6.1.1 化学反应与热能【核心素养新教学】2025-2026学年高一化学同步优质教学课件（人教版必修第二册）

高中化学人教版（2019）必修第二册 第1课时 第一节化学反应中的能量变化  第六章 化学反应与能量 化学反应 与 热能 化学与生活 弗里茨·哈伯 第一个从空气中制造出氨的科学家，加速了世界农业的发展，因此获得1918年诺贝尔化学奖。 化学反应中的能量变化有多种形式，如光能、热能、电能等，但通常主要表现为热量的变化。化学反应中热量变化的具体形式有哪些呢？ CONTENTS 目录 学习目标 重点：1. 化学反应中的能量变化类型 2. 化学键与能量变化的关系 3. 能源的利用与转化 难点：1. 从微观角度解释能量变化 2. 能量变化与反应方向的关系 3. 能源问题的综合分析 化学反应与热能 实验一 Mg 与 HCl 反应 【实验6-1】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 4 实验探究6-1 实验现象： 镁条逐渐溶解并有气泡产生，用手触摸试管，试管发热，温度计显示温度升高。 实验原理： Mg＋2HCl==MgCl2＋H2↑ 实验结论： 该反应放出了热量，此反应称为放热反应 化学反应与热能 化学反应与热能 实验二 Ba(OH)2 · 8H2O 与 NH4Cl 反应 【实验6-2】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 实验现象： 有刺激性气味的气体产生，该气体能使湿润的紫色石蕊试纸变蓝、感觉烧杯变凉、烧杯下面的带有几滴水的木片因结冰粘到了烧杯底部、混合物成糊状。 实验原理： Ba（OH）2·8H2O +2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O 实验结论： 该反应吸收了热量，此反应称为吸热反应 （2）放热反应：放出热量的化学反应。 2.放热反应和吸热反应 （1）吸热反应：吸收热的化学反应。 思考：常见的放热反应和吸热反应有哪些？ 以上两个实验中，化学反应前后的温度变化说明化学反应过程中伴有热量的释放或吸收。 有的化学反应放热，使化学能转化为热能；有的化学反应吸热，将热能转化为化学能。故根据化学反应中能量的变化可将化学反应分为放热反应和吸热反应。 化学反应与热能 金属与水或酸反应 铝热反应 大多数化合反应 酸碱中和反应 缓慢氧化 所有的燃烧反应 放 热 反 应 化学反应与热能 常见的放热反应和吸热反应 CaO + H2O Ca(OH)2 2H2 + O2 2H2O 点燃 HCl + NaOH NaCl + H2O 2Na + 2H2O 2NaOH + H2↑ 2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe 高温 大多数分解反应 较典型的反应： ①Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 ②C+CO2 ③C+H2O（g）、CO+H2O（g） ④H2+CuO ⑤H+ + NaHCO3 铵盐溶于水、水的电离（吸热过程） 吸热 反 应 化学反应与热能 常见的放热反应和吸热反应 CaCO3 CaO + CO2↑ 高温 Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==2NH3 +BaCl2+10H2O 化学反应与热能 思考 1.化学反应的本质是什么？ 2.有能量变化的过程一定发生化学反应吗？ 3.化学反应中为什么存在能量的变化？ 4.一个化学反应究竟是吸收能量还是放出能量又由什么决定呢？ 【思考】化学反应过程中为什么会有能量变化？ 强光 H H Cl Cl H H Cl Cl 放出 能量 爆 炸 吸收能量 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 微观角度——化学键 化学反应与热能 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 化学反应与热能 能量 H2 Cl2 H H Cl Cl HCl HCl 断键 吸收679 kJ 成键 释放862kJ 整体放出能量183kJ 从宏观视角分析：反应前后，物质的总能量不同 键能越大，键越牢固，该分子越稳定,该分子本身具有的能量就越低 【键能越大越稳定、能量越高越不稳定】 化学反应与热能 从微观视角分析：化学键的断裂吸收能量，化学键的形成释放能量 化学反应的本质 旧键断裂吸收能量（E吸） 新键形成释放能量（E放） E吸>E放 吸收能量 E吸<E放 释放能量 拓展：物质的能量 微观粒子都在不停地运动和相互作用着，如分子平动能、分子转动能、分子振动能、分子间势能、原子间键能、电子运动能、核内基本粒子间核能等等。系统内部把这些能量的总和叫做系统的内能即热力学能，也就是中学教材上所说的物质具有的能量。 物质的能量和物质稳定性的关系是什么？ 冰 水 水蒸气 温度不断升高，自身能量不断增大，稳定性越来越低 能量越低越稳定 化学反应与热能 化学反应与热能 反应物的总能量 > 生成物的总能量 放热反应 从宏观角度认识化学中的能量变化 ③化学反应与能量变化关系示意图 【思考】化学反应过程中为什么会有能量的变化？ 化学反应与热能 生成物的总能量 > 反应物的总能量 吸热反应 从宏观角度认识化学中的能量变化 ③化学反应与能量变化关系示意图 断键吸收总能量 成键放出总能量 反应物的总能量 生成物的总能量 放热反应 吸热反应 微观： 化学键断裂与形成的能量差 宏观：反应物总能量与生成物总能量的差 > > 断键吸收总能量 成键放出总能量 < 反应物的总能量 生成物的总能量 < 化学反应与热能 放热反应和吸热反应的判据 化学反应与热能 思考 ①、放出热量的变化一定是放热反应吗？吸收热量的变化一定是吸热反应吗？ ②、吸热反应一定需要加热才能发生吗？ 不一定 例如浓H2SO4、NaOH固体等溶于水放热，NH4NO3、KNO3、NH4Cl等固体溶于水吸热， 以上变化过程均为物理变化，不是吸、放热反应。 不一定，吸、放热反应与反应是否需要加热等条件没有直接联系 化学反应与热能 1.下列说法中正确的是（ ） A.物质发生化学反应时都伴随着能量变化，伴随能量变化的物质变化一定是化学变化 B.需要加热的化学反应一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应一定是放热反应 C.吸热反应就是反应物的总能量比生成物的总能量高；也可以理解为化学键断裂时吸收的能量比化学键形成时放出的能量多 D.化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因 D 已知断裂1 mol化学键吸收的能量如下表： 则由N2(g)和H2(g)反应生成1 mol NH3(g)的能量变化是(　　) A．吸收46 kJ能量 B．释放46 kJ能量 C．吸收92 kJ能量 D．释放92 kJ能量 化学键 H—H N≡N H—O H—N 能量/kJ 436 946 463 391 化学反应与热能 B 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 人类对能源的利用 化石燃料利用过程面临的问题 能源的不可再生，储量有限 影响环境 煤、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。 人类对能源的利用 太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能等 提高燃料的燃烧效率 提高能源利用率 太阳能 风能 地热能 解决办法 节能 寻找新能源 新能源特点：资源丰富、可以再生、无污染 $