2.2化学反应与能量转化 第1课时 课件 2024-2025学年高一下学期化学鲁科版（2019）必修第二册

第2节 化学反应与能量转化 1 学习目标 素养目标 1.通过生产、生活、实验中的实 例，了解化学能与热能的相互转化， 建立吸热反应、放热反应的概念，从 能量变化的视角发展对化学反应的认 识。 ［宏观辨识与微观探析］认 识化学变化中物质变化和能量变 化的实质、能量变化的宏观现象, 理解能量变化的微观实质。 2 学习目标 素养目标 2.通过认识反应中能量变化的实 质，进一步深化对化学反应的微观认 识。 3.能举出化学能转化为电能的实 例，能辨识简单原电池的构成要素， 能从氧化还原反应的角度初步认识原 电池的工作原理。 ［证据推理与模型认知］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,并建立 关于原电池构成的模型认知，提 高模型认知能力。 续表 3 学习目标 素养目标 4.认识提高燃料的燃烧效率、开 发高能清洁燃料和研制新型电池的重 要性 ［科学态度与社会责任］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 续表 4 第1课时 化学反应中能量变化的本质 及转化形式 5 学习任务一 化学能与热能的相互转化 学习任务二 化学反应中能量变化的本质 ◆新课探究 ◆课堂评价 6 学习任务一 化学能与热能的相互转化 【课前自主预习】 1.利用化学反应：一是______所需要的物质，二是利用反应所释放的 ______。 2.化学能是指储存在物质当中的能量。不同的物质不仅组成不同、结 构不同，所包含的________也不同。 3.木炭在空气中燃烧时，化学能会转化成______、______。 4.电解水的过程中，电能转化成________。 制取 能量 化学能 热能 光能 化学能 新 课 探 究 7 5.________可以转化成电能（如后面即将学到的原电池）。 化学能 6.化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键形成。旧化学键断裂需 要吸收能量,新化学键形成会释放能量。化学反应中,不仅有物质变化, 还伴随着能量变化。 7.化学上把吸收热量的化学反应叫作__________;释放热量的化学反 应叫作__________。 吸热反应 放热反应 新 课 探 究 8 【实验活动探究】 感受化学反应中的能量变化 实验操作 实验内容 实验现象 结论 向试管中加入锌 粉，滴入适量稀盐 酸，插入温度计测量 溶液温度 ___________________________ 锌粉逐渐 溶解,产生气泡, 反应后溶液温 度升高 ， 反应放出热量 新 课 探 究 9 实验操作 实验内容 实验现象 结论 向试管中加入铁 粉，滴入适量稀盐 酸，插入温度计测量 溶液温度 _________________________ 铁粉逐渐 溶解,产生气泡, 反应后溶液温 度升高 ， 反应放出热量 向试管中加入碳 酸氢钠粉末，滴入适 量柠檬酸溶液，插入 温度计测量溶液温度 _______________________ 产生气泡, 反应后溶液温 度降低 反应吸收 热量 续表 新 课 探 究 10 【核心知识讲解】 1.化学反应 2.常见的放热反应和吸热反应 （1）常见的放热反应 ①所有的燃烧反应，剧烈的发光、发热的化学反应，如木炭、 、 等在氧气中的燃烧，在 中的燃烧。 新 课 探 究 11 ②酸碱中和反应，如 。 ③大多数的化合反应，如 。 ④铝热反应，如 。 ⑤活泼金属与酸或的反应，如 ， 。 新 课 探 究 12 （2）常见的吸热反应 ①消石灰 与氯化铵固体的反应： 。 ②大多数的分解反应，如 。 ③碳酸氢钠与盐酸的反应： 。 ④部分以C、、为还原剂的氧化还原反应，如 。 新 课 探 究 13 【知识迁移应用】 例1 下列有关化学反应与能量的叙述中正确的是( ) A.分解反应一定是吸热反应 B.化学反应中的能量变化主要是由化学键变化引起的 C.同一化学反应在不同条件下发生时可能放热也可能吸热 D.