高一化学（人教版）教学课件 必修二 第六章 第一节 第1课时 化学反应与热能

化学反应与能量第六章第一节化学反应与能量变化学习目标1.认识物质具有能量,认识吸热反应与放热反应,了解化学反应体系能量改变与化学键的断裂和形成有关。2.知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化,以原电池为例认识化学能可以转化为电能,从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。3.体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。重点难点重点1.化学反应中能量变化的本质。2.化学能转化为电能的装置特点及原理。难点化学能转化为电能的装置特点及原理。第1课时化学反应与热能目录新知探究(一)——吸热反应和放热反应新知探究(二)——化学反应中能量变化的原因课时跟踪检测新知探究(三)——化学反应中能量变化的应用新知探究(一)吸热反应和放热反应1.探究反应中的能量变化实验操作实验现象有

产生;用温度计测量,温度升高闻到

气味;烧杯壁发凉;木片和烧杯黏结;混合物呈糊状气泡刺激性实验结论该反应产生气体,_____热量该反应产生NH3和H2O,

热量化学方程式Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3↑+10H2O续表放出吸收Mg+2HCl===MgCl2+H2↑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,通常主要表现为热量的释放或吸收。2.放热反应与吸热反应放热反应

的化学反应,如镁条、铝片与盐酸的反应,木炭、氢气、甲烷等在氧气中的燃烧,氢气与氯气的化合等吸热反应

的化学反应,如氢氧化钡与氯化铵的反应,盐酸与碳酸氢钠的反应,灼热的炭与二氧化碳的反应等释放热量吸收热量[微点拨]

化学反应中的能量变化不一定全部转化为热能,还可能转化为光能、动能、电能等。应用化学

冬季生活中常常采用下列方法获得热量:①烧炭取暖;②用电暖器取暖;③天然气壁挂炉取暖;④空调取暖;⑤地下水循环取暖等。在有些吸热反应和放热反应中都用到酒精灯,怎样判断该反应是吸热反应还是放热反应?放热反应加热的目的是什么?提示:持续用酒精灯加热,撤掉酒精灯反应就停止的反应是吸热反应;开始用酒精灯加热,反应开始后,撤去酒精灯仍能继续反应的是放热反应。放热反应加热的目的一般是引发反应或加快反应速率。1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)硝酸铵固体溶于水,溶液的温度降低,该变化为吸热反应。()(2)氢气燃烧,浓硫酸溶于水,都放出热量,这些变化都为放热反应。()(3)镁条在空气中燃烧是放热反应,反应过程中所释放的能量全部转化为热能。()(4)吸热反应需要加热才能进行,放热反应都不需要加热就可以进行。()

[题点多维训练]××××2.中华传统文化蕴含着丰富的化学知识。下列诗句中主要涉及吸热反应的是(

)A.千里冰封,万里雪飘B.野火烧不尽,春风吹又生C.投泥泼水愈光明,烁玉流金见精悍D.爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏√解析:A项,所描述的是水的不同状态之间的物理变化,不是化学反应,错误;B项,涉及燃烧过程,燃烧属于放热反应,错误;C项,涉及碳与水蒸气的反应,该反应为吸热反应,正确;D项,涉及剧烈燃烧过程,燃烧属于放热反应,错误。3.下列说法正确的是(

)A.Fe与S在加热条件下才能发生反应,所以该反应属于吸热反应B.HNO3、H2SO4分别与NaOH溶液反应都放出热量C.分解反应都是吸热反应,化合反应都是放热反应D.合成氨的反应是放热反应,所以N2与其他物质的反应也是放热反应√解析:Fe与S虽然需加热才能发生反应,但反应开始后,停止加热,反应能继续进行,加热只是为了引发反应,所以该反应是放热反应,A错误;中和反应都是放热反应,B正确;分解反应不一定是吸热反应,如H2O2的分解反应就是放热反应,化合反应也不一定是放热反应,如CO2与C的反应就是吸热反应,C错误;与N2反应的物质不同,能量变化也不同,不能根据合成氨反应的能量变化来类推N2与其他物质反应的能量变化,如N2和O2在放电条件下生成NO就是吸热反应,D错误。4.把下列物质分别加入装有水的锥形瓶中,立即塞紧带U形管的塞子,已知U形管内预先装有少量水(为便于观察,预先将水染成红色),如图所示,结果U形管左边液面升高,则加入的物质可能是(

