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

第一节 化学反应与能量变化 6.1.1 化学反应与热能 第六章 化学反应与能量 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 学习目标 1、知道化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因 2、知道反应物与生成物总能量的相对高低是反应过程中能量变化的决定因素 3、掌握常见的吸热反应和放热反应 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 1、在初中同学们已经知道了化学反应中伴随着能量的释放，你能举一些生活中常见的化学反应中伴随着能量的例子吗？ 思考 化学反应不仅有物质的变化，还伴随有能量的变化。化学能可以转化为光能、热能、电能等，其中热能是我们最熟悉的。 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 一、化学反应过程中存在热量变化 【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。 1、实验探究 (1)镁和稀盐酸的反应 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 实验操作 实验现象 结论 Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑ 活泼金属与酸反应是放热反应 有气泡产生；用手触摸反应后的试管，温热；用温度计测得反应后温度升高 该反应产生气体，放出热量 是否所有的化学反应都会释放出热量吗？ 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 【实验6-2】将20gBa(OH)2.8H2O晶体研细后与10gNH4Cl晶体仪器放入烧杯中，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，用手触摸烧杯壁下部，试着用手拿起烧杯，观察现象。 (2)Ba(OH)2·8H2O和氯化铵反应 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 实验操作 实验现象 实验结论 (1)   (2)闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯 Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl =BaCl2+2NH3↑+10H2O 混合物呈糊状；闻到刺激性气味；用手触摸杯壁下部，冰凉；用手拿起烧杯，木片与烧杯粘在一起 该反应产生NH3和H2O， 吸收热量，该反应是吸热反应 【注意】 ①强碱Ba(OH)2•8H2O有毒，不要用手直接接触 ②实验结束后立即向烧杯中加入稀盐酸，处理尾气。 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (3)结论 化学反应中总会伴随着能量变化，通常主要表现为热能的变化，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。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Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 2、吸热反应和放热反应 (1)概念 ①放热反应：把释放热量的化学反应称为放热反应 ②吸热反应：把吸收热量的化学反应称为吸热反应 (2)常见的放热反应和吸热反应 ①常见的放热反应 a.所有的燃烧反应 b.所有的酸碱中和反应 c.大多数的化合反应(有些化合反应是吸热反应) d.活泼金属与水、酸的反应 e.铝热反应 f.生成沉淀的反应(一般情况) g.物质的缓慢氧化(食物腐败) 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ②常见的吸热反应 a.大多数分解反应 b.以碳、CO、H2为还原剂的氧化还原反应 c.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应(固态铵盐与碱的反应) d.C和CO2发生的化合反应及C和H2O(g)的反应 e.NaHCO3与盐酸的反应 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 思考 2、有人说，稀释浓硫酸、固体烧碱溶解都放热，故是放热反应。溶解NH4NO3固体吸热，故是吸热反应。你认为正确吗？为什么？ 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、NH4CI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) 3、吸热反应一定需要加热，放热反应一定不需要加热，这种说法正确吗？请距离说明 不正确，吸热反应、放热反应是指反应过程中吸收还是放出热量，与反应是否需要加热等条件没有直接联系。 例如NH4Cl和Ba(OH)2•8H2O的反应在常温下就可反生，但它是吸热反应 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 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NH3c.高温条件下进行的反应不一定是吸热反应，如：铝热反应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 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 ③反应前需要加热的化学反应，停止加热后若反应还能继续进行，则该反应为放热反应(反应是放热还是吸热反应与反应条件无关)④一般情况下，持续加热或持续高温的化学反应，通常为吸热反应 【几点强调】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ⑤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 ⑥化学反应遵循的两条基本规律：质量守恒定律和能量守恒定律 ⑦物质发生化学反应一定伴随着能量变化，但伴随能量变化的物质变化不一定都是化学变化 如：水蒸气变成液态水的过程放热，但该变化为物理变化 ⑧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) ⑨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 【几点强调】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (1)苛性钠溶于水放出热量，该变化为放热反应(　　) (2)化学反应既有物质变化，又有能量变化(　　) (3)镁条在空气中燃烧是放热反应，反应中所释放的能量全部转化为热能(　　) (4)吸热反应需要加热才能进行(　　) (5)火药爆炸时所释放的能量包括热、光、声、机械能等多种能量形式(　　) × √ × × √ 1、判断正误 【练一练】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 2、下列反应是吸热反应的是(　　)A．