6.1.1 化学反应与能量变化 化学能与热能 课件（21张ppt）【新教材】2020-2021学年人教版（2019）高一化学必修二

化学反应与能量变化
第一课时 化学能与热能
常德芷兰实验学校
现代社会中，人类的一切活动（从衣食住行到文化娱乐，从社会生产到科学研究等）都离不开能量，而许多能量的利用与化学反应中的能量变化密切相关。从煤、石油和天然气等提供的热能，到各种化学电池提供的电能的电能，都是通过化学反应获得的。
讨论：列举一些通过化学反应提供热能的实例
化石燃料燃烧会释放大量的热。除了燃烧，其他化学反应也伴随着放热或吸热现象。
【实验6-1】在一支试管中加入2mL 2mol/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。
实验操作
实验现象
结论
①看到有气泡产生
②用手触摸反应后的试管，
_____
③用温度计测得反应后温度_____
该反应产生 ，
热量
温热
升高
气体
放出
将20gBa(OH)2?8H2O晶体研细后与10gNH4Cl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。
现象：有刺激性气味气体产生；木片上的水结成冰，木片与烧杯底被冰粘在了一起；用手触摸杯壁下部，有凉的感觉。
该反应吸收热量
【实验6-2】
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
热量，有的 热量。
放出
吸收
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
注：吸热反应和放热反应属于化学反应，一些物质溶于水，也会有吸热和放热现象：浓H2SO4、NaOH(s)等溶于水要放热 ；NH4NO3(s)、KNO3(s)、NH4Cl(s)等溶于水要吸热 ，但是不能说是放热反应和吸热反应。
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。
2、常见的吸热反应和放热反应
放热反应
燃烧
金属与水（或酸）的反应
酸碱中和反应
物质的缓慢氧化
大多数的化合反应
吸热反应
怎么判断是吸热还是放热反应？
①大多数分解反应
②C＋CO2(以C、H2为还原剂的氧化还原反应)
③Ba(OH)2·8H2O＋NH4Cl(固态铵盐与碱的反应)
④NaHCO3与盐酸的反应
注意：吸热反应、放热反应与反应是否需要加热等条件没有直接联系，有些放热反应需要加热的条件，有些吸热反应在常温下就可反生。
化学反应过程中为什么会有能量的变化？为什么有的化学反应释放热量，有的化学反应吸收热量？
旧物质反应生成新物质
旧键断裂、新键形成
化学反应实质
宏观：
微观：
反应物和生成物能量不同
化学键断裂吸收能量和形成释放能量
3、化学反应伴随能量变化原因：
H—H
Cl—Cl
H
H
Cl
Cl
H—Cl
H—Cl
（1）化学反应的能量变化的宏观分析
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。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，吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存”。
放热反应
吸热反应
化学能转化为热能
热能转化为化学能被生成物“储存”
吸热反应：反应物能量 < 生成物能量
放热反应：反应物能量 > 生成物能量
（2）化学反应的能量变化的微观分析
化学反应的实质
旧键断裂
新键形成
吸热
放热
化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的微观原因。
断键吸收能量E1＞成键释放能量E2 该反应为吸热反应
断键吸收能量E1＜成键释放能量E2 该反应为放热反应
(1)在1 mol氢分子中，含有 mol氢原子，含有 mol H—H键。
(2)已知在25 ℃和101 kPa条件下，由2 mol H原子形成1 mol H—H键时，放出436 kJ的能量。若要使1 mol氢分子变为2 mol氢原子时，需要断开1 mol H—H键，其能量变化是 。
2
1
吸收436 kJ的能量
例如
(1)CH4的结构式是 ，1 mol CH4分子中含有 mol C—H键。
(2)在CH4中，断开1 mol C—H键要吸收415 kJ的能量。若要形成
1 mol CH4中的C—H键其能量变化是 。
4
