6.1化学反应与能量变化 （教学课件）- 高中化学人教版（2019）必修第二册(共39张PPT)

(共39张PPT)
第六章化学反应与能量
第一节化学反应与能量变化
实验现象：有气泡 产生；用手触摸反应后的试管，
感觉试管外壁 发烫 ;用温度计测量 溶液温度温度_ 升高。
实验结论：镁与盐酸反应放出热量
任务一：吸热反应和放热反应
放热反应：释放热量的化学反应
1.放热反应
实验现象：闻到 刺激性 气味；烧杯壁 冰凉；
木片和烧杯 黏结在一起； 混合物呈 糊状。
实验结论：该反应吸收热量
Ba(OH) ·8H O+2NH Cl=BaCl +2NH T+10H O
吸热反应：吸收热量的化学反应
任务一：吸热反应和放热反应
2.吸热反应
1、有放出(或吸收)热量的变化一定是放热(或吸热)反应吗
不一定。吸、放热反应都属于化学反应，比如：浓H SO 、NaOH 固体等溶 于水放热，NH NO 、KNO 、NH Cl 等固体溶于水吸热，以上变化过程均为 物理变化，再比如物质的三态变化，不是吸、放热反应。
2、木炭、天然气等燃料的燃烧属于放热反应，为什么还需要点燃
燃料燃烧的条件之一是温度达到可燃物的着火点。一个化学反应是释放热量 还是吸收热量与反应是否需要加热等条件没有直接联系。
思考交流：
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) ·8H O 晶体或 Ca(OH)2与NH Cl晶体反应
③以C、H 、CO为还原剂的部分氧化还原反应， 如C与H O(g)反应，C与CO 反应
④NaHCO 与盐酸的反应
任务一：吸热反应和放热反应
3.常见的吸热反应和放热反应
1、微观角度——化学键
化学反应的实质 反应物中旧的化学键断裂，
生成物中新的化学键形成。
化学反应中能量变化的原因
E >E (吸热反应 不相等
旧化学键
断裂
新化学键 形成
任务二：化学反应过程中能量变化的原因
吸收能量E
放出能量E
反应物
生成物
放热反应
E 化学键 断裂或形成1 mol化学键时能量变化
反应中能量变化
Cl—CI 吸收243 kJ
共吸收 679 kJ
H—H 吸收436 kJ
H—CI 放出431 kJ
共放出 862 kJ
计算反应H +Cl =2HC1 发生时，生成2mol的能量变化
结论：该反应_放出_(填“放出”或“吸收”)183 kJ热量。
通常，键能越大，键越牢固，由该键构成的分子也越稳定。
例1:已知形成1mol化学键放出的能量见下表：
A.H O分解为H 与O 时放出热量
B.生成1 mol H O时吸收热量245 kJ
C.甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙>甲>丙
D.氢气和氧气的总能量小于水的能量
定正确的是( C )
H
O
甲
2
1
1
2H
形成1 mol H O的共价键
释放930 kJ能量 H O
0
乙 丙
例 2 :根据下列信息判断氢气燃烧生成水时的热量变化，其中一
1 mol H 的共价键断裂 吸收436 kJ能量
mol O 的共价键断裂
吸收249 kJ能量
2
1
任务二：化学反应过程中能量变化的原因
反应过程
E吸反应过程
E吸>E 放 吸热反应
E
释放的能量
1、微观角度——化学键
能量
能量
E
反应物
反应过程 (II)
吸热反应：
反应物总能量<生成物总能量
热能转化为化学能被生成物所“储存”
生成物
反应过程(I)
放热反应：
反应物总能量>生成物总能量
反应物所具有的化学能转化为热能释放出来
2、宏观角度——反应物总能量与生成物总能量
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。
任务二：化学反应过程中能量变化的原因
能
量 生成物
反应物
能 量
E断 反应物总能量 E断 < E成
E成
E反>E生
生成物总能量
