6.1.1 化学反应与热能 （课件） -高中化学人教版（2019）必修第二册(共45张PPT)

(共45张PPT)
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
化学反应过程中存在热量变化
化学反应中能量变化的原因
化学能与热能相互转化的应用
本节重点
本节难点
知识导航
火的历史，远比人类的历史要长得多。据考古学家发现：云南的元谋人约在170万年前就
开始用火了，人类开始利用燃烧产生的热量进行了第一次烧烤。
燃烧是一个化学变化，那么,化学反应中能量是怎样变化的
新课导入
模块一化学反应中的热量变化
● 实验探究-盐酸与镁反应前后溶液的温度变化
实验步骤 在一支试管中加入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。
知识梳理
镁条逐渐溶解，有气泡产生温度计温度上升， 实验现象 用手触摸试管壁，有温热感
该反应产生 气体
Mg+2HCl=MgCl +H
放出 热量
个
实验结论
反应原理
● 实验探究-盐酸与镁反应前后溶液的温度变化
知识梳理
知识梳理
●实验探究-氢氧化钡与氯化铵反应前后溶液的温度变化
实验步骤
将20 g Ba(OH) ·8H O晶体研细后与10 g NH Cl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
反应原理 Ba(OH) ·8H O+2NH Cl=BaCl +2NH 个+10H O
实验结论 氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应吸收热量，产 生NH 和H O
触摸杯壁有冰凉的感觉
烧杯与木片间的水凝结成冰
有刺激性气味气体产生
烧杯内的反应物呈糊状
● 实验探究 - 氢氧化钡与氯化铵反应前后溶液的温度变化
知识梳理
实验现象
机械能 光能 声能
电能
●化学反应与热能-化学反应过程中存在热量变化
归纳总结
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 放 出热量，有 的吸收热量。
除转化为热能外，还转化为机械能、光、声、电等多种能量形式。
知识梳理
盐酸与锑 氢氧化领与氯化传
释放热量 吸收热量
放热反应 吸热反应
一、吸热反应和放热反应
1. 吸热反应：吸收热量的化学反应 2.放热反应：放出热量的化学反应
知识梳理
常 见 反 应 举 例 ●放热反应 ①大多数化合反应； CaO十H O=Ca(OH) ②所有的燃烧反应及缓慢氧 化反应 ； 点燃 C+十O — CO ③酸碱中和反应； NaOH+HCl =NaCl+H O ④活泼金属与酸(或H O) 的反应，如Mg+2H+=Mg + 十 H 个 2Na+2H O 二二2NaOH+H 个 吸执反应 ①大多数分解反应，如NH Cl — NH 个+HCl个； ②铵盐与碱的反应 CacO 高温cao+CO 个 Ba(OH) · 8H O+2NH Cl=BaCl +2NH 个+10H O; ③以C、H 、CO为还原剂的氧化还原反应 C+H O(g) C+CO □ 高温 CO+H 、
高温
④盐酸与碳酸氢钠的反应
注意：以上总结的常见的放热反应和吸热反应，仅是一般规律，不可推广。如H 与CuO
的反应实际是放热反应。
●二、常见的放热和吸热反应
●化学反应与热能
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，前期需加热引发， 但为放热反应。
放热反应常温下不一定容易发生。
吸热反应不一定需要加热，如Ba(OHD 8H 0 与NH CI 的反应在常温下就能进行。
吸热反应和放热反应都是化学变化。N aOH 固体溶于水是放热过程，但不是放热反应， 为物理变化过程；另外升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。
注意啦!
