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1.1 吸热反应与放热反应

化学反应与能量变化 · 高一
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 化学反应中,若生成物总能量高于反应物总能量,反应需从环境吸收热量,即为吸热反应。

从哪来 该知识点建立在 3.1 键能 之上。理解化学键断裂吸收能量与形成释放能量的微观过程,是宏观上判断反应吸放热的物理基础。

为什么 化学反应的本质是旧键断裂和新键形成。断键必须吸收能量($E_{吸}$),成键必然释放能量($E_{放}$)。 当 $E_{吸} > E_{放}$ 时,体系净吸收能量,宏观表现为从环境吸热。 从能量守恒角度看,反应物总能量低于生成物总能量,差额必须由环境提供,故为吸热反应。

讲法
微观键能视角 适合:逻辑推理能力强、擅长微观想象的学生 直接利用前置知识“键能”。 1. 列出反应方程式,如 $C(s) + H_2O(g) \rightleftharpoons CO(g) + H_2(g)$。 2. 计算断键吸收的总能量(C-C, C-H, O-H等,需查表或定性分析)。 3. 计算成键释放的总能量。 4. 比较两者大小:若吸收 > 释放,则 $\Delta H > 0$,为吸热反应。 *核心逻辑:能量收支平衡表。*
讲法
宏观能量守恒视角 适合:直观思维强、对微观计算感到困难的学生 使用“能量阶梯图”。 1. 画出纵轴为能量,横轴为反应进程。 2. 反应物在低处,生成物在高处。 3. 箭头向上指,表示能量增加。 4. 结论:因为生成物“站得更高”,多出来的能量必须从外界“借”来,所以是吸热。 *核心逻辑:势能差决定热效应。*
讲法
实验现象归纳视角 适合:感性认知强、依赖实验现象记忆的学生 列举典型实验现象。 1. 氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合搅拌:烧杯壁变凉,水结冰。 2. 碳酸氢钠受热分解:需要持续加热才能进行。 3. 总结规律:大多数分解反应、需要持续加热的反应、碳与二氧化碳反应,都是吸热反应。 *核心逻辑:现象反推本质,建立感性印象。*
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练一道
基础题
判断下列反应是吸热还是放热,并说明理由: $2H_2(g) + O_2(g) \rightarrow 2H_2O(g)$ 已知:H-H键能436 kJ/mol,O=O键能496 kJ/mol,H-O键能463 kJ/mol。
变式
已知反应 $A(g) + B(g) \rightleftharpoons C(g) + D(g)$ 是吸热反应。若该反应的正反应活化能为 $E_a$,逆反应活化能为 $E_a'$,请推导 $E_a$ 与 $E_a'$ 的大小关系。
试试手自己判
检测题
已知反应 $N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g)$ 的 $\Delta H = -92.4$ kJ/mol。 若该反应在恒容密闭容器中进行,且反应过程中容器壁温度升高,请判断该反应是吸热还是放热?并解释为什么容器壁温度会升高。
看答案和判分标准
答案:放热反应。 解释:$\Delta H < 0$ 表明反应释放能量。释放的化学能转化为热能,传递给容器壁及周围环境,导致温度升高。
判对标准:
1. 明确回答“放热”(1分)。
2. 指出 $\Delta H$ 为负值或能量释放(1分)。
3. 解释能量转化为热能并传递(1分)。
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