12 第2章 第2节 第1课时 化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课)-【名师导航】2024-2025学年高中化学必修第二册同步课件(鲁科版)

第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) 第2章　化学键　化学反应规律 第2节　化学反应与能量转化 必备知识 自主预习 一、化学反应中的能量变化 1．木炭在空气中燃烧，化学能要转化成____和____。 2．电解水时____转化为______，化学能也可以转化成____。 热能 光能 电能 化学能 电能 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) 3．实验探究——感受化学反应中的能量变化 实验操作 实验现象 结论 固体粉末________，有____产生，溶液温度____ 金属与酸反应____能量 固体粉末________，有____产生，溶液温度____ NaHCO3与柠檬酸反应时____热量 逐渐溶解 气泡 升高 释放 逐渐溶解 气泡 下降 吸收 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) 结论：化学反应都会伴随____的变化，有的反应____能量，有的反应____能量。 吸热反应：____热量的化学反应。 放热反应：____热量的化学反应。 能量 释放 吸收 吸收 释放 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) 判一判　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)有能量放出的变化过程都是放热反应。 (　　) (2)放热反应一定容易发生，吸热反应一定难以发生。 (　　) (3)化学反应中的能量变化全部是以热量的形式转化的。 (　　) × × × 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) 二、化学反应中能量变化的原因 1．从化学键的变化角度分析 E1为破坏旧化学键吸收的能量，E2为形成新化学键释放的能量。E1<E2时，反应____能量，反应释放能量数值＝________。E1>E2时，反应____能量，反应吸收能量数值＝________。 放出 E2－E1 吸收 E1－E2 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) 2．从物质所具有的总能量关系分析   反应物总能量>生成物总能量，反应____能量。 反应物总能量<生成物总能量，反应____能量。 释放 吸收 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) 3．化学反应中能量转化的形式 化学能⥫⥬____、____或____等。 热能 电能 光能 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) 判一判　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)在任何化学反应中，反应物所具有的总能量与生成物所具有的总能量是不会相等的，在新物质产生的同时总是伴随着能量的变化。 (　　) (2)在化学反应中，若破坏旧化学键吸收的能量大于形成新化学键释放的能量，则该反应是吸热反应。 (　　) (3)相同质量的氢气在氧气中燃烧比与氧气混合发生爆炸反应放出的热量少。 (　　) √ √ × 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) 关键能力 情境探究 对化学反应中能量变化的理解 材料一　物体在加热或冷却过程中，温度升高或降低而不改变其原有相态所需吸收或放出的热量，称为“显热”。它能使人们有明显的冷热变化感觉，通常可用温度计测量出来。如在常压下，将水从20 ℃加热到80 ℃所吸收的热量，就叫显热。 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) 材料二　利用铝的还原性和铝转化为氧化铝时能放出大量热的性质，工业上常用铝粉来还原一些难熔性氧化物，这类反应被称为铝热反应。例如，在焊接铁轨时，人们常将铝粉与氧化铁的混合物点燃，由于反应放出大量的热，置换出的铁以熔融态流出，让熔融的铁流入铁轨的裂缝，冷却后就将铁轨牢牢地焊接在一起。 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) 1．将水从20 ℃加热到80 ℃的显热过程是吸热反应吗？ 提示：不是，因为此吸热过程未发生化学反应。 2．铝热反应中反应物的总能量和生成物的总能量有什么关系？ 提示：反应物的总能量大于生成物的总能量。 3．化学反应中有能量变化的根本原因是什么？ 提示：旧化学键断裂吸收的能量与新化学键形成放出的能量不相等。 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) 放热反应和吸热反应的比较   放热反应 吸热反应 能量 变化 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 键能 变化 生成物的总键能大于反应物的总键能 生成物的总键能小于反应物的总键能 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课)   放热反应 吸热反应 图示 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课)   放热反应 吸热反应 常见 实例 (1)金属与水或酸的反应 (2)金属氧化物与水或酸的反应 (3)可燃物的燃烧反应及缓慢氧化 (4)酸与碱的中和反应 (5)大部分化合反应 (1)大部分分解反应 (2)Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体反应 (3)柠檬酸与NaHCO3的反应 (4)高温下焦炭与水蒸气的反应 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) √ 1．