6.1.1 化学反应与热能 课件 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

化学反应与能量变化 第1课时 化学反应与热能 宏观辨识：理解化学反应中能量的变化取决于反应物与生成物的总能量的相对大小。 微观探析：从化学键的断裂和形成上认识化学能量与化学变化的本质。 2 1 化学反应与热能 化学反应提供热能的例子？ “暖宝宝”中含有铁粉、活性炭、水、氯化钠等 物质，遇空气发生反应的化学方程式： 4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3 CaO+H2O=Ca(OH)2 4Al+3O2=2Al2O3 化学反应与热能 特征：有新物质的产生 化学反应除了物质变化，还存在什么变化呢? Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu 化学反应与热能 在一只试管中加入 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 实验操作 实验现象 结论 ①镁条溶解，看到有气泡产生 ②用手触摸反应后的试管，____________ ③用温度计测得反应后温度_______ 该反应 热量 手感到发烫 升高 放出 Mg+2H+=Mg2++H2↑ 离子方程式： 放热反应：把释放热量的化学反应称为放热反应 化学反应与热能 将 20g Ba(OH)2• 8H2O 晶体研细后与 10g NH4Cl 在烧杯中混合，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，用手触摸烧杯下部，试着用手拿起烧杯。观察现象。 化学反应与热能 实验探究 实验操作 实验现象 结论 ①闻到 气味 ②混合物呈 状 ③用手触摸杯壁下部，_______；用手拿起烧杯，_____________________________ 该反应 热量 冰凉 吸收 刺激性 糊 化学方程式： Ba(OH)2.8H2O+2NH4Cl=BaCI2+2NH3↑+10H2O 木片与烧杯凝结成冰粘在一起 吸热反应：把吸收热量的化学反应称为吸热反应 化学反应与热能 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。除转化为热能外，还转化为机械能、光、声、电等多种能量形式。 放出 吸收 总结 机械能 光能 声能 电能 化学反应与热能 化学反应过程中存在热量变化 化学反应与热能 化学反应与热能 化学反应的特征： 物质变化：有新物质的产生 能量变化：有的吸收能量，有的释放能量 一般情况，化学反应中能量的变化主要以热量的形式进行释放或吸收 把释放热量的化学反应称为放热反应 把吸收热量的化学反应称为吸热反应 化学反应与热能 定义： 化学反应与热能 放热反应 吸热反应 都不是 浓硫酸的稀释，这属于放热 反应，还是吸热反应？ 注意：1、必须是化学反应；NaOH固体溶于水、浓H2SO4溶于水、H2O(g) — H2O(l)，属于放热过程，不属于放热反应；NH4NO3固体溶于水，升华、蒸发属于吸热过程，不属于吸热反应。 2、热量变化与反应条件无必然联系，需要加热的反应不一定是吸热反应； 试根据生活常识判断下列反应是放热反应还是吸热反应？ 放热反应 放热反应 吸热反应 不一定 吸热反应一定需要加热？放热反应一定不需要加热吗？ 化学反应与热能 请结合实验与所学知识，总结出有哪些常见的放热反应和吸热反应 ？ 放热反应 吸热反应 ①所有燃烧反应 ②酸碱中和反应 ③大多数化合反应 ④活泼金属跟水或酸的反应 ⑤物质的缓慢氧化 ⑥原电池反应 ①大多数分解反应 ②部分化合反应 ③固态铵盐与碱的反应(Ba(OH)2·8H2O＋NH4Cl) ④C、H2、CO 还原金属氧化物(CuO、Fe2O3等) ⑤水煤气的制取 ⑥ NaHCO3与盐酸的反应 C+CO2 == 2CO 高温 C+H2O(g) == CO+H2 高温 化学反应与热能 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；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 化学反应与热能 化学反应与热能 例1、下列变化中属于吸热反应的是（ ） ①液态水汽化　②将胆矾加热变为白色粉末　③苛性钠固体溶于水　④氯酸钾分解制氧气　⑤生石灰跟水反应生成熟石灰　⑥干冰升华 A.①④ B.②④ C.③⑤ D.④⑥ B 课堂练习 15 【例2】判断下列反应是放热反应还是吸热反应？ 1. 镁条的燃烧。 2. 高温下木炭与二氧化碳反应生成一氧化碳。 3. 氧化钙与水的反应。 4. 高温煅烧石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰(CaO)。 5. 炸药爆炸 6. Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应 7. 甲烷在氧气中的燃烧 8. 盐酸与氢氧化钠溶液反应 放热反应 放热反应 放热反应 放热反应 放热反应 吸热反应 吸热反应 吸热反应 化学反应与热能 化学反应过程中为什么会有能量的变化？ 微观角度——分子和原子的角度 2H2 + O2 2H2O 化学变化的实质： 在化学变化中，分子破裂成原子，原子又重新组合成新的分子 化学反应与热能 微观角度——化学键 H2 + Cl2 2HCl 化学变化的实质： 化学反应是一个旧的化学键发生断裂，新的化学键发生形成的过程 化学反应过程中为什么会有能量的变化？ 化学反应与热能 反应吸收能量 反应放出能量 化学反应与热能 微观角度分析能量变化的原因（微观解释） 化学反应的实质 微观： 旧键断裂 新键形成 吸收能量E1 释放能量E2 宏观：新物质的生成 断开 1 mol H—H 键需要吸收 436 kJ 的能量 例如： H2 + Cl2 = 2HCl 该反应是放热反应还是吸热反应？ 