6.1 化学反应与能量变化 第1课时 课件 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

人教版·高中化学·必修·第二册 第一节 化学反应与能量变化 （第一课时 化学反应与热能） 【课程标准要求】　 1.知道化学反应可以实现化学能与热能的转化，认识吸热和放热反应。 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。 视频导入 现代社会中，人类的一切活动（从衣食住行到文化娱乐，从社会生产到科学研究等）都离不开能量，而许多能力的利用与化学反应中的能量变化密切相关。从煤、石油和天然气等提供的热能，到各种化学电池提供的电能，都是通过化学反应获得的。 化学反应中的能量变化有多种形式，如光能、热能、电能等，但通常主要表现为热量的变化。化学反应中热量变化的具体形式有哪些呢？ 1.认识化学反应中能量的变化 【实验6-1】在一只试管中加入2 mL 2 mol/L 盐酸，并用温度计测量其温度。再向试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条 【实验现象】镁条逐渐溶解，有气泡产生，温度计温度上升 【反应原理】 Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑ 【实验结论】该反应放出热量 知识精讲 1.认识化学反应中能量的变化 【实验6-2】将20g Ba(OH)2•8H2O晶体研细后与10g NH4Cl在烧杯中混合，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上，用玻璃棒快速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯，用手触摸烧杯下部，试着用手拿起烧杯 现象：玻璃片会与小烧杯粘结在一起； 产生有刺激性气味的气体（NH3）；混合物成为糊 状物质（有水生成）。 Ba(OH)2· 8H2O + 2NH4Cl=BaCl2 +2NH3 ↑ +10H2O 结论：该反应吸收热量 使混合物充分接触，加快反应速率 2.放热反应与吸热反应 （1）定义： 把释放热量的化学反应称为放热反应。 把吸收热量的化学反应称为吸热反应。 （2）常见的放热反应与吸热反应 化学能 热能 化学能 热能 知识精讲 放热反应 大多数化合反应 所有燃烧反应 酸碱中和反应 金属与酸或水的置换反应 物质的缓慢氧化 铝热反应 吸热反应 大多数分解反应 铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 以C、CO、H2为还原剂的氧化还原反应 NaHCO3与盐酸的反应 知识精讲 练一练： 判断下列是放热反应还是吸热反应： 1).镁条的燃烧 2).高温煅烧石灰石 3).高温下木炭与二氧化碳反应 4).氧化钙与水的反应 5).炸药爆炸 6).盐酸和氢氧化钠的反应 放热反应 吸热反应 吸热反应 放热反应 放热反应 放热反应 思考与交流 4、硝酸铵溶于水温度降低,该变化是吸热反应吗? 1、放热反应一定容易发生，吸热反应一定难发生吗？ 2、吸热反应需要加热，放热反应不需要加热，这种说法正确吗？ 3、吸热反应和放热反应都用到酒精灯，怎样判断该反应是吸热反应还是放热反应？放热反应加热的目的是什么？ 不一定。反应放热和吸热与反应的条件无关，有些放热反应必须加热才能发生，如木炭的燃烧；而有些吸热反应常温下就能发生，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应。 不正确。吸热反应不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应常温下就能进行；放热反应可能需要加热，如碳的燃烧。 持续用酒精灯加热，撤掉酒精灯反应就停止的反应是吸热反应；开始用酒精灯加热，反应开始后，撤去酒精灯仍能继续反应的是放热反应。放热反应加热的目的一般是引发反应或加快反应速率 不是，吸热反应和放热反应均指化学反应，物理变化也有热量变化 明辨是非 （1）需要加热的反应一定是吸热反应（ ） （2）吸热反应一定需要加热才可以进行（ ） （3）放热反应不需要加热即可发生（ ） （4）放出热量的变化过程一定是放热反应（ ） ✖ ✖ ✖ ✖ 吸热反应和放热反应的对象都是化学变化，物理变化除外。 一个化学反应是吸热还是放热，与反应条件（是否需要加热）没有必然联系。 1.下列说法正确的是(　　) A.放热反应在常温下一定很容易发生 B.需要加热方能发生的反应一定是吸热反应 C.吸热反应在通常条件下不可能很容易发生 D.反应能否发生与条件有关，反应过程的能量变化与反应条件没有必然联系 D 2.一种“即食即热型快餐”适合外出旅行时使用，其内层是用铝箔包裹的并已加工好的真空包装食品，外层则是分别包装的两包化学物质，使用时拉动预留在外的拉线，使这两种化学物质反应，此时便可对食物进行加热，这两包化学物质最适宜的选择是(　　) A.浓硫酸与水 B.生石灰与水 C.熟石灰与水 D.氯化钠与水 B 3.下列变化中属于吸热反应的是(　　) ①液态水汽化　②将胆矾加热变为白色粉末　③苛性钠固体溶于水　④氯酸钾分解制氧气　⑤生石灰跟水反应生成熟石灰　⑥干冰升华 A.②④ B.①②④⑥ C.③⑤ D.②③④ A 3.微观探析 化学反应过程中为什么会有能量变化？为什么有的化学反应释放能量，有的化学反应吸收能量？ 我们知道，物质中的原子之间是通过化学键结合在一起，当化学反应发生时，反应物的化学键断裂要吸收能量，生成物的化学键形成要释放能量。 以氢气与氯气化合生成氯化氢的反应为例 H-H Cl -Cl 2H-Cl (1)反应物断键吸收的总能量为 （436+243）=679 KJ (2)生成物成键放出的总能量为_______________________ (431+431)=862 KJ (3)该反应放出热量 183 KJ 微观：化学反应能量＝反应物总键能之和－生成物总键能之和 4.宏观分析 放热反应： 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反应放热还是吸热取决物质本身所具有的能量的差异。 ∑(反应物具有的能量) > ∑(生成物具有的能量) 放热反应 宏观：化学反应能量＝生成物总能量－反应物总能量 4.