6.1.1. 化学与热能 课件(共42张PPT含视频) 2022-2023学年下学期高一化学人教版（2019）必修第二册

(共42张PPT)
化学反应与热能
第1课时
第一节　化学反应与能量变化
课程学习目标
认识能量变化和物质自身能量的关系
3
理解化学反应中能量变化的主要原因
2
了解吸热反应和放热反应的概念
1
核心素养
1、宏观辨识：理解化学反应中能量的变化取决于反
应物与生成物的总能量的相对大小。
2、微观探析：从化学键的断裂和形成上认识化学能
量与化学变化的本质。
情景引入
今天，我们就一起来学习化学反应与热能，共同探究其中的奥秘吧
你知道其中的奥秘吗？
为什么会有热量产生？
实验展示
【实验6-1】在一只试管中加入 2 mL 2 mol/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。
实验现象
镁条逐渐溶解，有气泡产生，温度计示数上升
该反应放出热量
实验分析
实验原理
Mg + 2HCl MgCl2 + H2↑
离子方程式：
Mg + 2H+ Mg2+ + H2↑
实验结论
实验展示
【实验6-2】将 20g Ba(OH)2 8H2O 晶体研细后与 10g NH4Cl 在烧杯中混合，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，用手触摸烧杯下部，试着用手拿起烧杯。观察现象。
1.实验探究：化学反应中的能量变化
实验6-2
实验现象
实验结论
有刺激性气味气体产生；木片上的水结成冰，使木片与烧杯底粘在了一起；杯壁下部发凉。
该反应是吸收热量
实验分析
实验原理
Ba(OH)2 + 2NH4Cl BaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O
离子方程式：
OH- + NH4+ NH3↑ + H2O
以上两个实验中，化学反应前后的温度变化说明化学反应过程中伴有热量的释放或吸收
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，有的反应放出热量，有的反应吸收热量。
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。
一、吸热反应与放热反应
1.概念
(1)把 热量的化学反应称为放热反应。
(2)把 热量的化学反应称为吸热反应。
释放
吸收
特别提醒：
吸热反应和放热反应均是化学反应。NaOH固体溶于水、浓H2SO4溶于水，属于放热过程，不属于放热反应；NH4NO3固体溶于水，升华、蒸发属于吸热过程，不属于吸热反应。
(2)常见的放热反应和吸热反应
放热反应 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
[问题1] 试根据生活常识判断下列反应是放热反应还是吸热反应？
放热反应
放热反应
吸热反应
吸热反应一定需要加热？放热反应一定不需要加热吗？
思考与讨论：
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？
新课展示
从宏观角度看，各种物质本身都具有能量，称为 化学能。
规律：物质本身具有的化学能越低，就越稳定；
物质本身具有的化学能越高，就越不稳定。
放热反应：反应物所具有的化学能转化为热能释放出来
思考讨论
化学反应的能量变化与物质本身的化学能又具有什么关系？
反应物
生成物
释放热量
思考讨论
化学反应的能量变化与物质本身的化学能又具有什么关系？
反应物
生成物
吸热反应：热能转化为化学能被生成物所“储存”
吸收热量
知识拓展
化学反应吸热或放热的判断方法
从宏观角度分析
化学反应是释放热量还是吸收热量，还取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小
放热反应：反应物能量 > 生成物能量
吸热反应：反应物能量 < 生成物能量
反应物
总能量
生成物
总能量
=
+
释放的热量
反应物
总能量
生成物
总能量
=
+
吸收的热量
自然界的两大基本规律——“质量守恒”“能量守恒”
质量守恒定律：自然界的物质发生转化时总质量不变
能量守恒定律：不同形式的能量之间转化总能量不变
吸热反应
放热反应
放热反应
吸热反应
能量
反应物
生成物
反应过程（I）
能量
反应过程（ll）
反应物
生成物
思维启迪
判断下列反应时放热反应，还是吸热反应？
思考讨论
化学反应过程中为什么会有能量的变化？
从微观角度看，物质中的原子通过化学键相互结合的
本质：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
吸收能量
放出能量
2H2 + O2 = 2H2O
成键放出能量
断键吸收能量
H—O—H
形成
H O
· ·
· ·
· ·
· ·
H
化学反应的实质
2H2 + O2 2H2O
· ·
· ·
· O ·
H.
断开
断开
H—H
O—O
思考4：怎么判断反应是否可以放出热量？
化学反应的实质：旧化学键断裂和新化学键形成
· ·
· ·
· O ·
H.
断开
断开
H—H
O—O
成键放出能量
断键吸收能量
H—O—H
形成
H O
· ·
· ·
· ·
· ·
H
化学反应的实质
2H2 + O2 2H2O
436 kJ
497.3 kJ
925.6 kJ
化学反应中放出热量的原因
吸收的能量
放出的能量
反应放出热量
=1853-1369.3
=483.7 kJ
2H2 + O2 2H2O
2H—H
O—O
2 H—O—H
925.6×2
436×2+497.3
反应进程
能量
H—H
O—O
H H
O O
H—O—H
放热 反应
断键吸收
成键释放
用图形表征化学反应中能量变化
2H2 + O2 2H2O
吸热 反应
用图形表征化学反应中能量变化
2H2O
2H2 + O2
反应进程
能量
成键释放
断键吸收
H—O—H
H—H
O—O
H H
O O
阅读课文P33，请根据下列信息判断氢气和氯气化合生成氯化氢的反应是吸收能量还是放出能量？
1molH2
2molH
共价键断裂
吸收436kJ能量
1molCl2
2molCl
共价键断裂
吸收243kJ能量
共价键形成
释放862kJ能量
}
2molHCl
H2 (g) + CI2(g) = 2HCI(g)
H—H + Cl—Cl → 2H—Cl
吸收的能量
(436+243)KJ
(431+431)KJ
释放的能量
<
（二）微观角度
总结：从微观角度来说，化学反应能量变化的原因：反应物断键吸收的总能量与生成物成键释放的总能量的相对大小。
能量
反应进程
H
Cl
Cl
-
H
-
H-Cl
H-Cl
断1molH-H键吸收436kJ
断1molCl-Cl键吸收243kJ
H
Cl
Cl
H
形成2mol H-Cl键放出862 kJ能量
放出能量183kJ
化学键的断裂——吸收能量
化学键的形成——放出能量
化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应过程图示：
画出放热、吸热反应的能量随反应过程的变化图。
思考2
提示
放热反应
吸热反应
小结：化学反应中能量变化原因
Q成键放> Q断键吸
Q成键放< Q断键吸
E（反应物）>E（生成物）
E（反应物）放热反应
吸热反应
吸热反应
放热反应
微观
宏观
为放热反应
为吸热反应
计算公式 Q=E生成物总能量-E反应总能量
Q=Q(断键吸)-Q(成键放)

