6.1.1 化学反应与热能课件 2023-2024学年高一下学期人教版（2019）必修二

化学反应与热能 授课人：李旭苗 时间：2024年3月15日 新人教版·必修二·第六章 第一节·化学反应与能量·第一课时 高中化学 1 学习目标 1. 理解化学反应中能量变化的主要原因——化学键的断裂和形成。 2. 知道化学反应中的能量变化和物质具有的能量之间的关系。 3. 了解吸热反应和放热反应的概念，熟知常见的吸热反应和放热反应。 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。 化学反应与热能 只有通过燃烧才能获得能量吗？ 实验探究——盐酸与镁反应前后溶液温度的变化 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↑ 教材P32 实验探究 实验探究——氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应 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20gBa(OH)2•8H2O晶体研细后与10gNH4Cl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。 教材P33 6 任务一：认识吸热反应与放热反应 化学反应 放热反应：放出热量的化学反应 吸热反应：吸收热量的化学反应 注：区分吸热/放热反应与吸热/放热过程！ 一些物质溶于水（物理变化），也会有吸热/放热过程！ 如浓H2SO4、NaOH(s)等溶于水要放热 ； NH4NO3(s)、KNO3(s)、NH4Cl(s)等溶于水要吸热。 教材P34 练习册P44 Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ 思考：浓硫酸溶于水和NaOH固体溶于水，是放热反应吗？ 常见的吸热反应与放热反应 教材P34 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 铝热反应 吸热反应 大多数分解反应 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 思考：需要加热的反应一定是吸热反应吗？ 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 2Al+Fe2O3===== 2Fe+Al2O3 高温 化学反应的本质和特征 教材P33 1．本质： (1)旧化学键的______和新化学键的_______。 (2)断开化学键要_____能量，形成化学键要_____能量，吸收的能量与释放的能量_____。 2．特征： (1)生成新物质（符合质量守恒定律）； (2)释放能量或吸收能量（符合能量守恒定律）。 3．注意： 有化学键断裂的过程不一定是化学反应，如氯化钠溶于水的过程 化学反应一定伴随能量变化，但有能量变化的过程不一定是化学反应，如物质三态变化 断裂 形成 吸收 放出 不相等 任何反应都伴随着能量的变化 以热量变化为主要，还有其他形式的能量 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 题型一：能量变化；吸热反应与放热反应的判断 2.下列是吸热反应的是__________ ① 过氧化氢的分解 ② 煅烧石灰石 ③ 浓硫酸稀释 ④ 酸碱发生中和反应 ⑤ 生石灰跟水反应生成熟石灰 ⑥ 干冰升华 ⑦ 液氨汽化 ⑧ 碳和二氧化碳在高温下反应 ⑨ 氢原子两两结合为氢分子 ②⑧ 思考：化学反应过程中为什么会有能量变化？ 10 任务二：分析化学反应中能量变化的原因 (1)微观分析：从化学键变化的角度理解能量变化的原因 吸收 吸热 释放 放热 化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。 化学反应中的物质变化总会伴随着能量变化，通常表现为热量的释放或吸收 ①图示原因 任务二：分析化学反应中能量变化的原因 ②举例说明：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应过程如图所示： 吸收 释放 吸收 根据上图计算1 mol H2和1 mol Cl2断键吸收的总能量为 kJ，形成2 mol HCl共释放 kJ能量，断键吸收的总能量 成键释放的总能量，因此该反应为 反应。1 mol H2和1 mol Cl2反应放出 kJ能量。 679 862 放热 < 键能：断开（形成）1 mol某化学键所吸收（放出）的能量叫键能。 单位：kJ/mol。 183 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。 低于 632 (3)断裂1 mol N≡N吸收的能量值x为_____。 946 任务二：分析化学反应中能量变化的原因 (2)宏观分析：从反应物与生成物总能量高低的角度理解能量变化的原因 释放能量 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。化学反应中的能量转化遵循能量守恒定律。 放热反应：反应物的总能量＞生成物的总能量 化学能→热能 真实情况 任务二：分析化学反应中能量变化的原因 吸收能量 吸热反应：反应物的总能量＜生成物的总能量 热能→化学能 真实情况 【思考】为什么真实情况会多出一个或者几个峰？ (2)宏观分析：从反应物与生成物总能量高低的角度理解能量变化的原因 任务二：分析化学反应中能量变化的原因 2．吸热反应与放热反应的真实能量变化图： 放热反应 吸热反应 活化能 反应热 反应吸、放热取决于E反总与E生总的差值！与是否需要加热无关！ 任务二：分析化学反应中能量变化的原因 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： 能量越低越稳定 微观粒子都在不停地运动和相互作用着，如分子平动能、分子转动能、分子振动能、分子间势能、原子间键能、电子运动能、核内基本粒子间核能等等。系统内部这些能量的总和叫做系统的内能即热力学能，也就是中学教材上所说的物质具有的能量。 物质的能量和物质稳定性的关系是什么？ 冰 水 水蒸气 温度不断升高，自身能量不断增大，稳定性越来越低 任务二：分析化学反应中能量变化的原因 5.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(　　) C 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 练习册P46 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 1．如图是1 mol氢气燃烧的能量变化示意图： ①试分析a、b表示的含义。 ②判断氢气燃烧是吸热反应还是放热反应。 2．金刚石和石墨是由碳元素组成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 的能量。 ①石墨转化为金刚石是化学变化吗？ ②1 mol石墨与1 mol 金刚石的总能量相比哪个更高？ ③你认为金刚石和石墨哪个更稳定？ 能量越低物质越稳定 教材P41 3、4题 21 化学反应中热能的利用 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 教材P34 化学反应中热能的利用 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。 2.化石燃料利用过程面临的问题 教材P34 化学反应中热能的利用 3.能源可持续发展的措施（节能） ①提高燃料的燃烧效率 （改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等） ②提高能源的利用率 ③开发使用新能源 （开发利用可再生新能源，如太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等） 教材P35 核能是不可再生能源！ 对环境也有污染！ 下列叙述不正确的是（ ） A．开发氢能、太阳能、风能、生物质能等新能源是践行低碳生活的有效途径 B．火力发电是将燃料中的化学能直接转化为电能的过程 C．利用生物质能就是间接利用太阳能 D．绿色植物进行光合作用时，将太阳能转化为化学能 B 能量变化 化学能转化为热能 放热 反应 吸热 反应 类型 反应物的总能量大于生成物的总能量 反应物的总能量小于生成物的总能量 遵循能量守恒原 理 能量 利用 燃料充分燃烧 新能源的开发 减少污染 课堂小结 THANKS 授课人：李旭苗 时间：2024年3月15日 高中化学 27 $$