6.1 第1课时 化学反应与热能（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年高中化学必修第二册（人教版2019 单选版）

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 栏目索引 基础落实 梳理必备知识 重难探究 提升关键能力 学以致用 发展科学素养 课程标准 核心素养目标 1.认识物质具有能量，认识吸热反应与放热反应。 2．了解化学反应体系能量改变与化学键的断裂和形成有关。 3．体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料的重要性。 　 1.宏观辨识与微观探析：从宏观角度认识化学能与热能的相互转化，从微观角度认识化学反应中能量变化的原因，从宏观和微观相结合的视角分析和解决问题。 2．科学探究与创新意识：通过实验探究化学能与热能的转化，认识物质具有能量，认识吸热反应和放热反应，知道通过化学反应可实现化学能与热能的相互转化。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 一、化学能与热能的相互转化 1．实验探究 (1)镁与盐酸的反应(实验6－1) 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R (2)Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应(实验6－2) 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 2．吸热反应和放热反应 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 二、化学反应中能量变化的原因 1．从化学键角度认识化学反应中能量变化(微观角度) (1)化学反应的本质 ①物质中的原子之间是通过______相结合的，当化学反应发生时，反应物的化学键断裂要____能量，而生成物的化学键形成要____能量，故__________________是化学反应中能量变化的主要原因。 ②化学反应中的物质变化总会伴随着____变化，通常主要表现为____的释放或吸收。 化学键 吸收 放出 化学键的断裂与形成 能量 热量 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R (2)化学反应中能量变化的定量分析[在25 ℃和101 kPa条件下，以反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)为例] 断裂化学键吸收的能量 形成化学键放出的能量 1 mol H2(g) 1 mol Cl2(g) 1 mol HCl(g) 436 kJ 243 kJ 431 kJ 1 mol该反应吸收的总能量＝436 kJ＋243 kJ＝679 kJ 1 mol该反应放出的总能量＝2×431 kJ＝862 kJ 【结论】断键吸收的总能量____成键放出的总能量，故该反应是____反应 小于 放热 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 2.从物质具有能量角度认识化学反应中能量变化(宏观角度) (1)物质具有的能量及变化 ①各种物质都具有能量，物质的____、____与____不同，所具有的能量也不同。 ②放热反应可以看成是反应物所具有的______转化为____释放出来，吸热反应可以看成是____转化为______被生成物所“储存”。 组成 结构 状态 化学能 热能 热能 化学能 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R (2)化学反应与能量变化的关系 一个化学反应是释放热量还是吸收热量，与______总能量和______总能量的相对大小有关。 反应物 生成物 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R ①若反应物的总能量____生成物的总能量，发生反应时会向环境释放能量； ②若反应物的总能量____生成物的总能量，发生反应时需要从环境吸收能量。 高于 低于 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 三、人类对能源的利用 1．人类对能源利用的三个阶段 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 2．新能源 (1)特点：资源丰富、________、____________等。 (2)人们比较关注的新能源：____能、__能、地热能、海洋能和__能等。 可以再生 对环境无污染 太阳 风 氢 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R ◆辨析比较 吸热反应和放热反应 (1)吸热反应和放热反应都是化学变化，既有物质变化又有能量变化。 (2)物质变化过程(物理变化和化学变化)有能量变化，但不一定是放热反应或吸热反应，如NaOH固体溶于水、碘升华等。 (3)某个反应是吸热反应还是放热反应与反应条件无关。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R ◆名师点拨 化学反应的本质及特点 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R (1)化学反应中能量变化取决于反应物中化学键断裂所吸收能量与生成物中化学键形成所释放能量的相对大小。 (2)物质变化和能量变化是同时发生的，不存在先后顺序。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R ◆要点图解 反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的能量变化图示 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R (1)相同条件下，形成1 mol某化学键(如H—Cl)放出的能量与断裂1 mol该化学键吸收的能量相等。 (2)参加反应时，断裂某化学键吸收的能量越多，则形成该化学键释放的能量就越多。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R ◆名师点拨 物质的稳定性与能量的关系 (1)一般情况，物质具有的能量越低，其稳定性越强。 (2)根据吸热(或放热)反应可比较反应物具有总能量和生成物具有总能量的相对大小，但不能比较某种反应物和某种生成物能量的相对大小。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R ◆微辨析(对的画“√”，错的画“×”) (1)化学变化中同时存在物质变化和能量变化过程(　　　　) (2)化合反应都是放热反应，分解反应都是吸热反应(　　　　) (3)化学反应中，断裂化学键释放能量，形成化学键吸收能量(　　 　　) (4)对于吸热反应，反应物具有的总能量低于生成物具有的总能量，因此生成物更稳定(　　 　　) √ × × × 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 探究一 探究吸热反应和放热反应 某校研究性小组的同学设计下图所示实验装置，探究化学反应中的能量变化。