能量越低，物质越稳定，形成的化学键就越牢固，键能就越大。
① E断键吸收 >E 成键释放! 吸热反应
②E断吸 < E 成放 放热 反应
思考：如何判断一个化学反应完成后的结果是吸热还是放热
① E反应物>E 生成物，
② E反应物1、宏观角度：物质的能量
放热反 应
吸热反应
放热反应
能 量
1、化石燃料
1、化石燃料：主要包括 煤 、 石油 和 天然气。
2、缺点： ①储量有限，短期不可再生
②煤、石油产品燃烧排放的粉尘、S O 、NO、CO 等是大气污染物的主要来源。
任务三：化学反应中能量的利用
NOx
CO
粉尘
SO
任务三：化学反应中能量的利用
2、能源可持续发展的措施
(3)开发使用新能源 新能源特点：资源丰富、可以再生、无污染
太阳能
海洋能
地热能
风能
氢能
吸收热量的 化学反应
放出热量的 化学反应
化石燃料； 节能；
新能源
裂与形成
反应物和生 成物总能量
吸热反应
放热反应
化学反应 中能量的 利用
质量守恒定量 能量守恒定律
化学反应与热能
微观
宏观
课堂总结
化学键的断
原 因 规 律
类 型 应 用
<
A.氢氧化钡与氯化铵的反应 B.盐酸与碳酸氢钠的反应
C.灼热的炭与二氧化碳的反应 D. 镁条与稀盐酸的反应
2.下列说法正确的是( A )
A. 物质发生化学反应时都伴随着能量变化
B.伴有能量变化的物质变化都是化学变化
C.在一个确定的化学反应体系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定相同
D.在一个确定的化学反应体系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量
课堂练习
1.下列反应放出热量的是( D )
A. 反应物总能量大于生成物总能量
B. 反应开始后，甲处液面低于乙处液面 C. 反应开始后，针筒活塞向右移动
D. 反应开始后，饱和石灰水变浑浊
3.下列实验现象或图像信息不能说明相应的化学反应是放热反应的是( C )
镁条
A B C
稀硫酸
07
饱和
石灰水
D
能量4反应物
4 .如图为N (g)与O (g) 反应生成NO(g)过程中的能量变化，下列说法中 正确的是 D
A.1molN (g) 与1molO (g)反应放出的能量为180kJ
B. 常温下，N (g) 和O (g)混合能直接生成NO
C.NO 是一种酸性氧化物，能与NaOH 溶液反应生成盐和水
D.1m olN (g)和1molO (g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的总能量
十
吸收能量
498 kJ·mol'
放出能量
2×632 kJ·mol
吸收能量
946 kJ·mol
5.化学反应A +B ===2AB的能量变化如图
所示，则下列说法中正确的是( C )
A.该反应断开化学键消耗的总能量大于形
成化学键释放的总能量
B.该反应是吸热反应
C. 断裂2 mol AB中化学键需要吸收y kJ能量
2mol A+2 mol B
△E=x kJ
△E=y
I mol A +1 mol B
D.1 mol A 和1 mol B 的总能量低于2 mol AB的总能量
2 mol AB
能 量
kJ
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生物质能
B. 风能、太阳能是清洁能源
C. 氢能目前难以被广泛利用的主要原因是其燃烧所放出 的能量低于相同质量的化石燃料
D. 开发生物质能有利于环境保护和经济可持续发展
例如：电能、蒸汽等
注：使用电器都需要电能，电能是现代社会应用最广泛，使用最方便，污染最小的一种 二次能源又称电力
例如：流水、风力、原煤、原(石)油、天然气、天然铀矿、核能等
2、二次能源 一次能源经加工、转换得到的能源称为二次能源。
任务一火力发电过程中的能量转化
