高中化学 2.1.2化学键与化学反应中的能量变化课件 鲁科版 .ppt

第2课时化学键与化学反应中的能量变化 1 了解化学反应中存在能量变化以及化学反应的实质 2 知道常见的放热反应和吸热反应 3 了解化学反应中能量变化的实质 一 化学反应中的能量变化的实验探究 升高 hcl naoh nacl h2o 放出 气泡 升高 zn 2hcl zncl2 h2 放出 刺激性 蓝 降低 ca oh 2 2nh4cl cacl2 2nh3 2h2o 吸收 能量 二 化学反应中能量变化的实质及其原因分析1 化学反应的实质 反应物生成物2 化学反应中能量变化的原因 1 能量变化的原因 旧化学键破坏时要 能量 e1 新化学键形成时要 能量 e2 2 反应吸收能量和放出能量的原因 若e1 e2 则反应 能量 若e1 e2 则反应 能量 断裂 形成 吸收 放出 吸收 放出 3 化学反应中能量的转化形式 主要是化学能与 之间的相互转化 也有其他形式的能量转化 如化学能可以转化成光能 电能等 热能 思考辨析 1 判断正误 1 化学反应的旧键断裂的过程是放出能量的过程 分析 化学反应中旧键断裂需要克服原子间的作用力 是吸收能量的过程 2 对于一个化学反应来说 当化学键断裂时的能量大于形成化学键时的能量时 反应放热 分析 化学反应的过程中 化学键断裂的过程是吸收能量的过程 而化学键形成的过程是放出能量的过程 当化学键断裂时的能量大于形成化学键时的能量时 反应是吸热反应 3 所有的燃烧均放出热量 分析 燃烧是发光发热的剧烈的化学反应 所以燃烧均放出热量 4 化合反应均是放热反应 分解反应均是吸热反应 分析 所有的化合反应不一定都是放热反应 如c co22co就是吸热反应 所有的分解反应也不一定都是吸热反应 绝大多数是吸热的 也有个别的分解反应是放热反应 2 问题思考 1 有能量放出的变化都是放热反应吗 吸收能量的变化都是吸热反应吗 分析 不一定 如图物质的状态变化也伴随热量的变化 但它们属于物理变化 而放热反应和吸热反应指的是化学变化 2 化学反应中能量全部表现为热能和光能吗 分析 不是 化学反应中能量还可以以电能等其他形式表现出来 知识链接 石蕊试纸 石蕊试纸是检验溶液的酸碱性最古老的方式之一 分为红色石蕊试纸和蓝色石蕊试纸两种 碱性溶液使红色石蕊试纸变蓝 酸性溶液使蓝色石蕊试纸变红 由石蕊溶液浸渍滤纸 晾干得到 光能 光能是与光子运动对应的一种能量形式 光能是由太阳 蜡烛等发光物体所释放出的一种能量形式 光能是一种可再生能源 一 化学反应中能量变化的理解1 化学反应的能量变化分析 1 从化学键的角度 e1 e2 反应吸收能量 吸热反应 e1 e2 反应放出能量 放热反应 可以总结为新大于旧 反应放热 旧大于新 反应吸热 2 从物质内部能量变化的角度 两个过程 可以看做是 储存 在物质内部的能量 化学能 转化成热能 光能或电能等释放出来的过程 也可以看做是热能 电能或光能等物质外部的能量被 储存 起来的过程 2 放热反应和吸热反应的比较 学而后思 1 加热条件下进行的反应是否一定是吸热反应 提示 化学反应是吸热的还是放热的 与反应条件无关 而是决定于反应过程中破坏旧化学键吸收总能量与形成新化学键放出总能量的相对大小 2 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 放热反应不一定容易发生 如有些放热反应必须加热才能发生 如木炭的燃烧 而吸热反应也不一定难发生 有些吸热反应在常温下就能发生如ca oh 2与nh4cl的反应 二 化学反应中能量计算的简单方法1 1mol氢气燃烧生成水蒸气时的能量变化 2 计算方法 1 若反应释放能量 e 成键时释放能量之和 断键时吸收能量之和 2 若反应吸收能量 e 断键时吸收能量之和 成键时释放能量之和 学而后思 1 对于放热反应 2h2 o22h2o来说 断裂1个h h键和1个o o键所吸收的能量小于形成1个h o键所放出的能量 这种说法是否正确 提示 不正确 在反应2h2 o22h2o中 每断裂1个o o键 同时断裂2个h h键 形成4个h o键 正确说法是 断裂2个h h键和1个o o键所吸收的能量小于形成4个h o键所放出的能量 2 如图是1mol氢气燃烧的能量变化图 试分析a b表示的含义 提示 化学反应发生时首先断裂反应物中的化学键 再形成生成物中的化学键 故a表示破坏1molh h键 0 5molo o键所吸收的总能量 b表示形成2molh o键所放出的能量与断键所吸收的总能量的差 类型一化学反应中的能量变化的理解 典例 2013 南京高一检测 探究物质变化时 人们可以从不同角度 