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

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 1 学习目标 1.学习吸热反应、放热反应的基本概念。知道常见的放热、吸热反应 2.从物质具有的能量及化学键变化的角度，理解反应中的热量变化 3.认识热化学方程式及表示意义 2 情景导入 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 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 一 认识放热反应、吸热反应 根据温度变化 如何通过实验证明化学反应中有热量变化？ 一 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】 【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 一 认识放热反应、吸热反应 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 (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)化学反应一般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 一 认识放热反应、吸热反应 1. 放热反应与吸热反应 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。 2. 常见的放热反应与吸热反应 一 认识放热反应、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(特例：C+CO2) ④活泼金属跟水或酸的反应 ⑤物质的缓慢氧化 ⑥铝热反应 [Al+金属氧化物→Al2O3+金属] ①大多数分解反应（特例：H2O2分解） ②C、H2、CO等高温下作还原剂 例：C+CO2、H2+CuO、C+H2O(g) ③固态铵盐与碱的反应Ba(OH)2·8H2O＋NH4Cl ④NaHCO3与盐酸的反应 【思考】吸热反应一定需要加热？放热反应一定不需要加热吗？ 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 一 认识放热反应、吸热反应 有些放热反应需要加热才能反应 如合成氨、氨的催化氧化 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。 特别提醒 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； 1.下列变化中属于吸热反应的是( ) ①液态水汽化　②将胆矾加热变为白色粉末　③苛性钠固体溶于水　④氯酸钾分解制氧气　⑤生石灰跟水反应生成熟石灰　⑥干冰升华 A.①④ B.②④ C.③⑤ D.④⑥ B 2.下列说法正确的是( ) ①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应　②放热反应在常温下一定很容易发生　 ③工业合成氨是可逆反应，正反应是放热反应则逆反应是吸热反应　④镁条在空气中燃烧是放热反应，反应过程中所释放的能量全部转化为热能 A.只有③ B.只有①② C.①②③④ D.②③④ A 课堂练习 二 化学反应中能量变化的原因 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? 1. 微观角度 化学变化的实质 旧的化学键断裂 吸收能量 释放能量 化学反应中能量变化的主要原因 新的化学键形成 已知：断开 1 mol H—H 键需要吸收 436 kJ 的能量 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 从吸收与放出的能量数据，你能推算出该反应是放热反应还是吸热反应吗? 二 化学反应中能量变化的原因 E吸收 = 436 + 243 = 679 kJ E放出 = 431 × 2 = 862 kJ E吸＜E放 放热反应 1 mol H2与1 mol Cl2反应生成2 mol HCl分子的过程中，释放了183kJ的能量。 化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因 化学反应中的物质变化总会伴随着能量变化，通常主要表现为热量的释放或吸收。 二 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 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 能量 变化过程 反应物 生成物 E吸 E放 释放的能量 二 化学反应中能量变化的原因 能量 变化过程 反应物 生成物 E吸 E放 吸收的能量 E断键吸收<E成键释放， _____反应 放热 E断键吸收>E成键释放， _____反应 吸热 已知氢气中H—H键能为436kJ/mol，氧气中O—O键能为498kJ/mol，水中H—O键能为463kJ/mol。则标准状况下11.2L氢气完全燃烧放出的热量为多少？ 课堂练习 n(H2)＝0.5mol， 根据方程式2H2＋O2＝2H2O， 成键共放出 Q放＝1mol×463kJ/mol＝463kJ。 所以，该反应一共断裂0.5molH—H键、0.25molO—O键， 断键共吸收 Q吸＝0.5mol×436kJ/mol＋0.25mol×498kJ/mol＝342.5kJ， 反应放出热量为Q＝Q放-Q吸＝463kJ-342.5kJ＝120.5kJ。 已知氮气中氮氮三键键能为946kJ/mol，H—H键能为436kJ/mol，制备氨气时生成2mol氨气放出92kJ的热量，则N—H键能为多少kJ/mol？ Q吸＝946kJ＋3×436kJ＝2254kJ Q放＝6x 由于反应为放热则 92kJ＝6x-2254 kJ， 所以x＝391kJ/mol 课堂练习 二 化学反应中能量变化的原因 2. 宏观角度 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 反应物具有的总能量高 生成物具有的总能量低 E反 > E生 放热反应 化学反应 向环境释放能量 反应物具有的总能量低 生成物具有的总能量高 E反＜E生 吸热反应 化学反应 从环境吸收能量 二 化学反应中能量变化的原因 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(键能越大，物质越稳定) ✮ 2、宏观角度：物质的能量 ①E反应物>E生成物，______反应 ②E反应物<E生成物，______反应 ✮ 1、微观角度：化学键 ①E断键吸收>E成键释放，_____反应 ②E断键吸收<E成键释放， _____反应 二 化学反应中能量变化的原因 放热 吸热 放热 吸热 放热反应 吸热反应 E反>E生 E吸<E放 E反<E生 E吸>E放 放热反应 吸热反应 E反>E生 E吸<E放 E反<E生 E吸>E放 二 化学反应中能量变化的原因 E反 + E吸 = E生 + E放 E生 - E反 = E吸 - E放 ΔH= ΔH<0 ΔH>0 放热反应 吸热反应 1.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 2. 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 三 人类对能源的利用 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 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 三 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 三 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 三 人类对能源的利用 能量变化 化学能转化为热能 放热 反应 吸热 反应 类型 反应物的总能量大于生成物的总能量 反应物的总能量小于生成物的总能量 遵循能量守恒原 理 能量 利用 燃料充分燃烧 新能源的开发 减少污染 三 总结 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $