6.1.1 化学能与热能 课件- 2024-2025学年下学期高一化学同步课件（人教版2019必修第二册)

第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 课时1 化学能与热能 课堂总结与练习 03 新课讲授 02 目录 Contents 课程标准与核心素养 01 课程标准与核心素养 01 课程标准 知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。 了解化学能与热能的相互转化及其在生产、生活中的应用。 认识提高燃料燃烧效率、研制新型电池的重要性和途径。 核心素养 宏观辨识与微观探析 证据推理与模型认知 科学探究与创新意识 科学态度与社会责任 新课讲授 02 新课引入 700多年前，著名的意大利旅行家马克·波罗到过中国，看见中国人烧煤炼铁，这是他生平第一次看到煤做燃料，马克·波罗在他的游记里记载了这件新鲜事。书中写到，中国有一种黑色石头，能燃烧，着起火来像火柴一样，而且终夜不灭。现代科学可以这样解释，煤中含有大量的碳，燃烧时放出热能。 这种能量从何而来？ 它与化学物质和化学反应有什么关系？ 高温条件提供的热能在石灰石的分解中有什么作用？ 新课引入 化学变化的特征: 我们利用化学反应可以： 化学变化中除有新物质生成外，常伴随着放热、发光、变色、放出气体、生成沉淀等现象发生。 ①制取新物质 ②利用反应中产生的能量 新课引入 化学能 热能 光能 电能 声能 各种物质本身都具有能量，物质的组成、结构、状态不同，所具有的能量也不同。储存在物质当中的能量称为化学能。 化学能与热能 实验探究：化学反应中存在热量变化 【实验6-1】 【实验6-2】 化学能与热能 实验探究：化学反应中存在热量变化 实验探究——盐酸与镁反应前后溶液温度的变化 Mg + 2HCl === MgCl2 + H2↑ 实验操作 在试管中加入2 mL 2 mol/L 盐酸，再放入用砂纸打磨光亮的镁条，用温度计测量过程的温度变化 实验现象 镁条逐渐溶解，有气泡产生，温度计温度上升，用手触摸试管壁，有温热感 反应原理 实验结论 镁与盐酸反应放出热量 化学能与热能 实验探究——氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应 实验操作 将20g Ba(OH)2•8H2O晶体研细后与10g NH4Cl在烧杯中混合，放在滴有几滴水的木片上，用玻璃棒快速搅拌，闻到气味后迅速盖上烧杯，用手触摸烧杯下部，试着用手拿起烧杯 实验现象 有刺激性气味气体产生；木片上的水结成冰，与烧杯底粘在了一起；用手触摸杯壁下部，有凉的感觉 反应原理 实验结论 氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应吸收热量 Ba(OH)2·8H2O + 2NH4Cl === BaCl2 + 2NH3↑+ 10H2O 实验探究：化学反应中存在热量变化 化学能与热能 理论升华：化学反应中存在热量变化 化学反应中有新物质的生成，同时反应过程中伴随着热量的吸收或释放 把释放热量的反应称为放热反应 把吸收热量的反应称为吸热反应 化学能与热能 理论升华：化学反应中存在热量变化 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铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2·8H2O或Ca(OH)2与NH4Cl反应 ③以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应，如C与H2O(g)反应，C与CO2反应 ④NaHCO3与盐酸的反应 化学能与热能 理论升华：化学反应中存在热量变化 注意：吸热反应、放热反应是指反应过程中吸收还是放出热量，与反应是否需要加热等条件没有直接联系。 如：大多数燃烧反应都需要加热，但燃烧反应都是放热反应； NH4Cl和Ba(OH)2•8H2O的反应 在常温下就可反生，但它是吸热反应。 吸热反应一定需要加热，放热反应一定不需要加热，这种说法正确吗？ 化学能与热能 理论升华：化学反应中存在热量变化 有关吸热反应和放热反应理解的三个“不一定” (1)放热反应不一定容易发生，如合成氨反应需要在高温、高压和催化剂作用下才能发生；吸热反应不一定难发生，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应在常温下能发生。 (2)需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如硫与铁的反应；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。 (3)放热过程不一定是放热反应，如NaOH固体的溶解和浓硫酸的稀释是放热过程，但不是放热反应；吸热过程不一定是吸热反应，如升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。 化学能与热能 微观探析：化学反应中存在热量变化 化学反应为什么会伴随着热量的变化？能量变化的本质是什么？ H2O(l) H2O(g) 100 ℃ 2H2O 2H2↑ + O2↑ 2 000 ℃ 破坏化学键 破坏分子间作用力 化学能与热能 微观探析：化学反应中存在热量变化 化学反应为什么会伴随着热量的变化？能量变化的本质是什么？ 