6.1 化学反应与能量变化 第1课时 课件 -2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第六章 第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 第1课时 化学反应与热能 wan 1 火的历史，远比人类的历史要长得多。据考古学家发现：云南的元谋人约在170万年前就开始用火了，人类开始利用燃烧产生的热量进行了第一次烧烤。 1970年4月24日，我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”成功发射，把太空“听得到”《东方红》的豪迈撒向寰宇，开启了中国航天的新纪元。此后，我国航天事业迅速发展，从承载通信、导航、遥感等各项服务和任务的卫星遍布近地轨道，到飞船、空间站巡天；从“嫦娥”探月，到“天问”探火、“羲和”逐日……中国人在广袤太空留下一个个坚实足迹。 燃烧是化学变化，思考：化学反应中能量是怎样变化的？ 化学能与热能——从火说起 实验步骤 在一支试管中加入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 实验探究 化学反应过程中存在热量变化——盐酸与镁反应 镁条 2 mol/L盐酸 任务一 认识化学能与热能 环节一 感受放热反应 环节一 感受放热反应 实验探究 化学反应过程中存在热量变化——盐酸与镁反应 实验现象 看到有气泡产生 大鹿化学工作室制作 用温度计测得反应后温度升高 实验结论 反应产生________，__________热量 气体 放出 环节二 感受吸热反应 实验步骤 将20 g Ba(OH)2 ·8H2O晶体研细后与10 g NH4Cl晶体一起放入烧杯中，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，用手触摸杯壁下部，试着用手拿起烧杯。观察现象 实验探究 化学反应过程中存在热量变化——氢氧化钡与氯化铵反应 环节二 感受吸热反应 环节二 感受吸热反应 实验现象 实验结论 该反应产生NH3和H2O，吸收热量 烧杯内的反应物呈糊状 有刺激性气味气体产生 触摸杯壁有冰凉的感觉 烧杯与木片间的水凝结成冰 实验探究 化学反应过程中存在热量变化——氢氧化钡与氯化铵反应 环节三 建立化学反应与热能转化模型 化学反应中总会伴随着能量变化，通常主要表现为热能的变化，有的______热量，有的______热量。 放出 吸收 归纳总结 除转化为热能外，还转化为机械能、光、声、电等多种能量形式。 机械能 光能 声能 电能 化学反应过程中存在热量变化 环节三 建立化学反应与热能转化模型 氢氧化钡与氯化铵 释放 热量 盐酸与镁 吸收 热量 放热 反应 吸热 反应 环节三 建立化学反应与热能转化模型 所有燃烧反应 01 酸碱中和反应 02 大多数化合反应 03 物质的缓慢氧化 05 活泼金属与水或酸的反应 04 2Na＋2H2O ＝ 2NaOH＋H2↑ C＋O2 CO2 点燃 NaOH＋HCl＝NaCl＋H2O CaO＋H2O ＝ Ca(OH)2 常见的放热反应 环节三 建立化学反应与热能转化模型 (固态铵盐与碱的反应) (C、H2为还原剂的氧化还原反应) NaHCO3与盐酸的反应 大多数分解反应 01 CaCO3 CaO＋CO2↑ 高温 C＋CO2 2CO 高温 Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl＝BaCl2＋2NH3↑＋10H2O C＋H2O(g) CO ＋H2 高温 02 特殊的吸热反应 常见的吸热反应 环节三 建立化学反应与热能转化模型 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，前期需加热引发，但为放热反应 放热反应常温下不一定容易发生 吸热反应不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应在常温下就能进行 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，为物理变化过程；另外升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应 判断易错点 任务二 分析化学反应中能量变化的原因 思考：化学反应过程中为什么会有能量变化？为什么有的化学反应释放热量，有的化学反应吸收热量？ 方法指引： 在实际学习和研究中，人们往往按照以下逻辑顺序逐步深入： 从宏观现象入手，观察并描述物质的性质和变化。 深入到微观结构，探究造成这些现象的根本原因。 借助理论工具（如量子化学计算），进一步解释和预测相关现象。 回归应用实践，利用所学知识解决实际问题和开发新技术。 总之，化学认识世界是一个由表及里、由浅入深、不断综合与细化的动态过程。 