6.1.1化学反应与热能 课件 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第一节 化学反应与能量变化 化学反应与热能 第六章 高一 化学 1 学习目标 2 1 本节重点 本节难点 化学反应过程中存在热量变化 化学反应中能量变化的原因 化学能与热能相互转化的应用 3 ‹#› 知识导航 现代社会中，人类的一切活动（从衣食住行到文化娱乐，从社会生产到学科研究等）都离不开能量，而许多能量的利用与化学反应中能量变化密切相关。从煤、石油、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。化石燃料燃烧会释放大量的热。除了燃烧，其他化学反应也伴随这放热或吸热现象。 ‹#› 新课导入 现象： (1)看到有气泡产生； (2)用手触摸反应后的试管，________； (3)温度计指示溶液温度______ 结论: 该反应________热量。 化学方程式: 手感到发烫 升高 放出 【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，观察现象，并测量溶液温度的变化。 Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ 化学反应过程中存在热量变化 ‹#› 现象： (1)闻到_________气味； (2)用手触摸杯壁下部，有_______的感觉； (3)用手拿起烧杯，木片________________； (4)烧杯内反应物呈_______状 结论：该反应_________热量。 方程式：____________________________ 。 刺激性 冰凉 和烧杯粘到一起 糊 吸收 Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O 【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。 化学反应过程中存在热量变化 ‹#› 1.概念 ①把 热量的化学反应称为放热反应。 ②把 热量的化学反应称为吸热反应。 释放 吸收 化学反应 放热反应：放出热的化学反应 吸热反应：吸收热的化学反应 注：吸热反应和放热反应属于化学反应， 碘升华属于吸热过程 浓H2SO4、NaOH(s)等溶于水要放热 ； NH4NO3(s)、KNO3(s)、NH4Cl(s)等溶于水要吸热 ， 但不能说是放热反应和吸热反应。 化学反应过程中存在热量变化 化学反应一定会有能量的变化，没有不变化的化学反应 ‹#› 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 ② C、H2、CO等高温下作还原剂 例：C+CO2、H2+CuO、C+H2O(g) ③Ba(OH)2·8H2O＋NH4Cl(固态铵盐与强碱的反应) ④NaHCO3与盐酸的反应 注意：吸热反应、放热反应与反应是否需要加热等条件没有直接联系，有些放热反应需要加热的条件，有些吸热反应在常温下就可反生。 ‹#› 知识梳理 【例1】判断下列反应是放热反应还是吸热反应？ 1. 镁条的燃烧。 2. 高温下木炭与二氧化碳反应生成一氧化碳。 3. 氧化钙与水的反应。 4. 高温煅烧石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰(CaO)。 5. 炸药爆炸 6. Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应 7. 甲烷在氧气中的燃烧 8. 盐酸与氢氧化钠溶液反应 放热反应 放热反应 放热反应 放热反应 放热反应 吸热反应 吸热反应 吸热反应 ‹#› (1)硝酸铵固体溶于水，溶液的温度降低，该变化为吸热反应(　　) (2)氢气燃烧，浓硫酸溶于水，都放出热量，这些变化都为放热反应(　　) (3)镁条在空气中燃烧是放热反应，反应过程中所释放的能量全部转化为热能(　　) (4)吸热反应需要加热才能进行，放热反应都不需要加热就可以进行(　　)      （5）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（ ）  （6）只有化学反应中才有能量变化（ ）  ‹#› 课堂练习 2. 下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是（ ） A.锌粒与稀硫酸的反应 B.灼热的木炭与CO2的反应 C.甲烷在氧气中的燃烧反应 D.Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应 √ 放热反应 放热反应 吸热反应，但反应前后所含元素的化合价均无变化，是非氧化还原反应 B ‹#› 课堂练习 2.