各位同学，大家好。今天我们将一起学习鲁科版高中化学必修第二册“化学反应与能量转化”第一课时。
今天我有一个问题想请同学们帮我解决。最近我家需要安装一台热水器，但是我和我爱人产生了分歧，我倾向于安装燃气热水器，而她则偏向电热水器。同学们请看上面两幅图，分别是燃气热水器和电储水式热水器的工作原理。我们知道，电储水式热水器是利用欧姆定律将电能转化成了热能；而燃气热水器则是将燃烧反应释放出来的热量传递到冷水中，从而获得热水。作为一个理工男，我打算从燃气热水器和电热水器哪个更省钱这个角度去说服她。已知一度电相当于3600千焦的能量，我们当地的电价是0.477元。燃气热水器需要用到的能源是天然气，一方天然气的价格是2.26元。我想要知道哪个热水器从能源的角度更省钱，本节课我们就要解决“燃烧一方天然气理论上大约能释放多少能量”这个问题。刚拿到这个问题，我们可能有点棘手。这节课我们将从化学的视角一起来探寻3个核心问题，我相信只要解决了它们，同学们一定会获得答案。
第一，什么是放热反应和吸热反应？如何通过实验获取证据证明反应的吸放热？第二，从宏观和微观视角探寻甲烷燃烧放出热量的原因。第三，甲烷燃烧在家用热水器中能量转化效率如何？
下面我们一起进入今天的第一个任务：寻找化学反应吸放热的证据。甲烷燃烧是放热反应，请同学们思考，八水合氢氧化钡与氯化铵的反应，是吸热还是放热呢？拿到一个陌生反应，我们如何判断？可能有同学已经想到了，可以利用温度计去测量反应前后及反应中的温度变化趋势，以此来判断该反应的吸放热情况。现在我们就通过数字化实验来让大家直观地感受该反应的吸放热情况。
下面我们开始实验。本次实验用到的药品有八水合氢氧化钡、氯化铵、蒸馏水。用到的仪器有电子天平、研钵、小木片儿、锥形瓶、温度传感器及数据采集器。好，下面我们称取20克八水合氢氧化钡与10克氯化铵放置于锥形瓶中并混合。我们将两种固体药品进行混合并开始实验。同学们请看大屏幕，这是随着时间变化温度的一个下降趋势。我们再将小木片儿上滴少量蒸馏水，将锥形瓶放置于小木片儿上。我们观察到小木片儿和锥形瓶冻在了一起，说明该反应吸收热量，温度下降。
通过刚才的实验，我们可以给放热反应和吸热反应下定义：释放热量的化学反应称为放热反应，吸收热量的化学反应称为吸热反应。请大家注意，化学反应一定伴随能量变化，通常表现为热量的释放或吸收。那么能量变化是否一定是化学反应呢？例如，浓硫酸溶于水会放出大量热，伴随着能量变化，但是它却不是化学反应。在学习中我们要注意区别。
虽然我们可以利用实验来判断反应的吸放热情况，但是在平日的学习应用过程中并不是很方便。在这里我给大家总结了常见的吸放热反应。常见的放热反应类型有：一、燃烧、缓慢氧化；二、酸碱中和反应；三、金属与水、与酸的置换反应；四、大多数的化合反应；五、铝热反应等。在这里需要特别强调，绝大多数的化合反应是放热反应，但是它存在特例，例如碳和二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳。该反应从基本反应类型的角度上，我们可以判断它是化合反应，但它却属于吸热反应。在学习的过程中，我们需要善于总结。那常见的吸热反应又有哪些呢？一、大多数分解反应；二、盐类的水解（这个反应类型我们在后期会详细学习，在上学期胶体的制备中，氯化铁与沸水反应制备氢氧化铁胶体，这个反应就属于盐类的水解，从反应上来看，它是酸碱中和的逆反应。我们知道酸碱中和是放热反应，那么它的逆反应——盐类的水解，就是一个吸热反应）；三、今天我们所做的这个实验，八水合氢氧化钡与氯化铵的反应也是吸热反应；四、柠檬酸与碳酸氢钠的反应等。
那么我们有没有思考过化学反应为什么会吸收能量或者放出能量呢？下面我还是以燃气热水器中甲烷与氧气的反应这个例子来进行说明。请思考，在化学反应方程式中，反应物与生成物之间用“=”相连，它可以表示质量守恒，那这个等号可否说明反应物的总能量与生成物的总能量依然相等？我们知道各种物质都具有能量，物质的组成、结构与状态不同，所具有的能量也不同。