6.1.1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

6.1.1 化学能与热能 化学反应与能量变化 化学反应的速率与限度 现代社会的一切活动都离不开能量，化学反应在发生物质变化的同时伴随有能量变化，时人类获取能量的重要途径。 为了更好地利用化学反应中的物质和能量变化，在化学研究和工业生产中还需要关注化学反应的快慢和程度。能量、速度与限度时认识研究化学反应的重要视角。 现代社会发展的三大支柱：能源、材料、信息 在各种影响经济和生活的因素中，能源居于首位 现代社会中，人类的一切活动（从衣食住行到文化娱乐，从社会生产到科学研究等），都离不开能量 许多能量的利用与化学反应中的能量变化密切相关 风火轮、火尖枪、三味真火的火焰， 是物质燃烧时出现的现象， 除了燃烧 其它化学反应也会伴随着放热或吸热现象 其燃料可能是甲烷、氢气等， 这类物质燃烧时释放大量的热，形成高温火焰 通过燃烧，物质的化学能转化为热能 不用火、不用电，自热火锅如何发热呢？ 自热包内含有生石灰、碳酸钠、焙烧硅藻土、铁粉、铝粉、焦炭粉、活性炭等。 加热包中的生石灰和水反应，产生热量加热食品。 其他物质铁粉、铝粉与焦炭粉活性炭等物质混合作用下， 铁粉、铝粉可以和氧气发生氧化还原应提供持续稳定能量。 化学能转化为热能 CaO + H2O = Ca(OH)2 认识放热反应、吸热反应 1. 自然界的两个基本规律 (1)质量守恒定律 自然界的物质发生转化时，总质量不变 (2)能量守恒定律 不同形式的能量发生转换时总能量保持不变 一般情况，物质发生化学反应都伴随着能量变化 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 认识放热反应、吸热反应 2. 放热反应与吸热反应 (1)放热反应： 释放热量的化学反应 (2)吸热反应： 吸收热量的化学反应 【注意】 (1)所有化学反应都会伴随有能量的变化 (2)吸热反应、放热反应都指的是化学反应 【问题1】NH4NO3溶解时吸热，是否为吸热反应？ 【问题2】浓硫酸、NaOH溶解时放热，是否为放热反应？ (3)物质三态间变化属于物理变化，伴随吸/放热过程， 不是吸/放热反应 认识放热反应、吸热反应 【实验6-1】在一支试管中加入2mL 2mol/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 【现象】 镁条溶解，有气泡产生， 温度计温度上升，用手触摸试管壁，有温热感 【原理】 Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑ 镁与盐酸反应放出热量 【结论】 认识放热反应、吸热反应 【实验6-2】将20g Ba(OH)2•8H2O晶体研细后与10g NH4Cl在烧杯中混合，放在滴有几滴水的木片上，用玻璃棒快速搅拌，闻到气味后迅速盖上烧杯，用手触摸烧杯下部，试着用手拿起烧杯 【现象】 【原理】 ①闻到刺激性气味，烧杯壁发凉； ②木片上的水结成冰，与烧杯底粘在一起 ③混合物呈糊状 Ba(OH)2·8H2O + 2NH4Cl = BaCl2 + 2NH3↑+ 10H2O 【结论】 该反应吸收热量 认识放热反应、吸热反应 3. 常见的放热反应与吸热反应 (1)常见放热反应： (2)常见吸热反应： 活泼金属和酸或水的反应 所有的燃烧反应及缓慢氧化反应 酸碱中和反应 大多数化合反应(如生石灰和水反应) 铝热反应 特例：C+CO2===2CO(吸热) 铵盐与碱的反应 盐酸与碳酸氢钠的反应 大多数分解反应(如煅烧石灰石) 特例：2H2O2 === 2H2O+O2↑(放热) MnO2 某些以C、CO、H2为还原剂的反应 工业合成氨、氨的催化氧化 认识放热反应、吸热反应 【思考1】吸热反应一定要加热才能进行？ 【思考2】放热反应不需要加热就能进行？ 有些吸热反应在常温下就可发生 如碳酸钠与盐酸反应、 Ba(OH)2•8H2O与 NH4Cl 有些放热反应需要加热才能反应 如合成氨、氨的催化氧化 【注意】 吸热反应、放热反应的判断与是否需要加热等条件没有直接联系 ①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； ②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 ③放热反应常温下不一定容易发生，如铝热反应； 【导学案】P46 例1 下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是( ) 。 C A.铝片与稀盐酸的反应 B.晶体与 晶体的反应 C.高温下C与 的反应 D.