把下列物质分别加入装有水的锥形瓶中，立即塞紧带U形管的塞子，已知U形管内预先装有少量水(为便于观察，预先将水染成红色)，如图所示，结果U形管左边液面升高，则加入的物质可能是(　　) A．NaOH固体 B．浓H2SO4 C．NH4NO3晶体 D．Na2O2固体 C ‹#› 课堂练习 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热量，有的化学反应吸收热量？ ‹#› 问题思考 旧键断裂，新键形成 化学反应的实质： H2 + Cl2 = 2HCl 点燃 反应物 生成物 化学键断裂 吸收能量 化学键形成 释放能量 化学反应中能量变化的原因（微观） 旧键断裂的过程要吸收能量，新键形成的过程要释放能量，吸收的能量不等，所以化学反应在物质变化过程中一定伴随着能量变化 ‹#› H H 2 H Cl Cl Cl 吸收436kJ能量 吸收243 kJ能量 释放431×2 kJ能量 H2 + Cl2 = 2HCl 点燃 旧键断裂，新键形成 化学反应的实质： 键能越大 物质越稳定 化学反应中能量变化的原因（微观） 化学反应中能量变化取决于化学反应中化学键断裂所吸收的能量与生成物中化学键形成所释放的能量。 物质变化和能量变化是同时发生的，不存在先后顺序。 ‹#› 1 mol H2 共价键断裂 吸收436 kJ能量 2 mol H 1 mol Cl2 共价键断裂 吸收243 kJ能量 2 mol Cl 共价键形成 释放862 kJ能量 2 mol HCl 吸收的总能量：679 kJ 释放的总能量：862 kJ < 放热反应 放出 183 1 mol H2与1 mol Cl2反应生成2 mol HCl分子的过程中， 了 kJ的能量。 436 + 243 - 431×2 = -183 kJ 化学反应中能量变化的原因（微观） ‹#› 能量 反应进程 H Cl Cl- H- H-Cl H-Cl 断1 mol H-H键吸收436kJ 断1 mol Cl-Cl键吸收243kJ H Cl Cl H 形成 2 mol H-Cl键放出2×431 kJ即862 kJ 能量 放出能量183kJ 键能越大物质越稳定 能量越低物质越稳定。 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应过程图示： 化学反应中能量变化的原因（微观） ‹#› 能量 反应进程 断键吸收能量 中间体 成键放出能量 放出能量 键能越大物质越稳定 能量越低物质越稳定。 化学反应过程图示： 化学反应中能量变化的原因（微观） 思考：一个反应在常温下很难进行，是因为化学键难以断裂吗？ 思考：若果使用催化剂，作用在？ 反应物 生成物 ‹#› （1）有化学键断裂的，肯定发生了化学反应（ ） （2）化学反应，既有化学键断裂，又有化学键形成。（ ） （3）在化学键的形成过程中，肯定放出能量（ ） （4）化学反应中原子一定发生重新组合（ ） （5）化学变化中一定会发生电子转移（ ） （6）所有化学反应必然伴随着能量的变化（ ） × × √ √ √ √ ‹#› 课堂练习 化学反应 本质 特征 ①旧化学键的断裂和新化学键的形成。 ②断开化学键要吸收能量，形成化学键要放出能量，吸收的能量与释放的能量不相等。 ③化学反应一定伴随有能量的变化，化学反应中能量变化主要表现为热量的变化：吸热或放热 ①质量守恒定律：化学反应前后物质的总质量保持不变。 ②能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，转化的途经和能量的形式不同。 ‹#› 笔记总结 化学反应中能量变化的原因（宏观） 阅读思考：阅读教材P34内容，并结合图6-3，思考物质的能量与反应放出、吸收能量有何关系？由此可得出什么结论？ ①放热反应可以看成是反应物所具有的化学能转化为热能释放出来， 吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存” 宏观解释 放热反应示意图 吸热反应示意图 化学反应放出热量 化学反应吸收热量 反应物的总能量高 化学反应 释放能量 生成物的总能量低 生成物的总能量高 化学反应 吸收能量 反应物的总能量低 ‹#› ②结论：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。 放热反应 吸热反应 反应物的总能量高 生成物的总能量低 放出能量 生成物的总能量高 反应物的总能量低 放出能量 E(反应物)总>E(生成物)总，反应放热 E(反应物)总<E(生成物)总，反应吸热 化学反应中能量变化的原因（宏观） ‹#› 能 量 反应进程 反应物 生成物 E吸 E放 能 量 反应进程 生成物 反应物 E放 E吸 放热反应 吸热反应 化学反应的过程可以看成是能量的“贮存”或“释放”的过程。 