下列说法不正确的是(　　) A．化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化 B．放热反应都不需要加热就能发生 C．吸热反应在一定条件下(如常温、加热等)也能发生 D．化学反应是放热还是吸热，取决于生成物具有的总能量和反应物具有的总能量 B　[有些放热反应如铝热反应，需要加热才能发生，故B错误。] 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) 2．已知反应A＋B===C＋D的能量变化如图所示，下列说法正确的是(　　) A．该反应是放热反应 B．只有在加热条件下才能进行 C．反应物的总能量高于生成物的总能量 D．反应中断开化学键吸收的总能量高于形成化学键放出的总能量 √ 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) D　[根据图像可知反应物总能量低于生成物总能量，所以该反应是吸热反应，故A、C错误；某些吸热反应不需要加热也可以发生，如氢氧化钡晶体和氯化铵晶体发生的吸热反应，故B错误；断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量，该反应是吸热反应，所以反应中断开化学键吸收的总能量高于形成化学键放出的总能量，故D正确。] 易错警示 化学反应中能量变化的“不一定” (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)吸热反应不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。 (4)放热(或吸热)过程不一定是放热(或吸热)反应，如冰融化是吸热过程而不是吸热反应。 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) 利用化学键计算化学反应中的能量变化 氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图。 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) 1．根据图示回答下列问题： 燃烧1 mol H2生成水蒸气的能量变化： (1)吸收的总能量E1为多少？ (2)释放的总能量E2为多少？ 提示：燃烧1 mol H2生成水蒸气的能量变化为 (1)E1＝436 kJ＋249 kJ＝685 kJ。 (2)E2＝930 kJ。 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) 提示：E2>E1，释放能量；反应释放的能量为930 kJ－685 kJ＝245 kJ。 2．这个反应是释放能量还是吸收能量？释放或吸收多少能量？ 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) 化学反应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 ΔE＝|生成物总能量－反应物总能量|。 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 ΔE＝|断键时吸收能量之和－成键时释放能量之和|。 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) √ 1．下表中的数据表示断裂或形成1 mol化学键需消耗或释放的能量，根据表中数据计算以下反应生成1 mol CO2时的热量变化 (　　) CH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(g) A．放出热量800 kJ B．放出热量1 520 kJ C．吸收热量110 kJ D．放出热量610 kJ 化学键 C—H O—O O==O C—O C==O H—O 能量/kJ 415 138 498 343 798 465 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) A　[1个CH4中含4个C—H键，1个O2中含1个O==O键，1个CO2中含2个C==O键，1个H2O中含2个H—O键。生成1 mol CO2时，断裂 4 mol C—H键和2 mol O==O键，吸收的热量为Q吸＝4EC－H＋2EO＝O ＝4×415 kJ＋2×498 kJ＝2 656 kJ。形成4 mol HO键和2 mol C==O键，释放的热量为Q放＝4EO－H＋2EC＝O＝4×465 kJ＋2×798 kJ ＝3 456 kJ，因为Q放>Q吸，所以反应放热。放出的热量为ΔQ＝ Q放－Q吸＝3 456 kJ－2 656 kJ＝800 kJ。] 2．已知断开1 mol H—H键吸收的能量为436 kJ，形成1 mol N—H 键放出的能量为391 kJ，根据化学方程式N2＋3H2 2NH3， 反应消耗1 mol N2放出的能量为92.4 kJ，则断开1 mol N≡N键吸收的能量是(　　) A．945.6 kJ　　 B．869 kJ C．649.6 kJ D．431 kJ √ 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) A　[设断开1 mol N≡N键需吸收的能量为x，根据反应放出的能量＝形成新化学键放出的能量－断开旧化学键吸收的能量可知： 92.4 kJ＝6×391 kJ－3×436 kJ－x，解得x＝945.6 kJ。] 