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（2019）必修第二册

该高中化学课件聚焦化学反应与热能，涵盖吸热反应与放热反应的实验探究、能量变化的微观（化学键断裂与形成）和宏观（反应物与生成物总能量）分析，以及能源的综合利用。通过镁与盐酸、Ba(OH)₂·8H₂O与NH₄Cl实验导入，从现象归纳概念，再从微观宏观深入原理，最后联系能源实际，构建递进式学习支架。 其亮点在于以实验探究为核心（科学探究与实践），结合宏微结合分析（宏观辨识与微观探析）及能源社会价值（科学态度与社会责任）。如通过实验现象记录表、化学键能量计算表、氢能情境问题等，采用实验驱动与问题链设计，帮助学生形成“物质变化伴随能量变化”的化学观念，提升科学思维，教师可依托此资料实现理论与实践结合，提高教学效率。

第一节　化学反应与能量变化 学习目标 素养目标 　1.认识物质具有能量,认识吸热反应与放热反应,了解化学反应体系能量改变与化学键的断裂和形成有关。 　2.知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化,以原电池为例认识化学能可以转化为电能,从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。 　3.体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性 【宏观辨识与微观探析】 认识化学变化中物质变化和能量变化的实质、能量变化的宏观现象,理解能量变化的微观实质。 【证据推理与模型认知】 借助原电池装置和原理的学习,体会化学能到电能的直接转化,提高模型认知能力。 【科学态度与社会责任】 通过多种渠道了解人类对化学反应中能量的利用情况,了解节能的意义和方法,感受化学学科的社会价值 　 2 第1课时　化学反应与热能 新课探究 课堂评价 学习任务一　吸热反应与放热反应 学习任务二　能源的综合利用 学习任务一　吸热反应与放热反应 【新知自主预习】 一、化学能与热能的相互转化 1.实验探究化学反应中的能量变化 【教材实验6-1】 镁与盐酸的反应 新 课 探 究 实 验 操 作 　 在一支试管中加入2 mL 2 mol·L-1的盐酸,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 4 新 课 探 究 反应 原理 　化学方程式为Mg+2HCl 　　　　 ， 　离子方程式为　　　 　  　　　　 实验 现象 　镁条逐渐溶解,表面产生大量　　　,温度计示数　　　  实验 结论 　镁与盐酸反应产生气体,并　　　　热量　  MgCl2+H2↑ 气泡 升高 放出　 （续表） Mg+2H+ Mg2++H2↑　 5 新 课 探 究 【教材实验6-2】 Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 实验 操作 将20 g Ba(OH)2·8H2O晶体研细后与10 g NH4Cl晶体一起放入烧杯中,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,用手触摸杯壁下部,试着用手拿起烧杯,观察现象 新 课 探 究 反应 原理 　Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O 实验 现象 　有刺激性气味的气体产生,烧杯底部发凉,烧杯底部与木片粘到一起 实验 结论 　Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体反应产生NH3,并　　　　热量  吸收 （续表） 新 课 探 究 2.吸热反应和放热反应 (1)放热反应 化学上把　　　　热量的化学反应称为放热反应,如镁条、铝片与盐酸的反应,木炭、氢气、甲烷等在氧气中的燃烧,氢气与氯气的化合等都是放热反应。   (2)吸热反应 化学上把　　　　热量的化学反应称为吸热反应,如氢氧化钡与氯化铵的反应,盐酸与碳酸氢钠的反应,灼热的炭与二氧化碳的反应等都是吸热反应。  释放 吸收 新 课 探 究 二、从微观和宏观角度认识化学反应中的能量变化 1.