第6章 第1节 新知探究课7 化学反应与热能-【名师导航】2023-2024学年高中化学必修第二册同步课件(人教版2019)

第六章　化学反应与能量 第一节　化学反应与能量变化 讲评拓展课3　新型化学电源分析 学习任务 1．通过实验，了解化学反应的能量变化和化学反应分为放热反应和吸热反应，培养“科学探究与宏观辨识”的核心素养。 2．从微观与宏观角度理解化学反应过程中能量变化的原因，培养“微观探析与模型认知”的核心素养。 3．了解人类对能源的利用和提高燃料燃烧效率、开发新能源的意义，培养“科学态度与社会责任”的核心素养。 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 必备知识·自主预习 01 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 3 一、放热反应和吸热反应 1．实验探究 实验操作 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 实验现象 (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____ (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 手感到发烫 升高 刺激性 冰凉 黏结到烧杯的底 部 糊 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 实验结论 该反应____热量 该反应____热量 化学 方程式 ___________________________________ ________________________________________________________________ 放出 吸收 Mg＋2HCl===MgCl2 ＋H2↑ Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 2．概念 (1)放热反应：____热量的化学反应。 (2)吸热反应：____热量的化学反应。 3．常见的放热反应和吸热反应 (1)常见的放热反应：金属与水或酸的反应、燃烧反应、大多数化合反应、中和反应等。 (2)常见的吸热反应：氢氧化钡晶体与氯化铵的反应、盐酸与碳酸氢钠的反应、C＋CO22CO、C＋H2O(g)CO＋H2、大多数分解反应等。 释放 吸收 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 判一判　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)放热反应发生不需要加热。 (　　) (2)有热量变化的物质变化一定是化学变化。 (　　) (3)所有化学反应都伴随着能量的变化。 (　　) (4)有能量放出的变化都是放热反应，吸收能量的变化都是吸热反应。 (　　) × × √ × 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 二、化学反应过程中能量变化的原因 1．从化学键的断裂与形成分析 吸收 放出 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 2．从物质具有的能量分析 物质具有的能量与物质的组成、结构、状态有关。 (1)从物质具有的能量理解两反应 ①放热反应可以看成是反应物所具有的____能转化为__能释放出来。 ②吸热反应可以看成是__能转化为____能被生成物所“储存”。 化学 热 热 化学 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 (2)图示理解 结论：化学反应中的能量变化取决于________________________________的相对大小。 释放 吸收 反应物的总能量与生成物的 总能量 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 判一判　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)断裂化学键释放能量而生成新化学键则吸收能量。 (　　) (2)对于放热反应2H2＋O22H2O来说，断裂1个H—H和1个O===O所吸收的能量小于形成1个H—O所放出的能量。 (　　) (3)由O＋O―→O2(放出能量493 kJ)和N＋N―→N2(放出能量946 kJ)可得，在常温下氮气比氧气稳定。 (　　) (4)一个化学反应中，断键吸收的能量可能等于形成新键放出的能量。 (　　) × × √ × 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 三、人类对能源的利用 早期以________为主要能源，现代以煤、石油和天然气为主要能源。 1．化石燃料利用过程中亟待解决的两方面问题 (1)一是其短期内________，储量有限； (2)二是煤和石油产品燃烧排放的粉尘、________________等是大气污染物的主要来源。 树枝杂草 不可再生 SO2、NOx、CO 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 2．