人教版（2019）高中化学必修第二册 《第1课时　化学反应与热能》参考课件(共41张PPT)

(共41张PPT)
第1课时　化学反应与热能
素养目标 1.通过实验探究,认识常见的吸热反应和放热反应,并能从化学键的断裂和形成的角度及反应物和生成物具有的总能量的相对大小的角度,领会化学反应中能量变化的原因。培养宏观辨识与微观探析、科学探究与创新意识的学科核心素养。
2.了解人类能源利用的历史和前景。培养科学态度与社会责任。
知识铺垫
必备知识
正误判断
1.化学变化的本质是:反应物中旧化学键的断裂和生成物中
新化学键的形成。
2.在自然界中,物质的转化要遵守质量守恒定律,能量的转化要遵循能量守恒定律。
3.浓硫酸溶于水时释放能量,硝酸铵溶于水时吸收能量。
知识铺垫
必备知识
正误判断
一、放热反应与吸热反应
1.实验探究
(1)镁条和稀盐酸的反应:
实验 现象 有气泡产生;用温度计测量溶液温度,水银柱上升
离子 反应 Mg+2H+ ===Mg2++H2↑
实验 结论 活泼金属与酸的反应是放热反应
知识铺垫
必备知识
正误判断
(2)Ba(OH)2·8H2O和氯化铵的反应:
实验 现象 闻到刺激性气味,烧杯壁发凉;木片和烧杯黏结在一起,混合物呈糊状
化学 反应 Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===
BaCl2+2NH3↑+10H2O
实验 结论 该反应是吸热反应
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必备知识
正误判断
2.定义及实例
(1)放热反应:释放热量的化学反应。如:镁条、铝片与盐酸的反应,木炭、氢气、甲烷等在空气中的燃烧,氢气与氯气的化合反应等。
(2)吸热反应:吸收热量的化学反应。如Ba(OH)2·8H2O与氯化铵晶体的反应,盐酸与碳酸氢钠的反应,灼热的炭与二氧化碳的反应等。
【微思考1】不需要加热就可进行的反应是否一定是放热反应
提示:不一定。如Ba(OH)2·8H2O与氯化铵晶体的反应虽不需要加热即可进行,但该反应为吸热反应。
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必备知识
正误判断
二、化学反应中能量变化的原因
1.化学反应中能量变化的原因——微观角度
(1)原因:
知识铺垫
必备知识
正误判断
(2)实例[以H2(g)+Cl2(g) === 2HCl(g)为例]:
计算分析:436 kJ+243 kJ-431 kJ×2=-183 kJ,
断键吸收的总能量小于成键释放的能量——反应放热。
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必备知识
正误判断
(3)结论:
化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因。
【微思考2】有化学键断裂或形成的变化是否一定是化学变化
提示:不一定。如HCl溶于水发生电离有化学键断裂,或从浓盐酸中挥发出氯化氢气体有化学键形成,但这些变化都是物理变化。
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必备知识
正误判断
2.化学反应中能量变化的决定因素——宏观角度
结论:化学反应中的能量变化决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。
知识铺垫
必备知识
正误判断
三、化学反应中能量变化的应用
1.人类利用能源的三个阶段
2.化石能源的利用过程中亟待解决的问题
(1)化石能源短期内不可再生;(2)污染环境。
知识铺垫
必备知识
正误判断
3.在燃料利用过程中,节能的主要环节
(1)燃料燃烧阶段——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——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量循环利用,有效提高能量利用率。
4.新能源
(1)理想的新能源应具有:资源丰富、可以再生、对环境无污染等特点。
(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。
知识铺垫
必备知识
正误判断
(1)化学键断裂需要吸收能量,化学键形成会放出能量。 (　　)
(2)化学反应必然伴随能量变化。(　　)
(3)相同条件下由原子形成1 mol H—Cl键所放出的能量与断开1 mol H—Cl键吸收的能量相等。(　　)
(4)放出能量越多的反应通常生成物越不稳定。(　　)
(5)需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应,不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。(　　)
(6)已知Al与稀盐酸的反应为放热反应,即Al的能量大于H2的
能量。(　　)
(7)有能量变化的物质变化一定是化学变化。(　　)
答案:(1)√　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√　(6)× (7)×
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
放热反应和吸热反应的理解与判断
问题探究
在一只小烧杯里,加入20 g已研细的Ba(OH)2·8H2O与10 g NH4Cl晶体,将小烧杯放在滴有几滴水的木片上,根据实验步骤,填写下表,并回答问题。
任务一
任务二
素养脉络
随堂检测
实验步骤 实验现象及结论
将晶体混合,立即快速搅拌 有具有刺激性气味并能使湿润的紫色石蕊试纸变蓝的NH3产生
用手摸烧杯下部 感觉烧杯变凉说明此反应是吸热反应
用手拿起烧杯 烧杯下面带有几滴水的木片黏到了烧杯底部
将黏有木片的烧杯放在盛有热水的烧杯上一段时间后提起烧杯 木片与烧杯的底部脱离
反应后移走多孔塑料片,观察反应物 混合物呈糊状,证明有水生成
任务一
任务二
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随堂检测
(1)写出实验过程中发生反应的化学方程式:
Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl === BaCl2+2NH3↑+10H2O。
(2)实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是使反应物迅速混合而充分反应,使温度迅速下降。
(3)放热反应一定容易发生,吸热反应一定难发生吗
提示:不一定。反应放热或吸热与反应的条件无关,有些放热反应必须加热才能发生,如木炭的燃烧;而有些吸热反应在常温下就能发生,如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应。
任务一
任务二
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随堂检测
深化拓展
1.关于吸热反应和放热反应的易错点
(1)“三个不一定”。①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;②放热反应常温下不一定容易发生,如铝热反应;③吸热反应也不一定需要加热才能发生,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。NaOH固体溶于水是放热过程,但不是放热反应;升华、蒸发等过程是吸热过程,但不是吸热反应。
任务一
任务二
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2.常见的放热反应和吸热反应
任务一
任务二
素养脉络
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3.化学反应遵循的两条基本定律
(1)质量守恒定律:在化学反应中,参加反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。
(2)能量守恒定律:能量不会凭空产生,也不会凭空消失,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到其他物体,但能量的总量保持不变。
任务一
任务二
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规律方法放热反应和吸热反应判断“四”方法
(1)依据反应条件判断。通常需要持续加热的反应为吸热反应。
(2)依据能量变化图像判断。反应物的总能量大于生成物的总能量,则反应为放热反应;反之,则为吸热反应。
(3)依据断键和成键所吸收和释放的能量数据判断。如果旧键断裂吸收的能量大于新键形成释放的能量,则为吸热反应;反之,为放热反应。
(4)经验判断法:根据常见的放热反应、吸热反应的类型判断。
任务一
任务二
素养脉络
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素能应用
典例1(2020山东菏泽高一检测)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溶液的反应都放出热量
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
答案:B
任务一
任务二
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解析:Fe与S虽然需加热才能发生反应,但反应开始后,停止加热,反应能继续进行,加热只是为了引发反应,所以该反应是放热反应,A错误;中和反应都是放热反应,B正确;分解反应不一定是吸热反应,如H2O2的分解反应就是放热反应,化合反应也不一定是放热反应,如CO2与C的反应就是吸热反应,C错误;与N2反应的物质不同,能量变化也不同,不能根据合成氨反应的能量变化来类推N2与其他物质反应的能量变化,如N2和O2在放电条件下生成NO的反应就是吸热反应,D错误。
任务一
任务二
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变式训练1(双选)将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸,反应剧烈,醋酸逐渐凝固。由此可知(　　)
A.NH4HCO3和盐酸的反应是吸热反应
B.该反应中,热能转化为产物内部的能量
C.反应物的总能量高于生成物的总能量
D.NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量
答案:AB
任务一
任务二
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解析:醋酸逐渐凝固,说明NH4HCO3与盐酸反应使周围温度降低,因此该反应为吸热反应,A正确;该反应为吸热反应,吸收的能量转化为产物内部的能量储存在产物中,B正确;由于NH4HCO3和盐酸的反应是吸热反应,故反应物的总能量低于生成物的总能量,C错误;NH4HCO3粉末与盐酸的反应是吸热反应,是各反应物的总能量低于各生成物的总能量,而NH4HCO3仅是两种反应物之一、NH4Cl仅是三种生成物之一,故无法得出NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量的结论,D错误。
任务一
任务二
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反应能量变化与化学键断裂、形成间的关系
问题探究
1.反应物的总能量大于生成物的总能量,该反应发生时是吸收能量还是放出能量
提示:放出能量。
2.断裂1 mol H—H键需要吸收a kJ能量,则2 mol H原子形成1 mol H—H键的能量如何变化
提示:放出a kJ能量。
任务一
任务二
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随堂检测
3.已知形成1 mol化学键放出的能量见下表:
计算反应A2+B2 === 2AB发生时,生成2 mol AB的能量变化。
提示:放出70 kJ能量。
化学键 A—A B—B A—B
能量/(kJ·mol-1) 470 380 460
任务一
任务二