能量变化必然伴随发生化学反应 √ 新 课 探 究 14 [解析] 分解反应大部分是吸热反应，也有部分是放热反应，如 分解就是放热反应，A错误；化学反应的实质是反应物中旧键断裂和 生成物中新键形成，化学键的断裂要吸收能量，成键要放出能量， 故会引起化学反应的能量变化，B正确；化学反应的热效应只与反应 物和生成物状态有关，与反应过程和反应条件无关，C错误；物理变 化也可能伴随能量变化，如物质的三态之间的转化都伴随着能量变 化，D错误。 新 课 探 究 15 例2 下列各组变化中，前者是放热反应，后者是吸热反应的是 ( ) A.生石灰溶于水；锌粒和稀硫酸反应 B.干冰升华；金属或金属氧化物熔化 C.氨水与醋酸反应；二氧化碳与碳反应 D.工业煅烧石灰石；化石燃料燃烧 √ 新 课 探 究 16 [解析] 生石灰溶于水是放热反应；锌粒和稀硫酸反应是放热反应， 故A不符合题意。干冰升华是从固体变为气体，为吸热过程，是状态 变化，是物理变化；金属或金属氧化物熔化为吸热过程，不是化学 变化，故B不符合题意。氨水与醋酸反应是酸碱中和反应，是放热反 应；二氧化碳与碳在高温下发生反应生成一氧化碳，属于吸热反应， 故C符合题意。工业煅烧石灰石，碳酸钙高温分解是吸热反应；化石 燃料燃烧为放热反应，故D不符合题意。 新 课 探 究 17 ［易错警示］ （1）需加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如碳和氧气的反应。 （2）放热反应常温下不一定容易发生，如铝热反应。 （3）吸热反应也不一定需要加热，如晶体和 晶体的反应。 新 课 探 究 18 学习任务二 化学反应中能量变化的本质 【课前自主预习】 1.化学反应中能量变化的原因 ，反应______能量； ，反应______能量。 吸收 释放 吸收 释放 新 课 探 究 19 2.认识物质具有能量 决定化学反应中能量变化的因素： 反应物总能量大于生成物总能量，反应______； 反应物总能量小于生成物总能量，反应______。 放热 吸热 3.化学反应中能量转化的形式 （1）化学反应的过程可以看作“储存”在物质内部的能量转化为____ 能、____能或____能等释放出来的过程。 （2）化学反应的过程也可以看作____能、____能或____能等转化为 物质内部的能量被“储存”起来的过程。 热 电 光 热 电 光 新 课 探 究 20 【情境问题思考】 根据下图，讨论： 问题一： 图中、 分别表示的含义是什么？ 提示：表示反应物断裂化学键吸收的总能量， 表示生成物形成 化学键释放的总能量。 新 课 探 究 21 问题二： 为什么所有化学反应前后都有能量的变化？ 提示：因为化学反应一定有旧化学键的断裂和新化学键的形成，旧 化学键断裂吸收的能量与新化学键形成释放的能量不相等。 新 课 探 究 22 【核心知识讲解】 放热反应和吸热反应的比较及判断 放热反应 吸热反应 定义 释放热量的化学反应 吸收热量的化学反应 形成 原因 微观 角度 __________________________________________________________ 反应吸收能量（吸热反应） 反应释放能量（放热反应） 新 课 探 究 23 放热反应 吸热反应 形成 原因 宏观 角度 _______________________________________ 反应物内部的总能 量大于生成物内部的总 能量，反应放出能量 ____________________________________________________________ 反应物内部的总能量小于生 成物内部的总能量，反应吸收能 量 续表 新 课 探 究 24 放热反应 吸热反应 常见类 型 （1）大多数化合反应； （2）酸碱中和反应； （3）燃烧反应，如木炭、、、 等在空气中的燃烧，在 中的燃烧等； （4）金属与酸或水的反应； （5）铝热反应 （1）大多数分解反应，如 等； （2）消石灰与 固体反应； （3）C和 的反应； （4）与 的反应 续表 新 课 探 究 25 【知识迁移应用】 例3 [2024·河南驻马店高级中学期中]肼 是一种液态火箭推进剂。 