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

第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 课时1 化学反应与热能 素养目标 宏观辨识与微观探析： 从宏观反应物和生成物所具有的能量和微观化学键的断裂与形成解释化学反应中的能量变化。 证据推理与模型认知： 能从反应物与生成物所具有的能量、化学键的断裂与形成角度理解化学反应中能量变化的主要原因，形成化学反应中能量变化与吸热和放热反应的关系模型。 科学探究与创新意识： 通过多种渠道了解人类对化学反应中能量的利用情况，了解节能的意义和方法，感受化学学科的社会价值。 壹 贰 2. 化学反应中能量变化的原因 1. 化学反应中的能量变化 知识导航 叁 3. 化学能与热能相互转化的应用 课堂导入 4 热 5 课堂导入 助人类实现遨游太空梦想的火箭，它的能量来自哪里泥？ 常规推进剂——四氧化二氮和偏二甲肼组合而成的“二元推进剂”，是我国长征系列火箭早期采用的推进剂，具有使用方便、安全性好的特点，一般用做火箭一级、二级的推进剂。 运载火箭的两种推进剂 低温推进剂——液氧和液氢组合而成， 氢氧推进剂具有高能量特性和无毒无污染等突出优势，是目前已知火箭化学推进剂组合中能量最高的。 知识点1：化学反应中的能量变化 6 触觉 温度变化 热量变化 Q＝mcΔt 热能变化 能量变化 1.化学反应中的热量变化 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6-1】 知识点1：化学反应中的能量变化 7 1.化学反应中的热量变化 (1)盐酸与镁反应前后溶液的温度变化 ①现象：镁条逐渐溶解，有气泡产生，温度计温度上升。 ②实验结论：根据温度变化，该反应是放出热量 Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ 知识点1：化学反应中的能量变化 8 1.化学反应中的热量变化 (2)氢氧化钡与氯化铵反应前后溶液的温度变化 将20gBa(OH)2•8H2O晶体研细后与10gNH4Cl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。 【实验6-2】 知识点1：化学反应中的能量变化 9 1.化学反应中的热量变化 ①现象：有刺激性气味气体产生；木片上的水结成冰，木片与烧杯底被冰粘在了一起；用手触摸杯壁下部，有凉的感觉。 ②实验结论：该反应产生NH3和H2O，该反应是吸收热量. Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O 知识点1：化学反应中的能量变化 10 2.放热反应和吸热反应 (1)把释放热量的化学反应称为放热反应。 (2)把吸收热量的化学反应称为吸热反应。 特别提醒 注：吸热反应和放热反应属于化学反应，一些物质溶于水，也会有吸热和放热现象：浓H2SO4、NaOH(s)等溶于水要放热 ；NH4NO3(s)、KNO3(s)、NH4Cl(s)等溶于水要吸热 ，但不能说是放热反应和吸热反应。 知识点1：化学反应中的能量变化 11 2.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 ①大多数分解反应 ②C＋CO2(或H2O) ③Ba(OH)2·8H2O＋NH4Cl(固态铵盐与碱的反应) ④NaHCO3与盐酸的反应 (3)常见的放热反应和吸热反应 特别提醒 吸热反应、放热反应与反应是否需要加热等条件没有直接联系，有些放热反应需要加热的条件，有些吸热反应在常温下就可反生。 知识点2：化学反应中能量变化的原因 12 放热反应 吸热反应 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？ 知识点2：化学反应中能量变化的原因 13 化学键的断裂和形成 旧的化学键断裂和新的化学键形成过程 吸收能量 放出能量 吸收能量＜放出能量 吸收能量＞放出能量 反应放热 反应吸热 化学反应的本质是什么？ 知识点2：化学反应中能量变化的原因 14 1.微观角度——化学键断裂与生成 以H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g)反应能量变化为例 断1 mol H-H键吸收436kJ 断1 mol Cl-Cl键吸收243kJ 形成 2 mol H-Cl键放出2×431 kJ即862 kJ 能量 物质越稳定其能量越低 键能：断开(形成)1 mol某化学键所吸收(放出)的能量叫键能。 单位：kJ/mol 键能越大物质越稳定 知识点2：化学反应中能量变化的原因 15 1.微观角度——化学键断裂与生成 能量 反应进程 H Cl Cl- H- H-Cl H-Cl 断1 mol H-H键吸436kJ 断1 mol Cl-Cl键吸243kJ H Cl Cl H 形成 2 mol H-Cl键放出2×431 kJ即862 kJ 能量 放出能量183kJ H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应过程图示： 反应结果放出能量 =(436+243) - (431+431)KJ = - 183KJ 知识点2：化学反应中能量变化的原因 16 1.微观角度——化学键断裂与生成 能量 变化过程 反应物 生成物 E吸 E放 释放的能量 化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。 化学反应中是吸热反应还是放热反应要看断键时吸收的能量多还是成键时放出能量得多。 