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4.如图是1 mol氢气燃烧的能量变化图,试分析a、b(均大于0)表示的含义
任务一
任务二
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深化拓展
化学反应中的能量变化
1.如果反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量,反应物转化为生成物时化学反应放出能量,反之,化学反应吸收能量。
如图所示:
任务一
任务二
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随堂检测
2.既可以利用化学键的键能计算具体反应中的能量变化,也可以根据化学反应中的能量变化计算某一种化学键的键能。计算公式:化学反应中的能量变化值=反应物的总键能-生成物的总键能。计算出的数值如果为正值,意味着该反应为吸热反应;计算出的数值如果是负值,意味着该反应为放热反应。
任务一
任务二
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随堂检测
素能应用
典例2根据下面的信息,判断下列叙述正确的是(　　)
A.氢气跟氧气反应生成气态水的同时释放能量
B.氢气跟氧气反应生成气态水的同时吸收能量
C.1 mol H2跟 mol O2反应生成1 mol H2O一定释放能量245 kJ
D.2 mol H2(g)跟1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(g)吸收能量490 kJ
答案:A
任务一
任务二
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任务一
任务二
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变式训练2已知断裂1 mol共价键所需要吸收的能量分别为H—H键:436 kJ,I—I键:151 kJ,H—I键:299 kJ,下列对H2(g)+I2(g) 2HI(g)的反应类型判断错误的是(　　)
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,该反应的正反应是放热反应;根据反应的化学方程式可知,该反应是可逆反应,也是氧化还原反应。
任务一
任务二
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任务一
任务二
素养脉络
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1.化学反应的发生必然伴有能量的转化,其最根本原因是(　　)
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
答案:B
任务一
任务二
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2.下列过程一定释放出能量的是(　　)
A.化合反应　　　　　B.分解反应
C.分子拆成原子 D.原子组成分子
答案:D
解析:化合反应不一定放出能量,如CO2+C 2CO就是吸收能量的反应,A项错误;分解反应多数是吸收能量的反应,B项错误;由分子拆成原子是破坏化学键的过程,是吸收能量的,原子组成分子则是放出能量的,C项错误,D项正确。
任务一
任务二
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3.(双选)如图所示,有关化学反应和能量变化的说法正确的是(　　)
A.图a表示2 mol A2(g)与1 mol B2(g)的总能量大于1 mol C(g)的能量
B.图b中反应物比生成物稳定
C.图b可以表示钠和水的反应的能量变化
D.图a所示反应不需要加热就一定能发生,图b所示反应一定需要加热才能发生
任务一
任务二
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答案:AB
解析:图a中反应物总能量高于生成物总能量,即2 mol A2(g)与1 mol B2(g)的总能量大于1 mol C(g)的能量,A正确;图b中反应物总能量低于生成物总能量,能量越低越稳定,则反应物比生成物稳定,B正确;图b中反应物总能量低于生成物总能量,属于吸热反应,但钠和水的反应是放热反应,C错误;反应条件与反应是放热反应还是吸热反应没有必然的关系,D错误。
任务一
任务二
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4.下列属于吸热反应的是(　　)
任务一
任务二
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答案:B
解析:A项,酸碱中和反应都是放热反应,氢氧化钠与盐酸的反应属于放热反应,故错误;B项,氢氧化钡晶体与氯化铵的反应属于吸热反应,故正确;C项,金属与酸的反应是放热反应,盐酸与铝的反应属于放热反应,故错误;D项,燃烧反应都是放热反应,蜡烛燃烧属于放热反应,故错误。
任务一
任务二
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5.如图所示,把试管小心地放入盛有(20 ℃)碳酸饮料的烧杯中,试管中开始放入几小块铝片,再用滴管滴加5 mL 浓NaOH溶液于试管中。试回答下列问题:
(1)实验中观察到的现象是 　 。
(2)产生上述现象的原因是　 。
(3)写出有关反应的离子方程式:　 。
(4)由实验推知,反应所得溶液和氢气的总能量　　　(填“大于”“小于”或“等于”)铝片和NaOH溶液的总能量。
任务一
任务二
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答案:(1)铝片上有大量气泡产生,铝片逐渐溶解;烧杯内液体放出气泡变快
(2)铝与NaOH溶液反应生成氢气,且反应放热,碳酸饮料中CO2在水中的溶解度随温度升高而减小,CO2从饮料中逸出变快
(4)小于
解析:铝与碱溶液的反应放热,放出的热量使烧杯中饮料的温度升高,使CO2的溶解度减小。根据反应的热效应与反应物、生成物总能量的关系可知,放热反应中生成物的总能量小于反应物的总能量。