在燃料利用过程中，节能的主要环节 (1)燃料燃烧阶段——可通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的________； (2)能量利用阶段——可通过使用节能灯，改进电动机的材料和结构，以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用，有效提高能源______。 3．新能源 (1)特点：资源丰富、________、____________等。 (2)人们比较关注的新能源：____能、__能、地热能、海洋能和__能等。 燃烧效率 利用率 可以再生 对环境无污染 太阳 风 氢 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 判一判　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)风能、氢能、石油等能源属于可再生能源。 (　　) (2)固体煤变为气体燃料后，燃烧效率会更低。 (　　) (3)现在储氢技术难题已经解决，氢燃料将被广泛应用。 (　　) (4)化石燃料的过度利用可能带来温室效应等问题。 (　　) × × × √ 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 关键能力·情境探究 02 学习任务1　放热反应和吸热反应的理解和判断 学习任务2　化学反应中能量变化的原因 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 16 [情境探究] 1．如图是铁和硫反应的装置图，试管内是铁粉和硫粉的混合物，烧杯内液体是碱液。将铁粉和硫粉混合后加热，待反应发生后即停止加热，反应仍可持续进行。 放热反应和吸热反应的理解和判断 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 通过实验现象，说明该反应是吸热反应还是放热反应？有的同学说，吸热反应一定需要加热才能进行，而放热反应不需要加热就可以进行，这种说法正确吗？为什么？ 提示：反应发生后停止加热，反应仍可持续进行说明反应为放热反应；吸热反应或放热反应与反应条件没有必然的联系，有些放热反应也需要加热才能进行，例如镁条燃烧，有些吸热反应不需要加热也能进行，例如铵盐和氢氧化钡晶体的反应。 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 2．冬季生活中常常采用下列方法获得热量：①烧炭取暖；②用电暖器取暖；③天然气壁挂炉取暖；④空调取暖；⑤地下水循环取暖。 以上都属于放热反应吗？ 提示：①③属于。发生化学反应时释放热量才是放热反应，①③分别属于煤炭和甲烷的燃烧反应。②④是电能转化为热能；⑤只是热量的交换。 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 [归纳总结] 1．常见的放热反应和吸热反应   放热反应 实 例 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估   吸热反应 实 例 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 2．放热反应和吸热反应判断“两方法” 依据能量变化图像判断 反应物的总能量高于生成物的总能量，则反应为放热反应；反之，则为吸热反应 依据断键和成键所吸收和释放的能量数据判断 如果旧键断裂吸收的能量大于新键形成释放的能量，则为吸热反应；反之，为放热反应 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 √ [能力达成] 1．下列各组变化中，前者属于吸热反应，后者属于放热反应的是(　　) A．生石灰与水反应；醋酸与氢氧化钠反应 B．煅烧石灰石；碳酸氢钠与盐酸反应 C．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；钠与水反应 D．甲烷的燃烧；过氧化氢的分解 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 C　[生石灰与水反应为放热反应，醋酸与氢氧化钠反应即酸碱中和反应为放热反应，A错误；煅烧石灰石属于吸热反应，碳酸氢钠与盐酸的反应属于吸热反应，B错误；Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应属于吸热反应，钠与水反应是放热反应，C正确；甲烷的燃烧属于放热反应，过氧化氢的分解属于放热反应，D错误。] 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 √ 2．下列有关化学能与热能的说法正确的是(　　) A．氢气和氯气的反应属于吸热反应 B．H2―→H＋H的变化需要吸收能量 C．凡经加热而发生的化学反应都是吸热反应 D．冰融化成水属于吸热反应 B　[氢气和氯气的反应属于放热反应，A错；破坏化学键，需要吸收能量，B正确；木柴燃烧等也需要加热，但是属于放热反应，C错；冰融化成水属于物理变化，不是化学变化，D错。] 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 化学反应中能量变化的原因 [情境探究] 已知H2与Cl2发生反应：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)；1 mol H2与1 mol Cl2在25 ℃、101 kPa条件下完全反应生成2 mol HCl时，能量变化如图所示： 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 1．