从微观角度认识化学反应中的能量变化 (1)能量变化的主要原因——化学键变化 ①物质中的原子之间是通过　　　　相结合的,当化学反应发生时,反应物的化学键断裂要　　　能量,而生成物的化学键形成要　　　能量,故_________ ______________是化学反应中能量变化的主要原因。  ②化学反应中的物质变化总会伴随着　　　变化,通常主要表现为　　　的释放或吸收。  (2)以反应H2(g)+Cl2(g) 化学键 吸收 放出 能量 热量 2HCl(g)为例分析能量变化 化学键的 断裂与形成 9   断裂化学键 吸收的能量 形成化学键 放出的能量 H2(g) Cl2(g) HCl(g) 1 mol 化学键 436 kJ 243 kJ 431 kJ 反应 H2(g)+ Cl2(g) = 2HCl(g) 436 kJ+243 kJ=679 kJ 2×431 kJ=862 kJ 　断键吸收的总能量　　　　成键放出的总能量,故该反应是　 反应  新 课 探 究 小于 放热 新 课 探 究 (3)得出结论 一般情况下,一个化学反应过程中放出的能量多于吸收的能量,则有能量向　　 释放,发 生　　　反应;反之,放出的能量少于吸收的能量,则需从______吸收能量,发生　　 反应。  环境 放热 环境 吸热 11 新 课 探 究 2.从宏观角度认识化学反应中的能量变化 (1)放热反应可以看成是反应物所具有的　　　　转化为　　　　释放出来,吸热反应可以看成是　　　转化为　　　 被生成物所“储存”。   (2)一个化学反应是释放热量还是吸收热量,与　　　　　　 和________　　　　　　________的相对大小有关。  若反应物的总能量　　　生成物的总能量,发生反应时会向环境释放能量;   若反应物的总能量　　　生成物的总能量,发生反应时需要从环境吸收能量。  化学能 热能 热能 化学能 反应物总能量 生成物 高于　 低于　 总能量 12 新 课 探 究 【情境问题思考】 　　氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源,具有燃烧热值高的特点,是汽油的3倍,焦炭的4.5倍。氢气燃烧的产物是水,不会对环境产生影响,是世界上最干净的能源。 25 ℃、101 kPa下,1 mol H2在氧气中燃烧生成气态水的能量变化如下: 问题一: 氢气在氧气中燃烧时,化学能转化成哪些形式的能量? [答案] 提示:氢气在氧气中燃烧时,化学能转化为热能、光能等。 问题二:根据图中的能量变化判断反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)是吸热反应还是放热反应? [答案] 提示:断裂2 mol H2(g)和1 mol O2(g)中的化学键吸收的总能量为2×436 kJ+249 kJ×2=1370 kJ,形成2 mol H2O(g)中的化学键释放的总能量为926 kJ×2=1852 kJ,形成生成物中化学键释放的总 能量大于断裂反应物中化学键吸收的总能量, 故反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)是放热反应。 新 课 探 究   新 课 探 究 问题三:需要加热才能进行的反应一定是吸热反应吗?常温下能进行的反应一定是放热反应吗?试举例说明。 [答案] 提示:需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应,如煤炭的燃烧是放热反应,但需要加热才能进行;常温下能进行的反应不一定是放热反应,如八水合氢氧化钡晶体与NH4Cl晶体的反应是吸热反应,但在常温下即可发生。 【核心知识讲解】 1.化学反应中能量变化的原因 新 课 探 究 新 课 探 究 2.吸热反应和放热反应的比较   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 宏观 角度 　反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量 　反应物具有的总能量低于生成物具有的总能量 17 新 课 探 究 （续表）   放热反应 吸热反应 能量 变化 图示 微观 角度 　生成物成键时释放的总能量大于反应物断键时吸收的总能量 　生成物成键时释放的总能量小于反应物断键时吸收的总能量 18 新 课 探 究   放热反应 吸热反应 常见 类型 ①燃烧反应; 　②中和反应; 　③活泼金属与水或酸的反应; 　④大多数化合反应; 　⑤铝热反应等 　①Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl晶体反应; 　②盐酸与碳酸氢钠的反应; 　③C、CO、H2还原金属氧化物; 　④大多数分解反应等 （续表） [易错提醒] (1)吸热过程和放热过程可以是物理变化,也可以是化学变化。