫室效應

C.太陽能電池可將太陽能直接轉化為電能

D.石油和天然氣都屬于碳素燃料

答案A

9.N2和H2在催化劑表面合成氨的微觀歷程示意圖如下，已知N2+3H22NH3屬于放熱反應。下列說法正

確的是()

A.②→③過程中形成了非極性共價鍵

B.③→④是吸熱過程

C.合成氨反應中，反應物總能量大于生成物總能量

D.合成氨反應中，反應物斷鍵吸收的能量大于生成物成鍵釋放的能量

答案C

解析②→③過程是化學鍵斷裂的過程，A錯誤；③→④過程，N原子和H原子形成了化學鍵，為放熱過

程，B錯誤；合成氨反應是放熱反應，則反應物斷鍵吸收的能量小于生成物成鍵釋放的能量，D錯誤。

10.(2023·廣東汕頭金山中學高一期中)磷有多種不同的單質，紅磷(結構復雜用“P”表示)和白磷(P4)是磷的

兩種同素異形體，充分燃燒的產物都是P2O5。在25℃、101kPa下，31g白磷完全轉化為紅磷，放出11

kJ的熱量。下列說法錯誤的是()

A.紅磷轉化為白磷屬于吸熱反應

B.紅磷的穩(wěn)定性比白磷強

C.其他條件相同時，等質量的白磷和紅磷，能量較高的是白磷

D.等質量的紅磷和白磷完全燃燒，放熱較多的是紅磷

答案D

解析白磷轉化為紅磷放出熱量，故紅磷轉化為白磷吸收熱量，為吸熱反應，A正確；紅磷吸收熱量轉化

為白磷，白磷的能量高，不穩(wěn)定，B正確；白磷轉化為紅磷需要放出熱量，紅磷燃燒放出熱量，故等質量

的白磷燃燒放出的熱量比紅磷放出的熱量多，D錯誤。

11.(2024·福建泉州高一段考)科學家已獲得了氣態(tài)N4分子，其結構為正四面體形(如圖所示)。已知斷裂1

molN—N吸收193kJ能量，斷裂1molN≡N吸收946kJ能量，下列說法正確的是()

A.N4屬于一種新型的化合物

B.N4―→4N的過程中吸收772kJ能量

C.1mgolN4轉化g為N2時要吸收734kJ能量

D.N4和N2互為同素異形體，N4轉化為N2屬于化學變化

答案D

解析N4是氮元素形成的非金屬單質，A錯誤；N4(g)―→4N(g)需要吸收的能量為6×193kJ=1158kJ，B錯

誤；1molN4氣體轉變?yōu)镹2時化學鍵斷裂吸收的能量為1158kJ，形成化學鍵放出的能量為946kJ×2=1

892kJ，則1molN4氣體轉化為2mol氮氣分子的反應中放出的能量為1892kJ-1158kJ=734kJ，C錯誤。

12.研究表明，在一定條件下，氣態(tài)HCN(a)與HNC(b)兩種分子的互變反應過程能量變化如圖所示。下列說

法正確的是()

A.HNC比HCN更穩(wěn)定

B.HCN(g)―→HNC(g)為吸熱反應且反應條件一定要加熱

C.1molHCN(g)中的所有化學鍵全部斷開需要吸收186.5kJ的熱量

D.1molHCN(g)轉化為1molHNC(g)需要吸收59.3kJ的熱量

答案D

解析物質含有的能量越低，其穩(wěn)定性越強，HCN比HNC更穩(wěn)定，A錯誤；HCN(g)―→HNC(g)吸收能量，

反應為吸熱反應，但反應不一定需要在加熱條件下進行，B錯誤；1molHCN(g)轉化為中間狀態(tài)的物質時

需吸收186.5kJ的熱量，但此時化學鍵未全部斷開，C錯誤。

13.(18分)為了探究化學能與熱能的轉化，某實驗小組設計了如圖所示的三套實驗裝置(反應均在通風櫥中

進行)：

(1)上述三個裝置中，僅靠眼睛觀察不能驗證“銅與濃硝酸的反應是吸熱反應還是放熱反應”的是

(填裝置序號)。

(2)某同學選用裝置Ⅰ進行實驗(實驗前U形管中液面左右相平)，在甲試管中加入適量Ba(OH)2溶液與稀硫

酸，U形管中可觀察到的現(xiàn)象是，說明該反應屬于(填“吸熱”或“放熱”)反應。

(3)為探究固體M溶于水的熱效應，選擇裝置Ⅱ進行實驗(將M放入盛有水的乙試管中)。

①若M為鈉，則實驗過程中燒杯中可觀察到的現(xiàn)象是。

②若觀察到燒杯中產生氣泡，則說明M溶于水(填“一定是放熱反應”“一定是吸熱反應”或“可

能是放熱反應”)，理由是。

③若觀察到燒杯中的玻璃管內形成一段水柱，則M可能是。

(4)至少有兩種實驗方法能驗證超氧化鉀與水的反應(4KO2+2H2O===4KOH+3O2↑)是放熱反應還是吸熱反

應。

方法①：選擇(填裝置序號)進行實驗；

方法②：取適量超氧化鉀粉末用脫脂棉包裹并放在坩堝里，向脫脂棉上滴加幾滴蒸餾水，片刻后，若觀察

到脫脂棉燃燒，則說明該反應是(填“吸熱”或“放熱”)反應。

答案(1)Ⅲ(2)左端液面降低，右端液面升高放熱(3)①有氣泡產生，反應完畢后，冷卻至室溫，燒

杯中的玻璃管內形成一段水柱②可能是放熱反應某些物質(如NaOH固體)溶于水放熱，但不是放熱反

應③硝酸銨(或其他合理答案)(4)Ⅰ(或Ⅱ)放熱

解析(1)裝置Ⅰ可通過U形管中紅墨水液面的變化判斷銅與濃硝酸的反應是放熱反應還是吸熱反應；裝置

Ⅱ可通過燒杯中是否產生氣泡判斷銅與濃硝酸的反應是放熱反應還是吸熱反應；裝置Ⅲ中長頸漏斗與大氣

相通，不能驗證該反應是放熱反應還是吸熱反應。(2)Ba(OH)2溶液與稀硫酸的反應屬于中和反應，中和反

應都是放熱反應，所以錐形瓶中氣體受熱膨脹，導致U形管左端液面降低，右端液面升高。(3)①若M為

鈉，鈉與水反應生成NaOH和H2，該反應是放熱反應，放出的熱量使大試管中溫度升高，氣壓增大，所以

右邊燒杯中有氣泡產生；冷卻后大試管中溫度降低，氣壓減小，右