6.2.2化学反应中的热 课件 2025-2026学年高一下学期化学苏教版必修第二册

该高中化学课件聚焦化学反应中能量变化的本质，涵盖化学键断裂与形成的能量差、反应热计算及燃料燃烧能量利用，通过氢气与氯气反应微观能量变化和化石燃料与氢气燃烧的对比提问，引导学生从键能关联分析能源结构，搭建微观到宏观的学习支架。 其亮点在于以“证据推理与模型认知”构建键能差→反应热的定量模型，结合“科学态度与社会责任”探讨化石燃料问题与新能源开发，如氢能热值计算、太阳能利用案例。采用实例分析与练习结合的教学方法，帮助学生建立变化观念，提升解决实际问题能力，也为教师提供清晰教学逻辑和丰富素材。

专题六 化学反应与能量变化 第二单元 化学反应中的热 6.2.2化学键与化学反应中的能量变化 燃料燃烧释放的能量 核心素养目标 科学态度与社会责任： 认识化石燃料的利弊与新能源的价值，理解合理利用化学能、开发清洁能源对环境保护与可持续发展的意义，树立节能、环保的责任意识。 证据推理与模型认知： 基于键能数据推理反应的能量变化，构建 “键能差→反应热→热化学方程式” 的定量认知模型；结合燃料热值与能源结构数据，推理能源利用的合理性。 变化观念与平衡思想： 理解化学反应中能量变化的本质，认识能量转化的双向性，树立 “能量变化是化学反应固有特征” 的变化观。 教学重难点 重点 化学反应能量变化的本质（化学键断裂与形成的能量差）； 利用键能计算反应热； 燃料热值与能源的合理利用。 难点 从微观键能角度解释宏观能量变化； 理解能源结构转型的化学原理与现实意义。 课前导入 氢气与氯气反应时，化学键的断裂吸热、形成放热，最终释放能量；生活中，化石燃料燃烧放热却伴随污染，氢气燃烧清洁却存储困难。 化学反应的能量变化源于何处？如何兼顾能源利用的效率与环境友好？ 让我们从键能与反应热的关联入手，分析能源结构的变迁，解锁 “化学能转化与能源优化” 的科学密码，体会化学对能源可持续发展的支撑作用。 化学键与化学反应中的能量变化关系 01 化学反应中能量变化的本质 化学反应是反应物中旧化学键断裂和生成物中新化学键形成的过程。断裂旧键需要吸收能量,形成新键放出能量,化学反应在物质变化过程中一定伴随能量变化。化学键与化学反应中能量变化的关系如图所示: 反应物 生成物 旧化学键断裂，吸收能量E1 新化学键形成，放出能量E2 能量变化 吸热反应 放热反应 E1＞E2，ΔH＞0 E1＜E2，ΔH＜0 不相等 利用键能估算化学反应中的能量变化 键能的定义 断开气态物质中1mol某种共价键生成气态原子需要吸收的能量，就是该共价键的键能，单位常用kJ·mol-1表示。 某些共价键的键能 共价键 键能/(kJ ·mol-1) 共价键 键能/(kJ ·mol-1) H—H 436.4 C—C 347.7 Cl—Cl 242.7 H—Cl 431.8 H—O 462.8 NN 941.7 利用键能估算化学反应中的能量变化 对于化学反应H2 + Cl2=2HCl，能量的变化可以表示为： 断开反应物中的化学键所吸收的能量 1 mol H2中的H—H键 1 mol Cl2中的Cl—Cl键 总和 436.4 kJ +242.7 kJ 679.1 kJ 形成生成物中的化学键所放出的能量 2 mol HCl中的H—Cl键 总和 431.8 kJ × 2 863.6 kJ 反应最终放出的能量 863.6 kJ – 679.1 kJ = 184.5 kJ H2(g) + Cl2(g)=2HCl(g) ΔH = –184.5 kJ·mol-1 物质的能量与稳定性的关系 物质具有的能量越低越稳定。 例如,石墨在高温、高压条件下转化成金刚石,属于吸热反应,说明相同物质的量的石墨的能量比金刚石的能量低,所以石墨比金刚石稳定。 注意:根据物质转化时的能量变化比较物质具有的能量高低时,需要注意能量高低关系的对应性。 