任务二 分析化学反应中能量变化的原因 微观角度——分子和原子的角度 化学变化中，分子破裂成原子，原子又重新组合成新的分子 电解水 水分子的变化 化学变化的实质 任务二 分析化学反应中能量变化的原因 一个化学反应过程，本质上就是旧化学键的_____和新化学键的_____过程 断裂 形成 以氢气在氯气中燃烧为例，用化学键的观点分析反应的本质过程 化学变化的实质 微观角度——化学键 任务二 分析化学反应中能量变化的原因 以氢气在氯气中燃烧为例，用化学键的观点分析反应的本质过程 断开 吸收能量 断开 吸收能量 形成 释放能量 释放能量 形成 微观角度——化学键 任务二 分析化学反应中能量变化的原因 E1＞E2，反应 能量(吸热反应) E1＜E2，反应 能量(放热反应) 旧化学键断裂 生成物 新化学键形成 反应物 吸收能量(E1) 释放能量(E2) 吸收 放出 化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因 任务二 分析化学反应中能量变化的原因 【例】氢气在氯气中燃烧的反应过程如下图所示： (1)根据上图填写下表： 化学键 断裂或形成1 mol化学键时能量变化 反应中能量变化 Cl—Cl 吸收243 kJ 共吸收______ kJ H—H 吸收436 kJ H—Cl 放出431 kJ 共放出______ kJ 679 862 (2)该反应______(填“放出”或“吸收”)______ kJ热量。 放出 183 任务三 分析化学反应中能量变化的原因 化学反应中，随着物质的变化，既有反应物中化学键的断裂，又有生成物中化学键的形成，化学能也随之而改变。 思考：一个化学反应是吸收能量还是放出能量是由什么决定的呢？ 物质的能量高低决定物质稳定性强弱，能量越低，物质越稳定。而物质越稳定，形成的化学键就越牢固，断键所需的能量就越大(或形成化学键所释放的能量就大) 反应物具有的总能量高 生成物具有的总能量低 化学 反应 向环境 释放能量 水由高处向低处流要释放能量 宏观角度——物质的能量 图示 放热 反应 任务三 分析化学反应中能量变化的原因 任务三 分析化学反应中能量变化的原因 水由低处抽向高处流需提供能量 物质的能量高低决定物质稳定性强弱，能量越低，物质越稳定。而物质越稳定，形成的化学键就越牢固，断键所需的能量就越大(或形成化学键所释放的能量就大) 生成物具有的总能量高 反应物具有的总能量低 化学 反应 从环境 吸收能量 图示 宏观角度——物质的能量 吸热 反应 【例】硅是太阳能电池的重要材料。工业冶炼纯硅的原理是： 化学反应与能量变化如图所示，回答下列问题： (1)①是_____反应，②是_____反应，③是_____反应(填“吸热”或“放热”)。 (2)反应②破坏反应物中的化学键所吸收的能量______(填“大于”或“小于”)形成生成物中化学键所放出的能量。 吸热 放热 吸热 小于 任务四 体会学能与热能相互转化的应用 以树枝杂草为主 早期的主要能源 以煤、石油和天然气为主 现代的主要能源 人类获取热能的主要途径都是通过物质的燃烧 任务四 体会学能与热能相互转化的应用 我国化石能源可开采年限 储量有限，短期内不可再生 煤、石油产品燃烧排放的污染物 大气污染物的主要来源 化石燃料获取能量面临的问题 任务四 体会学能与热能相互转化的应用 能量利用阶段提高能源的利用率 混动汽车 燃料燃烧阶段提高燃料的燃烧效率 富氧锅炉 节能减排的措施 任务四 体会学能与热能相互转化的应用 开发新能源 太阳能 节能减排的措施 总结练习 【例】能源是经济增长与社会发展的重要物质基础，某研究人员对世界一次能源替代趋势曾作如下预测： (1)上图化石能源中属于较清洁的能源的是________。 天然气 总结练习 (2)右图是氢能的制备及利用的途径之一 ①涉及能量转化方式有____。(填代号) a.光能→化学能b.电能→化学能c.化学能→电能 ②与汽油相比，氢气作为燃料的优点是___________________________ ac 污染小、可再生(合理即可) (3)“开源节流”是应对能源危机的重要举措，下列做法有助于能源“开源节流”的是_____(填字母)。 a.大力发展农村沼气，将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源 b.大力开采煤、石油和天然气以满足人们日益增长的能源需求 c.开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料 d.减少资源消耗，增加资源的重复使用、资源的循环再生 acd 知识延伸 西气东输 “西气东输”，我国距离最长、口径最大的输气管道，西起塔里木盆地的轮南，东至上海。供气范围覆盖中原、华东、长江三角洲地区。东西横贯新疆、甘肃、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏、上海9个省区，全长4200千米。 天然气进入千家万户不仅让老百姓免去了烧煤、烧柴和换煤气罐的麻烦，而且对改善环境质量意义重大。仅以一、二线工程每年输送的天然气量计算，就可以少烧燃煤1200万吨，减少二氧化碳排放2亿吨、减少二氧化硫排放226万吨。 总结练习 如图为N2(g)与O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化，下列说法中正确的是 A．1molN2(g)与1molO2(g)反应放出的能量为180kJ B．常温下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO C．NO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水 D．1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的总能量 总结练习 某反应由两步反应A→B→C完成，它的反应能量变化曲线如图所示。下列叙述正确的是 A．两步反应均为放热反应 B．A与C的能量差为E4-E1 C．A→B的反应一定需要加热 D．三种物质中C最稳定 【答案】D Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$