例如,水的三态变化均伴随能量变化,都是物理变化。 (2)吸热反应和放热反应必须是化学变化,吸热过程不一定是吸热反应,放热过程不一定是放热反应。例如,液态水变成水蒸气是吸热过程,但不是吸热反应。 (3)物质具有的能量与其稳定性的关系:一般来说,物质具有的能量越低,其稳定性越强。 新 课 探 究 【知识迁移应用】 例1 [2023·山西太原期末] 如图为某化学反应中的能量变化,下列反应中符合如图关系的是(　 ) A.2H2+O2 2H2O B.4Na+O2 2Na2O C.CaCO3 CaO+CO2↑ D.Ca(OH)2+2HCl CaCl2+2H2O [解析] 由题图可知,反应物具有的能量低于生成物具有的能量,则该反应是吸热反应。H2在O2中燃烧属于放热反应,A错误; Na和O2缓慢氧化是放热反应,B错误; CaCO3分解生成CaO和CO2是吸热反应,C正确; Ca(OH)2和HCl发生中和反应,属于放热反应,D错误。 C 新 课 探 究 [方法技巧] 判断吸热反应和放热反应的方法 新 课 探 究 例2 [2023·黑龙江齐齐哈尔期末] 研究人员研制出一种新型复合光催化剂,可以利用太阳光在催化剂表面实现 高效分解水,主要过程如图所示。 下表所示为此反应条件下,断开或形成 1 mol对应的化学键吸收或放出的能量 新 课 探 究 化学键 H—O O =O H—H O—O 能量/kJ 463 496 436 138 新 课 探 究 下列说法错误的是(　) A.若过程Ⅰ的反应物为1 mol,则过程Ⅰ吸收的能量为463 kJ B.过程Ⅰ中反应物的总能量大于过程Ⅲ中生成物的总能量 C.若过程Ⅰ的反应物为2 mol,则过程Ⅱ放出的能量为574 kJ D.过程Ⅲ为氧化还原反应 B 化学键 H—O O =O H—H O—O 能量/kJ 463 496 436 138 [解析] 过程Ⅰ中断裂H—O,若过程Ⅰ的反应物为1 mol,断裂1 mol H—O,吸收的能量为463 kJ,A正确; 总反应为吸热反应,故过程Ⅰ中反应物的总能量小于过程Ⅲ中生成物的总能量,B错误; 若过程Ⅰ的反应物为2 mol,则过程Ⅱ的反应2H·+2·OH=H2O2+H2,形成了1 mol H—H、1 mol O—O,放出的能量为(138+436) kJ=574 kJ,C正确; 过程Ⅲ中H2O2生成氢气和氧气,元素化合价发生了变化,为氧化还原反应,D正确。 化学键 H—O O =O H—H O—O 能量/kJ 463 496 436 138 新 课 探 究 学习任务二　能源的综合利用 【新知自主预习】 一、能源的分类 新 课 探 究 按能源结构   新 课 探 究 二、能源的综合利用 1.人类利用化学反应中的热能 (1)人类获取热能的主要途径都是通过物质的　　　,现代以煤、　　 和________等化石燃料为主要能源。  (2)化石燃料使用面临的问题 ①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　　 与 　　　之间的矛盾日益突显。  ②煤和石油产品燃烧排放的粉尘、　　　、NOx 、　　　等是大气污染物的主要来源。 燃烧 石油 消费量 储量 SO2 CO 天然气 新 课 探 究 2.充分有效地利用能源 (1)燃料燃烧阶段,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,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。 3.开发理想的新能源 (1)理想的新能源应具有资源丰富、可以　 、对环境无污染等特点。 (2)常见新能源有　　　　、　　　　、地热能、海洋能和　　　　等。  再生 太阳能 风能 氢能 新 课 探 究 【知识迁移应用】 例3 [2022·山西朔州期末] 下列关于能源和作为能源的物质的叙述中不正确的是(　) A.