(1)一次能源 直接从自然界取得的能源
1.能源的分类
2.火力发电 化学能间接转化为电能
直接
化学能(燃料)
①煤炭是不可再生能源，会造成能源危机；②煤炭燃烧会产生
污染性气体；③经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低。
任务一火力发电过程中的能量转化
【思考】火力发电的缺点是什么
其中能量转换的关键环节是 燃烧(氧化还原反应)。
蒸汽 轮机
机械能
发电机
热能
电能
燃烧
伏特电堆开创了电学发展的新时代。
19世纪，英国化学家尼克尔森和卡莱尔利用伏特 电池成功的电解了水，证明了水是由氢和氧两种
元素组成的化合物。
英国化学家戴维，利用串联起来的伏特电池组， 通过电解法发现了几种活泼的金属元素。比如金
任务一火力发电过程中的能量转化
1799年意大利物理学家伏特发明了世界上第一个发电器，也就是电池组，
属钠和金属钾。
(1)将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧 杯中，观察现象。
(2)用导线连接锌片和铜片，观察、比 较导线连接前后的现象。
(3)如图6-6所示，用导线在锌片和铜片 之间串联一个电流表，观察电流表的指针 是否偏转。
任务二探究原电池的形成过程
实验6-3
任务二探究原电池的形成过程
实验装置 Zn Cu 稀 H S O
稀 H S O
稀 H S O
实验现象 铜片:没有变化 锌片.逐渐溶解， 有气泡产生 铜片有气泡产生 锌片：逐渐溶解
铜片:有气泡产生
锌 片 ：逐渐溶解
电流表：指针发生偏转
实验结论 锌与稀硫酸反应产 生氢气，而铜不反 应 锌失去电子，经导 线流向铜片，H+ 在铜片上得到电子 被还原生成H
锌与稀硫酸反应产生氢
气(氢气从铜片逸出) 导线中有电流通过
实验探究
稀H SO 稀H SO
反应条件 发 生 自发的氧化还原反 应 本 质
电 极 :负极：电子流出的一极，发生氧化反应；
正极：电子流入的一极，发生还原反应。
3 、原电池
( 1 ) 概 念 将化学_能直接转化为电 _能的装置。
(2)原电池的构成条件
任务二探究原电池的形成过程
活动性不同的两个电极
形成闭合回路
电极插入电解质溶液
装置条件
任务二 探究原电池的形成过程
3、原电池工作原理
【探究】结合上述实验和动画演示，分析说明该 原电池的电极和导线、电解质溶液中的导电微粒 分别是什么,并说明其移动方向。
电极(锌片、铜片)和导线中的导电微粒是电子， 从负极流出，经导线流向正极；电解质溶液 中的导电微粒是阳离子H+、 阴离子 SO 2-,
阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
任务二 探究原电池的形成过程
e
【总结】 外电路
百 中 总 后 应 . 7n⊥2u+_7n2+_H.
电了电子流向：负极一沿导线一正极
路电流方向：正极→沿导线→负极
H+
Zn2+
SO - —H+
阴离子 阳离子 —→
正极
产生气泡
2H++2e-=H 个 还原反应
内电路
负极
发生溶解
Zn -2e-=Zn + 氧化反应
个
窗阴案式
正误判断
(1)火力发电过程中，机械能转化为电能是整个能量转化的关键(× )
(2)原电池的电极材料必须是金属(× )
(3)原电池工作时，正极与负极转移电子数相同( 。)
(4)在锌铜原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液流回锌(× )
(5)原电池中阳离子向正极移动( √)
让我想想
O
O
知识辨析
总结归纳
负 极
较不活泼金 属或能导电 的非金属
还原反应
电子流入
电极材料
电极反应
电子流向
电极增重或 质量不变
阳离子移向
活泼金属
氧化反应
电子流出
不断溶解 质量减少
阴离子 移向
电极现象
离子移向
电极名称的判断方法
正 极