甲烷在氧气中的燃烧 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 12 化学反应中能量变化的原因 (一) 微观探析 1. 化学反应的本质： H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) 旧化学键断裂和新化学键形成 断裂H−H 共价键 断裂Cl−Cl 共价键 H2 Cl2 形成H−Cl 共价键 HCl 断裂化学键 吸收能量 形成化学键 释放能量 【思考】如何通过定量计算知道反应是吸热还是放热？ 化学反应中能量变化的原因 (一) 微观探析 2. 键能： 相同状况下（P、T），断裂1mol化学键所吸收的能量与形成1mol相同化学键所放出的能量是相同的；该能量称为化学键的键能(单位kJ) 键 键能 键 键能 H－H 436 C－H 415.0 Cl－Cl 243 O－H 462.8 Br－Br 193.7 N－H 390.8 I－I 152.7 H－Cl 431 C－C 347.7 H－I 298.7 键能越大 破坏该化学键需要更多能量 物质本身具有的能量越低 物质越稳定 该化学键越牢固 化学反应中能量变化的原因 3. 用键能计算反应前后的热量变化： (一) 微观探析 以 H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) 为例 断裂H−H共价键 吸收 436kJ能量 H2 H + H Cl2 断裂Cl-Cl共价键 吸收243kJ能量 Cl + Cl 形成1molH−Cl共价键 释放431kJ能量 HCl Q断键吸收 = 436 + 243 = 679 kJ　　　　 Q成键释放 = 431 × 2 = 862 kJ < 该反应是放热反应 反应结果放出能量 = ( 431 × 2 ) - ( 436 + 243) kJ = 183kJ 化学反应中能量变化的原因 以反应历程为横坐标，能量为纵坐标，将上述过程表示在图像中 3. 用键能计算反应前后的热量变化： (一) 微观探析 以 H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) 为例 反应进程 能量 H2+Cl2 断1 mol H-H键吸收436 kJ 断1 mol Cl-Cl键吸收242 kJ 2HCl 2H+2Cl 形成2 mol H-Cl键释放2×431 kJ即862 kJ能量 放出能量183 kJ 化学反应中能量变化的原因 (一) 微观探析 化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因 放热反应：Q断键吸收 < Q成键释放 吸热反应：Q断键吸收 > Q成键释放 或： Q反应物总键能 < Q生成物总键能 或： Q反应物总键能 > Q生成物总键能 化学反应中能量变化的原因 (二) 宏观辨识 各种物质都具有能量，物质的组成、结构与状态不同，所具有的能量也不同 物质能量高，其化学性质越活泼； 物质具有的能量低，该物质则较稳定 放热反应可以看成是反应物所具有的化学能转化为热能释放出来 在一个化学反应中， 反应物的总能量与生成物的总能量也是不同的 吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存” 化学反应中能量变化的原因 一个反应是吸热或放热，决定于反应物总能量与生成物总能量的相对大小 (二) 宏观辨识 若反应物总能量 >生成物总能量 该反应为放热反应 若反应物总能量 < 生成物总能量 该反应为吸热反应 化学反应中能量变化的原因 【总结】 Q成键放> Q断键吸 Q成键放< Q断键吸 放热反应 吸热反应 微观： 宏观： 化学反应本质：旧键断裂、新键形成 与能量的关系：断键吸热、成键放热 不同的物质具有的能量不同 E（反应物）>E（生成物） E（反应物）<E（生成物） 吸热反应 放热反应 课堂练习 【课本】P41 1. 化学反应的本质是有新物质生成，物质变化是化学反应的基本特征之一。化学反应的另一基本特征是_______________，通常表现为_________的释放或吸收。 3.下列说法错误的是（ ） A.化学反应必然伴随能量变化 B.化学反应中的能量变化与反应物的质量无关 C.能量变化必然伴随发生化学反应 D.化学反应中的能量变化主要由化学键变化引起 能量的变化 热能 BC 课堂练习 【课本】P41 4. 一定条件下，石墨转化为金刚石要吸收能量。在该条件下，下列结论正确的是（ ） A.金刚石比石墨更稳定 B.等质量的金刚石和石墨完全燃烧释放的热量相同 C.金刚石转化为石墨是吸热反应 D.1molC(金刚石)比1molC(石墨)的总能量高 D 【导学案】P45 1.判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1） 化学能可以转变成为热能、电能等。