不同的层面来认识物质变化时所引起的化学键及能量变化 据此判断以下叙述中错误的是 a 钠原子与氯原子反应生成nacl后 其结构的稳定性增强 体系的能量降低 b 物质燃烧可看做 储存 在物质内部的能量 化学能 转化为热能释放出来c 氮分子内部存在着很强的共价键 故通常状况下氮气化学性质很活泼d 需要加热才能发生的反应不一定是吸收热量的反应 解题指南 解答本题要注意以下3点 1 理解物质变化的原理和本质 2 根据反应实质分析能量转化形式 3 体系能量越低其结构越稳定 解析 选c 钠原子最外层只有1个电子 当它失去1个电子后形成8电子的稳定结构时 体系的能量降低 所以a项正确 物质燃烧放热 化学能转化为热能 属于放热反应 但该类反应往往需要先加热到其燃点才能进行 因此b d项正确 化学反应首先是旧键的断裂 然后才是新键的形成 氮元素的非金属性虽然较强 但反应时氮分子中的化学键很难断裂 故通常状况下氮气的化学性质很稳定 故c项错误 误区警示 分析化学变化中的能量变化的注意点 1 要从两个方面来理解和掌握化学反应中的能量变化 其中化学键的断裂与形成是本质 微观 原因 而物质具有的能量是宏观原因 2 由于任何化学反应中都存在化学键的断裂与形成 因此 任何化学反应在发生物质变化的同时必然发生能量的变化 也就是说任何化学反应中反应物具有的总能量与生成物具有的总能量一定不相等 3 要辩证地掌握化学反应的条件与反应中能量变化的关系 需要加热的反应可能释放能量 而常温下进行的反应也可能是吸热反应 4 要熟记一些物理变化的能量变化过程 如铵盐溶于水是吸热过程 浓硫酸的稀释是放热过程 固体naoh的溶解或naoh溶液的稀释是放热过程 变式训练 化学反应的发生必然伴随有能量的转化 其最根本的原因是 a 化学反应中一定有新物质生成b 化学反应中旧的化学键的断裂需要吸收能量 新的化学键的生成需要放出能量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 解析 选b 化学反应过程中能量变化的真正原因是化学反应的过程中的旧化学键的断裂和新化学键的形成的过程中能量变化的不同 变式备选 2013 衡水高一检测 下列说法中正确的是 a 化学反应中的能量变化 表现形式除热能外还可以是光能和电能等b 化学反应中的能量变化不一定服从能量守恒定律c 在一个确定的化学反应关系中 反应物的总能量与生成物的总能量可能相同d 在一个确定的化学反应关系中 反应物的总能量总是高于生成物的总能量 解析 选a 该题主要考查对化学反应中的能量变化的理解与应用 物质发生化学反应都伴随着能量的变化 所以反应物的总能量与生成物的总能量一定不同 化学反应中的能量变化遵循能量守恒定律 在一个确定的化学反应关系中 反应物的总能量 e1 与生成物的总能量 e2 之间的关系为 e1 e2 化学反应为放热反应 e1 e2 化学反应为吸热反应 类型二化学反应中的能量变化的计算 典例 2013 郑州高一检测 已知反应x y m n为吸热反应 对这个反应的下列说法中正确的是 a x的能量一定低于m的 y的能量一定低于n的b 因为该反应为吸热反应 故一定要加热反应才能进行c 破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量d 反应物x和y的总能量一定小于生成物m和n的总能量 解题指南 解答本题要注意以下两点 1 吸热反应是反应物的总能量比生成物的总能量小的反应 2 吸热反应不一定需要加热才能发生 解析 选d x y m n为吸热反应 x和y的总能量一定小于生成物m和n的总能量 但x的能量不一定低于m的 y的能量不一定低于n的 吸热反应不一定要加热才能进行 反应吸热 破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量 名师点评 讲解本题时应注意以下3点 1 让学生进一步熟悉吸热反应的反应物和生成物的能量大小关系 2 化学键的断裂是吸收能量的过程 只有当吸收的能量比放出的能量大时 反应才吸收热量 3 再次让学生明白化学变化过程中的能量变化主要是热量的变化 方法规律 吸热反应和放热反应的判断方法 1 根据反应物和生成物总能量的大小判断 若反应物总能量大于生成物总能量 则反应放热 反之 反应吸热 2 根据化学键的键能大小判断 若断裂化学键吸收的能量大于形成化学键放出的能量则反应吸热 若断裂化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量则反应放热 3 根据反应类型判断 所有的燃烧反应 剧烈的发光放热的化学反应 酸碱中和反应 