任 务三 原电池工作原理的应用
思考与讨论
【问题1】用Zn和稀盐酸反应制氢气时，加快该反应的方法有 哪些
【问题2】为了使反应加快，常常加入少量CuSO 溶液，请问
这是为什么
锌和置换出的铜、稀盐酸构成了原电池，可以加快反应速率
任务三原电池工作原理的应用
1.加快氧化还原反应的进行
在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使 溶液中粒子运动相互间的干扰减小，使反应加快。
2.比较金属的活动性
一般，若两种金属A 、B与电解质溶液构成原电池，若 金属A 作负极，则金属活动性：A>B 。
A 作负极 B作正极
稀 H SO
电极总反应：Cu+2AgNO =Cu(NO ) +2Ag
还原剂：Cu ( 作负极材料)
氧化剂：AgNO
正极材料：石墨等金属性小于铜的固体
正极反应方程式：Cu-2e ==Cu +
负极反应方程式：2 Ag++2e ===2Ag
3.设计原电池
(1)给定氧化还原反应设计原电池
一般给定氧化还原反应的还原剂作负极，氧化剂作电解质溶液，比负极活动性弱 的金属或石墨等能导电的非金属作正极。
任务三原电池工作原理的应用
任务三原电池工作原理的应用
(2)简易电池的设计与制作
【目的】根据原电池原理，设计和制作简易电池，体会原 电池的构成要素。
【用品】水果(苹果、柑橘或柠檬等),食盐水，滤纸， 铜片、铁片、铝片等金属片，石墨棒，导线，小型用电器 (发光二极管、电子音乐卡或小电动机等),电流表。
【实验】
(1)水果电池
(2)简易电池
简易电池
水果电池
任务三 原电池工作原理的应用
活动性不同的两个电极
形成闭合回路
电极插入电解质溶液
反应 氧化还原反应
电子 由负极流向正极 电流 由正极流向负极 离子 负负正正
小组小结
间接：化学能燃烧) 热能蒸汽机械能发动
化学能 与
电能
原电池
装 置
原电池
定 义 将 化学能转化为电能的 装 置
构成条件
电池
直接：
选项 A B C
D
M 石墨 Zn Fe
Al
N Ag Ag Cu
Al
P 稀硫酸 蔗糖溶液 FeCl 溶液
NaOH溶液
1. (2023 ·辽宁抚顺高一校联考期中)下列各组材料组成如图装置，电流表指针
能发生偏转的是( c )
任务四限时训练
2. (2023 · 安徽芜湖一中高一质检)a 、b 、c、d 四种金属片浸入稀硫酸中，用导
线两两组成原电池。若a、b相连时，电流由a经导线流向b;c、d 相 连 时 ，d 极质量减少； a、c相 连 时 ，c极上产生大量气泡；a、d相 连 时 ，H+ 移向d极 则四种金属的活动性顺序由强到弱的顺序为( )
任务四限时训练
B.b>d>a>c
D.b>d>a>C
A.b>a>d>c
C.b>a>c>d
任务四限时训练
3. (2023.广东肇庆高一质检)某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用， 设计并进行了以下一系列实验，部分实验结果记录如下：
编号 电极材料 电解质溶液
电流表指针 偏转方向
1 Mg、Al 稀硫酸
偏向Al
2 Cu、Al 稀硫酸
3 Mg、Al NaOH溶液
偏向Mg
根据表中记录的实验现象，推断下
列说法不正确的是( D )
A.实验2、3中Al均作电池的负极，
提供电子
B.实验2中H+在Cu极上发生还原 反应，电流表的指针偏向Cu
C.实验3中的Al电极反应式为A1-3e-+4OH-===[Al(OH) ]
D.通过实验3可说明金属性：Mg>Al
正确的是( D )
A.正极上发生氧化反应
B.电流由Li流向石墨
C.Li+由正极向负极迁移
D.电池的总反应为2Li+2H O===2LiOH+H 个
4. (2023 ·深圳高一校联考期中)海水电池为探索深海提供了能源保障。一
种锂—海水电池以金属锂为负极，石墨为正极，下列关于该电池的描述
任务四限时训练