6.1 课时1 化学反应与热能 课件-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

化学反应与热能 第六章 化学反应与能量 Chemical Thinking 作者编号：35004 情境导入 自热饭盒/火锅=“出差加班火车露营，10分钟不开火吃口热乎的。”你有没有想过不用火、不用电，它是如何发热呢？ CaO+H2O=Ca(OH)2 放热 作者编号：35004 1.通过实验和已有知识、经验感受化学反应中的能量变化，知道常见的吸热反应和放热反应，树立物质变化中伴随能量变化的观念。 2.能从化学键的断裂与生成（微观）、反应物与生成物所具有的能量（宏观）两个角度理解化学反应中能量变化的主要原因，提升证据推理能力。 ////////////////////////////////////////////// 学习目标 作者编号：35004 课堂导入 生活中常见的化学反应产生热量的应用： 木炭的燃烧 天然气的燃烧 4Fe+3O2+6H2O=4Fe(OH)3 思考：1、这些热量从何而来？有吸收热量的反应吗？ 2、如何通过实验说明反应中有热量变化？ 作者编号：35004 实验探究 【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，观察现象，并测量溶液温度的变化。 实验现象： 镁条溶解，有气泡产生 用温度计测得反应后温度升高 用手触摸反应后的试管，温热 大鹿化学工作室制作 气体 放出 Mg+2HCl==MgCl2+H2↑ 反应产生________，__________热量 实验结论： 化学反应方程式： 作者编号：35004 实验探究 【实验6-2】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。 木片和烧杯因结冰粘到一起 实验现象： 烧杯内的混合物呈糊状 有刺激性气味气体产生 触摸杯壁有冰凉的感觉 化学反应方程式： Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O 该反应产生NH3，吸收热量 实验结论： 作者编号：35004 化学反应除了有新物质生成以外，还总会伴随着能量变化，通常主要表现为热量的释放或吸收。 特别提醒：化学反应的能量变化，除转化为热能外，还转化为机械能、光、声、电等多种能量形式。 机械能 声能 光能 电能 作者编号：35004 一、化学反应与热能 1、概念 吸热反应 放热反应 注意：任何反应都有热量变化 释放热量的化学反应 吸收热量的化学反应 作者编号：35004 思考与讨论 问题一：举例说明：放出（吸收）热量的变化一定是放热（吸热）反应吗？ 吸、放热反应都属于化学反应，放/吸热过程不属于放/吸热反应。 比如：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。 问题二：吸热反应一定需要加热才能发生吗？ 放热反应不一定不需要加热：大多数燃烧反应都需要加热，但燃烧反应都是放热反应，放热反应不一定容易发生； 吸热反应不一定需要加热：NH4Cl和Ba(OH)2•8H2O在常温下就可反应，但它是吸热反应。 【小结】吸热反应、放热反应是指反应过程中吸收还是放出热量，与反应条件（是 否需要加热） 没有直接联系。 作者编号：35004 一、化学反应与热能 思考：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 请结合实验与所学知识，总结出常见的放热反应和吸热反应类型？ 作者编号：35004 一、化学反应与热能 ①所有的燃烧反应； ②所有的酸碱中和反应； ③大多数化合反应（N2+O2==2NO除外）； ④活泼金属跟水或酸的置换反应； ⑤铝热反应（2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe）和物质的缓慢氧化。 常见 放热反应 ①大多数分解反应（2H2O2==2H2O+O2除外）； ②Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl =BaCl2+2NH3↑+10H2O ③以C、H2、CO为还原剂部分过氧化还原反应； C+CO2=（高温）2CO C+H2O(g)=CO+H2 ④碳酸氢钠与盐酸的反应。 常见 吸热反应 2、类型： 作者编号：35004 巩固训练 1.根据日常生活和回忆已学化学反应，对下列变化按吸热或放热的标准分类：①钠投入水中　②煅烧石灰石制生石灰　③食物腐烂　④炸药爆炸　⑤氢气在氯气中燃烧　⑥生石灰与水作用制熟石灰　⑦碳与水蒸气制取水煤气(CO和H2)　⑧硫酸与氢氧化钠的中和反应　⑨氦气球受热爆炸 (1)属于放热反应的有： (填序号，下同)。 (2)属于吸热反应的有： 。 ①③④⑤⑥⑧ ②⑦ 作者编号：35004 二、化学反应中能量变化的原因 化学反应为什么会伴随热(能)量的变化？ 化学反应的特征？ 化学反应的实质？ 有新物质的生成 旧键断裂，新键形成 吸收能量 释放能量 如：常温常压下 断开1mol H—H键要吸收436kJ能量， 形成1mol H—H键要释放436kJ能量。 断键吸热，成键放热 作者编号：35004 二、化学反应中能量变化的原因 1. 从微观角度——化学键变化的角度 变化 反应物 生成物 旧化学键断裂 新化学键形成 不相等 E吸＜E放 E吸＞E放 从化学键的角度 化学反应的实质 旧化学键断裂，新化学键生成 吸收能量E吸 释放能量E放 吸热反应 放热反应 放热还是吸热取决于断键吸收的总能量与成键放出的总能量的相对大小 作者编号：35004 二、化学反应中能量变化的原因 如何从定量角度确定其吸收或放出热量的多少呢？结合下列信息判断H2 (g) + Cl2(g) = 2HCl(g)是吸收能量还是放出能量？并确定其具体值。 键形成 放出 放出 吸收 吸收 化学键断裂吸收总能量= 化学键形成放出总能量= 436kJ+243kJ=679kJ 2mol×431kJ/mol=862kJ 断键吸收的总能量 成键释放的总能量，该反应为 反应。 反应放出能量= 862kJ-679kJ=183kJ < 放热 作者编号：35004 二、化学反应中能量变化的原因 请同学们以反应历程为纵坐标，能量为纵坐标，将上述过程表示在图像中。 