宏观分析 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反应放热还是吸热取决物质本身所具有的能量的差异。 吸热反应： ∑(反应物具有的能量) < ∑(生成物具有的能量) 吸热反应 思考与交流 1.化学反应的本质是什么？ 2.有能量变化的过程一定发生化学反应吗？ 3.化学反应中为什么存在能量的变化？ 4.一个化学反应究竟是吸收能量还是放出能量又由什么决定呢？ 旧化学键的断裂与新化学键的形成 不一定，如物质的溶解 化学反应中有化学键的断裂与形成。反应物中的化学键断裂需要吸收能量，而生成物中的化学键形成要放出能量。放出的能量与吸收的能量不相等，根据能量守恒定律，化学反应中有能量变化。 放出的能量与吸收的能量不相等 1、下列描述中正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)任何化学反应，都有物质变化，同时伴随着能量变化(　　) (2)放热反应为“贮存”能量的过程，吸热反应为“释放”能量的过程(　　) (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)相同条件下形成1 mol H—Cl键放出的能量与断开1 mol H—Cl键吸收的能量相等(　　) (5)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(　　) ✔ ✖ ✖ ✔ ✖ 【微自测】 2.已知N2(g)和O2(g)反应生成2 mol NO(g)吸收180 kJ能量，反应过程中能量变化如下图所示。 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”)生成物的总能量。 (2)1 mol NO(g)分子中的化学键断裂时要吸收________ kJ能量。 (3)断裂1 mol N≡N吸收的能量x值为________。 低于 632 946 3.化学反应A2＋B2=2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是(　　) A.该反应是吸热反应 B.断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键 放出x kJ的能量 C.断裂2 mol A—B键需要吸收y kJ的能量 D.2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量 C 4、氢气在氧气中燃烧产生淡蓝色火焰，在反应中，破坏1 mol H—H消耗的能量为Q1 kJ，破坏1 mol O=O消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol H—O释放的能量为Q3 kJ。下列关系式中正确的是(　　) A．2Q1＋Q2＜4Q3 B．2Q1＋Q2＞4Q3 C．2Q1＋Q2＜2Q3 D．2Q1＋Q2＞2Q3 A 5．(1)某化学反应中，设反应物的总能量为E1，生成物的总能量为E2。 ①若E1＞E2，则该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。该反应可用图________(填“A”或“B”)表示。 ②若E1＜E2，则该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。该反应可用图________(填“A”或“B”)表示。 放热 A 吸热 B (2)由天然气与水反应制备氢气的化学方程式为CH4(g)＋2H2O(g)=CO2(g)＋4H2(g)，该反应过程中能量变化如下图所示，则该反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。已知，破坏1 mol化学键需要吸收的热量如下表所示： 该反应吸收或放出的热量为____________________kJ(用含a、b、c、d字母的代数式表示)。 吸热 化学键 C-H H-O C=O H-H 吸收热量（kJ·mol-1） a b c d (4a+4b-2c-2d) 三、能源利用 一次能源：直接从自然界取得的能源。如煤、石油、天然气、水能、风能等。 二次能源：一次能源经过加工、转换得到的能源。如电能、蒸汽。 系列1 煤炭 石油 天然气 水电、风电、核电 273849 78673 25364 52019 水能 风能 石油 电能 原煤 天然气 蒸汽 6.人类对能源的利用 思考：人类如何改善和解决这些问题？ 6.人类对能源的利用 燃料燃烧阶段：改进锅炉的炉型和燃料的空气比、清理积灰等 能量利用阶段：使用节能灯、改进电动机的材料和结构等促进能源循环利用 明辨是非 （1）任何反应中的能量变化都表现为热量变化（　　） （2）伴有能量变化的物质变化都是化学变化（　　） （3）太阳能热水器是将光能转化为热能（　　） （4）在动物体内的葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程（ ） （5）化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能（ ） （6）柴草燃烧时，化学能全部转化为热能（ ） （7）电解水生成氢气和氧气时，电能转化为化学能（　　） （8）利用化石燃料燃烧放出的热量使水分解产生氢气，是氢能开发的研究方向 ✖ ✖ ✔ ✖ ✔ ✖ ✔ ✖ 【微自测】 3.“能源分类相关图”如图所示，四组能源选项中全部符合图中阴影部分的能源是(　　) A.煤炭、石油、潮汐能 B.水能、生物质能、天然气 C.太阳能、风能、沼气 D.地热能、海洋能、核能 C 四、课堂小结 放热反应 吸热反应 能量转化 化学能→热能 热能→化学能 宏观解释 ∑(反应物具有的能量) > ∑(生成物具有的能量) ∑(反应物具有的能量) < ∑(生成物具有的能量) 微观本质 ∑(断键吸收的能量) < ∑(成键释放的能量) ∑(断键吸收的能量) > ∑(成键释放的能量) 具体实例 燃烧反应 中和反应 金属与水或酸的置换 大多数化合反应 氢氧化钡晶体和氯化铵反应 盐酸与碳酸氢钠反应 灼热的炭与二氧化碳反应 多数分解反应 EVCapture4.2.2软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EVCapture4.2.2软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$