E吸 < E放 放热反应 断键吸收的能量 成键放出的能量 知识点2：化学反应中能量变化的原因 17 1.微观角度——化学键断裂与生成 能量 变化过程 反应物 生成物 E吸 E放 吸收的能量 E吸 ＞ E放 吸热反应 断键吸收的能量 成键放出的能量 知识点2：化学反应中能量变化的原因 18 1.微观角度——化学键断裂与生成 例1、计算：2H2 + O2＝ 2H2O 反应中能量变化的数值标注在下图中。 共价键 键能 共价键 键能 共价键 键能 H－H 436 O=O 496 H－O 463 E吸=_____KJ E放=_____KJ 整个反应过程(放出/吸收)___________kJ热量 放出484 1368 1852 E吸：=反应物的总键能：“E反键” E放：=生成物的总键能：“E生键” 知识点2：化学反应中能量变化的原因 19 2.宏观角度——物质的能量 (1)放热反应 能量 变化过程 反应物的总能量 生成物的总能量 放出热量 反应物的总能量大于生成物的总能量 E 反应物 热量 E 生成物 知识点2：化学反应中能量变化的原因 20 2.宏观角度——物质的能量 (2)吸热反应 生成物的总能量 反应物的总能量 吸收热量 反应物的总能量小于生成物的总能量 E 反应物 热量 E 生成物 知识点2：化学反应中能量变化的原因 21 如何判断放热反应和吸热反应？ 1.根据反应物和生成物的总能量大小判断 E反>E生 放热反应 2.根据化学键断裂和形成时能量大小关系判断 E吸>E放 E反键＞E生键 吸热反应 3.根据常见反应类型判断 4.根据生成物和反应物的相对稳定性判断 稳定物生成不稳定物是吸热反应 5.根据反应条件(加热)判断 需要持续加热才能进行的一般是吸热反应 6.根据反应方向判断 如果某反应为放热，则逆反应为吸热。 知识点2：化学反应中能量变化的原因 22 能量变化的计算公式： ΔQ=生成物能量之和 - 反应物能量之和=E生-E反 ΔQ=反应物键能总和 - 生成物键能总和=Q吸-Q放 Q吸 Q放 E反 E生 Q放 Q吸 E生 E反 知识点2：化学反应中能量变化的原因 23 利用键能进行计算时需注意以下三点： ①要注意物质的组成情况，即注意共价化合物中共价键的数目， 例如1molH2O2中含有2molH-O键和1molO-O键。 ②计算时要注意化学计量数与共价键总数的关系，不能都按1mol计算，要根据配平的化学方程式计算反应物或生成物的总键能。 例如H2(g)+1/2O2(g)点燃H2O(g)中，要注意O2前的化学计量数为1/2 ③断裂1 mol H-H键吸收的能量与形成1molH-H键放出的能量大小相同。 知识点2：化学反应中能量变化的原因 24 例2、已知反应A＋B＝C＋D为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是( ) A. A的能量一定高于C B. B的能量一定高于D C. A和B的总能量一定高于C和D的总能量 D. 该反应为放热反应，故不必加热就一定能发生 例3、(双选)金刚石和石墨是碳元素的两种结构不同的单质(同素异形体)。在100kpa时，1mol石墨转化为金刚石，要吸1.895kJ的热能。据此，试判断在100kpa压强下，下列结论正确的是( ) A.石墨比金刚石稳定 B.金刚石比石墨稳定 C.1mol石墨比1mol金刚石的总能量高 D.1mol石墨比1mol金刚石的总能量低 知识点2：化学反应中能量变化的原因 25 4、已知部分键能如下表所示，计算下列三个反应中的能量变化情况。 (1)CH4 + 2O2 ==== CO2 + 2H2O，1 mol CH4完全反应时， _________(填吸收/放出)________ kJ能量。 (2)已知N2 + 3H2 ==== 2NH3，消耗1 mol N2 时放出92 kJ的热量，则上表中x的数值为 ________。 (3)如下图为白磷(P4)和P4O6的结构，1mol 白磷完全 燃烧，________(填吸收/放出)________kJ能量。 化学键 H-H H-N N≡N O=O C-H C=O H-O P-P P-O 键能(kJ/mol) 436 391 x 498 414 750 465 198 360 放出 708 946 放出 1638 多能源结构 知识点3：化学能与热能相互转化的应用 26 能源利用的发展 柴草时期 早期人类以树枝杂草为主要能源 化石能源时期 以化石燃料，煤、石油、天然气为主要能源 面临问题： 1.化石燃料短期内不可再生，储量有限； 2.煤和石油产品燃烧排放的粉尘、NOx、CO、SO2是大气污染物的主要来源 知识点3：化学能与热能相互转化的应用 27 知识点3：化学能与热能相互转化的应用 28 知识点3：化学能与热能相互转化的应用 29 知识点3：化学能与热能相互转化的应用 30 解决办法 节约能源 寻找新能源 资源丰富、可以再生、无污染 常见新能源：太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能等 燃料燃烧阶段—改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的燃烧效率 能量利用阶段—使用节能灯，改进电动机的材料和结构，以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用，有效提高能源利用率。 知识点3：化学能与热能相互转化的应用 31 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 谢谢观看 THANKS Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.57(gap_fixed:False) $$