2.2.1化学反应与能量转化（课件）—2024-2025学年高中化学鲁科版（2019）必修第二册

第二章 化学键 化学反应规律 第二节 化学反应与能量转化 2.2.1 化学反应中能量变化的本质及转化形式 核心素养目标 宏观辨识与微观探析： 学生能从宏观上认识放热反应和吸热反应的现象；从微观角度理解化学反应中能量变化的本质是化学键的断裂和形成，能分析物质内部能量变化与反应吸放热的关系，建立宏观现象与微观本质的联系。 变化观念与平衡思想： 认识到化学反应伴随着能量的转化，理解化学能与热能等能量形式之间可以相互转化，且在转化过程中遵循能量守恒定律，形成能量变化的观念和守恒思想。 科学探究与创新意识： 在实验探究化学反应能量变化的过程中，学生学会提出问题、设计实验、观察现象、分析结果，培养科学探究能力和创新思维，能对实验进行改进和创新 重点 放热反应和吸热反应的判断，这是学生认识化学反应能量变化的基础，学生需要掌握常见的放热反应和吸热反应类型，并能根据反应的特点进行判断；化学反应中能量变化的本质及转化形式，理解能量变化本质有助于学生深入认识化学反应的原理，掌握能量转化形式能让学生明白化学反应在生活和生产中的应用； 难点 用化学键解释某些吸热反应和放热反应，化学键与能量变化的关系较为抽象，学生难以理解键能变化与反应吸放热之间的内在联系；化学反应中能量变化大小的计算，计算过程涉及到化学方程式、键能等知识的综合运用，对学生的知识掌握和计算能力要求较高 课前导入 课前导入 现代社会中,人类的一切活动(从衣食住行到文化娱乐,从社会生产到科学研究等)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着放热或吸热现象。 真自热才敢说真话？自热火锅到底如何“自热”的 01 吸热反应与放热反应 联想·质疑 在以下两个你熟悉的化学反应中，除了物质的变化外是否还有能量的变化？如果有，是什么样的能量变化？ 木炭在空气中燃烧 水在通电条件下分解 化学能转化为热能、光能 化学能转化为电能 感受化学反应中的能量变化 实验现象及结论 ★实验现象：铁粉溶解，产生大量气泡，溶液温度升高 ★化学方程式：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ ★结论：化学反应中有能量的释放 ★实验现象：有气泡产生,溶液温度降低 ★结论：化学反应中有能量的吸收 ◆综上所述，所有的化学反应在发生物质变化的同时都伴随着能量的变化 放热反应 化学上，我们把放出热的反应称为放热反应 常见的放热反应 ①活泼金属与水或酸的反应。 如 2Al+6HCl＝AlCl3+3H2↑ ②酸碱中和反应。 如 2KOH+H2SO4＝K2SO4+2H2O ③燃烧反应。 如 C、CO、C2H5OH等的燃烧 ④多数化合反应。 如 CaO+H2O ＝Ca（OH）2 SO3+H2O=H2SO4 吸热反应 吸收热的反应称为吸热反应 常见的吸热反应 ①多数分解反应， 如CaCO3CaO+CO2↑ ②2NH4Cl（s）+Ba(OH)2·8H2O （s）＝ BaCl2+2NH3 ↑+10H2O ③C(s)+H2O(g) CO+H2 ④少数化合反应，CO2+ C 2CO ⑤ 柠檬酸与碳酸氢钠的反应 有关吸热反应和放热反应的注意事项 (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。 放热反应与吸热反应的比较 放热反应 吸热反应 形成 原因 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量 与化学 键强弱 的关系 生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量 生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量 反应过 程图示     请根据下列信息判断氢气燃烧生成水蒸气时是吸收能量还是释放能量。 