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 第1课时 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 2 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。而铁粉、铝粉可以和氧气发生氧化还原应提供持续稳定能量。 所以发生了化学反应，将化学能转化为热能。 实验6-1：镁与盐酸的反应 反应原理：Mg + 2HCl ══ MgCl2+H2↑ 大量气泡 升高 放热 一 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 【原理】 【现象】 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】 该反应是吸热反应 化学反应中有新物质的生成，同时反应过程中伴随着热量的吸收或释放。 把释放热量的反应称为放热反应。 把吸收热量的反应称为吸热反应。 (1)化学反应中一定伴随着能量的变化。 (2)能量变化的主要形式是热量变化，包括吸收能量和释放能量。 (3)各种物质都具有能量，物质所具有的能量因组成、结构、状态等都会不同。 思考：【问题1】NH4NO3溶解时吸热，是否为吸热反应？浓硫酸、NaOH溶解时放热，是否为放热反应？ 吸热反应和放热反应都属于化学变化。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。 1. 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 吸热反应和放热反应的辨析： （1）需要加热的反应一定是吸热反应（ ） （2）吸热反应一定需要加热才可以进行（ ） （3）放热反应不需要加热即可发生（ ） （4）放出热量的变化过程一定是放热反应（ ） 注意 1. 吸热反应和放热反应都是化学变化，既有物质变化又有能量变化。 2. 某个反应是吸热反应还是放热反应，与反应的条件、反应类型无关。 3. 有些变化过程虽有能量变化，但不是放热反应或吸热反应， 如NaOH固体溶于水、碘升华等，属于物理变化。 4. 某反应是吸热反应，则该反应的逆反应是放热反应。 × × × × 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 新的化学键形成 原因：化学键断裂吸收的能量和化学键形成释放的能量不同导致化学反应中产生能量变化。 H2 断裂1molH-H 吸收436 kJ能量 2 H Cl2 断裂1molCl-Cl 吸收243 kJ能量 2 Cl 形成1molH-Cl 释放431 kJ能量 2 HCl 由上图计算，吸收的能量：679 kJ ＜ 释放的能量：862 kJ 所以该反应为放热反应 1. 化学反应中能量变化的原因——微观角度 以氢气和氯气反应为例：H2(g)+Cl2(g)══2HCl(g) Q吸＜Q放 放热反应 断键总共吸收的能量为：436kJ/mol ＋153kJ/mol＝589KJ/mol H2 + F2 = 2HF 成键总共放出的能量为：2×565 kJ/mol＝1130 kJ/mol 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) Q断键吸收<Q成键释放 放热反应 12 键 键能 H－H 436 F－F 153 能量 变化过程 反应物 生成物 Q吸 Q放 释放的能量 能量 变化过程 反应物 生成物 Q吸 Q放 吸收的能量 Q断键吸收<Q成键释放， _____反应 放热 Q断键吸收>Q成键释放， _____反应 吸热 1.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 练一练 例2.已知断裂1 mol共价键所需要吸收的能量分别为H—H:436 kJ，I—I:151 kJ，H—I:299 kJ，下列对H2(g)+I2(g) 2HI(g)的反应类型判断错误的(　　) A.放出能量的反应　 B.吸收能量的反应 C.氧化还原反应 D.可逆反应 【答案】B 【解析】依题意，断裂1 mol H—H键和1 mol I—I键吸收的能量为436 kJ+151 kJ=587 kJ，生成2 mol H—I键放出的能量为299 kJ×2=598 kJ，因为598 kJ>587 kJ，所以该反应是放出能量的反应；根据反应式可知该反应是可逆反应，也是氧化还原反应。 2. 化学反应中能量变化的原因——宏观角度 1.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” 化学键与化学反应过程中的能量变化 2. 化学反应中能量变化的原因——宏观角度 以氢气和氯气反应为例：H2(g)+Cl2(g)══2HCl(g) 放热反应：反应物的总能量 > 生成物的总能量 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 ②反应物总能量小于生成物总能量时，为吸热反应。 ①反应物总能量大于生成物总能量时，为放热反应。 2. 化学反应中能量变化的原因——宏观角度 二、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 阅读课本P34-35，思考： （1）现阶段人们获取热能的主要途径是什么？ （2）现阶段人们利用最多的常规能源是什么？ （3）在能源利用过程中面临哪些问题？ （4）你们有什么解决以上问题的好办法？ 二、化学反应中能量变化的原因 3. 人类对能源的利用 【点拨精讲】 （1）获取热能的主要途径：通过物质的燃烧 （2）利用最多的常规能源：化石能源 二、化学反应中能量变化的原因 3. 人类对能源的利用 亟待解决的问题 环境污染 能源短缺 储量有限 不可再生 粉尘、SO2、NOx、CO等 二、化学反应中能量变化的原因 3. 人类对能源的利用 （3）面临的问题 解决办法 开发新能源 节约能源 提高燃料燃烧效率 促进能源循环利用 资源丰富 可以再生 无污染 （4）解决方法 二、化学反应中能量变化的原因 3. 人类对能源的利用 太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能。 【点拨精讲】 蒸汽 水能 风能 石油 天然气 原煤 思考：以下那些是二次能源？ 电能 【课堂小结】 1. 化学反应中能量变化的原因 2. 从宏观和微观角度认识吸热反应和放热反应 1. 已知反应A＋B＝C＋D为放热反应，对该反应的下列说法中 正确的是（ ） A. A的能量一定高于C B. B的能量一定高于D C. A和B的总能量一定高于C和D的总能量 D. 该反应为放热反应，故不必加热就一定能发生 C 【当堂检测】 【课堂练习】 下列反应中，属于放热反应的是________________(填序号，下同)， 属于吸热反应的是________________。 ①煅烧石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰(CaO)　 ②燃烧蜂窝煤取暖　 ③炸药爆炸　 ④硫酸与氢氧化钾溶液反应　 ⑤生石灰与水作用制熟石灰　 ⑥食物腐败　 ⑦碳与水蒸气反应制得水煤气 ②③④⑤⑥　 ①⑦ 3. H2与O2、F2均能发生反应，如图为H2与F2发生反应生成HF过程中的能量变化示意图。请回答下列问题： (1)完成转化Ⅰ、Ⅱ_____(填“吸收”或“放出”，下同)能量，完成转化Ⅲ____能量。 (2)H2和F2反应的能量变化图可用___(填“A”或“B”)表示，该反应是 反应。 吸收 放出 A 放热 4. (1)20世纪30年代，Eyring和Pzer在碰撞理论的基础上提出化学反应的过渡态理论：化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的，而是在反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。如图是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图， 说明这个反应是___________(填“吸热”或“放热”)反应，NO2和CO的总能量________ (填“大于”“小于”或“等于”)CO2和NO的总能量。 放热　 (2)已知在高温、高压、催化剂作用下，1 mol C(石墨)转化为C(金刚石),吸收1.9 kJ的热量。 ①该反应________(填“是”或“不是”)吸热反应。 ②C(石墨)和C(金刚石)相比，_______ 能量高，________更稳定。 ③推测C(石墨)与C(金刚石)各1 mol在相同条件下燃烧，________ 放出的热量多。 是 C(金刚石)　 C(石墨) C(金刚石) 大于 Lavf55.33.100 $