)A.NaOH固体 B.浓H2SO4C.NH4NO3晶体

D.Na2O2固体√解析:由题意知,加入物质后应吸收热量,则加入A、B、D项物质后为放出热量,与题意不符。

新知探究(二)化学反应中能量变化的原因

导学设计根据H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)中能量变化的数据,探索化学反应前后的能量变化。化学键反应中能量变化1mol化学键反应中能量变化断裂H—H吸收436kJ共吸收

kJ断裂Cl—Cl吸收243kJ形成H—Cl放出431kJ共放出

kJ结论1molH2(g)与1molCl2(g)反应生成2molHCl(g),放出183kJ的能量6798621.从化学键的断裂与形成分析,放热反应与吸热反应的原因是什么?提示:反应物断键吸收的总能量低于生成物成键放出的总能量时表现为放热反应,反之为吸热反应。2.从物质具有能量的高低,如何理解放热反应与吸热反应?提示:反应物的总能量高于生成物的总能量时表现为放热反应,反之为吸热反应。1.化学键与能量变化的关系

[系统融通知能]2.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3.能量图像分析

当a<b或Q1>Q2反应表现为放热反应,反之表现为吸热反应。[典例]已知某化学反应A2(g)+2B2(g)===2AB2(g)(A2、B2、AB2的结构式分别为A==A、B—B、B—A—B),反应过程中的能量变化如图所示,下列有关叙述正确的是(

)√A.该反应的进行一定需要加热B.该反应若生成2molAB2(g),则放出的热量为(E1-E2)kJC.该反应断开反应物中化学键吸收的总能量大于形成生成物中化学键释放的总能量D.生成2molB—A放出E2kJ能量[解析]

吸热反应的发生不一定需要加热,A错误;由图可知生成2

mol

AB2吸收的热量为(E1-E2)kJ,B错误;生成4

mol

B—A放出E2

kJ能量,D错误。|思维建模|判断吸热反应和放热反应的两种思维(1)根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断——反应物的总能量高于生成物的总能量的反应为放热反应,反之为吸热反应(宏观角度)。(2)根据化学键断裂和形成时能量变化大小关系判断——断裂反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量的反应为吸热反应,反之为放热反应(微观角度)。题点(一)

能量变化的原因1.(2024·广饶一中段考)下图是碳和水蒸气发生反应生成CO、H2的途径和三个状态的能量,该反应为吸热反应,下列说法中正确的是(

)

[题点多维训练]A.步骤1是放热过程B.步骤2是吸热过程C.E1、E2、E3的大小关系是E2>E3>E1D.C(s)+H2O(g)的总能量一定高于CO(g)+H2(g)的总能量√解析:步骤1断裂旧化学键,需要吸收能量,为吸热过程,A项错误;步骤2形成新化学键,需要放出能量,为放热过程,B项错误;根据步骤1是吸热过程,可知E2>E1,步骤2是放热过程,可知E2>E3,由于总反应为吸热反应,故E2>E3>E1,C项正确;该反应为吸热反应,即C(s)+H2O(g)的总能量低于CO(g)+H2(g)的总能量,D项错误。2.下列说法正确的是(

)A.化学反应除了生成新物质外,还伴随着能量的变化,且均表现为吸热或放热B.能量守恒定律说明,放热反应必须从外界吸收能量后才能发生C.石墨完全转化为金刚石时,要吸收热量,说明金刚石比石墨稳定D.化学反应是吸热还是放热取决于生成物具有的总能量和反应物具有的总能量的相对大小√解析:化学反应的能量变化大多为热量变化,化学能也可能转化为光能、电能等,A错误;放热反应的实质是反应物的总能量高于生成物的总能量,并不一定从外界吸收能量,B错误;物质具有的能量越高越不稳定,故石墨比金刚石稳定,C错误;化学反应是吸热还是放热取决于生成物具有的总能量和反应物具有的总能量的相对大小,D正确。3.(2024·深圳罗湖区高一期中)某放热反应A+B===2C,在反应过程中,断裂1molA中的化学键消耗的能量为Q1kJ,断裂1molB中的化学键消耗的能量为Q2kJ,形成1molC中的化学键释放的能量为Q3kJ。下列说法中正确的是(

)A.Q1+Q2<Q3

B.Q1+Q2>Q3C.Q1+Q2<2Q3 D.Q1+Q2>2Q3√解析:

