5.3 化学变化中的能量变化 第1课时（教学课件） 化学沪科版必修第二册

该高中化学课件聚焦吸热反应和放热反应，以“自嗨锅能量转化”问题导入，通过铝热反应实验探究为起点，衔接概念学习与能量变化的微观（化学键断裂与形成）、宏观（反应物与生成物总能量差）解释，构建递进式学习支架。 其亮点在于以实验探究为核心，通过铝热反应的详细操作、现象分析及应用实例，培养科学探究与实践能力。结合H₂与Cl₂反应的键能计算，从微观和宏观双重视角解析能量变化，落实科学思维。典型范例与技能实战题强化知识应用，助力学生深化化学观念，也为教师提供系统教学资源。

第5章 金属及其化合物 5.3 化学变化中的能量变化 第1课时 吸热反应和 放热反应 沪科版必修第二册 吸热反应与放热反应 2 实验探究：铝热反应 1 知识导航 3 化学反应中的能量变化 明·学习目标 1.知道吸热反应和放热反应。 2.了解化学反应体系能量改变与化学键的断裂和形成有关 。 自嗨锅的背后是什么能量与什么能量的转化？ 自嗨锅的背后是什么反应？其原因是什么？ 01 实验探究：铝热反应 实验探究：铝热反应 实验探究：用硬纸片折成漏斗状，侧 面用钉书钉钉上，底部剪一小孔，内放一用滤纸折成的漏斗，用少量水湿润使滤纸紧贴住硬纸片。将 5 g 氧化铁粉末和2 g 铝粉混合均匀后，放 在纸漏斗中。如图所示， 把纸漏斗架在铁圈上，将整套装置放置在一个盛砂的铁盘 上。在固体混合物上平铺少量氯酸钾固体，混合物中间插上一根打磨过的镁条，用点火枪点燃镁条。 铝热反应实验装置 化学反应中的存在怎样的能量变化？ 实验探究过程 实验探究：铝热反应 铝热反应实验装置 现象记录：①镁带剧烈燃烧,放出一定的热,并发出耀眼的白光,氧化铁和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应;②纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中。 实验结论：铝热反应是一种放热反应，具有反应速度快、放热量大等特点。 该反应放出了热量，此反应称为放热反应 实验探究过程 实验探究：铝热反应 实验探究：铝热反应 铝热反应的化学方程式：2Al+Fe2O3══2Fe+Al2O3 在高温条件下，金属铝与金属氧化物发生置换反应，得到相应的金属单质，同时释放出大量的热(放出的热可以将置换出的金属融化）。 铝热剂：铝与金属氧化物混合物 助燃剂：KClO3，分解得O2，加速镁带燃烧，放出更多的热 注意：高温是反应的引发条件，反应本身放出大量的热 微思考 实验探究：铝热反应 铝热反应通常用来冶炼熔点很高但活动性比铝弱的金属，如钴、锰、钒、钨等，也可以用于野外焊接。 Cr2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3 高温 铝热反应的应用 实验探究：铝热反应 镁条是引燃剂，氯酸钾为助燃剂，点燃镁条，促使氯酸钾分解，释放出氧气，使镁条更剧烈燃烧，单位时间内放出更多热量，从而引发Al和Fe2O3发生反应。 一是防止蒸发皿炸裂，二是防止生成的熔融物溅出。 1.铝热反应需要高温条件，是否还需要持续加热？ 3.蒸发皿中铺少量细沙的作用是什么？ 2.实验中，镁条、氯酸钾的作用是什么？引发反应的操作是什么？ 铝热反应为放热反应，放出的热可以维持反应继续进行，因此不需要持续加热。 微思考 1.研究性学习小组的同学们用如图所示装置进行铝热反应的实验。 请回答下列问题： (1)氧化铁与铝反应的化学方程式是___，该反应为___(填“吸热”或“放热”)反应。 (2)镁带燃烧的现象是___，镁带的作用是____。 (3)同学们在实验过程中观察到纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。他们为探究此熔融物的成分，查阅可知有关物质的熔点、沸点数据如下： 同学们分析数据后推测该熔融物是一种合金，其中的金属是____，溶解该合金可选用下列试剂中的____(填字母)。 A．FeSO4溶液    B．稀硫酸       C．稀硝酸 D．NaOH溶液 （1）2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3 放热 （2）发出耀眼白光，有白烟产生 燃烧时提供热量，作为引燃剂引发反应 （3）Al、Fe BC 物质 熔点/℃ 沸点/℃ Al 660 2467 Al2O3 2054 2980 Fe 1535 2750 Fe2O3 1462 — 02 吸热反应与放热反应 吸热反应与放热反应 吸热反应与放热反应 【概念学习】请同学们阅读教材放热反应和吸热反应的定义，回答什么是放热反应，什么是吸热反应？ ①放热反应： 热量的化学反应。 ②吸热反应： 热量的化学反应。 释放 吸收 从铝热反应实验可获得结论：化学反应有新物质生成，同时反应过程中伴有热量的释放或吸收。 吸热反应与放热反应 　不一定。吸、放热反应都属于化学反应，而浓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，如NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O晶体常温下的反应为吸热反应。 【问题1】有吸热、放热现象一定是吸热反应、放热反应吗？ 【问题2】吸热反应一定需要加热吗？ 微思考 吸热反应与放热反应 请同学们结合所学的化学反应，归纳总结常见的放热反应和吸热反应 ①所有的燃烧反应 ②酸碱中和反应 ③大多数化合反应 ④活泼金属与水或酸的反应 ⑤物质的缓慢氧化 ⑥铝热反应(见第八章) ①大多数分解反应 ②铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2·8H2O晶体或Ca(OH)2与NH4Cl晶体反应 ③以C、H2、CO为还原剂的部分氧化还原反应，如C与H2O(g)反应，C与CO2反应 ④NaHCO3与盐酸的反应 微总结 1.