断裂化学键需要吸收能量，形成化学键需要释放能量，断开1 mol H—H和1 mol Cl—Cl吸收的总能量是多少？形成2 mol H—Cl释放的总能量是多少？由此判断该反应是放热反应还是吸热反应？ 提示：断开1 mol H—H和1 mol Cl—Cl吸收的总能量为436 kJ＋243 kJ＝679 kJ，形成2 mol H—Cl释放的总能量为431 kJ×2＝862 kJ。由于成键放出的总能量大于断键吸收的总能量，因此，该反应是放热反应。 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 2．从化学键的角度分析，为什么化学反应发生的同时一定存在能量的变化？ 提示：化学反应的实质是物质化学键的断裂和形成，化学反应中断裂化学键消耗的总能量与形成化学键释放的总能量并不相等，因此化学反应中一定伴随能量的变化，通常主要表现为热量的释放或吸收。 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 3．金刚石(钻石)和石墨是碳元素的两种结构不同的单质。在100 kPa时，1 mol石墨可转化为金刚石，要吸收1.895 kJ的热量。 结合化学知识回答下列问题： (1)石墨转化为金刚石是化学变化吗？ 提示：石墨转化为金刚石是化学变化。 (2)你认为金刚石和石墨哪个更稳定？1 mol石墨与1 mol金刚石总能量哪个更高？ 提示：在100 kPa时，1 mol石墨转化为金刚石，要吸收1.895 kJ的热量，说明1 mol石墨的总能量低于1 mol金刚石所具有的总能量，石墨比金刚石稳定。 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 [归纳总结] 1．从微观视角看化学反应中能量变化的原因 化学反应是放出能量还是吸收能量取决于反应物中化学键断裂所吸收的能量和生成物中化学键形成所放出的能量的相对大小。化学反应中能量变化的关系如图所示。 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 2．从宏观视角看化学反应中能量变化的原因 一个确定的化学反应完成后是吸收能量还是放出能量，取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小，如表所示。 化学反应放出能量 化学反应吸收能量 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 化学反应放出能量 化学反应吸收能量 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 3．化学反应中能量变化的计算 (1)Q(吸)表示反应物中化学键断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物中化学键形成时放出的总能量，则公式为ΔQ＝Q(吸)－Q(放)。 ΔQ＝Q(吸)－Q(放) (2)应用公式计算化学反应中的能量变化时，不仅要注意参加反应的各物质的物质的量，还要注意1 mol物质中化学键的数目。 4．键能、物质总能量和稳定性的关系 键能越大，破坏化学键需要的能量越高，物质本身具有的能量越低，物质就越稳定。 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 [能力达成] 3．某反应由两步反应A⥫⥬B⥫⥬C构成，它的反应能量曲线如图，下列叙述正确的是(　　) A．三种化合物中C最稳定 B．两步反应均为吸热反应 C．A与C的能量差为E4 D．A⥫⥬B反应，反应条件一定要加热 √ 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 A　[根据能量越低越稳定的原则，由图可知C最稳定，A正确；由图像可知，第一步反应为吸热反应，第二步反应为放热反应，B错误；A与C的能量差为ΔH＝(E1－E2)＋(E3－E4)＝E1＋E3－E2－E4, C错误；A⥫⥬B的反应是吸热反应，与反应发生的条件无关，即吸热反应不一定要加热，D错误。] 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 4．根据下列信息判断氢气燃烧生成水时的热量变化，其中一定正确的是(　　) A．H2(g)分解为2H(g)属于化学变化 B．生成1 mol H2O时吸收热量245 kJ C．甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙＞甲＞丙 D．氢气和氧气的总能量小于水的能量 √ 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 C　[H2(g)分解为2H(g)只涉及旧化学键的断裂，不是化学变化，A错误；根据能量变化可知，1 mol H2与 mol O2断键时吸收685 kJ能量，而形成1 mol H2O的共价键放出930 kJ能量，所以H2燃烧生成H2O的反应是放热反应，则H2O的分解是吸热反应。] 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 能量计算的“3”个失分点 (1)互为可逆反应的正反应和逆反应的能量变化恰好相反。 (2)注意计算共价化合物中的共价键数目，如1 mol NH3中含有3 mol N—H，1 mol H2O2中含有2 mol H—O和1 mol O—O。 (3)计算时要注意化学计量数与共价键总数的关系，不能只按1 mol计算，要根据实际配平的化学方程式计算反应物或生成物的总能量。 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 知　识　必　备 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 课　堂　小　结 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 学习效果·随堂评估 03 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 41 1 2 3 4 √ 1．甲烷燃烧反应能提供能量是因为(　　) A．甲烷的能量高 B．生成物分子形成化学键释放能量 C．破坏反应物分子化学键所吸收的能量小于形成生成物分子化学键所释放的能量 D．破坏反应物分子化学键所吸收的能量大于形成生成物分子化学键所释放的能量 C　[A项应该为甲烷和氧气的总能量高，B、C、D项基于化学键的角度分析，正确的为C。] 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 1 2 3 4 √ 2．下列反应或过程中能量的变化符合图像的是(　　) A．H＋H―→H—H B．2NH4Cl＋Ba(OH)2·8H2O=== BaCl2＋2NH3↑＋10H2O C．Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ D．H2SO4＋2KOH===K2SO4＋2H2O B　[根据图像，生成物的总能量大于反应物的总能量，说明反应是吸热反应或过程。A项，形成化学键的过程中会放出能量，错误；C项，属于金属与酸的反应，是放热反应，错误；D项，属于酸碱中和反应，是放热反应，错误。] 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 1 2 3 4 √ 3．氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中，破坏1 mol H2中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，破坏1 mol Cl2中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol HCl中的化学键释放的能量为Q3 kJ。下列关系式中，正确的是(　　) A．Q1＋Q2>Q3　 B．Q1＋Q2>2Q3 C．Q1＋Q2<Q3 D．Q1＋Q2<2Q3 D　[该反应为放热反应，根据1 mol氢气与1 mol氯气反应后生成2 mol HCl，因此正确答案为D。] 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 1 2 3 4 4．某校兴趣小组对氢氧化钠溶液和稀盐酸混合后的有关问题，进行了如下探究： (1)①甲同学为了证明氢氧化 钠溶液与稀盐酸能够发生反 应，设计并完成了如图所示 实验。 X溶液是_________，滴入的量一般为______滴。 ②乙同学认为甲同学的实验不能充分证明氢氧化钠溶液与稀盐酸能够发生反应，乙同学的理由是_________________________________________________________________________________________。 酚酞溶液 1～2 甲同学的实验不能说明是盐酸与氢氧 化钠溶液发生了反应还是盐酸与红色物质发生了反应 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 1 2 3 4 [解析]　①由题图知加入的指示剂在氢氧化钠溶液中呈红色，在酸性溶液中呈无色，故该试剂为酚酞；故X溶液是酚酞溶液，滴入的量一般为1～2滴；②甲同学的实验不能充分说明是盐酸与氢氧化钠溶液发生了反应还是盐酸与红色物质发生了反应； 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 1 2 3 4 (2)丙同学利用“保温瓶式量热计”(图略)，测出10 mL 10%氢氧化钠溶液和不同体积的10%盐酸混合过程中，溶液的温度变化见下表(假设两溶液密度相同)。 加入盐酸 的体积V/mL 2 4 6 8 10 12 14 16 18 溶液温度变化Δt/℃ 5.2 9.6 12.0 16.0 18.2 16.7 15.7 14.7 13.7 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 1 2 3 4 就此实验回答下列问题： ①盐酸和氢氧化钠的反应是________ (填“吸热”或“放热”)反应。 ②请在下图中绘制出溶液的温度变化 与加入盐酸体积之间的变化关系图。 放热 [解析]　①结合表格中的数据可知，该反应为放热反应；②根据表格中的数据，可以找到温度变化与加入盐酸体积之间的关系图，具体见答案。 新知探究课7　化学反应与热能 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 $$