6.1 化学反应与能量变化 课件 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

人教版化学必修二 第六章 化学反应与能量 第1节 化学反应与能量变化 一、化学反应与热能 1、放热反应与吸热反应 实验探究一：镁和稀盐酸的反应 实验现象： 有气泡产生，用温度计测量，水银柱上升。 离子方程式： 实验结论： 该反应放出热量 实验探究二： Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反应 实验现象： 闻到刺激性气味，烧杯壁发凉;木片和烧杯黏结在一起，混合物呈糊状 化学方程式： 实验结论： 该反应吸收热量 Ba(OH)2·8H2O ＋ 2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O (1)定义 吸热反应： 热量的化学反应； 放热反应： 热量的化学反应。 吸收 释放 ★两个基本自然规律——“质量守恒”和“能量守恒” (1)质量守恒定律：自然界中的物质发生转化时总质量保持不变。 (2)能量守恒定律：不同形式的能量发生转换时总能量保持不变。 ①放热反应： 燃烧反应、金属和水或酸的反应、酸碱中和反应、 部分化合反应（如生石灰和水反应）、物质的缓慢氧化等。 放热过程：浓硫酸稀释、氢氧化钠固体溶解等。 （2）几种典型的放热和吸热反应 ②吸热反应： 部分化合反应（如：C和CO2反应）、C和H2以及CO为还原剂的反应、 Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反应、大部分分解反应如煅烧石灰石。 吸热过程：大多数铵盐溶于水。 练习1： 生活中每时每刻都发生着各种化学反应，下列反应不一定属于放热反应的是 A. H2SO4与Ba (OH)2溶液的反应 B.燃烧反应 C.复分解反应 D.中和反应 C 练习2. (双选) 下列物质放入水中，会显著放热的有( ) A.烧碱 B.硝酸铵 C.氯化钾 D.金属钠 AD 2、化学反应中能量变化的原因 （1）、化学反应的本质 H2 + Cl2 = 2HCl 点燃 H—H Cl —Cl H—Cl 断开 断开 形成 2 2 2 + = 一个化学反应的的过程，本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。 当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要吸收能量；而形成生成物中的化学键要放出能量。 实例：H2(g) ＋ Cl2(g) = 2HCl(g)。（25℃，101kPa） ①断键：断开1 mol H2中的H—H键要______436 kJ能量，断开1 mol Cl2中的Cl—Cl键要_______243 kJ的能量。则断键共需吸收______ kJ的能量。 ②成键：形成2 mol HCl中的H—Cl键要______862 kJ的能量。 ③结论：断键吸收的总能量______成键释放的能量，所以发生了______反应。 因此：化学键的__________________是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因。 吸收　 吸收　 679　 释放　 小于　 放热　 断裂和形成　 （2）、能量变化的决定因素 反应物的能量之和 E反 生成物的能量之和 E生 若E反> E生，放出能量。发生放热反应 若E反< E生，吸收能量。发生吸热反应 结论：化学反应中的能量变化决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。 思考：有化学键断裂或形成的变化是否一定是化学变化？ 不一定。如HCl溶于水发生电离断键，或从浓盐酸中挥发出氯化氢气体有化学键形成，但这些变化都是物理变化。 放热反应 吸热反应 2．关于吸热反应和放热反应的易错点 (1)“三个不一定”。 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吸热反应也不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。 (2)吸热反应和放热反应都是化学变化。 NaOH固体溶于水是放热过程，但不是放热反应； 升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。 3、人类利用能源的历史 天然气　 太阳　 地热　 氢　 （2）为了改善人类的生存环境，促进社会可持续发展，节能和寻找清洁能源成为人类的必然选择。节能不是简单地减少能源的使用，更重要是充分有效地利用能源，提高能源利用率。 二、化学反应与电能 1.火力发电——燃煤发电的能量转化过程 化学能（燃料） 燃烧 热能 蒸汽 轮机 机械能 发电机 电能 (2)关键——燃烧(氧化还原反应)。 (1) 13 火力发电是我国主要的发电方式。简单的说就是利用燃料发热,加热水,形成高温高压过热蒸汽,然后蒸汽沿管道进入汽轮机中不断膨胀做功,冲击汽轮机转子高速旋转,带动发电机转子(电磁场)旋转,定子线圈切割磁感线,发出电能。 ①使用的化石燃料属于不可再生资源; ②化石燃料的燃烧会产生大量的有害气体(如SO2、CO等)及粉尘,污染环境; ③能量经过多次转化，能量利用率低。 思考：火力发电有什么缺点？ [实验6-3] (1)将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。 Cu Zn 稀H2SO4 锌片溶解，表面有气泡，铜片表面没有气泡 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2 铜与稀硫酸不反应 结论： (2)用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象。 Cu Zn 稀H2SO4 锌片溶解，铜片表面出现气泡。 结论： 产生H2(还原反应)的位置发生了改变 (3) 如图6-6所示，用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是否偏转。 Cu Zn 稀H2SO4 锌片溶解，铜片表面出现气泡。电流计指针偏转 结论： 有电流产生，装置中化学能转变为电能。 指针偏转，电路中有电流通过，说明发生了电子定向移动。 