热量的释放或吸收是化学反应中能量变化的常见形式。下列化学变化为吸热反应的是 A．燃料燃烧 B．酸碱中和 C．煅烧石灰石 D．工业合成氨 C 2.下列反应过程中的能量变化不符合图的是 A．石灰石分解 B．灼热的炭与二氧化碳反应 C．氢氧化钡和氯化铵的反应 D．铝热反应 D 03 化学反应中的能量变化 化学反应中的能量变化 化学变化的实质 【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 化学反应中的能量变化 化学反应中能量变化的原因 【微观探析】请同学们在老师的引导下从微观角度分析化学反应中能量变化的原因是什么？ 【分析角度】从化学键变化的角度理解能量变化的原因是什么？ 吸收 吸热 释放 放热 化学反应中的能量变化 【典例剖析】请同学们通过如下例题剖析化学反应中的能量变化 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应过程如图所示： 吸收 释放 吸收 根据上图计算1 mol H2和1 mol Cl2断键吸收的总能量为 kJ，形成2 mol HCl共释放 kJ能量，断键吸收的总能量 成键释放的总能量，因此该反应为 反应。 679 862 放热 < 化学反应中能量变化的原因 化学反应中的能量变化 【宏微结合】请同学们站在宏观能量的角度与微观键能的角度分析如下反应过程 能量 H-Cl H-Cl 断1 mol H-H键吸收436kJ 断1 mol Cl-Cl键吸收243kJ H Cl Cl H 形成 2 mol H-Cl键放出2×431 kJ即862 kJ 能量 放出能量183kJ 键能越大物质越稳定 能量越低物质越稳定。 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应过程图示： 化学反应中能量变化的原因 化学反应中的能量变化 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 化学反应中能量变化的原因 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 化学反应中的能量变化 【宏观辨识】请同学们站在宏观的角度，分析能量变化的原因是什么？ 物质的组成、结构与 不同，所具有的能量不同。因此，一个化学反应的能量变化取决于 和 的相对大小。 释放 吸收 状态 反应物总能量 生成物总能量 热能 化学能 化学反应中能量变化的原因 化学反应中的能量变化 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 < 放热反应和吸热反应的判据 微总结 化学反应中的能量变化 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 能源的开发利用 化学反应中的能量变化 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。 能源的开发利用 化学反应中的能量变化 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 能源的开发利用 1.下列关于化学反应中物质或能量变化的判断正确的是 A．加热条件下进行的化学反应一定是吸热反应 B．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因 C．一定条件下进行的化学反应，只能将化学能转化为热能 D．将NH4Cl固体与Ba(OH)2·8H2O固体混合并搅拌，反应放出热量 B 2．化学反应 的能量变化如图所示。下列有关叙述正确的是 A．形成1mol A-A键和1mol B-B键，放出a kJ能量 B．使用催化剂可降低反应物和生成物的总能量，从而加快反应速率 C．1mol A与1mol B生成1 mol AB，吸收b/2kJ热量 D．该反应为吸热反应，且AB最稳定 B 1.下列有关能量的说法不正确的是 A．化石能源物质内部贮存着大量的能量 B．植物的光合作用使太阳能转化为化学能 C．由石墨制金刚石是吸热反应，故石墨能量比金刚石能量低 D．燃料燃烧时只是将化学能转化为热能 D 2.下列图示变化为吸热反应的是 A 3.已知反应X＋Y=M＋N为吸热反应，对这个反应的下列说法中正确的是 A．X的能量一定低于M的能量，Y的能量一定低于N的能量 B．因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行 C．破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量 D．X和Y的总能量一定低于M和N的总能量 D 4.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 5.化学变化总是伴随着能量的变化。“铝热反应”是将单质铝与金属氧化物混合物反应获得金属单质的化学反应。在野外焊接钢轨时可利用此反应。实验室中可用如图装置实现： (1)写出该反应的化学方程式：_______。 (2)实验中能观察到的现象有(列举两点)：_______。 (1) (2)当露在外面的镁条燃烧完毕时，纸漏斗内的混合物立即剧烈燃烧，发出耀眼的光芒，产生大量的烟，纸漏斗被烧破，有红热状的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体 (3)可表示铝与氧化铁反应的热效应的图是_______。 A．　　　　 B． B．　　　 C． (4)工业上可用铝热反应冶炼锰、钒等金属，其原因与下列无关的是_______。 A．铝还原性较强 B．锰、钒熔点高 C．铝能形成多种合金 D．反应放出大量热 (3)B (4)C 感谢 您的聆听 THANKS 沪科版必修第二册