如H2(g)+Cl2(g)=2HCI(g)是放热反应,这只能说明1molH2(g)与1molCl2(g)具有的总能量高于2 mol HCl(g)具有的总能量,而不能说明1mol H2(g)具有的能量高于2 mol HCl(g)具有的总能量,不能以此判断H2与HCl的稳定性。 吸热反应与放热反应的判断方法 化学键变化的角度 如果旧化学键断裂吸收的总能量大于新化学键形成放出的总热量，则该反应为吸热反应，反之则为放热反应 反应的热效应 如果反应后体系温度降低，则该反应为吸热反应，反之则为放热反应 能量变化图像 根据能量变化曲线的起点，终点的位置高低进行判断，若E总(反应物)＞E总(生成物)，则为放热反应，反之为吸热反应 反应的方向 如果某反应为放热反应，则该反应的逆向反应为吸热反应，反之也成立 燃料燃烧释放的能量 02 热值 热值是指一定条件下单位质量的可燃物完全燃烧所放出的热。 几种燃料的热值 物质 煤炭 石油 天然气 氢气 热值/(kJ · g-1) 约33 约48 约56 143 由表的数据可知，热值最大的是氢气，其次是天然气，较小的是石油、煤炭。但由于氢气在制备、存储、运输、开采成本等方面存在诸多的问题，煤、石油等化石燃料仍然是当今较为主要的能源。 热值的应用 热值可用于比较单位质量的燃料完全燃烧放出热的多少，是燃料燃烧释放的能量的直观反映。 测定热值时,可燃物完全燃烧生成的是稳定的物质, 如氢元素转化为液态水,碳元素转化为二氧化碳气体,硫元素转化为二氧化硫气体,氮元素转化为氮气等。 化石燃料燃烧存在的问题 (1)我国是非常依赖化石燃料的国家，尤其是煤，它在我国的能源消费结构中占据了相当大的比例，约为60%，远高于世界平均水平（约27%）。煤等化石燃料的燃烧常常伴随着大量烟尘、CO、SO2、氮氧化物（NOx）等有毒有害物质的排放，后两者还能导致酸雨，对环境的破坏非常严重。 (2)燃料燃烧过程中，一般只有约1/3的能量可以实现有效转化，其他部分则转化为废热排出或损耗掉，燃料使用效率不高。 化石燃料燃烧问题的解决对策 一是节约现有的能源，尤其是减少作为燃料的煤和石油的开采，将更多的化石燃料留给后人； 二是提高燃料的使用效率，减少对环境的污染，利用化学方法将化石燃料转化为清洁燃料，如将煤经气化转化成煤气，或使煤经液化形成液体燃料，降低氧、氮、硫元素含量，减少污染，增大其中氢元素含量，提高燃烧效率； 三是积极开发优质的新能源，氢能、水能、太阳能、风能等都是更清洁、更高效的能源。 新能源的开发 太阳能的利用 水力发电 风力发电 氢燃料的优点 (1)热值高。氢气的热值在普通燃料中是最高的，燃烧1 g氢气能释放出143 kJ的热，是汽油的3倍多。 (2)产物无污染。氢气燃烧的产物只有水,不会产生对环境有害的污染物,是一种清洁燃料。 (3)来源丰富。氢气可来源于水的分解,自然界中水资源比较丰富 (4)可再生。氢气燃烧的产物只有水,水分解又会产生氢气故氢气可以再生 氢燃料应用面临的困境与解决办法 (1)制氢成本高。将太阳能转化为电能,再将水催化电解获得氢气,成本高。 (2)储氢难。氢气密度小,熔点低,难液化,贮存液氢的容器要求高。 (3)氢气的运输困难。氢气是可燃气体,遇明火易发生爆炸对于运输的要求高。 困境 解决办法 (1)开发高效、廉价、绿色的催化技术,降低制氢成本。 (2)研究具备良好吸收和释放氢气性能的合金(如贮氢合金的在一定条件下吸收氢气形成金属氢化物,在加热时又可释放出氢气),解决氢气贮存问题。 氢气的应用 (1)发射人造卫星和载人飞船的运载火箭常用液氢作燃料。 (2)用于氢动力汽车和氢燃料混合动力有轨电车。 (3)利用氢燃料电池发电。 世界首列氢燃料有轨电车 氢燃料电池 太阳能及其利用 大自然利用太阳能最成功的是植物的光合作用，地球上每年通过光合作用储藏的太阳能相当于全球能源年消耗量的 10倍左右，这就是光-生物质能的转化。植物体内的叶绿素等物质将水、二氧化碳转化为葡萄糖，进而生成淀粉、纤维素，其本质是发生了光-化学能的转换。 太阳能及其利用 动物摄入体内的淀粉、纤维素能水解转化为葡萄糖，葡萄糖氧化生成二氧化碳和水，释放出热，供给生命活动的需要。 