化学反应的特征 化学反应的实质 有新物质的生成 旧键断裂，新键形成 吸收能量 释放能量 化学能与热能 微观探析：化学反应中存在热量变化 以H2＋Cl2===2HCl反应为例探究化学反应中能量变化 化学能与热能 微观探析：化学反应中存在热量变化 以H2＋Cl2===2HCl反应为例探究化学反应中能量变化 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 1 mol H2 吸收的能量：679 kJ 释放的能量：862 kJ < 化学能与热能 微观探析：化学反应中存在热量变化 以 为例探究化学反应中能量变化 2H2O 2H2↑ + O2↑ 2 000 ℃ 2H2O(g) = 2 H2(g) + O2(g) 4H—O → 2H—H + O=O 吸收的能量 4×465kJ (2×436+498)kJ 释放的能量 > 4molH 2molH2(g) 1molH-H形成释放436KJ能量 2molO 1molO2(g) 1molH-O键断裂吸收465kJ能量 } 2mol H2O(g) 1molO=O形成释放498KJ能量 反应结果吸收能量 =(4×465)—(2×436+498)kJ=490kJ 可以用方程式表示为 2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) △H =+490kJ •mol-1 化学能与热能 微观探析：化学反应中存在热量变化 化学反应中能量变化的实质原因 反 应 物 旧化学 键断裂 新化学 键形成 吸收能量 释放能量 生 成 物 决定 能 量 变 化 释放能量大于吸收能量：放热反应 吸收能量大于释放能量：吸热反应 注：键能越大，化学键越 ，分子越 。 牢固 稳定 化学能与热能 宏观表征：化学反应中存在热量变化 反应物的总能量高 生成物的总能量低 生成物的总能量高 反应物的总能量低 吸热反应 放热反应 释放能量 吸收能量 放热反应：反应物的总能量 > 生成物的总能量 吸热反应：反应物的总能量 < 生成物的总能量 化学能与热能 宏观表征：化学反应中存在热量变化 生成物 反应物 的总能量 生成物 的总能量 能量 能量 生成物 反应物 图1 生成物 的总能量 反应物 反应物 的总能量 图2 吸收热量 放出热量 化学能与热能 宏观表征：化学反应中存在热量变化 放热反应 吸热反应 化学能与热能 热能应用：化学能与热能相互转化的应用 人类利用能源的三个阶段 柴草时期 化石能源时期 多能源结构时期 化学能与热能 热能应用：化学能与热能相互转化的应用 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 化学能与热能 热能应用：化学能与热能相互转化的应用 化石燃料获取能量面临的问题 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。 化学能与热能 热能应用：化学能与热能相互转化的应用 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 节能 化学能与热能 热能应用：化学能与热能相互转化的应用 能源可持续发展的措施 节能: (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燃烧效率; (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，有效提高能量利用率。 化学能与热能 热能应用：化学能与热能相互转化的应用 能源可持续发展的措施 寻找新能源： (1)特点:资源丰富、可以再生，对环境无污染。 (2)人们比较关注的新能源：太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。 可再生能源：在自然界中可以不断再生并有规律地得到补充的能源。 非再生能源：经过亿万年的形成，短期内无法恢复的能源。 课堂总结与练习 03 知识小结 化学反应与热能 宏观角度 （热量变化） 微观角度 （化学键） 相互转化 的应用 吸热反应 放热反应 吸收能量大于释放能量 释放能量大于吸收能量 旧化学键断裂吸收能量，新化学键形成放出能量 物质的燃烧 节能 寻找清洁的新能源 课后作业 1.下列说法正确的是（ ） A．放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应 B．化学反应必然伴随着能量变化，能量变化必然伴随着发生化学反应 C．化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少无关 D．化学反应中的能量变化主要是由化学键变化引起的 D 课后作业 2.下列变化符合图示的是(　　) ①KMnO4分解制O2　 ②铝与盐酸的反应 ③钠与水反应　 ④二氧化碳与灼热的木炭反应 ⑤Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应 ⑥硫酸与氢氧化钾的反应 A．②④⑥ B．②③⑤ C．②③⑥ D．③④⑥ C 课后作业 3.“太阳能燃料”国际会议于2019年10月在我国武汉举行，旨在交流和探讨太阳能光催化分解水制氢、太阳能光催化二氧化碳转化为燃料等问题。下列说法错误的是( ) A.太阳能燃料属于一次能源 B.直接电催化CO2制取燃料时，燃料是阴极产物 C.光催化分解水产生的H2是理想的绿色能源 D.研发和利用太阳能燃料，有利于经济的可持续发展 A 课后作业 4.中国化学家研究出一种新型复合光催化剂(C3N4/CQDs)，能利用太阳光高效分解水，原理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．通过该催化反应，实现了太阳能向化学能的转化 B．反应Ⅰ中涉及非极性键的断裂和极性键的形成 C．反应Ⅱ为：2H2O2 2H2O＋O2↑ D．总反应为：2H2O 2H2↑＋O2↑ 催化剂，光 C3N4/CQDs ，光 B 课后作业 5.已知部分键能如下表所示，计算下列三个反应中的能量变化情况。 （1）CH4 + 2O2 ==== CO2 + 2H2O，1 mol CH4完全反应时，_________（填吸收/放出）________ kJ能量。 （2）已知N2 + 3H2 ==== 2NH3，消耗1 mol N2 时放出92 kJ的热量，则上表中x的数值为 ________。 （3）如下图为白磷（P4）和P4O6的结构，1mol 白磷完全 燃烧，________（填吸收/放出）________kJ能量。 化学键 H—H H—N N≡N O＝O C—H C＝O H—O P—P P—O 键能（kJ/mol） 436 391 x 498 414 750 465 198 360 放出 946 放出 1638 708 谢谢大家 POWERPOINT DESIGN Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 $$