( ) √ （2） 化学反应必然伴随着能量变化。( ) √ （3） 化学反应中的能量变化主要是由化学键的变化引起的。( ) √ （4） 化学反应中能量变化的多少与反应物的质量无关。( ) × （5） 放热反应不需要加热就能发生，吸热反应不加热就不能发生。( ) × （6） 吸热反应在任何条件下都不能发生。( ) × （7） 吸热反应中，反应物化学键断裂吸收的总能量高于生成物形成化学键放出的总 能量。( ) √ 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 23 【导学案】P46 例2 下列有关化学能与热能的说法正确的是( ) 。 B A.氢气和氯气的反应属于吸热反应 B. 的变化需要吸收能量 C.凡经加热而发生的化学反应都是吸热反应 D.冰融化成水属于吸热反应 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 24 【导学案】P47 例3 化学反应 的能量变化如图所示，则下列说法正确的是( ) 。 C A.该反应是吸热反应 B.断裂和放出 的能量 C.断裂需要吸收 的能量 D.的总能量高于和 的总 能量 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 25 【导学案】P47 例4 根据下列信息判断氢气燃烧生成水时的热量变化，其中一定正确的是( ) 。 C A.分解为与 时放出热量 B.生成时吸收热量 C.甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小 关系为乙 甲 丙 D.氢气和氧气的总能量小于水的能量 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 26 人类对能源的利用 人类文明始于用火——热能的使用 1. 人类获取热能的主要途径 ——通过物质的燃烧 最常见的常规能源是化石燃料(煤、石油和天然气) 煤的燃烧 石油的燃烧 其他物质的燃烧 天然气的燃烧 人类对能源的利用 随着社会进步和人类生活水平的提高，能源的消耗越来越多 柴草时期 该时期主要以树枝、 杂草为主要能源， 火通过光和热推动人类进步 化石能源时期 该时期主要煤、石油、天然气为主要能源；煤炭在18世纪中叶以后成为主要能源 多能源结构时期 可再生能源和清洁能源将成为新能源的主力军，如：太阳能、核能、 风能、潮汐能、生物质能等 2. 人类利用能源的三个时期 人类对能源的利用 3. 利用化石燃料亟待解决的问题 ① 一是其短期内不可再生，储量有限 随着能源消费需求的不断增加， 能源消费量与储量之间的矛盾日益突显 ②二是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。 我国目前煤炭储量可开采年限为30年 石油可开采年限为19.1年 人类对能源的利用 4. 解决措施 (1)燃料燃烧阶段 改进锅炉的炉型、燃料空气比、清理积灰等 ——提高燃料的燃烧效率 (2)能源利用阶段 ——提高能源的利用率 可通过使用节能灯，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 (3)开发新能源 太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能 具有资源丰富、可以再生、对环境无污染等特点 【导学案】P48 随堂检测 1.对于氢气和氯气化合生成氯化氢的反应，下列说法错误的是( ) 。 C A.断开 中的化学键要吸收能量 B.形成 中的化学键要释放能量 C.以上反应中，反应物的总能量低于生成物的总能量 D.化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 31 【导学案】P48 随堂检测 2.下列变化中属于吸热反应的是( ) 。 D ①液态水汽化 ②将胆矾加热变成白色粉末 ③浓硫酸稀释 ④氯酸钾分解制氧气 ⑤生 石灰与水反应生成熟石灰 A.①④ B.②③ C.①④⑤ D.②④ 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 32 【导学案】P48 随堂检测 3.（创新题）一氧化碳是合成一系列基本有机化工产品和中 间体的重要原料。下列有关 的说法正确的是( ) 。 B A. 燃烧过程中的能量变化如图所示 B.等质量的C燃烧生成比生成 放出的能量多 C.C和反应生成 是放热反应 D.断裂和 中的碳氧键吸收的能量一样多 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 33 【导学案】P48 随堂检测 4.