金属与水或酸发生的置换反应 大多数化合反应以及铝热反应都是放热反应 而大多数的分解反应 消石灰 ca oh 2 与氯化铵固体的反应 碳与水的反应以及以c h2 co为还原剂的氧化还原反应均是吸热反应 变式训练 对于放热反应2h2 o22h2o 下列说法中正确的是 a 产物h2o所具有的总能量高于反应物h2和o2所具有的总能量b 反应物h2和o2所具有的总能量高于产物h2o所具有的总能量c 反应物h2和o2所具有的总能量等于产物h2o所具有的总能量d 反应物h2和o2具有的能量相等 解析 选b 由于2h2 o22h2o是放热反应 所以反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 所以反应物h2和o2所具有的总能量高于产物h2o所具有的总能量 变式备选 氢气可以在氧气中燃烧 在该反应中 断裂1molh h键消耗的能量为q1kj 断裂1molo o键消耗的能量为q2kj 形成1molh o键释放的能量为q3kj 下列关系式中 正确的是 a 2q1 q2 q3b q1 q2 2q3c 2q1 q2 4q3d 2q1 q2 2q3 解析 选c h2在o2中燃烧放热 则拆开化学键吸收的总能量比形成化学键放出的总能量小 由于反应方程式为2h2 o22h2o 则断键吸收的能量为2q1 q2 形成化学键放出的能量为4q3 则能量关系为2q1 q2 4q3 1 下列说法正确的是 a 所有的放热过程都是放热反应b 化学反应除了生成新的物质外 还伴随着能量的变化c 物质燃烧不一定是放热反应d 放热反应都不需要加热就能发生 解析 选b 放热反应都是化学反应 但浓硫酸的稀释 氢氧化钠固体溶于水均属于放热过程 属于物理变化 a不正确 化学反应过程中既有物质的变化 也有能量的变化 b正确 燃烧一定是放热反应 c不正确 有些放热反应需要加热才能发生 d不正确 2 下列说法中 不正确的是 a 若反应时形成新化学键释放的能量大于断裂旧化学键所吸收的能量 则该化学反应是释放能量的反应b 若反应物的总能量大于生成物的总能量 则该化学反应为释放能量的反应c 化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少无关d 化学反应必然伴随着能量的变化 解析 选c 若形成新化学键所释放的能量大于断裂旧化学键所吸收的能量 则反应放热 a正确 反应物的总能量大于生成物的总能量时反应放热 b正确 化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少有关 与反应物和生成物的总能量的大小有关 c不正确 化学反应的过程中由于反应物总能量和生成物的总能量的大小不相等 所以化学反应的过程一定有能量的变化 d正确 3 下列各图中 表示该化学反应是吸热反应的是 解析 选a 解决本题的关键是看清图像的起止点 若反应物的总能量高于生成物的总能量 则为放热反应 反之 则为吸热反应 4 2013 温州高一检测 下列反应符合右图图示的是 a 铝片与盐酸的反应b 消石灰与nh4cl晶体的反应c 酸碱中和反应d 甲烷在氧气中的燃烧反应 解析 选b 由于反应物的总能量比生成物的总能量低 所以该反应是吸热反应 而上述反应中只有消石灰和nh4cl晶体的反应是吸热的 所以答案选b 5 已知在高温 高压 催化剂作用下 1mol石墨转化为金刚石 吸收1 9kj的热量 1 该反应是 填 是 或 不是 吸热反应 2 石墨和金刚石中 能量高 更稳定 3 推测石墨与金刚石各1mol在相同条件下燃烧 放出的热量多 解析 同素异形体之间的转化是化学变化 故1mol石墨转化为金刚石吸收1 9kj的热量属于吸热反应 金刚石的能量高 石墨的能量低 故石墨更稳定 石墨与金刚石各1mol在相同条件下燃烧时金刚石放出的热量多 答案 1 是 2 金刚石石墨 3 金刚石 化学反应中的能量变化的实验探究化学兴趣小组的同学在开展研究性学习时 做了一个有关物质溶解和物质发生化学反应过程中能量变化的探究实验 装置如下图所示 已知 小试管a b中分别盛有两种不同的无色液体 u形管内均为滴有红墨水的水 试根据该实验完成以下探究问题 1 若试管a中的无色液体是稀硫酸 向a试管中加入铁粉 可以观察的实验现象是什么 提示 看到试管中产生大量无色气泡 且u形管a b两端液面的变化是 a端液面下降 b端液面上升 2 产生 1 中的现象的原因是什么 提示 铁粉与稀硫酸反应放热 致使瓶内气压大于外界气压 从而将u形管中的红色墨水压往u形管的右侧 3 若试管b中的无色液体是水 向试管b中加入一种固体 且u形管的a b两端液面的