知识梳理
知识梳理
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
n
模块二
化学反应中的能量变化分析
● 化学反应中能量变化的原因
■ 微观角度——化学键
化学变化的实质 一个化学反应过程，本质上就是旧化学键的断裂_和新化学键的形成_过程
以氢气在氯气中燃烧为例，用化学键的观点分析反应的本质过程
知识梳理
单位：kJ/mol。
释放能量
形成
吸 吸
断 收 断 收
开 能 开 能
量 量
形成
释放能量
知识梳理
●化学反应中能量变化的原因
■ 微观角度——化学键
键能：断开(形成)1 mol某化学键所吸收(放出)的能量叫键能。
知识梳理
● 化学反应中能量变化的主要原因-化学键的断裂与形成
新化学键形成
反应物
吸收能量( E)
旧化学键断裂
E >E , 反应吸收能量 (吸热反应) E 释放能量(E )
生成物
一、从化学键的角度分析化学反应的能量变化
1. 键能：断开(形成)1 mol 某化学键所吸收(放出)的能量叫键能。 单位：kJ/mol。
如，断开1 mol H-H键吸收的能量为436.0 kJ, 那么H-H 键的键能是436.0 kJ/mol
2. 化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因：
( 1 ) 若E 吸 >E 放，该反应为吸热反应；
( 2 ) 若E 吸反应物 断裂旧化学键吸收能量
二者之差
生成物 形成新化学键放出能量
能量立文化
知识精讲
放热>吸热
该反应放出 (填“放出”或“吸收”)_ 183 kJ热量
断开1 mol H—H键，1 mol Cl—Cl键
吸收436+243=679kJ能量
形成2 mol H—Cl键
放出431×2=862 kJ 能 量
3. 实例
从键能角度分析 H + CF 2 2HC1 反应体系中能量变化情况。
化学键 H-H Cl-Cl
H-Cl
键能kJ/mol 436 243
431
知识精讲
点
化学反应中，随着物质的变化，既有反应物中化学键的断裂，又有生成物
中化学键的形成，化学能也随之而改变。那么,一个化学反应是吸收能量 还是放出能量是由什么决定的呢
知识梳理
思考
续
物质的能量越低→ 物质越 稳 定→形成的化学键就越牢固→ 断键所需的能
量就越大(或形成化学键所释放的能量就多)
图示
反应物
向环境
释放能量
生成物具有的总能量低
放热反应
●化学反应中能量变化的原因
■ 宏观角度 物质的能量
知识梳理
反应物具有的总能量高
化学 反应
放 热 反 应
反应过程
生成物
能量
000
物 质 的能 量 越 低→ 物质越 稳 定→ 形成的化学键就越牢固→ 断键所需的能
量就越大(或形成化学键所释放的能量就多)
图示
生成物
000
反应物
反应过程
生成物具有的总能量高
化学 从环境 反应 吸收能量
反应物具有的总能量低
吸热反应
● 化学反应中能量变化的原因
■ 宏观角度 物质的能量
知识梳理
吸 热 反 应
能量
(1)若E反>E 生，该反应为放热反应；
能量 反应物
生成物
反应物
反应进程
化学反应
E(反应物)>E(生成物)
E(反应物)二、从总能量的角度分析化学反应的能量变化
1. 化学反应是吸热还是放热，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。
( 2 ) 若E 反能量[ 生成物
放出能量
吸收能量
化学反应
知 识精讲
物质本身
的能量
E放
生成物
反应进程
放热反应
2. 吸热反应与放热反应的真实能量变化图：
能量
E吸
反应物
不稳定
稳定
物质的稳定性
3.物质的稳定性与能量的关系
高 低
知识精讲
吸热反应
【例】金刚石和石墨是由C 元素组成的两种结构不同的单质。在100 kPa 时，1 mol 石墨转化为金刚石，要吸收1.895 kJ的能量。据此判断，在 100 kPa时，下列结论正确的是( )
A.1 mol石墨比1 mol 金刚石的总能量高
B. 金刚石比石墨稳定