分解的能量变化如图所示，则下列说法正确的是( ) A.该反应为放热反应 B.的能量低于 的能量 C.分解生成 和 时，吸收的热量为 D.断开旧化学键吸收的总能量大于形成新化学 键所释放的总能量 √ 新 课 探 究 26 [解析] 由图像可知，反应物总能量低于生成物总能量，该反应为吸 热反应，A错误；由图像只能比较反应物和生成物的总能量，无法比 较和 的能量大小，B错误；从图像可知， 分解生成和 时，吸收的热量为 ，C错误；该反应为吸热反应，故断开旧化学键吸收的总能量 大于形成新化学键所释放的总能量，D正确。 新 课 探 究 27 例4 和 在一定条件下能发生反应，能量变化如图所示。 断开 所需要吸收的能量是( ) A. B. C. D. √ 新 课 探 究 28 [解析] 设断开所需要吸收的能量是 ,断裂反应物中化学 键吸收的总能量为 ，形成生成物中化学键释放的总能量为 ，则，则断开 所需能量 。 新 课 探 究 29 ［方法规律］ 反应过程中能量变化大小的计算方法 1.根据反应物总能量和生成物总能量计算 反应物总能量-生成物总能量 。 新 课 探 究 30 2.根据化学键断裂吸收的能量和化学键形成释放的能量计算 （1）根据化学方程式确定断键、成键的物质的量。 （2）确定断键吸收的总能量和成键释放的总能量。 （3）计算反应的能量变化大小 ①若反应释放能量 成键时释放能量之和-断键时吸收能量之和。 ②若反应吸收能量 断键时吸收能量之和-成键时释放能量之和。 新 课 探 究 31 1.判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1）燃烧既有化学能的转化又有光能的释放( ) √ （2）需要加热才能发生的反应一定是吸热反应，放热反应在常温下 一定容易发生( ) × [解析] 一个反应是吸热还是放热取决于反应物总能量和生成物总能 量的相对大小，而与反应开始时是否需要加热无关。 （3） 固体溶于水，溶液温度升高，故为放热反应( ) × [解析] 放热反应必须为化学反应， 溶于水为物理变化，虽溶液 温度升高，但不是放热反应。 课 堂 评 价 32 （4）所有的分解反应都是吸热反应( ) × [解析] 并不是所有的分解反应都是吸热反应，如常温下 分解为 和 的反应是放热反应。 （5）对于一个化学反应来说，当化学键断裂时所吸收能量大于化学 键形成时所释放能量时，反应放热 ( ) × [解析] 当旧键断裂吸收能量大于新键形成释放能量时，反应为吸热 反应。 （6）断裂吸收的能量和形成 释放的能量相 同( ) √ 课 堂 评 价 33 2.[2024·浙江嘉兴八校联盟联考]下列物质间 反应，其能量变化与图示相符的是( ) A.碳酸钙的分解 B.灼热的炭与二氧化碳反应 C.晶体和 晶体混合 D. 溶液和盐酸反应 √ 课 堂 评 价 34 [解析] 图中反应物总能量高于生成物总能量，则该反应为放热反应。 碳酸钙分解生成氧化钙和二氧化碳，反应是吸热反应，A错误；灼热 的炭与二氧化碳反应生成一氧化碳，反应是吸热反应，B错误； 晶体和 晶体混合生成氯化钡、氨气和水，反应 是吸热反应，C错误； 溶液和盐酸反应是酸碱中和反应，是放 热反应，D正确。 课 堂 评 价 35 3.在研究物质变化时，人们可以从不同的角度、不同的层面来认识物 质变化时所引起的化学键及其能量变化，据此判断以下叙述中错误 的是( ) A.化学反应中物质变化的实质是旧化学键断裂和新化学键形成 B.物质燃烧可看成“储存”在物质内部的能量转化为热能、光能等能 量释放出来 C.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 D.在化学反应中，破坏旧化学键吸收的能量大于形成新化学键释放 的能量时，该反应是吸热反应 √ 课 堂 评 价 36 [解析] 需要加热的反应不一定是吸热反应，如 ， 都是放热反应，所以反应是吸热还是放热与反应条件 无关，而与反应物总能量和生成物总能量的相对高低或破坏旧化学 键吸收的能量与形成新化学键释放出的能量的相对大小有关。 