航天领域常用“液氧-煤油”“液氧-液氢”等火箭推进剂。下列关于火箭推进剂的说法错 误的是( ) 。 A A.推进剂中燃料燃烧的反应是吸热反应 B.“液氧-煤油”推进剂的燃烧产物含有 C.“液氧-液氢”推进剂具有清洁等优点，但储存和运输较为困难 D.火箭推进剂的发展对人类社会的进步具有促进作用 [解析] 项，推进剂中燃料燃烧的反应是放热反应，错误。 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 34 【导学案】P48 随堂检测 5.已知 为放热反应，下列关于该反应的说法正确的是( ) 。 B A.具有的能量一定高于 具有的能量 B.和具有的总能量一定高于 具有的总能量 C.的总键能一定低于 的总键能 D.因该反应为放热反应，故不必加热就可以发生 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 35 【导学案】P48 随堂检测 6.已知和反应生成吸收 能量， 反应过程中的能量变化如图所示。 根据图示回答下列问题： （1） 该反应中反应物所具有的总能量______ （填“高于”或“低于”）生成物所具有的总能量。 低于 （2） 分子中的化学键断裂时要吸收_____ 能量。 （3） 断裂吸收的能量值 为_____。 632 946 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 36 1、化学反应A2＋B2===2AB的能量变化如图所示，则下列说法中正确的是 A．该反应是吸热反应 B．断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键放出x kJ能量 C．断裂2 mol A—B键需要吸收y kJ的能量 D．2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量 课堂练习 C 课堂练习 1、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 B 课堂练习 2、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 C 1、在人类生产、生活对能量的需求日益增长的今天，研究化学反应及其能量变化，对合理利用常规能源和开发新能源具有十分重要的意义。能源是人类赖以生存和发展不可缺少的因素。请完成下列问题： （1）矿物能源是现代人类社会赖以生存的重要物质基础。目前，全球仍主要处于化石能源时期。下列不属于化石能源的是____(填字母，下同)。 A．石油 B．煤 C．天然气 D．生物质能 （2）下列对能源的看法合理的是_______。 A．化石能源属于不可再生能源，只会越用越少 B．生物质能是一种可再生能源，有广泛的前景 C．太阳能、氢能、核能、地热能都属于新能源 D．我国人口众多、资源相对匮乏、环境承载能力较弱， 因此要建设节约型社会 课堂练习 D ABCD 课堂练习 2、下列有关新能源的说法不正确的是 A.绿色植物通过光合作用，将光能转化为化学能 B.风能、太阳能是清洁能源 C.氢能还未进入实用阶段的主要原因是其燃烧所释放热量低于相同质量 的矿物燃料 D.共享单车利用太阳能发电完成卫星定位，有利于节能环保 C 课堂练习 3、有专家指出，如果对燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能使它们重新组合，那么，不仅可以消除对大气的污染，还可以节约燃料，缓解能源危机。如图所示： 在此构想的物质循环中太阳能最终转化为(　　) A.化学能 B．热能 C.生物质能 D．电能 B 课堂练习 4.已知某化学反应A2(g)＋2B2(g)===2AB2(g)(A2、B2、AB2的结构式分别为A===A、B—B、B—A—B)，反应过程中的能量变化如图所示，下列有关叙述正确的是（ ） A.该反应的进行一定需要加热或点燃 B.该反应若生成2 mol AB2(g)，则放出的热量为 (E1－E2) kJ C.该反应断开反应物中化学键吸收的总能量大 于形成生成物中化学键释放的总能量 D.生成2 mol B—A放出E2 kJ能量 C 课堂练习 5、将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。由此可知(　　) A．NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应 B．该反应中，热能转化为产物内部的能量 C．反应物的总能量高于生成物的总能量 D．NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量 B 课堂练习 $