断键时吸收的总能量：436 kJ＋249 kJ＝685 kJ； 成键时释放的总能量：930 kJ； 所以1 mol H2燃烧生成水蒸气时释放能量245 kJ。 综上所述，氢气燃烧生成水蒸气是释放能量 02 化学反应中能量变化的本质及转化形式 化学反应的实质和特征 化学反应 物质变化 能量变化 反应物 吸收能量 旧化学键断裂 生成物 新化学键形成 吸收能量 差值 在化学反应过程中，如果形成新化学键释放的能量大于破坏旧化学键吸收的能量，就会有一定的能量以热能、电能或光能等形式释放出来；如果形成新化学键释放的能量小于破坏旧化学键吸收的能量，则需要吸收能量 从化学键的角度分析化学反应中能量变化的本质 可将化学反应的过程看作“储存”在物质内部的能量转化为热能、电能或光能等释放出来的过程，或者是热能、电能或光能等转化为物质内部的能量被“储存”起来的过程。一个确定的化学反应发生时是吸收能量还是释放能量，取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小 从物质内部能量的角度分析化学反应中能量变化的本质 化学反应中能量变化大小的计算方法 ★根据反应物总能量和生成物总能量计算 ΔE＝|反应物总能量－生成物总能量| ★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| 化学反应中能量变化的应用 人们常常利用化学反应将化学能转化为热能、电能等其他形式的能量，用于生产、生活和科研。例如，焊接钢轨利用了铝与氧化铁反应产生的热量，铝 - 空气海洋电池则利用铝与氧气的反应产生的电能供电。化学家也常常利用热能、电能等促使很多化学反应发生，获得所需要的物质，如煅烧石灰石制取生石灰、太阳能光解水制氢等。可见，研究化学反应中能量的转化，对于社会发展、科技进步具有重要意义。 氢 能 氢能被视为 21 世纪最具发展潜力的清洁能源，世界上许多国家和地区已经广泛开展了氢能研究。20 世纪 50 年代，科学家利用液氢作为超音速和亚音速飞机的燃料，成功地使氢能飞机上天。氢氧燃料电池被认为是利用氢能解决未来人类能源危机的途径之一。氢氧燃料电池可将化学能直接转换为电能，能量转换效率通常为 60% ～ 80%，而且污染少、噪音小、装置可大可小、使用方便。我国发展氢能具有明显优势，制氢原料充足，工业副产品制氢、可再生能源制氢、化石燃料制氢等丰富的氢气来源为我国氢能产业的发展提供了基础保障。 使用氢燃料的长征 5号运载火箭 03 课堂小结 04 课堂练习 C 1.下列对化学反应的认识错误的是(　　)。 A.会引起化学键的变化 B.会产生新的物质 C.必然引起物质状态的变化 D.必然伴随着能量的变化 D 2.下列变化中属于吸热反应的是(　　)。 ①液态水汽化　②将胆矾加热变成白色粉末　③浓硫酸稀释　④氯酸钾分解制氧气　⑤生石灰与水反应生成熟石灰 A.①④ B.②③ C.①④⑤ D.②④ A 3.2021年12月,“中国航天”入选年度中国媒体流行语。航天领域常用“液氧-煤油”、“液氧-液氢”等火箭推进剂。下列关于火箭推进剂的说法错误的是(　　)。 A.推进剂中燃料燃烧的反应是吸热反应 B.“液氧-煤油”推进剂的燃烧产物含有CO2 C.“液氧-液氢”推进剂具有清洁等优点,但储存和运输较为困难 D.火箭推进剂的发展对人类社会的进步具有促进作用 B 4.已知2SO2+O22SO3为放热反应,下列关于该反应的说法正确的是 (　　)。 A.1 mol O2具有的能量一定高于2 mol SO2具有的能量 B.2 mol SO2和1 mol O2具有的总能量一定高于2 mol SO3具有的总能量 C.2 mol SO2的总键能一定低于2 mol SO3的总键能 D.因该反应为放热反应,故不必加热就可以发生 Thanks 好好学习天天向上 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$