C. 石墨比金刚石稳定
D.1 mol石墨与1 mol 金刚石的总能量相等
C
题型：能量越低越稳定
对点训练
的说法不正确的是( )
A. 是吸热反应
B. 该反应不符合能量守恒定律
C. 生成物的总能量高于反应物的总能量 D. 反应中断开化学键吸收的总能量高于 形成化学键放出的总能量
【例】已知反应A +B=C+D的能量变化如图所示，下列关于此反应
题型：能量变化图
C+D
时间
A+B
0
对点训练
能量
B
【例5】已知部分键能如下表所示，计算下列三个反应中的能量变化情况。
(1)CH +2O ====CO +2H O,1 mol CH 完全反应时， 放出 (填吸
收/放出) 708 kJ 能量。
(2)已知N +3H ====2NH , 消耗1 mol N 时放出92 的数值为_946 ____。
(3)如下图为白磷(P ) 和P O 的结构，1mol白磷完全 燃烧，_放出___ (填吸收/放出)1638_____kJ能量。
化学键 H—H H—N N=N O=0 C—H C=0 H—0 P—P
P—0
键能(kJ/mol) 436 391 X 498 414 750 465 198
360
题型：键能的计算
对点训练
kJ的热量，则上表中x
白磷
P O
模块三人类对能源的利用
人类获取热能的主要途径都是通过物质的燃烧 早期的主要能源
◎现代的主要能源
以树枝杂草为主
以煤、石油和天然气为主
●化学能与热能相互转化的应用
知识梳理
化石燃料获取能量面临的问题 储量有限，短期内不可再生 大气污染物的主要来源 石油 天然气 煤 20年40年60年80年100年120年 粉尘 0 SO
NO
CO
我国化石能源可开采年限 煤、石油产品燃烧排放的污染物
●化学能与热能相互转化的应用
知识梳理
节能减排的措施 燃料燃烧阶段提高燃料的燃烧效率
能量利用阶段提高能源的利用率
电力输送到电网 空分单元 氧锅炉 脱硫塔 除尘器 烟气冷凝器CO,处理和压缩
飞灰 含硫终产 循环的CO 压缩的CO,用于 运输和储存 富 氧 锅 炉
混动汽车
●化学能与热能相互转化的应用
知识梳理
太阳能 风能 地热能
海洋能
●化学能与热能相互转化的应用
习 开发新能源
知识梳理
节能减排的措施
一、人类对能源的利用
1.获取热能的途径 物质的燃烧
(1)早期：以树枝杂草为主要能源。
(2)现代：以煤、石油和天然气为主要能源。
2. 面临问题
(1)短期内不可再生，储量有限；
(2)煤和石油产品燃烧排放的粉尘、SO 、NOx、CO 等造成大气污染。
3. 解决方法
(1)节能减排
(2)开发利用新能源
知识精讲
【例】下列叙述不正确的是( )
A. 开发氢能、太阳能、风能、生物质能等新能源是践行低碳生活的有效 途径
B. 火力发电是将燃料中的化学能直接转化为电能的过程
C. 利用生物质能就是间接利用太阳能
D. 绿色植物进行光合作用时，将太阳能转化为化学能
B
题型：能源的利用
对点训练
1.化学键与能量变化的关系
吸收能量 E
吸热反应
放热反应
若 E >E ,
若 E 旧化学键断裂
新化学键形成
归纳总结
放出能量 E
反应物
生成物
2.计算公式
用Q (吸)表示反应物分子化学键断裂时吸收的总能量，Q (放)表示生 成物分子形成化学键时放出的总能量。
公式：△Q=Q ( 吸 ) -Q ( 放 )
利用化学键形成和断裂时的能量变化计算化学反应中的能量变化：
△Q=Q( 吸 ) -Q( 放 )
3.放热反应与吸热反应的比较
项 目 放热反应
吸热反应
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 强弱的关系 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
反应过程图示 反应 能量 物的 总能 量 生成 物的 总能O 量 放出 热量 反应过程
生成 能量
物的
总能 吸收
量 热量
反应
物的
总能0 反应过程
量
【例】能源是经济增长与社会发展的重要物质基础，某研究人员对世界一次能源