硫的燃烧　　　 B．水的分解 C．食物的氧化变质 D．中和反应 3、下列说法正确的是(　　)A．Fe与S在加热条件下才能发生反应，所以该反应属于吸热反应B．HNO3、H2SO4分别与NaOH溶液反应都放出热量C．分解反应都是吸热反应，化合反应都是放热反应D．合成氨的反应是放热反应，所以N2与其他物质的反应也是放热反应 【练一练】 B B 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 思考 4、化学反应过程中为什么会有能量的变化？为什么有的化学反应释放热量，有的化学反应吸收热量？从化学反应的本质角度又如何解释呢？ 旧物质反应生成新物质 旧化学键断裂、新化学键形成 化学反应实质 宏观： 微观： 反应物和生成物能量不同 化学键断裂吸收能量，化学键形成释放能量，吸收和释放能量不同 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 二、化学反应中能量变化的原因 1、从化学键(微观)的变化理解 —主要因素 吸收 释放 新键生成释放的能量大于旧键断裂吸收的能量(E1<E2)，则反应放热(放热反应) 新键生成释放的能量小于旧键断裂吸收的能量(E1>E2)，则反应吸热(吸热反应) 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 反应中能量变化 由图可知 1 mol H2分子中的化学键断裂吸收的能量是436 kJ 共吸收679 kJ 1 mol Cl2分子中的化学键断裂吸收的能量是243 kJ 1mol HCl分子中的化学键形成释放的能量是431kJ 共放出2×431＝862 kJ 结论 H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)的反应放出的热量为183 kJ 键能：断开(形成)1mol化学键所吸收(放出)的能量叫键能。 单位：kJ/mol。 (1)以H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)反应的能量变化为例说明 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 反应进程 能量 H Cl Cl - H - H-Cl H-Cl 断1 mol H-H键吸收436 kJ 断1 mol Cl-Cl键吸收243 kJ H Cl Cl H 形成2 mol H-Cl键放出2×431 kJ 放出能量183 kJ ①该反应过程中共吸收 kJ能量，共放出 kJ能量。 ②该反应 (填“放出”或“吸收”) kJ热量，为 反应。 679 862 放出 183 放热 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master H—H Cl—Cl H H Cl Cl H—Cl H—Cl 吸收能量 吸收能量 放出能量 放出能量 【注意】所以一个化学反应是放热还是吸热取决于所有断键吸收的总能量与所有形成新键放出的总能量的相对大小 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ①各种物质都储存化学能，物质的组成、结构与状态不同，所包含的化学能也不同。在化学反应中，反应物总能量与生成物总能量不同，所以，由反应物转化为生成物必然伴随着能量变化。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，吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存”。化学反应中的能量转化遵循能量守恒定律。 ②物质的稳定性与能量的关系 物质具有的能量越低，断开其中的化学键需要的能量越多(键能越大)，该物质越稳定；物质具有的能量越高，断开其中的化学键需要的能量越少(键能越小)，该物质越不稳定 【几点强调】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (1)在1 mol氢分子中，含有 mol氢原子，含有 mol H—H键。 (2)已知在25 ℃和101 kPa条件下，由2 mol H原子形成1 mol H—H键时，放出436 kJ的能量。若要使1 mol氢分子变为2 mol氢原子时，需要断开1 mol H—H键，其能量变化是 。 2 1 吸收436 kJ的能量 (3)CH4的结构式是 ，1 mol CH4分子中含有 molC—H键。 (4)在CH4中，断开1 mol C—H键要吸收415 kJ的能量。若要形成 1 mol CH4中的C—H键其能量变化是 。 4 放出4 mol×415 kJ·mol－1 ＝1 660 kJ的能量 【练一练】 4、计算填空 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 22 化学反应中能量变化决定于反应物的总能量和生成物总能量的相对大小 宏观解释 放热反应示意图 吸热反应示意图 化学反应放出热量 化学反应吸收热量 吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存” 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 2、从物质储存(宏观)化学能的角度理解 —决定因素 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 放热反应 吸热反应 图像变化趋势：反高产低 图像变化趋势：反低产高 反应物总能量大于生成物总能量，反应放热 反应物总能量小于生成物总能量，反应吸热 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 类型 比较 放热反应 吸热反应 定义 释放热量的化学反应 吸收热量的化学反应 形成 原因 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量 与化学键 的关系 生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量 生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量 3、放热反应与吸热反应的比较 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 图示 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (1)根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断—决定因素若反应物的总能量大于生成物的总能量，属于放热反应，反之是吸热反应【Q(反应物)-Q(生成物)>0→放热反应；Q(反应物)-Q(生成物)<0 →吸热反应。】 (2)根据化学键断裂或形成时的能量变化判断—主要原因若断裂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，属于放热反应，反之是吸热反应【E(反应物断键吸收能量)- E(产物成键放出能量)<0→放热反应；E(反应物断键吸收能量)- E(产物成键放出能量)>0→吸热反应。】 (3)根据反应物和生成物的相对稳定性判断 由不稳定的物质(能量高)生成稳定的物质(能量低)的反应为放热反应，反之为吸热反应 (4)根据反应条件判断凡是持续加热才能进行的反应一般就是吸热反应 4、放热反应与吸热反应的判断方法 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 5、化学反应的发生必然伴随能量的转化，其最根本的原因是（ ） A.化学反应中一定有新物质生成 B.化学反应中旧化学键的断裂需要吸收能量，新化学键的形成需要放出能量 C.化学反应通常需要加热等条件才能发生 D.能量变化是化学反应的基本特征之一 6、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反应是放出能量还是吸收能量必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小　④有的放热反应加热到一定温度引发后，停止加热反应也能继续进行 A.只有③④ B.只有①② C.①②③④ D.②③④ B 【练一练】 A 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 7、下列反应中能量变化趋势与如图一致的是(　　) A．氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合 B．中和反应C．木炭在氧气中发生不完全燃烧 D．生石灰和水的反应 A 【练一练】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 【练一练】 8、已知化学反应N2＋3H2⇋2NH3的能量变化如图所示： (1)1 mol N和3 mol H生成1 mol NH3(g)是________(填“吸收”或“释放”)能量的过程 (2)由0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)生成1 mol NH3(g)过程________(填“吸收”或“释放”)________kJ能量，如果生成1 mol NH3(l)又该吸收或释放________kJ能量 释放 释放 b-a b+c-a 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 三、化学能与热能相互转化的应用 化学物质中的化学能通过化学反应转化成热能，提供了人类生存和发展所需要的能量和动力； 如：化石燃料的燃烧、炸药开山、发射火箭等； 而热能转化为化学能是人们进行化工生产、研制新物质不可或缺的条件和途径；如：高温冶炼金属、分解化合物等 1、化学能与热能的相互转化在生活、生产中的应用 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 能源物质在人体中氧化分解生成CO2和H2O，产生的能量一部分以热量的形式散失；另一部分作为可转移能量在人体内利用(如：合成代谢) 柴草时期、化石能源时期和多能源结构时期。 可再生能源和清洁能源是两类重要的新能源，主要有太阳能、氢能、核能、生物质能等。 2、生物体中的能量转化及利用 3、人类利用能源的三个阶段 柴草时期 化石能源时期 多能源结构时期 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 物质的燃烧，使用最多的常规能源是：化石燃料(煤、石油和天然气)。 4、现阶段人类获取热能的主要途径 煤的燃烧 石油的燃烧 其他物质的燃烧 天然气的燃烧 主要形式 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 5、化石燃料获取能量面临的问题 (1)储量有限，短期内不可再生，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)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 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (1)节约能源 ①燃料燃烧阶段提高燃料的燃烧效率——可通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的燃烧效率 ②能量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，有效提高能源利用率 (2)开发使用新能源，目前人们比较关注的新能源有太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等 ①特点：资源丰富、可以再生、对环境无污染等②人们比较关注的新能源：太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等 6、节能减排的措施 为了改善人类的生存环境，促进社会可持续发展，节能和寻找清洁的新能源成为人类的必然选择 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 【注意】 ①可再生能源：在自然界中可以不断再生并有规律地得到补充的能源，比如太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能、地热能等 ②非再生能源：经过亿万年的形成，短期内无法恢复的能源，比如煤、原油、天然气、油页岩、核能等 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 9、液态储氢技术就是在常温常压下将氢气融入到一种化合物“储油”中，形成“氢油”，便于储存和运输。下列有关说法错误的是（ ） A.“氢油”不稳定 B.氢能源属于可再生能源 C.该技术实现了常温常压下储氢技术的新突破 D.液态储氢项目有利于发展氢能源电动机，从而带来新能源汽车的升级 1 2 A 【练一练】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 10、新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，且可以再生。下列能达到新能源标准的是(　　)①地热能　②煤　②天然气　④太阳能　⑤生物质能　⑥石油　⑦风能　⑧氢能A．②⑤⑦⑧　B．①④⑤⑦⑧ C．④⑤⑦⑧ D．②③⑥⑦⑧ 11、有专家指出，如果利用太阳能使燃烧产物如CO2、H2O、N2等重新组合，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。观察下面图示，判断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 B 【练一练】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master Lavf57.71.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder r0.2.61(gap_fixed:False) Lavf57.71.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder r0.2.61(gap_fixed:False) $