6.1.1化学能与热能课件 2024—2025学年高一化学人教版（2019）必修第二册

户外出行装备中的能量科学 —基于吸热、放热反应的功能包研发 参加户外活动需要解决取暖、加热食物、处理意外扭伤冷敷等问题。户外出行包需要准备哪些功能包？ 1. 能发热：用于取暖、加热食物（需放出热量）； 2. 能制冷：用于伤口降温或保存药品（需吸收热量）； 任务一 ：初筛材料 活动一：请设计一个发热包，选取需要的材料。 问题1：哪些实验过程中会有热量的释放？ 问题2：请举出实例。 问题3：如何证明该过程中有热量的释放？ 3 【实验探究】实验6-1：盐酸与镁条的反应 P32 现 象 结 论 反应放出热量 有气泡放出，温度升高 活动二：请设计一个制冷包，选取需要的材料。 问题1：哪些实验过程中会吸收热量？ 问题2：请举出实例。 问题3：如何证明该过程中吸收热量？ 6 【实验探究】实验6-2：Ba(OH)2· 8H2O与NH4Cl的反应 现 象 结 论 反应方程式： 闻到有刺激性气味，烧杯底部很冷，烧杯与木片粘在一起。 反应吸收热量。 Ba(OH)2· 8H2O + 2NH4Cl＝BaCl2 +2NH3 +10H2O 活动三：总结常见的放热反应和吸热反应。 常见的放热反应 一切燃烧反应 物质的缓慢氧化 活泼金属与水或酸的反应 酸碱中和反应 铝热反应 大多数化合反应（CaO+H2O等） 常见的吸热反应 大多数分解反应 Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3 +10H2O C与水、CO2反应 H2、CO、C与金属氧化物反应 任务二：精选材料 活动一：分析在选择材料时需要考虑什么因素？ 考虑因素 成本 反应条件 携带方便 绿色安全 10 活动二：请结合相关因素分析制作发热包的合适材料。 常见的放热过程 1、浓硫酸稀释、NaOH固体溶解 2、三态变化 3、化学反应： 燃料的燃烧 物质的缓慢氧化 活泼金属与水或酸的反应 酸碱中和反应 铝热反应 化合反应（CaO+H2O等） 其它…… 11 活动三：请结合相关因素分析制作制冷包的合适材料。 常见的吸热过程 1、NH4NO3溶于水 2、干冰升华 3、化学反应： Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3 +10H2O C与水、CO2反应 H2、CO、C与金属氧化物 其它………… 12 任务三：实地应用 活动一：结合相关指标分析不同反应适用的制热和制冷的场景。 13 指标 固体酒精燃烧 生石灰水 铁氧化反应 能量密度 30MJ/kg 1.16MJ/kg 7.4MJ/kg（理论） 反应速度 秒级 分钟级 小时级 产物毒性 CO₂H2O 强碱性 无害氧化物 成本效益比 1:8 1:15 1:25 温度控制精度 ±50℃ ±5℃ ±2℃ 发热包 制冷包 技术 反应体系 降温幅度 成本 安全性 NaHCO₃-柠檬酸 固态+固态/液态 15–25°C 低 无毒副产物 NH4NO₃-H2O 溶解 20–30°C 中 ** 易氧化 压缩CO₂相变 液态CO₂气化 30–40°C 高 需高压容器 17 活动二：分析同一场景不同材料选择的依据 问题1：为什么户外出行时炉具中一般选择便携式卡式炉（液化石油气C3H8等）而不用固体酒精作为燃料？ 问题2：为什么不同物质燃烧放出热量不同？ 反应物的总能量高 生成物的总能量低 能量 ﹢ 放热反应 反应物的总能量=生成物的总能量+放出的热量 生成物的总能量高 反应物的总能量低 ﹢ 能量 吸热反应 生成物的总能量=反应物的总能量+吸收的热量 化学反应的过程,可以看成是能量的“贮存”或“释放”的过程 20 问题3：请从化学反应的本质分析为什么不同物质燃烧放出热量不同？ 一个化学反应是放热还是吸热取决于： 断开旧键所吸收能量与形成新键所放出能量的相对大小 E吸<E放: 反应放热 吸收能量 放出能量 E吸>E放: 反应吸热 化学反应的本质： 就是旧化学键的断裂和新化学键的形成的过程。 2H H-H Cl-Cl H2 + Cl2 2HCl 断开1molH－H键要吸收436kJ的能量。 断开1molCl-Cl键要吸收243kJ的能量。 2Cl 2H-Cl 形成2molH-Cl键要放出2×431kJ的能量。 键能 E吸热= 436kJ + 243kJ =679kJ E放热= 2×431kJ =862kJ 总的热效应 ？ 放出183kJ 例 如： 任务四：能源优化 活动一：分析常见发热包中的能源优劣。 化石燃料利用过程中面临两方面亟待解决的问题： (1)能源短缺问题日益突出。 (2)燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等造成了大气污染。 23 活动二：观看视频了解人类能源进化史，提出解决办法。 24 节能减排 主要是充分有效地利用能源。 如在燃料利用的过程中，节能的主要环节有两个： 一是燃料燃烧阶段，提高燃料的燃烧效率； 二是能量利用阶段，提高能源利用率。 理想的新能源应具有资源丰富、可以再生、对环境无污染的特点。 如太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。 寻找清洁的新能源 THE END THANKS 26 Lavf58.20.100 $$