【化学】化学反应中能量变化的本质及转化形式课件 2023-2024学年高一下学期鲁科版（2019）必修第二册

上节回顾1.化学键及其分类2.化学键与物质构成的关系3.化学变化的实质是旧化学键断裂和新化学键形成。4.思维导图：第2章化学键

化学反应规律第2节

化学反应与能量转化

课时1学习目标核心素养1.了解化学反应中不仅有物质变化同时伴随能量变化，理解化学反应中能量变化的本质。2.了解常见的放热反应与吸热反应。3.了解化学能与多种能量之间可以转换。1.通过认识能量变化的形式和变化的原因，从宏观辨识及微观探析的视角了解化学反应的实质。2.通过认识化学反应中存在物质变化和能量变化，能利用化学反应为人类提供物质与能量，培养“科学态度与社会责任”的学科素养。今天学什么？1、两个反应2、两个角度吸热反应放热反应宏观角度微观角度能量变化化学能和其他能量（如热能）之间的转化1.如何区分化学变化和物理变化？化学反应的实质是什么？2.前面我们学过了哪些类型的化学反应？这些反应都有什么特征？回顾思考是否有新物质生成四种基本反应类型氧化还原反应离子反应燃烧反应化合价变化离子参加发光发热旧键的断裂和新键的形成物质种类变化新课导入厨房中常用的燃料有哪些？生产生活中常用的燃料还有哪些？厨房中常用的燃料有煤炭、液化石油气、天然气等。此外，还有汽油、液氢等燃料，在工业生产、航空航天等领域应用广泛。为什么燃料能提供能量？②的反应显然不是为了制CO2

和H2O，而是要利用反应中产生的能量。请分析以下两个反应的目的有何不同？

①反应是利用外界热能将CuO转化成Cu，侧重的是物质的转换；将热能转换到物质中储存起来将物质中的能量释放并转换情境思考制取物质获得能量问题：

化学反应中通常伴随着怎样的能量变化联想·质疑一、化学反应中的能量转化形式

在以下两个你熟悉的化学反应中，除了物质的变化外是否还有能量的变化？如果有，是什么样的能量变化？化学能热能、光能化学能电能化学能化学能是指储存在物质当中的能量。不同的物质不仅组成不同、结构不同，所包含的化学能也不同。活动·探究结合课本P47页，利用所给用品小组合作设计实验方案并进行实验，感受化学反应中的能量变化。实验用品锌粉，铁粉，碳酸氢钠，稀盐酸，柠檬酸，蒸馏水；试管，烧杯，温度计，胶头滴管，药匙。感受化学反应中的能量变化实验操作实验现象实验结论及有关化学方程式结论反应生成_____，反应后溶液温度_____3NaHCO3＋C6H8O7=Na3C6H5O7＋3H2O＋3CO2↑反应时_____热量任何化学反应都伴随着能量变化，有的____能量，有的____能量锌粉逐渐溶解，有气泡产生，溶液温度_____Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑反应时____热量感受化学反应中的能量变化观看下列两个实验视频并记录实验现象实验

盐酸和镁的反应氢氧化钡和氯化铵的反应实验现象有

产生；用温度计测量，温度____闻到刺激性气味；烧杯壁发凉；玻璃片和烧杯

，混合物呈_____实验结论该反应产生

，

热量该反应产生NH3和H2O，

热量反应式气泡升高黏结在一起糊状气体吸收Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O放出【结论】化学反应除了有新物质生成以外，还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。放出吸收放热反应

吸热反应

【思考】

NaOH固体溶于水、浓H2SO4的稀释属于放热反应吗？不属于放热反应，为放热过程你还知道哪些反应是放热反应，哪些反应是吸热反应，请举例说明。？1．常见的放热反应（最终表现为释放热量的化学反应）(1)所有的燃烧反应，如木炭、H2、CH4等在氧气中的燃烧，H2在Cl2中的燃烧。(2)酸碱中和反应，如H+＋OH¯===H2O(3)大多数的化合反应，如H2＋Cl2==2HCl(4)铝热反应，如2Al＋Fe2O3==Al2O3＋2Fe(5)活泼金属与酸或H2O的反应，如2Al＋6H＋==2Al3＋＋3H2↑，

2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑(6)物质的缓慢氧化分解反应放热的，如：2H2O2===2H2O+O2↑MnO22、常见的吸热反应（最终表现为吸收热量的化学反应）①大多数分解反应②铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2·8H2O或Ca(OH)2与NH4Cl反应③以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应，如C与H2O(g)反应，④NaHCO3与盐酸的反应、柠檬酸与小苏打反应化合反应吸热的，如：C+CO2==2CO高温有关吸热反应和放热反应理解的三个“不一定”(1)放热反应不一定容易发生，如合成氨反应需要在高温、高压和催化剂作用下才能发生；吸热反应不一定难发生，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应在常温下能发生。(2)需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如硫与铁的反应；吸热反应不一定需要加热，如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。(3)放热过程不一定是放热反应，如NaOH固体的溶解和浓硫酸的稀释是放热过程，但不是放热反应；吸热过程不一定是吸热反应，如升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。归纳总结【思考判断】（1）有能量变化的过程一定发生了化学反应。()错错（3）需要点燃或加热才能发生的反应一定是吸热反应。()（2）放热反应容易发生，吸热反应难发生