方法技巧 利用化学键计算反应中能量变化的解答思路如下： 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) [教材　交流研讨] 如图是1 mol H2与 mol O2反应中能量的变化图。试探究以下问题： (1)图中a、b、c、d表示的含义是什么？ (2)图中c＋d是何意义？a、b、d之间有什么关系？ 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) [答案]　(1)a表示1 mol H2O(g)的能量；b表示1 mol H2(g)和mol O2(g)的能量之和，c表示破坏1 mol H—H键、 mol O==O键所吸收的能量；d表示反应过程中生成1 mol H2O(g)放出的能量。 (2)c＋d代表形成2 mol H—O键所放出的能量。a、b、d之间的关系为b－a＝d。 学习效果 随堂评估 2 4 3 题号 1 1．下列说法正确的是(　　) ①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 ②伴有能量变化的物质变化都是化学反应 ③H2在O2中的燃烧是放热反应 ④放热反应加热到一定温度引发后，停止加热，反应仍能继续进行 A．③④　　　 B．①② C．①②③④ D．②③④ √ 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) 2 4 3 题号 1 A　[需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如铝热反应，①错误；冰融化成水、碘的升华等物理变化过程以及核变化(如原子弹的爆炸)都伴随有能量变化，但它们都不是化学反应，②错误；燃烧都是放热反应，③正确；因为放热反应在反应过程中放出热量，可以维持反应的继续进行，所以停止加热后反应也可以继续进行，④正确。] 2 3 题号 1 4 2．如图是化学反应中物质变化和能量变化的示意图。若E1>E2，则下列反应符合该示意图的是(　　) A．NaOH溶液与稀盐酸的反应 B．锌与稀盐酸的反应 C．碳酸钙受热分解的反应 D．一氧化碳在空气中的燃烧反应 √ 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) 2 3 题号 1 4 C　[由E1>E2判断出该反应属于吸热反应。酸碱中和反应是放热反应，A错误；金属和酸的反应属于放热反应，B错误；所有的燃烧反应都是放热反应，D错误。] 2 3 题号 4 1 3．(双选)关于下图的说法不正确的是(　　) 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) 2 3 题号 4 1 A．1 mol固态碘与1 mol H2化合生成2 mol HI气体时，需要吸收 5 kJ的能量 B．2 mol HI气体分解生成1 mol碘蒸气与1 mol H2时需要吸收 12 kJ的能量 C．1 mol固态碘变为1 mol碘蒸气时放出17 kJ的能量 D．碘蒸气与H2生成HI气体的反应是吸热反应 √ √ 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) 2 3 题号 4 1 CD　[由图可知，1 mol I2(s)＋1 mol H2(g)吸收5 kJ能量生成2 mol HI(g)，A项正确；1 mol I2(g)＋1 mol H2(g)放出12 kJ能量生成2 mol HI(g)，则2 mol HI(g)分解生成1 mol I2(g)与1 mol H2时吸收12 kJ的能量，B项正确；1 mol I2(g)变为1 mol I2(s)放出17 kJ的能量，则1 mol I2(s)变为1 mol I2(g)时需要吸收17 kJ的能量，C项错误；1 mol I2(g)＋ 1 mol H2(g)放出12 kJ能量生成2 mol HI(g)，该反应为放热反应，D项错误。] 2 4 3 题号 1 4．如图是某同学设计的放热反应的观察装置。其实验操作步骤如下： ①按如图所示将实验装置连接好； ②在U形管内加入少量红墨水(或品红溶液)， 打开T形管活塞，使U形管内两边的液面处于 同一水平面，再关闭T形管活塞； ③在盛有1.0 g氧化钙的小试管里滴入2 mL左右的蒸馏水，观察现象。请回答下列问题： 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) 2 4 3 题号 1 (1)实验前必须进行的一步实验操作是______________________。 (2)实验中观察到的现象是________________________________。 (3)上述实验现象说明CaO、H2O的能量与Ca(OH)2的能量之间的关系：___________________________________________________ _____________________。 (4)若该实验中CaO换成NaCl，实验还能否观察到相同现象？________(填“能”或“否”)。 检查装置气密性 U形管里的液体左边下降，右边上升 1 mol CaO和1 mol H2O具有的能量和大于1 mol Ca(OH)2具有的能量 否 必备知识 关键能力 学习效果 第1课时　化学反应中能量变化的本质及转化形式(基础课) 2 4 3 题号 1 [解析]　(1)该实验是由于气压变化导致实验现象的出现，所以实验前一定要检查装置气密性。(2)CaO和水反应放出热量，使大试管中空气膨胀，内部压强增大，导致U形管里的液体左边下降，右边上升。(3)CaO＋H2O===Ca(OH)2，根据实验现象可知：氧化钙和水的反应是放热的，1 mol CaO和1 mol H2O具有的能量和大于1 mol Ca(OH)2具有的能量。(4)氯化钠和水混合后，能量的变化不明显，试管内气体压强几乎不变，不会出现任何现象。 $$