A+B===2C为放热反应,则断开化学键消耗的能量总和小于形成化学键释放的能量总和,则Q1+Q2<2Q3,故C正确。题点(二)

能量图像分析4.(2024·苏州期中)甲醇重整反应的原理为CH3OH+H2OCO2+3H2,其能量变化如图所示。下列说法正确的是(

)A.该反应是一个吸收热量的过程B.反应物的总能量小于生成物的总能量C.由氢原子形成H—H时放出能量D.H—C断裂时放出能量√解析:由图可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,题中转化过程是一个放出能量的过程,故A、B错误;形成H—H时放出能量,故C正确;断开H—C时吸收能量,故D错误。5.反应A+B―→C(吸热)分两步进行:①A+B―→X(放热);②X―→C(吸热)。下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是(

)√解析:根据①A+B―→X(放热)可知,A和B的总能量大于X的;根据②X―→C(吸热)可知,X的能量小于C的;再结合总反应A+B―→C为吸热反应,即A和B的总能量小于C的,可知A项正确。新知探究(三)化学反应中能量变化的应用1.人类获取热能的途径与常规能源现阶段人类获取热能的主要途径都是通过

;利用最多的常规能源是

(煤、石油和天然气)。物质的燃烧化石燃料2.化石燃料获取能量面临的问题(1)储量有限,短期内不可再生。(2)影响环境: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。3.节能减排的措施(1)燃料燃烧阶段提高燃料的

。通过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。(2)能量利用阶段提高能源的利用率。如使用节能灯,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。燃烧效率(3)开发使用新能源,目前,人们比较关注的新能源有

、风能、地热能、海洋能和

等。[微点拨]

理想的新能源特点是资源丰富、可以再生、对环境无污染等。太阳能氢能4.能源的分类分类依据种类举例来源来自太阳辐射的能量太阳能、煤、石油、天然气、生物质能、风能等来自地球内部的能量地热能、核能来自天体的引力能量潮汐能转换过程一次能源太阳能、煤、石油、天然气、生物质能、风能二次能源石油制品、煤气、电能利用历史化石燃料煤、石油、天然气新能源太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能、生物质能等性质可再生能源太阳能、风能、水能、生物质能不可再生能源煤、石油、天然气、核能续表1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)天然气为化石能源,可以再生。()(2)煤的燃烧可以导致酸雨、加剧温室效应。()(3)风能、水能为新能源。()(4)氢能、电能为一次能源。()

[题点多维训练]×√√×2.人类将在未来几十年内逐渐由“碳素燃料文明时代”过渡至“太阳能文明时代”(包括风能、生物质能等太阳能的转换形态),人们将适应“低碳经济”和“低碳生活”。下列说法不正确的是(

)A.研究菠菜蛋白质“发电”不属于“太阳能文明”B.发展太阳能经济会减缓温室效应C.植物进行光合作用是将太阳能转化为化学能D.石油和天然气都属于碳素燃料√解析:菠菜蛋白质“发电”属于“太阳能文明”,A错误;发展太阳能经济,能减少CO2的排放,减缓温室效应,B正确。3.为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染,同时缓解能源危机,有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是(

)A.H2O的分解反应是放热反应B.氢能源已被普遍使用C.氢气不易贮存和运输,无开发利用价值D.2molH2O(l)具有的总能量低于2molH2(g)和1molO2(g)具有的总能量√解析:水的分解反应是吸热反应,A错误;氢能源由于受贮存和运输等因素的限制,还未普遍使用,但有巨大的开发利用价值,B、C错误;水的分解是吸热反应,则2

mol

H2O(l)具有的总能量低于2

mol

H2(g)和1

mol

O2(g)具有的总能量,D正确。4.(2024·佛山高一期末)我国固体燃料运载火箭发射水平不断取得新突破。下列关于“该燃料”说法错误的是(

)A.与液体燃料相比易存储和运输B.固体燃料提供的能量一定比液体燃料的多C.燃烧时能量转化形式为化学能→热能→机械能D.燃烧前后能量大小关系为反应物的总能量>生成物的总能量√解析:与液体燃料相比易存储和运输,故A正确;固体燃料提供的能量不一定比液体燃料的多,如1

g的碳燃烧比10

L酒精燃烧提供的能量少,故B错误;燃烧时能量转化形式为化学能→热能→机械能,故C正确;燃烧是放热反应,则燃烧前后能量大小关系为反应物的总能量>生成物的总能量,故D正确。课时跟踪检测(选择题第1~10小题,每小题3分,第12小题5分,本检测满分60分)123456789101113√121.下列说法不正确的是(