太阳能及其利用 人类直接利用太阳能，有两种常见的方式： 1. 光-热转换 这是目前技术最成熟、成本最低廉、应用最广泛的形式。其基本原理是利用太阳辐射能加热物体而获得热能，如地膜、大棚、温室、太阳能热水器、反射式太阳灶、高温太阳炉等。 大棚 太阳能热水器 太阳能及其利用 2. 光-电转换 光-电转换主要用于发电，有两种方式：一种是光-热-电转换方式，另一种是光-电转换方式。 （1）光-热-电转换是利用太阳能发电，一般是由太阳能集热器发电，太阳能集热器吸收的热能使水转化为水蒸气，再驱动汽轮机发电。 （2）光-电直接转换是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换为电能。光-电转换的基本装置是太阳能电池，它适用于电子仪表、光电信号器件、无人中继站、高山气象站等方面。 课堂小结 03 课堂练习 04 1．如图所示，有关化学反应和能量变化的说法正确的是(　　) A．图甲表示的是吸热反应的能量变化 B．图甲不需要加热就能发生，图乙一定需要加热才能发生 C．图甲可以表示C与CO2反应生成CO的能量变化 D．图乙中反应物比生成物稳定 D 解析 图甲中反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应，A错误； 反应是放热还是吸热与反应条件没有必然关系，B错误； C与CO2反应生成CO的反应是吸热反应，图甲表示的是放热反应，C错误； 物质具有的能量越低越稳定，图乙中反应物的总能量较低，更稳定，D正确。 2．SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F键。已知：1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ，断裂1 mol F—F键、S—F键需吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。则反应S(s)＋3F2(g)=SF6(g)的ΔH为(　　) A．－450 kJ·mol－1 B．＋430 kJ·mol－1 C．－1220 kJ·mol－1 D．－1780 kJ·mol－1 C 解析 根据SF6分子结构中只存在S—F键可知， 1 mol SF6分子中含有6 mol S—F键， 则ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝ 280 kJ·mol－1＋3×160 kJ·mol－1－6×330 kJ·mol－1＝ －1220 kJ·mol－1。 3．一种生产和利用氢能的途径如图所示。 下列说法错误的是(　　) A．氢能属于二次能源 B．图中能量转化的方式至少有6种 C．太阳能电池把电能转化为太阳能 D．太阳能、风能、氢能都属于新能源 C 解析　 氢能是利用太阳能等产生的，故属于二次能源，A正确； 图中涉及的能量转化方式有太阳能、风能、水能转化为电能，电能与化学能的相互转化，电能与光能、热能的转化等，B正确； 太阳能电池把太阳能转化为电能，C错误； 太阳能、风能、氢能都属于新能源，D正确。 4．我国是燃煤大国,对提高煤的燃烧效率的研究有着十分重大的意义,则以下说法不正确的是(　　) A.将煤块粉碎后,进行燃烧,有利于提高燃烧效率 B.提高燃煤转化率,关键是燃料与空气或氧气要尽可能充分地接触,且空气要适当过量 C.适当加高燃煤炉膛高度,可以提高燃煤转化率 D.提高煤燃烧效率的意义在于节约能源,节省资源,减少污染 C 解析 将煤块粉碎后进行燃烧,增大了煤与氧气的接触面积,有利于提高燃烧效率,A项正确;提高燃煤转化率,燃烧时要有足够多的空气,燃料与空气要有足够大的接触面积,B项正确; 加高燃煤炉膛高度,不能提高燃煤转化率,C项错误; 提高煤的燃烧效率,可以节约能源,节省资源,减少污染,D项正确。 Thanks 好好学习天天向上 $