反应进程 能量 断1 mol H-H键吸收436 kJ 断1 mol Cl-Cl键吸收242 kJ 形成2 mol H-Cl键放出2×431 kJ即862 kJ能量 放出能量183 kJ 断键吸收的总能量<成键放出的总能量 放热反应 在25℃、101kPa条件下 H2 (g) + Cl2 (g) === 2HCl (g) 反应为例 点燃 键能图 作者编号：35004 二、化学反应中能量变化的原因 吸热反应与放热反应的真实能量变化图： 放热反应：断键吸收的总能量<成键放出的总能量 吸热反应：断键吸收的总能量>成键放出的总能量 作者编号：35004 二、化学反应中能量变化的原因 从宏观辨识（总能量）角度分析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？ 物质的组成、结构与状态不同，能量不同。 能量变化取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小。 反应物的总能量高 生成物的总能量低 化学反应 释放能量 生成物的总能量高 反应物的总能量低 化学反应 吸收能量 反应物的总能量＜生成物的总能量 反应物的总能量＞生成物的总能量 作者编号：35004 二、化学反应中能量变化的原因 2. 从宏观角度——反应物与生成物总能量的相对大小的角度 生成物 反应物的总能量 生成物的总能量 能量 生成物 反应物 图1 反应物 图2 能量 反应物的总能量 生成物的总能量 吸收热量 放出热量 ①反应物总能量 小于 生成物总能量，为吸热反应。 ②反应物的总能量大于生成物的总能量时 为放热反应 放热还是吸热取决于反应物和生成物总能量的相对大小 作者编号：35004 归纳总结：化学反应中能量变化的原因 角度一：比较旧化学键断裂吸收能量与新化学键形成放出的能量（微观） 角度二：比较反应物与生成物的总能量（宏观） E反 > E生 E吸 < E放 E反 < E生 E吸 > E放 物质的能量高低决定物质稳定性强弱，能量越低，物质越稳定。而物质越稳定，形成的化学键就越牢固，断键所需的能量就越大(或形成化学键所释放的能量就大)。 作者编号：35004 注意 d．吸热反应也不一定需要加热，如：Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应 (1)吸热反应和放热反应的理解 ①“四个不一定” a．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 b．放热反应在常温下不一定容易发生，如：N2与H2合成NH3 c．高温条件下进行的反应不一定是吸热反应，如：铝热反应 ②吸热反应和放热反应都是化学变化，如：NaOH固体溶于水是放热过程， 但不是放热反应；如升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应 (2)能量越低越稳定。 同一物质能量由高到低：气体(g)>液体(l)>固体(s)； 稳定性：气体(g)<液体(l)<固体(s) (3)任何化学反应在发生物质变化的同时都伴随着能量的变化，通常表现为热量变化，即放出热量或吸收热量 作者编号：35004 三、化学反应与能量 1、获取热能的主要途径——物质的燃烧 现代的主要能源 早期的主要能源 以煤、石油和天然气为主 以树枝杂草为主 作者编号：35004 三、化学反应与能量 2、化石燃料利用过程面临的问题 ①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等造成大气污染。 提高燃料的燃烧效率 提高能源利用率 节能 寻找新能源 3、 解决 办法 太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能等 特点：资源丰富、可以再生、对环境无污染 作者编号：35004 思考与讨论 煤、汽油和柴油等作为燃料大量使用会造成空气污染，但不使用它们又会严重影响现代社会的生产和生活。对此，请从社会不同人群的角度，提出你的想法或建议，并与同学讨论。 氢气是理想的“绿色能源” ①热值高：②原料丰富：③产物无污染 作者编号：35004 典例分析 【例题】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 946 放出 708 1638 作者编号：35004 巩固训练 A. 该图像可以表示氯化铵与氢氧化钡晶体反应的能量变化 B. 若反应物是石墨，生成物是金刚石，则金刚石更稳定 C. 该反应过程中，形成新化学键释放的总能量大于断裂旧化学键吸收的总能量 D. 因为生成物的总能量高于反应物的总能量，所以该反应一定需要加热才可进行 1、已知某反应中能量变化如图所示。下列所得结论正确的是( 　　) A 作者编号：35004 巩固训练 2、下列化学反应过程中的能量变化与如图所示相符的是(　　) A. HCl+NaOH===NaCl+H2O B. Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑ C. CH4 +2O2 CO2+2H2O D. Ca(OH)2+2NH4Cl===CaCl2+2NH3↑+2H2O D 点燃 作者编号：35004 巩固训练 3、化学反应X2+Y2==2XY的能量变化如图所示，则下列说法正确的是( 　) A. 该反应是吸热反应 B. 断裂1 mol X—X 和1 mol Y—Y共放出 x kJ 能量 C. 断裂2 mol XY中化学键需要吸收y kJ能量 D. 1 mol X2和1 mol Y2的总能量低于2 mol XY的总能量 C 作者编号：35004 课堂小结 化学反应与热能 1、反应类型 2、原因分析 3、实际问题 放热反应 吸热反应 微观：旧化学键断裂吸收能量，新化学键形成释放能量 宏观：反应物与生成物总能量的相对大小 问题：短期内能源不可再生、储量有限、能源消费需求增长、环境污染 方案：节能、寻找清洁的新能源 作者编号：35004 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 $