Q<0

Q>0

1.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
三、人类利用能源的三个阶段
储量有限，短期内不可再生
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。
2.化石燃料利用过程面临的问题
太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能等
2.解决办法
节能
寻找新能源
提高燃料的燃烧效率
提高能源利用率
太阳能 风能 地热能
三、人类对能源的利用
4Al+3O2===2Al2O3
化合反应
反应放热
氧化还原反应
奥秘揭晓时刻
CaO+H2O===Ca(OH)2
化合反应
反应放热
自热包有不同配方，但大体上包括四类成分。最主要的是生石灰，学名氧化钙，它和水接触之后可以产生熟石灰，学名氢氧化钙。在这个过程中会释放大量热量，是发热包主要的热量来源。
01
02
此外，发热包中也常见铁粉和铝粉，它们可以通过和氧气发生氧化还原反应释放热量，以此实现持续发热。
(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，反应过程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，正确的打“√”，错误的打“×”
(6)化学键断裂需要吸收能量，化学键形成会放出能量(　　)
(7)化学反应必然伴随能量变化(　　)
(8)放出能量越多的反应通常生成物越不稳定(　　)
(9)化学反应过程不一定都有能量变化(　　)
(10)煤、石油和天然气都是化石能源(　　)
(11)柴草燃烧时，化学能全部转化为热能(　　)
√
√
√
×
×
×
2.下列说法正确的是(　　)
A.任何化学反应都伴随着能量的变化
B.H2O(g)→H2O(l)该过程放出大量的热,所以该过程是化学变化
C.化学反应中能量的变化都表现为热量的变化
D.对于如图所示的过程,是吸收能量的过程
A
【解析】任何化学反应都有能量的变化,但有能量变化的过程不一定是化学变化,如物质的三态变化,虽然存在能量变化,但不存在旧化学键的断裂与新化学键的形成,故不是化学变化,B项错误;化学反应中能量变化的形式有多种,除热能外,还有光能、电能等,C项错误;由图象知,该过程中反应物的总能量大于生成物的总能量,故该过程中放出能量,D项错误。
3.已知2SO2+O2 2SO3为放热反应,对该反应的下列说法正确的是 (　　)
A.O2的能量一定高于SO2的能量
B.2molSO2和1molO2的总能量一定高于2molSO3的总能量
C.SO2的能量一定高于SO3的能量
D.因该反应为放热反应,故不必加热就可发生
B
【解析】因反应2SO2+O2 2SO3为放热反应,所以2 mol SO2和1 mol O2的能量和一定高于2 mol SO3的能量,A错误,B正确,C错误;化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成,而断键过程需要吸收能量,故放热反应有些也需要一定条件,该反应是放热的,但需要加热才能发生,D错误。
4. 下列各图中,表示吸热反应的图是 (　　)
【解析】反应物的总能量小于生成物的总能量则为吸热反应。
A
5.关于吸热反应的说法正确的是 (　　)
A.凡需加热的反应一定是吸热反应
B.只有分解反应才是吸热反应
C.使用催化剂的反应是吸热反应
D.CO2与CaO化合是放热反应,则CaCO3分解是吸热反应
【解析】反应放热还是吸热与是否加热无直接的关系,与是否使用催化剂也无直接关系,多数吸热反应需要加热,但有的不需要加热,例如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应,且该反应属于复分解反应,故A、B、C三项错。放热反应的逆过程一定是吸热反应,D正确。
D