)A.凡是放出热量的化学反应均可用来造福人类B.目前,全球仍处于化石能源时代C.人体生命活动所需要的能量,是由氧化还原反应提供的D.当今社会人们所需的能量绝大部分是由化学反应产生的解析:化学反应放出的能量,既能造福人类,也能给人类带来灾难(如火灾),A项错误。√124567891011121332.“嫦娥”奔月、“神舟”飞天,长征系列运载火箭功不可没,其火箭燃料有液氢、偏二甲肼、煤油等,下列有关说法正确的是(

)A.氢能来源广、无污染B.煤油是可再生能源C.偏二甲肼燃烧过程中,热能转化为化学能D.1molH2(g)的能量低于1molH2(l)的能量12456789101112133解析:煤油是不可再生能源,B项错误;燃料的燃烧是化学能转化为热能的过程,C项错误;同一物质,气态时的能量高于液态时的能量,所以1

mol

H2(g)的能量高于1

mol

H2(l)的能量,D项错误。√124567891011121333.宋代诗人朱淑真的《除日》中描述“爆竹声中腊已残,绀酥酒暖烛花寒”的场景,下列对诗词中化学知识的理解正确的是(

)A.蜡烛燃烧时化学能只转化为光能B.爆竹燃放中生成物的总能量大于反应物的总能量C.爆竹燃放反应断裂化学键吸收的能量小于形成化学键释放的能量D.“暖”说明桌上的绀酥酒在慢慢变凉,是放热反应12456789101112133解析:蜡烛燃烧过程中将化学能主要转化为光能和热能,故A错误;爆竹燃放是放热反应,生成物的总能量小于反应物的总能量,故B错误;爆竹燃放反应断裂化学键吸收的能量小于形成化学键释放的能量,为放热反应,故C正确;绀酥酒在慢慢变凉,是放热现象,但不是放热反应,故D错误。√124567891011121334.(2024·雅安高一检测)化学反应伴随着能量的变化,下列实验过程的能量变化相同的是(

)A.①②

B.③④

C.②③

D.②④解析:①③是放热反应,②④是吸热反应,故D正确。√124567891011121335.已知反应A+B===C+D为放热反应,则下列说法正确的是(

)A.A的能量一定高于C的能量B.B的能量一定高于D的能量C.反应物A与B的总能量一定低于生成物C与D的总能量D.反应物A与B的总能量一定高于生成物C与D的总能量12456789101112133解析:反应的吸热与放热和反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小有关,D正确。√124567891011121336.(2024·合肥高一期中)已知反应A+B===C+D的能量变化如图所示,下列说法不正确的是(

)A.该反应为吸热反应B.该反应吸收的能量为E1-E2C.该图可表示为酸和碱的反应图像D.该反应中反应物的总能量低于生成物的总能量12456789101112133解析:由图可知,该反应中反应物的总能量低于生成物的总能量,为吸热反应,A、D正确;酸碱中和反应为放热反应,C错误。√124567891012111337.化学家证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程,示意图如下:下列关于合成氨反应的叙述不正确的是(

)A.该过程表明,在化学反应中存在化学键的断裂与形成B.在催化剂的作用下,反应物的化学键变得容易断裂C.过程②需吸收能量,过程③则放出能量D.常温下该反应难以进行,是因为常温下生成物的化学键难以形成12456789101211133解析:由图可知,每3个氢气分子和1个氮气分子断键得到原子,然后氢原子和氮原子生成2个氨分子,A项正确;催化剂能改变化学反应的速率,合成氨的反应在催化剂作用下,反应速率加快,意味着反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成变得更容易,B项正确;化学键的断裂需要吸收能量,而化学键的形成则放出能量,从图中可看出过程②为化学键断裂过程,过程③为新化学键形成过程,C项正确;化学键的断裂需要吸收能量,所以该反应在常温下难以进行,D项错误。124567891011121338.如图所示,下列有关说法错误的是(