Zn 比Cu活泼，用导线连在一起时，Zn片失去的电子（ Zn－2e－ = Zn2+）变成Zn2+进入溶液，电子经导线流向Cu片， 溶液中的H＋由于电场作用下移向Cu片得电子被还原成H2（2H+＋2e－ = H2 ↑） 2、原电池 （1）定义：能把化学能转变为电能的装置， 叫做原电池。 （2）电极——正负极 电子流进入（或电流流出）的一极，如铜片，H+在正极被还原，发生还原反应。 电子流出（或电流流进）的一极， 如锌片，被氧化，发生氧化反应。 负极： 正极： （3）电极反应 电极材料 原电池正负极 电极反应式 发生的反应 Zn片 Cu片 总离子反应 负极 正极 Zn-2e-=Zn2+ 2H++2e-=H2↑ 氧化反应 还原反应 Zn+2H+=Zn2++H2↑（两个电极反应之和） 负极 正极 (以铜-锌-稀硫酸原电池为例) （4）工作原理 e- ↑ e-→ e- ↓ ⊕ _ 外电路： 内电路（电解质溶液中）： 电子从负极→正极 电流从正极→负极 阳离子→正极 阴离子→负极 反应本质:自发进行的氧化还原反应。 这样整个电路构成了闭合回路，带电粒子的定向移动产生电流 电子不下水，离子不上岸 （5）原电池形成条件---- ①电极材料 实验装置 能否构成原电池 结论 能 能 不能 1、有两种活泼性不同的金属电极（或一种是非金属导体，如石墨） 2、较活泼的金属作负极；较不活泼的金属、石墨等作正极 （5）原电池形成条件---- ②电解质溶液 实验装置 能否构成原电池 结论 能 能 不能 1、电极材料均浸入的是电解质溶液 （5）原电池形成条件---- ③氧化还原反应 实验装置 能否构成原电池 结论 能 不能 1、自发进行的氧化还原反应 2、反应实质：原电池的负极和电解质溶液发生氧化还原反应 （5）原电池形成条件---- ④闭合回路 实验装置 能否构成原电池 结论 能 不能 整个装置应构成闭合电路 小结：原电池形成条件 ① 两种活泼性不同的金属作电极（或其中一种为能导电的非金属，如“碳棒”）其中较活泼金属为负极。较不活泼金属（或非金属）为正极（正极一般不参与电极反应，只起导电作用）； ② 电解质溶液 酒精、蔗糖、四氯化碳不是电解质 ③ 形成闭合回路 ④ 能自发地发生氧化还原反应 如： Al / NaOH / Mg 原电池 ： 是Al作负极 Cu / HNO3 （浓） / Fe 原电池 ： 是Cu作负极 两极一液一连线 补充：电极反应的书写方法： 负极：还原剂 － ｎｅ－ ＝ 氧化产物 正极：氧化剂 ＋ ｎｅ－ ＝ 还原产物 正极材料一般不参与反应，起传导电子的作用 CuSO4 (aq) Zn Cu 负极( ): . 正极( ): . 总反应式: . Zn Cu Zn－2e - = Zn2+ Cu2+ +2e - = Cu Zn+Cu2+ = Zn2 ++ Cu 练习：请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应： CuSO4 + Fe = Cu + FeSO4 设计成一个原电池。 ( ) ( ) ( ) 1、电解液： 2、电极材料： 正极: 负极: 3、电极反应式 ： 负极: 正极: C棒或者比Fe不活泼的金属,如：Cu Fe － 2e - = Fe 2+ Cu2+ + 2e - = Cu 现象：？ CuSO4 铁棒 判断原电池正、负极的方法 1、由组成原电池的两极材料判断： 一般是活泼的金属为负极；活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极 2、根据电流方向或电子流动方向判断： 电子流出的一极是负极，电子流进的一极是正极 4、根据原电池两极发生的变化来判断： 发生氧化反应的是负极，发生还原反应的是正极 【归纳小结】 5、电极反应现象： 负极：不断溶解，质量减少；正极：有气体产生（质量不变）或质量增加 3、根据内电路离子移动的方向判断： 阳离子移向的一极为正极，阴离子移向的为负极 Zn A Zn SO42－ H+ H+ A Zn SO42－ H+ H+ C A Zn Cu 煤油 SO42－ H+ H+ SO42— Zn H+ H+ Cu A (x) (x) (√) (x) A Zn SO42－ H+ H+ 木条 (x) 练习1： 3、化学电池——新能源和可再生能源的重要组成部分 （1）一次电池——锌锰干电池 ①氯化铵糊作电解质溶液，锌筒作负极，发生氧化反应，石墨棒作正极，二氧化锰不断被还原，电子由锌筒流向石墨棒。 ②特点： 放电后不能充电；便于携带，价格低。 随着用电器朝着小型化、多功能化发展的要求，对电池的发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。体积小、性能好的碱性锌－锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解质溶液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。 小知识： （2）二次电池——充电电池 ①特点：它在放电时进行氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。从而实现放电（化学能转化为电能）与充电（电能转化为化学能）的循环。 ②实例：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。目前汽车上使用的多数是铅酸蓄电池。手机、笔记本电脑、照相机和摄像机等电器所用的电池多数为锂离子电池。 练习1:日常所用干电池的电极分别为石墨棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应式可简化为： Zn－2e－===Zn2＋，2NH4＋＋2e－===2NH3↑＋H2↑(NH3与Zn2＋能反应生成一种稳定的物质)。根据上述判断，下列结论正确的是(　　) ①锌为负极，石墨为正极　 ②干电池可以实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化　 ③工作时，电子由石墨极经过外电路流向锌极　 ④长时间连续使用时，内装糊状物可能流出而腐蚀用电器 A．①③ B．②③ C．③④ D．①④ D （1）人类利用能源的三个阶段 eq \x(柴草时期)—杂草 ↓ eq \x(化石能源时期)—eq \a\vs4\al(煤、石油、　　　　) ↓ eq \x(新能源时期)—eq \a\vs4\al(　　　　能、风能、　　　　能、,海洋能和　　　　能等) $$