替代趋势曾作如下预测：
1009%个
石油 天然气
核能
1950 2000 2050
新能源
年
(1)上图化石能源中属于较清洁的能源的是天 然 气。
典例精讲
薪柴
煤炭×
不同能源所占的比例
1850 1900
②与汽油相比，氢气作为燃料的优点是污染 小 、可再生、资源丰富(合理即可)
(至少答出两点)。
(3)“开源节流”是应对能源危机的重要举措，下列做法有助于能源“开源节流”的 是_acd_(填字母)。
a. 大力发展农村沼气，将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源
b.大力开采煤、石油和天然气以满足人们日益增长的能源需求
c.开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料
d.减少资源消耗，增加资源的重复使用、资源的循环再生
①涉及能量转化方式有_ac_。(填代号)
a.光能→化学能
b.电能→化学能
c.化学能→ 电能
O
H
光催化剂
H 燃料电池车 贮H
(2)右图是氢能的制备及利用的途径之一
圆典例精讲
H O
“西气东输”,我国距离最长、口径最大的输气管道，西起塔里木盆地的轮南，东至 上海。供气范围覆盖中原、华东、长江三角洲地区。东西横贯新疆、甘肃、宁夏、陕西、 山西、河南、安徽、江苏、上海9个省区，全长4200千米。
天然气进入千家万户不仅让老百姓免去了烧煤、
烧柴和换煤气罐的麻烦，而且对改善环境质量意义重
大。仅以一、二线工程每年输送的天然气量计算，就
可以少烧燃煤1200万吨，减少二氧化碳排放2亿吨、
减少二氧化硫排放226万吨。
拓展延伸
西气东输
1.化学反应的发生必然伴随能量的转化，其最根本的原因是( B )
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
2.下列说法正确的是( A )
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
随堂演练
3.下列变化中属于吸热反应的是( D )
①铝片与稀盐酸的反应②将胆矾加热变为白色粉末③干冰汽化④氯酸钾分 解制氧气⑤甲烷在氧气中的燃烧反应
A.①④ B.②③ C.①④⑤ D.②④
4.把下列物质分别加入装有水的锥形瓶里，立即塞紧带U 形管的塞子，已知U 形管
液面升高，则加入的物质可能是( c )
A.NaOH固体
B.浓H SO
C.NH NO 晶体
D.Na O 固体
内预先装有少量水(为使水容易观察，预先染成红色),如图所示，结果U 形管左边
随堂演练
5.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 )
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
6.下列有关新能源的说法不正确的是( C )
A.绿色植物通过光合作用，将光能转化为化学能
B.风能、太阳能是清洁能源
C.氢能还未进入实用阶段的主要原因是其燃烧所放热量低于相同质量的矿物燃料
D.共享单车利用太阳能发电完成卫星定位，有利于节能环保
随堂演练
I Ⅱ
(1)I、IⅡ装置能说明反应为放热反应的事实是：滴 入 水 后 ，I 中 U形管右侧 液面下降，左侧液面上升；Ⅱ烧杯中导管口有气泡冒出。
(2)产生上述现象的原因是 过氧化钠与水反应放热，锥形瓶内气体温度升高，
气压增大。
7.除了用手触摸和温度计测量外还可以借助其他方法感知温度的变化，如在探究过
氧化钠与水反应为放热反应时，可采取如下两种方法：
随堂演练
盐酸与镁反应前后溶液的温度变化
氢氧化钡与氯化铵反应前后溶液的温度变化 吸热反应和放热反应
微观角度——化学键
宏观角度——物质的能量
早期的主要能源
现代的主要能源
化石燃料获取能量面临的问题
节能减排的措施
化学反应过程中 存在热量变化
化学反应中能 量变化的原因
化学能与热能 相互转化的应
第一节
化学反应与能量变化
第1课时
课堂小结