化石能源物质内部蕴藏着大量的能量 B.绿色植物进行光合作用时,将太阳能转化为化学能“储存”起来 C.物质的化学能可以在不同条件下转化为热能、电能为人类所利用 D.吸热反应没有利用价值 [解析] 吸热反应不一定没有利用价值,如可利用吸热反应降低环境的温度,提供低温环境等,D错误。 D　 课 堂 评 价 　 1.下列属于吸热反应的是 (　 ) A.灼热的碳与二氧化碳反应 B.铁与稀硫酸反应 C.氢氧化钠与盐酸反应 D.木炭在氧气中燃烧 [解析] 灼热的碳与二氧化碳反应生成一氧化碳会吸收大量的热,所以属于吸热反应,故A正确; 铁与稀硫酸反应生成氢气放出大量的热,故B错误; 氢氧化钠与盐酸反应生成氯化钠和水,是中和反应,放出大量的热,属于放热反应,故C错误; 木炭在氧气中燃烧放出大量的热,故D错误。 A 　　 课 堂 评 价 2.工业上利用反应N2+3H2 2NH3合成氨。该反应为放热反应,下列有关描述中,不正确的是 (　 ) A.反应中断裂H2的化学键要吸收能量 B.反应中形成NH3的化学键要释放能量 C.反应物的总能量比生成物的高 D.化合反应都是放热反应 [解析] 旧键断裂吸收能量,则反应中断裂H2的化学键要吸收能量,A正确; 新键形成释放能量,则反应中形成NH3的化学键要释放能量,B正确; 该反应为放热反应,则反应物的总能量比生成物的高,C正确; 化合反应不一定是放热反应,如CO2和C的化合反应,是吸热反应,D错误。 D 3.某同学在一支试管中加入2 mL 2 mol·L-1 盐酸,并用温度计测量其温度,再向试管中放入打磨光亮的镁条,观察现象,并测量溶液温度的变化,如图所示。 下列有关说法中不正确的是 (　 ) A.观察到镁条表面产生大量气泡,并逐渐溶解,温度计 示数升高 B.镁条与盐酸的反应是放热反应 C.反应物(Mg+2HCl)具有的总能量高于生成物(MgCl2 +H2)具有的总能量 D.反应物Mg具有的能量高于生成物MgCl2具有的能量 　　 课 堂 评 价 D　 　　 课 堂 评 价 [解析] 镁是活泼金属,与盐酸发生反应Mg+2HCl=MgCl2+H2↑,镁条表面产生大量气体,并逐渐溶解;温度计的示数升高,说明该反应是放热反应,A、B均正确。 该反应是放热反应,则反应物(Mg+2HCl)具有的总能量高于生成物(MgCl2+H2)具有的总能量,但不能判断单一反应物(如Mg)和单一生成物(如MgCl2)的能量高低,C正确,D错误。 　　 课 堂 评 价 4.[2022·广东茂名期末] 甲醛(HCHO)与O2在羟基磷灰石(HAP)表面发生反应的能量—历程关系如图。下列说法错误的是 (　) A.该反应为放热反应 B.反应过程中,甲醛的C—H断裂 C.CO2中的氧原子全部来自O2 D.化学方程式为HCHO+O2 H2O+CO2 [解析] 根据图示可知,反应物总能量大于生成物总能量,该反应为放热反应,故A正确; 根据图示可知,甲醛和氧气反应生成二氧化碳和水,反应过程中,甲醛的C—H断裂,故B正确; 根据图示可知,CO2中有1个氧原子来自O2,故C错误; 甲醛和氧气在羟基磷灰石(HAP)表面反应生成二氧化碳和水,化学方程式为HCHO+O2 H2O+CO2,故D正确。 C 34 　　 课 堂 评 价 5.将煤块粉碎、经脱硫处理、在适当过量的空气中燃烧,这样处理的目的是(　) ①使煤充分燃烧,提高煤的利用率 ②减少SO2的产生,避免造成“酸雨” ③减少有毒的CO产生,避免污染空气 ④减少CO2的产生,避免“温室效应” A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②③④ [解析] 煤块粉碎是为了提高煤的利用率;脱硫是为了减少SO2的产生;空气过量是为了减少CO的产生。 A 备 用 习 题 1.下列变化中属于吸热反应的是 (　　) ①液态水汽化　②将胆矾加热变成白色粉末　③浓硫酸稀释　④氯酸钾分解制氧气　⑤生石灰跟水反应生成熟石灰 A.只有①④ B.②③ C.①④⑤ D.②④ [解析] 放热反应和吸热反应都是化学反应。⑤为放热反应;②④为吸热反应;液态水汽化是吸热过程,浓硫酸稀释是放热过程,二者均为物理变化。 D 备 用 习 题 2.[2023·北京西城区期末] 下列关于化学反应与能量变化的说法不正确的是(　　) A.能量变化是化学反应的基本特征之一 B.