集气瓶中密封一定量空气，U形管中装有红墨水，试管中盛有物质X，胶头滴管中盛有液体Y，向试管中逐滴加入液体Y，观察现象并讨论。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R [问题设计] (1)若X是生石灰，Y是水，试判断U形管中红墨水液面的变化，并分析其原因。 提示：U形管中左侧液面下降，右侧液面上升；CaO与水反应生成Ca(OH)2，并放出大量的热，密封空气受热膨胀，气体压强增大，U形管中出现液面“左低右高”的现象。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R (2)若X是小苏打，Y是稀盐酸，试判断U形管中红墨水液面的变化，并分析其原因。 提示：U形管中左侧液面上升，右侧液面下降；NaHCO3与稀盐酸反应生成NaCl、CO2和H2O，吸收空气的热量，密封空气冷却，气体压强减小，U形管中出现液面“左高右低”的现象。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R (1)判断吸热反应和放热反应的方法 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R (2)常见的吸热反应和放热反应 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 【例1】 (2023·太原高一期末)如图为某化学反应中的能量变化，下列反应中符合如图关系的是(　　) C 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 解析： 由图可知，反应物具有的总能量低于生成物具有的总能量，则该反应是吸热反应。H2和O2、Na和O2的反应都是放热反应，A、B错误；CaCO3分解生成CaO和CO2的反应是吸热反应，C正确；Ca(OH)2和HCl发生中和反应，属于放热反应，D错误。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 1．(2024·邵东高一期末)化学反应在发生物质变化的同时伴随能量变化，是人类获取能量的重要途径。下列能量变化图与化学反应相对应的是(　　) D 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R A.氢气在氧气中燃烧 B.碳酸氢钠受热分解 C.盐酸与氢氧化钠反应 D.Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体反应 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 解析： 氢气在氧气中燃烧为放热反应，反应物总能量大于生成物总能量，A反应与图像不符；碳酸氢钠受热分解为吸热反应，反应物总能量小于生成物总能量，B反应与图像不符；氢氧化钠与盐酸的反应为放热反应，但是断裂化学键需要吸收能量，形成化学键需要放出能量，C反应与图像不符；Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应为吸热反应，反应物总能量小于生成物总能量，D反应与图像相符。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 探究二 从宏观和微观角度认识化学反应中能量变化 氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，具有燃烧热值高的特点。我国长征系列运载火箭的第三级火箭常使用液氢和液氧作推进剂，燃烧的产物是水，不会对环境产生影响。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 已知：断裂1 mol H2(g)和1 mol O2(g)中化学键分别吸收436 kJ、498 kJ能量，断裂1 mol H—O吸收463 kJ能量。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R [问题设计] (1)分别计算反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)中，断裂2 mol H2(g)和1 mol O2(g)中化学键吸收的总能量及形成2 mol H2O(g)中化学键释放的总能量，并判断该反应中能量变化。 提示：断键吸收的总能量为2×436 kJ＋498 kJ＝1 370 kJ，成键释放的总能量为4×463 kJ＝1 852 kJ，则该反应是放热反应。 (2)已知H2O(l)→H2O(g)吸收能量，比较生成2 mol H2O(g)和2 mol H2O(l)放出热量的大小，并比较H2O(g)和H2O(l)的稳定性。 提示：生成2 mol H2O(l)放出热量更多；H2O(l)的稳定性强于H2O(g)。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R (1)化学反应中能量变化的原因 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R (2)从宏观和微观视角认识放热反应与吸热反应 反应类型 放热反应 吸热反应 宏观角度 反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量低于生成物具有的总能量 能量变化图示 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 反应类型 放热反应 吸热反应 微观角度 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 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 【例2】 (2023·齐齐哈尔高一期末)研究人员研制出一种新型复合光催化剂，可以利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，主要过程如图所示： 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 下表所示为此反应条件下，断裂或形成1 mol对应的化学键吸收或放出的能量。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 下列说法错误的是(　　) A．若过程 Ⅰ 中反应物的物质的量为1 mol，则过程 Ⅰ 吸收的能量为463 kJ B．过程 Ⅰ 中反应物的总能量大于过程 Ⅲ 中生成物的总能量 C. 若过程 Ⅰ 中反应物的物质的量为2 mol，则过程 Ⅱ 放出的能量为574 kJ D．过程 Ⅲ 为氧化还原反应 B 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 解析： 过程 Ⅰ 中断裂H—O，生成氢原子和—OH，若过程 Ⅰ 中反应物的物质的量为1 mol，断裂1 mol H—O，吸收的能量为463 kJ，A正确；总反应为吸热反应，故过程 Ⅰ 中反应物的总能量小于过程 Ⅲ 中生成物的总能量，B错误；若过程 Ⅰ 中反应物的物质的量为2 mol，则过程 Ⅱ 的反应为2H·＋2·OH===H2O2＋H2，形成了1 mol H—H、1 mol O—O，放出的能量为(138＋436) kJ＝574 kJ，C正确；过程 Ⅲ 中H2O2生成氢气和氧气，元素化合价发生了变化，为氧化还原反应，D正确。