课 堂 评 价 37 4.[2024·辽宁大连八中期中]下列图示与对应的叙述相符的是( ) A.图甲代表浓硫酸稀释过程中体系的能量变化 B.图乙表示反应物断键吸收的能量小于生成物成键放出的能量 C.图丙表示白磷比红磷稳定 D.图丁表示碳与水蒸气的反应过程与能量变化的关系 √ 课 堂 评 价 38 [解析] 浓硫酸稀释是物理变化不是化学变化，没有反应物和生成物， A错误；图乙中反应物的能量低于生成物的能量，该反应为吸热反应， 说明反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量，B错误；从 图丙可知，相同质量和状态的白磷能量高于红磷，则红磷更加稳定， C错误；C与生成和 的反应为吸热反应，图丁所示能量 变化正确，D正确。 课 堂 评 价 39 5.已知化学反应 的能量变化如图所示： 课 堂 评 价 40 （1）的总能量______（填“高于”或“低于”） 和 的总能量，该反应为______（填“吸收”或“释放”）能量的反应。 低于 释放 [解析] 由图示可知，生成物的总能量低于反应物和 的总能量， 故该反应过程释放能量。 课 堂 评 价 41 （2）断裂和的化学键需吸收____ 能量，断裂 的化学键需吸收______ 能量。 [解析] 由图示可知，断裂和的化学键需吸收 能 量，故断裂和的化学键需吸收 能量；由图示可 知，与形成释放能量，故断裂 的化学键需吸收的能量为 。 课 堂 评 价 42 1.下列物质反应时，生成物总能量高于反应物总能量的是( ) A.甲烷与氧气 B.铝与氧化铁 C.碳单质与二氧化碳 D.氢氧化钠溶液与盐酸 [解析] 生成物总能量高于反应物总能量，是吸热反应。甲烷与氧气 反应、铝和氧化铁发生铝热反应，都是放热反应，A、B错误；碳单 质与二氧化碳在高温下生成 是吸热反应，C正确；氢氧化钠溶液 与盐酸的反应是放热反应，D错误。 √ 备 用 习 题 43 2.已知： ，测得反应过程中 溶液温度升高。下列关于该反应的说法中不正确的是( ) A.属于吸热反应 B.属于氧化还原反应 C.反应物的总能量高于生成物的总能量 D.化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因 √ 备 用 习 题 44 [解析] 根据 ，测得反应过 程中溶液温度升高可知该反应属于放热反应，A错误；该反应中有元 素化合价的变化，属于氧化还原反应，B正确；放热反应中反应物的 总能量高于生成物的总能量，C正确；化学键的断裂吸收能量，化学 键的形成放出能量，反应的能量变化由这两个过程能量变化决定，D 正确。 备 用 习 题 45 3.已知化学反应 、 都是放热反应。据此判断，下列说法不 正确的是（其他条件相同）( ) A.和所具有的总能量大于 所具有的总能量 B.和所具有的总能量大于 所具有的总能量 C.与氧气所具有的总能量一定高于 所具有的能量 D.将一定质量的C燃烧，生成比生成 时放出的热量多 √ 备 用 习 题 46 [解析] 放出热量的化学反应，反应物的总能量一定高于生成物的总 能量，分析可知 必然是放热反应，因此，A、B、C三 项的说法正确；由于（放热）、 （放热），所以 比 放出的热量要多，故D项说法不正确。 备 用 习 题 47 4.断开、、 分别需要吸收的能量 为、、 。求： （1）完全反应生成 需______（填“吸收”或“放出”） 能量____ 。 放出 92 [解析] ，生成 即形成 时要放出 的能量，拆开 和 时吸收的总能量为 ，整个过程中的能量变化 为放出能量，放出的热量为 。 备 用 习 题 48 （2）完全反应生成 需______（填“吸收”或“放出”） 能量______ 。（不考虑可逆反应） 放出 30.67 [解析] 方法一：，生成 即 形成时，需放出 的能量， 拆开和 时吸收的总能量为 ，整个过程中的能量变 化为放出能量，放出的能量为 。方法二： 由（1）知生成需放出 能量，则 生成 需放出的能量为 。 备 用 习 题 49 $$