化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因 C.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 D.反应物的总能量高于生成物的总能量,发生反应时需要从环境吸收能量 [解析] 化学反应过程中伴随着能量的变化,能量变化是化学反应的基本特征之一,A正确; 化学键断裂需要吸收能量,化学键形成需要释放能量,化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因,B正确; D 备 用 习 题 2.[2023·北京西城区期末] 下列关于化学反应与能量变化的说法不正确的是(　　) A.能量变化是化学反应的基本特征之一 B.化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因 C.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 D.反应物的总能量高于生成物的总能量,发生反应时需要从环境吸收能量 放热反应需要将物质本身储存的多余能量向外界释放,则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,C正确; 反应物的总能量高于生成物的总能量,反应过程中要向外界释放能量,D错误。 D 备 用 习 题 3.据报道:科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下: 下列说法正确的是 (　 ) A.CO和O生成CO2是吸热反应 B.在该过程中,CO断键形成C和O C.状态Ⅱ→状态Ⅲ是放热过程 D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程 [解析] 由图可知,CO和O生成CO2的反应中,状态Ⅰ具有的总能量高于状态Ⅲ(CO2)具有的总能量,则CO+O→CO2是放热反应,A错误; 由图可知,CO和O结合生成CO2,不涉及CO中共价键断裂形成C和O,B错误; C　 备 用 习 题 3.据报道:科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下: 下列说法正确的是 ( ) A.CO和O生成CO2是吸热反应 B.在该过程中,CO断键形成C和O C.状态Ⅱ→状态Ⅲ是放热过程 D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程 状态Ⅱ→状态Ⅲ过程中形成共价键,为放热过程,C正确; 状态Ⅰ→状态Ⅲ是CO与O反应生成CO2的过程,D错误。 C 备 用 习 题 4.断开1 mol H—H、1 mol N—H、1 mol N≡N分别需要吸收的能量为436 kJ、391 kJ、946 kJ。求: (1)1 mol N2完全反应生成NH3需　 　 (填“吸收”或“放出”)能量　 kJ。 [解析] 若E(断键)>E(成键),则为吸热反应;若E(断键)<E(成键),则为放热反应。N2+3H2 2NH3,生成2 mol NH3即形成6 mol N—H时要放出6 mol×391 kJ·mol-1=2346 kJ的能量,拆开1 mol N≡N和3 mol H—H时吸收的总能量为946 kJ+3 mol×436 kJ·mol-1=2254 kJ,整个过程中的能量变化为放出能量,放出的热量为2346 kJ-2254 kJ=92 kJ。 放出 92 备 用 习 题 (2)1 mol H2完全反应生成NH3需　　 (填“吸收”或“放出”)能量　 kJ。(不考虑可逆反应)  方法一:N2+H2 NH3,生成 mol NH3即形成2 mol N—H时,需放出2 mol×391 kJ·mol-1=782 kJ的能量,拆开 mol N≡N和1 mol H—H时吸收的总能量为 mol×946 kJ·mol-1+436 kJ≈751.33 kJ,整个过程中的能量变化为放出能量,放出的热量为782 kJ- 751.33 kJ=30.67 kJ。 方法二:由(1)知3 mol H2生成2 mol NH3需放出92 kJ能量,则1 mol H2生成 mol NH3需放出的能量为92 kJ×≈30.67 kJ。 放出 30.67 $