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 解答本题的思路如下： (1)分析水分解的微观图示，判断过程 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 中反应物和生成物及化学键的变化。 (2)结合表中断裂或形成1 mol化学键的能量变化，判断过程 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 中能量变化。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 2．氢气和氧气发生反应的过程，可用如下模型表示(“－”表示化学键)，下列说法不正确的是(　　) A．过程 Ⅰ 是吸热过程，过程 Ⅲ 是放热过程 B．该反应为放热反应 C．状态a的总能量大于状态d的总能量 D．该反应中能量转化只以热能的形式进行 D 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 解析： 过程Ⅰ分子中化学键断裂形成原子，属于吸热过程，过程 Ⅲ 形成H2O中化学键，释放能量，A正确；该反应为氢气与氧气反应生成H2O，为放热反应，B正确；该反应放热，则a的总能量大于d的总能量，C正确；氢气与氧气的反应中，存在化学能→热能，化学能→光能等形式的能量转化，D错误。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 1．(2024·湖北武汉市重点中学联考期末)2024年5月3日，搭载嫦娥六号探测器的长征五号遥八运载火箭在海南文昌航天发射场发射升空，嫦娥六号探测器于6月2日成功落月。下列不能作为火箭推进剂的是(　　) A．液氮-液氢 B．液氧-液氢 C．液态NO2-肼(N2H4) D．液氧-煤油 A 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 解析： 虽然氮气在一定的条件下可以与氢气反应，而且是放热反应，但是，由于氮气键能很大，该反应的速率很小，氢气不能在氮气中燃烧，在短时间内不能产生大量的热量和大量的气体，因此，液氮-液氢不能作为火箭推进剂，A符合题意；氢气可以在氧气中燃烧，反应速率很大且放出大量的热、生成大量气体，因此，液氧-液氢能作为火箭推进剂，B不符合题意；液态NO2和肼在一定的条件下可以发生剧烈反应，该反应放出大量的热，且生成大量气体，因此，液态NO2-肼(N2H4)能作为火箭推进剂，C不符合题意；煤油可以在氧气中燃烧，反应速率很大且放出大量的热、生成大量气体，因此，液氧-煤油能作为火箭推进剂，D不符合题意。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 2．(2024·慈溪高一期末)化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，下列说法不正确的是(　　) C A．上述反应是放热反应 B．1 mol A2(g)和1 mol B2(g)具有的总 能量高于2 mol AB(g)具有的总能量 C．断开化学键消耗的总能量大于形成化学键释放的总能量 D．若反应生成2 mol液态AB，放出的热量大于(y－x) kJ 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 解析： 反应物总能量大于生成物总能量，该反应是放热反应，A正确；该反应为放热反应，因此1 mol A2(g)和1 mol B2(g)具有的总能量高于2 mol AB(g)具有的总能量，B正确；该反应为放热反应，断开化学键消耗的总能量小于形成化学键释放的总能量，C错误；物质由气态到液态放热，应生成2 mol气态AB，放出的热量为(y－x) kJ，故当生成2 mol液态AB，放出的热量大于(y－x) kJ，D正确。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 3．下列实验现象或图像中信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是(　　) A 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 解析： 锌粒与稀盐酸反应生成H2，针筒活塞向右移动，可能是由于生成气体所致，不能判断该反应是否放热，A符合题意；由图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，则该反应是放热反应，B不符合题意；U形管的液面左低右高，说明集气瓶中密封空气受热膨胀，气体压强增大，则生石灰与水的反应是放热反应，C不符合题意；稀盐酸滴入NaOH溶液中，温度计的水银柱不断上升，说明反应体系温度升高，则该反应是放热反应，D不符合题意。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 4．(2023·枣庄高一统考)科学家用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程如图所示： 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 下列说法正确的是(　　) A．CO 和O 生成 CO2是吸热反应 B．在该过程中，CO 断键形成C和O C．状态 Ⅱ →状态 Ⅲ 是放热过程 D．状态 Ⅰ →状态 Ⅲ 表示 CO与 O2反应的过程 C 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 解析： 由图可知，状态 Ⅰ (CO＋O)具有的总能量高于状态 Ⅲ (CO2)具有的总能量，则CO 和O 生成CO2是放热反应，A错误；CO和O结合生成CO2，由图可知CO不会断键形成C和O，B错误；状态 Ⅱ →状态 Ⅲ 过程中形成共价键，应为放热过程，C正确；状态 Ⅰ →状态 Ⅲ 是CO与O反应生成CO2的过程，D错误。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 5．氨是一种重要化工原料，可用于制备尿素[CO(NH2)2]、硝酸及各种有机化合物。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R (1)氨与CO2在高温、高压和催化剂存在的条件下反应可以获得尿素，同时生成水，其能量变化如图所示。该反应属于________(填“放热”或“吸热”)反应，其中E3→E1的能量变化可能是由________(填“形成”或“断裂”)化学键________(填“放出”或“吸收”)能量引起的。 (2)汽车尾气中的氮氧化物常用氨还原法去除。用NH3还原汽车尾气中的NO2，只生成N2和H2O，则该反应的化学方程式为______________________________________，此反应中每生成0.7 mol N2，转移________mol电子。 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 第六章 化学反应与能量 化学 必修 第二册 R 谢谢观看！ $$