)12456789101112133A.1molI2(s)与1molH2(g)化合生成2molHI(g)时,需要吸收26.48kJ的能量B.2molHI(g)分解生成1molI2(g)与1molH2(g)时,需要吸收9.48kJ的能量C.1molI2(s)变为1molI2(g)时需要吸收35.96kJ的能量D.I2(g)与H2(g)生成HI(g)的反应是吸热反应√12456789101112133解析:由图可知,1

mol

I2(s)和1

mol

H2(g)化合生成2

mol

HI(g)时,吸收26.48

kJ的能量,A项正确;2

mol

HI(g)分解生成1

mol

I2(g)与1

mol

H2(g)时需要吸收9.48

kJ的能量,B项正确;1

mol固态碘单质变为1

mol碘蒸气时需要吸收35.96

kJ的能量,C项正确;I2(g)与H2(g)生成HI(g)的反应为放热反应,D项错误。√124567891011121339.(2024·广州月考)丙烷是一种燃料,其燃烧时发生反应的化学方程式为C3H8+5O2

3CO2+4H2O。下列说法中不正确的是(

)A.丙烷燃烧时化学能只转化为热能B.所有的化学反应都会伴随着能量变化,有能量变化的物质变化不一定是化学反应C.1molC3H8(g)和5molO2(g)所具有的总能量大于3molCO2(g)和4molH2O(l)所具有的总能量D.丙烷完全燃烧的产物对环境无污染,故丙烷为环保型燃料12456789101112133解析:丙烷燃烧时,化学能除转化为热能外,还转化为光能等其他形式的能量,A项错误。12456789101112133√10.氢气与氯气反应时,破坏1molH2中的化学键消耗的能量为Q1kJ,破坏1molCl2中的化学键消耗的能量为Q2kJ,形成1molHCl中的化学键释放的能量为Q3kJ。下列说法正确的是(

)A.Q1、Q2、Q3满足关系式:Q1+Q2<2Q3B.反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量C.该反应中,化学能全部转变为热能D.反应时产生黄色火焰,化学方程式为H2+Cl22HCl10124567891112133解析:H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)为放热反应,即反应中断键吸收的总能量<成键放出的总能量,即Q1+Q2<2Q3,A项正确;该反应是放热反应,则反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量,B项错误;该反应伴随着发光、放热,即反应中化学能转化为热能和光能等,C项错误;H2在Cl2中燃烧产生苍白色火焰,D项错误。1245678910111213311.(15分)为了探究化学能与热能的转化,某实验小组设计了如图所示三套实验装置:(1)上述3套装置中,不能证明“铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应”的是

。

Ⅲ12456789101112133解析:装置Ⅰ可通过U形管中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应;装置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应;装置Ⅲ不能证明铜与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应。12456789101112133(2)某同学选用装置Ⅰ进行实验(实验前U形管里液面左右相平),在甲试管里加入适量氢氧化钡溶液与稀硫酸,U形管中可观察到的现象是

,说明该反应属于

(填“吸热”或“放热”)反应。

解析:氢氧化钡与硫酸反应属于中和反应,中和反应都是放热反应,所以锥形瓶中气体受热膨胀,导致U形管左端液柱降低,右端液柱升高。左端液柱降低,右端液柱升高放热12456789101112133(3)为探究固体M溶于水的热效应,选择装置Ⅱ进行实验(反应在甲中进行)。①若M为钠,则实验过程中烧杯中可观察到的现象是___________

;解析:若M为钠,钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,该反应为放热反应,放出的热量使大试管中温度升高,气体压强增大,所以右边烧杯中有气泡产生,反应完毕后,冷却至室温,烧杯里的导管内形成一段水柱。产生气泡,反应完毕后,冷却至室温,烧杯里的导管内形成一段水柱12456789101112133②若M溶于水后观察到烧杯里产生气泡,则说明M溶于水________

(填“一定是放热反应”“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”);

解析:若M溶于水后观察到烧杯里产生气泡,说明M溶于水放出热量,由于放热反应一定属于化学变化,而有热量放出的不一定为化学变化,如氢氧化钠溶于水放热,但不是化学反应,所以可能是放热反应。可能是放热反应12456789101112133③若M溶于水后观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱,则M可能是

。

解析:若M溶于水后观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱,说明装置中气体的压强减小,则M溶于水吸收热量,可能是硝酸铵。NH4NO3(答案合理即可)12456789101112133(4)至少有两种实验方法能证明超氧化钾与水的反应(4KO2+2H2O===4KOH+3O2↑)是放热反应还是吸热反应。方法①:选择上述装置

(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)进行实验;

方法②:取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在坩埚中,向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水,片刻后,若观察到棉花燃烧,则说明该反应是