第4讲 化学反应与能量变化-【创新讲义】2022-2023高一化学同步精品讲义（人教版2019必修第二册）

第4讲 化学反应与能量变化 1. 通过实验和已有知识、感受化学反应中能量变化，树立物质变化中伴随能量的变化观念。 2. 能从反应物与生成物所具有的能量、化学键的断裂与形成两个角度理解化学反应中能量变化的主要原因，提升证据推理能力。 3. 通过多种渠道了解人类对化学反应中能量的利用情况，了解节能的意义和方法，感受化学学科的社会价值，培养科学态度与社会责任。 4．借助原电池装置和原理的学习，体会化学能到电能的直接转化，提高模型认知能力，学习科学探究方法。 本节内容主要包括化学反应中的热能与电能。对于化学反应中的热能，教材除引出化学反应中的吸热、放热反应等热量变化现象和概念外，主要借助化学反应中热量变化揭示化学反应中能量变化的本质，本节重点为化学反应中能量的变化本质；化学能转化为电能的专职特点及原理，当然这部分内容也是难点。 内容较多，由老师在课上结合 “情景导入”文档中的内容为学生介绍即可。 知识点一：化学反应与热能 一、化学反应过程中存在热量变化 （一）实验探究 实验操作 实验现象 结论 ①看到有气泡产生 ②用手触摸反应后的试管， 温热 ③用温度计测得反应后温度升高 该反应产生气体，放出热量 (1) (2)闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯 ①混合物呈糊状 ②闻到刺激性气味 ③用手触摸杯壁下部，冰凉，用手拿起烧杯，木片与烧杯粘在一起 该反应产生NH3和H2O， 吸收热量 【结论】化学反应中总会伴随着能量变化，通常主要表现为热能的变化，有的放出热量，有的吸收热量。 【特别提醒】化学反应的能量变化，除转化为热能外，还转化为机械能、光、声、电等多种能量形式。 （二）吸热反应和放热反应 1、概念 ①把释放热量的化学反应称为放热反应。 ②把吸收热量的化学反应称为吸热反应。 2、常见的放热反应和吸热反应 放热反应 吸热反应 ①所有燃烧反应 ②酸碱中和反应 ③大多数化合反应 ④活泼金属跟水或酸的反应 ⑤物质的缓慢氧化 ①大多数分解反应 ②C＋CO2(以C、H2为还原剂的氧化还原反应) ③Ba(OH)2·8H2O＋NH4Cl(固态铵盐与碱的反应) ④NaHCO3与盐酸的反应 二、化学反应中能量变化的原因(微观探析) （一）化学反应过程(物质变化) （二）化学反应中能量变化的原因 化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因。 E1＞E2，反应吸收能量(吸热反应)； E1＜E2，反应释放能量(放热反应)。 （三）化学反应中能量的决定因素(宏观辨识) 化学反应中能量变化决定于反应物的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” 三、化学能与热能相互转化的应用 （一）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) （二）化石燃料获取能量面临的问题 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。 （三）节能减排的措施 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。 例1．将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。由此可知（ ） A.NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应 B.该反应中，热能转化为化学能 C.醋酸与NH4HCO3发生了复分解反应，该反应为吸热反应 D.该反应的离子方程式为：C ＋2H＋===CO2↑＋H2O 例2．某同学做如下实验，以检验反应中的能量变化。 (1)在实验中发现反应后(a)中温度升高，由此可以判断(a)中反应是________热反应；(b)中温度降低，由此可以判断(b)中反应是________热反应。 (2)写出铝与盐酸反应的离子方程式：________________________________。 (3)根据能量守恒定律，(b)中反应物的总能量应该________(填“低于”或“高于”)生成物的总能量。 例3．硅是太阳能电池的重要材料。工业冶炼纯硅的原理是： 粗硅冶炼：①SiO2＋2CSi＋2CO↑。 精炼硅：②Si＋3HClSiHCl3＋H2； ③SiHCl3＋H2Si＋3HCl。 化学反应与能量变化如图所示，回答下列问题： (1)①是_____反应，②是_____反应，③是_____反应(填“吸热”或“放热”)。 (2)反应②破坏反应物中的化学键所吸收的能量______(填“大于”或“小于”)形成生成物中化学键所放出的能量。 例4.生产液晶显示器的过程中使用