化学反应中能量变化的原因 ‹#› 小结：一个反应是放热反应还是吸热反应取决于 1、微观角度：化学键的断裂与形成 (1)断键吸收总能量>成键释放总能量，吸热反应 (2)断键吸收总能量<成键释放总能量，放热反应 2、宏观角度：反应物和生成物的总能量 (1)若E反> E生，放出能量，放热反应 (2)若E反< E生，吸收能量，吸热反应 ‹#› 笔记总结 结合所学知识，思考如何判断吸热反应和放热反应？ ①根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断——决定因素： E(反应物)总>E(生成物)总，属于放热反应，反之是吸热反应。 ②根据化学键断裂或形成时的能量变化判断——主要原因： E(反应物断键)总吸<E(生成物)总放，属于放热反应，反之是吸热反应。 ③根据反应物和生成物的相对稳定性判断： E(高不稳定物)生成E(低稳定物)的反应为放热反应，反之为吸热反应。 ④根据反应条件判断：凡是持续加热才能进行的反应一般就是吸热反应。 ‹#› 笔记总结 (1)对于一个化学反应来说，当化学键断裂时吸收的总能量大于化学键形成时放出的总能量，则反应放热(　　) (2)相同条件下形成1 mol H—Cl放出的能量与断开1 mol H—Cl吸收的能量相等(　　) (3)任何化学反应，都有物质变化，同时伴随着能量变化(　　) (4)放热反应为“贮存”能量的过程，吸热反应为“释放”能量的过程(　　) (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(　　) (6)石墨转化为金刚石需要吸收热量，所以石墨更稳定(　　)       ‹#› 笔记总结 6. 已知某化学反应A2(g)＋2B2(g)===2AB2(g)(A2、B2、AB2的结构式分别为A==A、B—B、B—A—B)，反应过程中的能量变化如图所示，下列有关叙述正确的是（ ） A.该反应的进行一定需要加热或点燃 B.该反应若生成2 mol AB2(g)，则放出的热量为(E1－E2)kJ C.该反应断开反应物中化学键吸收的总能量大于形成生 成物中化学键释放的总能量 D.生成2 mol B—A放出E2 kJ能量 √ C ‹#› 课堂练习 4.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”)生成物所具有的总能量。 (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吸收的能量值x为_____。 低于 632 946 ‹#› 课堂练习 人类获取热能的主要途径都是通过物质的燃烧 以树枝杂草为主 以煤、石油和天然气为主 早期的主要能源 现代的主要能源 三、化学能与热能相互转化的应用 ‹#› 1.现阶段人类获取热能的主要途径 煤的燃烧 石油的燃烧 其他物质的燃烧 天然气的燃烧 主要形式 三、化学能与热能相互转化的应用 ‹#› 储量有限，短期内不可再生 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。 2.化石燃料利用过程面临的问题 三、化学能与热能相互转化的应用 ‹#› 旧知回顾 3.能源可持续发展的措施 提高燃料的燃烧效率 提高能源的利用率 开发使用新能源 三、化学能与热能相互转化的应用 ‹#› 8. 下列有关新能源的说法不正确的是( ) A.绿色植物通过光合作用，将光能转化为化学能 B.风能、太阳能是清洁能源 C.氢能还未进入实用阶段的主要原因是其燃烧所释放热量低于相同质量的矿物燃料 D.共享单车利用太阳能发电完成卫星定位，有利于节能环保 √ C ‹#› 课堂练习 9. 在人类生产、生活对能量的需求日益增长的今天，研究化学反应及其能量变化，对合理利用常规能源和开发新能源具有十分重要的意义。能源是人类赖以生存和发展不可缺少的因素。请完成下列问题： (1)矿物能源是现代人类社会赖以生存的重要物质基础。目前，全球仍主要处于化石能源时期。下列不属于化石能源的是________(填字母，下同)。 A.石油 B.煤 C.天然气 C.生物质能 D ‹#› 课堂练习 (2)下列对能源的看法合理的是________。 A.化石能源属于不可再生能源，只会越用越少 B.生物质能是一种可再生能源，有广阔的应用前景 C.太阳能、氢能、风能、地热能都属于新能源 D.我国人口众多、资源相对匮乏、环境承载能力较弱，因此要建设节约型社会 ABCD ‹#› 课堂练习 下课 ~ 记得复习和做作业 ~ Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.57(gap_fixed:False) Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$