断开 1 mol Cl—Cl 键需要吸收 243 kJ 的能量 形成 1 mol H—Cl 键需要放出 431 kJ 的能量 E吸收 = 436 + 243 = 679 kJ E放出 = 431 × 2 = 862 kJ E吸＜ E放 放热反应 结论：化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。 化学反应与热能 用图形表征化学反应中能量变化 反应进程 能量 H—H O—O H H O O H—O—H 放热反应 断键吸收 成键释放 反应进程 能量 吸热反应 断键吸收 成键释放 H—O—H H H O O H—H O—O 化学反应与热能 化学反应过程中为什么会有能量的变化？ 宏观角度 反应物的总能量高 生成物的总能量高 放热反应 吸热反应 旧物质反应生成新物质 反应物和生成物总能量不同 物质本身是具备能量的 生成物的总能量低 反应物的总能量低 化学反应与热能 吸热反应： 反应物总能量 < 生成物总能量 放热反应： 反应物总能量 > 生成物总能量 用图形表征化学反应中能量变化 化学反应与热能 化学反应与热能 宏观角度分析 化学反应吸热或放热的判断方法： 宏观角度： 化学反应是释放热量还是吸收热量，取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小。 放热反应：反应物能量 > 生成物能量 吸热反应：反应物能量 < 生成物能量 1、稳定物生成不稳定物是 反应。 2、需要持续加热才能进行的一般是 反应。 3、如果某反应为放热，则逆反应为吸热。 吸热 吸热 能量越低，越稳定 从宏观角度看，各种物质本身都具有能量，称为 化学能。 规律 化学反应与热能 键能：断开或形成1 mol化学键所需要吸收或释放的能量； 如：断开1 mol C-H键所吸收的能量与形成1 mol C-H键所释放的能量相等，即 单位为kJ.mol-1 键 键能 键 键能 H－H 436 C－H 415.0 Cl－Cl 242.7 O－H 462.8 Br－Br 193.7 N－H 390.8 I－I 152.7 H－Cl 431.8 C－C 347.7 H－I 298.7 键能越大，化学键越牢固，物质越稳定 △E＝ E反总键能－ E生总键能 化学反应与热能 E吸收 == E放出 ①化学反应的实质是旧键断裂和新键形成 ②有化学键断裂的过程不一定是化学反应，如氯化钠溶于水的过程 ③化学反应一定伴随能量变化，但有能量变化的过程不一定是化学反应，如物质的三态变化 26 例2、 （1）CH4的结构式是 ，1 mol CH4分子中含有 mol C—H键。 （2）在CH4中，断开1 mol C—H键要吸收415 kJ的能量。若要形成1 mol CH4中的C—H键其能量变化是 。 课堂练习 4 放出4 mol×415 kJ·mol－1 放出1660 kJ的能量 27 3、 （1）在1 mol氢分子中，含有 mol氢原子，含有 mol H—H键。 （2）已知在25 ℃和101 kPa条件下，由2 mol H原子形成1 mol H—H键时，放出436 kJ的能量。若要使1 mol氢分子变为2 mol氢原子时，需要断开1 mol H—H键，其能量变化是 。 课堂练习 2 1 吸收436 kJ的能量 28 化学反应与热能 反应物 总能量 生成物 总能量 = + 释放的热量 反应物 总能量 生成物 总能量 = + 吸收的热量 自然界的两大基本规律——“质量守恒”“能量守恒” 质量守恒定律：自然界的物质发生转化时总质量不变 能量守恒定律：不同形式的能量之间转化总能量不变 吸热反应 放热反应 3、已知反应A + B === C + D的能量变化如图所示，下列关于此反应的说法不正确的是（　　） A．是吸热反应 B．该反应不符合能量守恒定律 C．生成物的总能量高于反应物的总能量 D．反应中断开化学键吸收的总能量高于形成化学键放出的总能量 课堂练习 B 30 4、金刚石和石墨是由C元素组成的两种结构不同的单质。在100 kPa时，1 mol石墨转化为金刚石，要吸收1.895 kJ的能量。据此判断， 在100 kPa时，下列结论正确的是（ ） A．1 mol石墨比1 mol金刚石的总能量高 B．金刚石比石墨稳定 C．石墨比金刚石稳定 D．1 mol石墨与1 mol金刚石的总能量相等 课堂练习 C 31 探究课堂 人类对能源的利用 柴火 煤、石油、天然气等化石燃料 新能源 柴草时期 化石能源时期 多能源结构时期 现阶段人类获取热能的主要途径 能源的分类 一次 能源 常规能源 可再生资源 水能、风能 不可再生资源 煤、石油、天然气等化石能源 新能源 可再生资源 太阳能、风能、地热能、潮汐能、氢能、 沼气、生物质能 不可再生资源 核能 二次 能源 电能（水电、火电、核电）、蒸汽、工业余热、酒精、汽油、 焦炭等 化学反应与热能 利用过程中面临两个问题： 1、其短期内不可再生，储量有限； 2、煤和石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源。 化学反应与热能 太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能 解决办法 节能 寻找新能源 提高燃料的燃烧效率；提高能源利用率 课堂小结 化学反应与热能 实验验证反应中热量变化 盐酸与镁的反应 氢氧化钡与氯化铵的反应 吸热反应与放热反应 化学反应中能量变化的原因 微观角度——分子和原子的角度 微观角度——化学键 宏观角度——物质的能量 人类对能源 的利用 现阶段人类获取热能的主要途径 化石燃料利用过程面临的问题 解决办法 化学反应与热能 宏观角度分析--真实能量变化图 吸热反应 放热反应 能量变化的计算公式有两个均可用： （1）ΔQ=反应物键能总和 - 生成物键能总和 = Q吸-Q放 （2）ΔQ=生成物能量之和 - 反应物能量之和 = E生-E反 反应物 生成物 旧化学键断裂 新化学键形成 吸收能量Q吸 放出能量Q放 E反 E生 Q吸 Q放 E反 E生 Q放 Q吸 E生 E反 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$