（

）错错合成氨需要高温、高压、催化剂铵盐和碱的反应（4）化学反应中化学能只能转变为热能。()Fe+S==FeS△反应吸热和放热与反应的条件没有必然联系。化学能热能电能热能光能电能光能铝热反应焊接钢轨化学能与其他形式的能量相互转化的应用化学反应中为什么会有能量的变化？反应吸热还是放热是由什么决定的呢？形成：氢氧键断裂：氢氢键断裂：氧氧键2H2+O22H2O点燃二、化学反应中的能量变化的本质宏观微观生成了新的物质，能量变化旧化学键断裂、新化学键形成吸收能量放出能量1.从化学键的角度分析化学反应中能量变化（微观角度）交流·研讨请根据下列信息判断氢气燃烧生成水蒸气时是吸收能量还是释放能量。断裂1molH2和

½molO2中的化学键吸收的能量=形成1molH2O的共价键时释放的能量=生成1molH20所需能量=释放能量＞吸收能量，反应过程释放能量1mol气态分子完全解离成气态原子所吸收的能量叫做键能。单位kJ/mol436kJ+249kJ=685kJ930kJ930kJ-685kJ=245kJ【计算注意】①反应系数

②物质状态

(2)2molH2在该条件下燃烧的能量变化了多少？－490kJ水蒸气(3)质量相同的H2燃烧生成液态水时和生成水蒸气时，能量变化有什么不同？1molH2O(l)释放能量生成液态水时释放出更多的能量交流研讨

化学反应中能量变化的本质共价键断裂吸收436KJ能量1molH2

2molHmolO2

1molO12共价键断裂吸收249KJ能量共价键形成释放930KJ能量1molH2O?反应中能量变化的本质就是旧键的断裂与新键形成时的能量

差转换成的其他形势的能量，如转换成常见的热能。化学键的能量就是”储存”在物质内部的化学能如断键消耗能量小于成键释放能量，就表现为放热过程，如上述反应；反之就是吸热过程可将化学反应的过程看作“储存”在物质内部的能量转化为热能、电能或光能等释放出来的过程，或者是热能、电能或光能等转化为物质内部的能量被“储存”起来的过程。提示:(1)反应物断键吸收的总能量应该是断裂1molH—H键与1molCl—Cl键吸收的能量之和,即436kJ+243kJ=679kJ。(2)生成物成键放出总能量为2×431kJ=862kJ。(3)由于成键释放的能量大于断键吸收的能量,所以该反应为放热反应。反应中能量变化大小的计算方法四、化学能与热能转化的相关图像E1

为断键吸收的总能量E2

为成键释放的总能量反应物的能量生成物的能量生成物的能量反应物的能量><E1E2化学键与化学反应过程中的能量变化微观角度的判断放热反应宏观角度-E1E2的计算释放热量微观角度反应物的能量生成物的能量-宏观角度新知学习放热反应判断化学反应能量变化方法---物质总能量只与始末状态有关反应物的能量生成物的能量E1

为断键吸收的总能量E2

为成键释放的总能量化学键与化学反应过程中的能量变化生成物的能量反应物的能量<>E1E2微观角度的判断吸热反应宏观角度-E1E2的计算释放热量微观角度反应物的能量生成物的能量-宏观角度新知学习四、化学能与热能转化的相关图像一个化学反应是否为放热还是吸热取决于所有断键吸收的总能量与所有形成新键放出的总能量的相对大小吸热反应物质断裂化学键所需能量越高越稳定；物质本身具有能量越低越稳定反应物旧化学

键断裂新化学

键形成吸收能量释放能量生成物决定能量变化释放能量大于吸收能量：放热反应吸收能量大于释放能量：吸热反应【思考讨论】不同的物质不仅组成不同、结构不同，其内部所储存的能量也不同，是否可以从物质自身储存的化学能的变化来分析化学反应能量变化的原因呢？2.从物质内部能量的角度分析化学反应中能量变化（宏观角度）反应物生成物能量E(生)能量E(反)E(反)

＞E(生)释放能量E(反)

＜

E(生)吸收能量热能、光能、电能热能、光能、电能放热反应吸热反应

化学能转化为热能热能转化为化学能被生成物“储存”放热反应吸热反应反应物的总能量＞生成物的总能量反应物的总能量＜生成物的总能量化学反应中必定伴随能量变化，但有能量变化的一定发生化学反应吗？解答：不一定。如灯泡发亮、水蒸发五、能量转化的意义热能用于生产、生活和科研电能铝与氧化铁反应产生的热量用于焊接钢轨供电，如铝－空气

海洋电池。化学能煅烧石灰石等电解水等新知学习知识点2化学反应能量转化的意义人们常常利用化学反应将化学能转化为热能、电能等其他形式的能量，用于生产、生活和科研。利用热能、电能等促使很多化学反应发生，获取所需要的物质，如煅烧石灰石制取生石灰、太阳能光解水制氢等。。焊接钢轨利用了铝与氧化铁反应产生的热量，铝-空气海洋电池则利用铝与氧气的反应产生的电能供电。研究化学反应中能量的转化，对于社会发展、科技进步具有重要意义。最具发展潜力的清洁能源——氢能氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，世界上许多国家和地区已经广泛开展了氢能研究。20世纪50年代，科学家利用液氢作为超音速和亚音速飞机的燃料，成功地使氢能