放出4 mol×415 kJ·mol－1
＝1 660 kJ的能量
又如
结论：在相同条件下，由原子形成1 mol化学键时所 ，与断开1 mol相同化学键所 是相等的。
放出的能量
吸收的能量
断开1 mol H-H 键要吸收 436 kJ 的能量
断开1 mol Cl-Cl 键要吸收 243 kJ 的能量
生成1 mol H-Cl 键要释放 431 kJ 的能量
H2 + Cl2 = 2HCl
E吸收=436+243=679 kJ
E放出=431×2=862 kJ
E1＜ E2 放热反应
E（kJ）
反应历程
H2 + Cl2
2H+2Cl
2HCl
-183 kJ
+436 kJ (H2)
+243 kJ (Cl2)
2×(-431 kJ)
= - 862 kJ
1.键能是指在25 ℃、101 kPa，将1 mol理想气体分子AB拆开为中性气态原子A和B时所需要的能量。显然键能越大，化学键越牢固，含有该键的分子越稳定。如H—H键的键能是436 kJ·mol－1，是指使1 mol H2分子变成2 mol H原子需要吸收436 kJ的能量。
(1)已知H—Cl键的键能为431 kJ·mol－1，下列叙述正确的是 。
A.每生成1 mol H—Cl键放出431 kJ能量 B.每生成1 mol H—Cl键吸收431 kJ能量
C.每拆开1 mol H—Cl键放出431 kJ能量 D.每拆开1 mol H—Cl键吸收431 kJ能量
(2)已知键能：H—H为436 kJ·mol－1；H-F为565 kJ·mol－1；H-Cl为431 kJ·mol－1；
H-Br为366 kJ·mol－1。则下列分子受热时最稳定的是 。
A.HF B.HCl C.HBr D.H2
(3)能用键能大小解释的是 。
A.氮气的化学性质比氧气稳定 B.常温常压下溴呈液态，碘呈固态
C.稀有气体一般很难发生化学反应 D.硝酸易挥发而硫酸难挥发
AD
A
A
小结：
反应物总键能 生成物总键能
反应物总键能 生成物总键能
键能角度：
宏观角度：
△E = 反应物总键能 — 生成物总键能
△E = E(生成物) — E(反应物)
补充：能量变化计算方法：
小于
大于
1、下列变化中属于吸热反应的是（ ）
①液态水汽化　②将胆矾加热变为白色粉末　③苛性钠固体溶于水　④氯酸钾分解制氧气　⑤生石灰跟水反应生成熟石灰　⑥干冰升华
A.①④ B.②④ C.③⑤ D.④⑥
B
2、判断下列说法的正误，正确的在括号内划“√”，错误的在括号内划“×”。
(1)所有化学反应必然引起物质状态的变化(　　)
(2)不同的化学反应放出或吸收的能量一般是不相同的(　　)
(3)放出能量越多的反应，通常生成物越不稳定(　　)
(4)因为氢气在氧气中燃烧是放出能量的，所以水的分解反应一定是吸收能量的(　　)
3.磷元素有多种性质不同的单质，红磷(结构复杂用“P”表示)和白磷(P4)是磷的两种同素异形体，充分燃烧之后的产物都是五氧化二磷。25 ℃，101 kPa下，31 g白磷完全转化为红磷，放出11 kJ的热量，根据以上事实回答下列问题：
(1)红磷转化为白磷属于______反应(填“放热”或“吸热”)。
(2)等质量的红磷和白磷分别完全燃烧，放出热量较多的是_____(填“白磷”或“红磷”，下同)。
(3)31 g白磷与31 g红磷的能量较高的是_____，二者更稳定的是_____。
吸热
白磷
白磷
红磷
二、人类对能源的利用
人类利用能源的三个阶段：
时期、 时期和 时期。
柴草
化石能源
多能源结构
一是其短期内不可再生，储量有限，随着能源消费需求的不断增加，能源消费量与储量之间的矛盾日益突显；
二是煤和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。
利用过程中面临两个问题
解决办法
节约能源
寻找新能源
新能源特点：资源丰富、可以再生、无污染
常见新能源：太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能等
燃料燃烧阶段——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
能量利用阶段——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。
能量变化
化学能转化为热能
放热 反应
吸热 反应
类型
反应物的总能量大于生成物的总能量
反应物的总能量小于生成物的总能量
遵循能量守恒原 理
能量 利用
燃料充分燃烧
新能源的开发
减少污染
【课堂小结】