《化学反应与热能》课件

第一节化学反应与能量变化目

标

素

养1.了解化学能与热能的相互转化。2.了解能量转化在生产、生活中的应用。3.知道化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因。4.知道反应物与生成物总能量的相对高低是反应过程中能量变化的决定因素。5.熟悉能源的分类及化学能与电能的转化关系。6.知道原电池是利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置,通过实验会分析原电池的原理,以及判断原电池的正、负极。7.会正确书写电极反应式,熟知原电池的应用。知

识

概

览

第1课时

化学反应与热能一、化学能与热能的相互转化1.吸热反应和放热反应。吸热反应:

吸收

热量的化学反应;

放热反应:

释放

热量的化学反应。

2.实验探究。

(1)镁与稀盐酸的反应(见图1)。

(2)Ba(OH)2·8H2O与氯化铵反应(见图2)。(3)盐酸与氢氧化钠溶液反应(见图3)。二、化学键与化学反应中能量变化的关系1.化学反应中能量变化的原因。

E1>E2,反应

吸收

能量;E1<E2,反应

释放

能量。

2.从物质所具有的能量角度判断化学反应中的能量变化。反应物总能量大于生成物总能量,反应

放热

;

反应物总能量小于生成物总能量,反应

吸热

。

化学反应过程都伴随着能量变化,伴随能量变化的过程都是化学反应吗?提示:不一定。例如,物理学中的核反应,虽然伴有大量的能量变化,但它不属于化学反应。一

从物质所具有的能量的角度理解化学反应过程中的能量变化重难归纳一个确定的化学反应完成后的结果是吸收能量还是释放能量取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。具体情况见下表:不同化学反应所伴随发生的能量变化也不同。化学反应是吸热还是放热由什么决定?是不是放热反应都不需加热,吸热反应都要加热?试举例说明。提示:化学反应是吸热还是放热决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小,前者大于后者为放热反应,前者小于后者为吸热反应。有的放热反应需要加热才能发生,例如煤的燃烧就是放热反应,但需要加热或点燃来引发反应;有的放热反应不需要加热,如磷的自燃。吸热反应大都需要加热,也有不需要加热就能反应的,例如Ba(OH)2·8H2O固体与NH4Cl固体的反应。典例剖析

下列说法正确的是(

)。①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应②放热反应在常温下一定很容易发生③反应是放出能量还是吸收能量必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小④有的放热反应加热到一定温度引发后,停止加热反应也能继续进行A.③④

B.①②

C.①②③④ D.②③④答案:A解析:加热才能发生的反应不一定是吸热反应,如铜在氯气中燃烧;放热反应在常温下不一定容易发生,如N2与H2合成NH3;反应是放热还是吸热取决于反应物、生成物所具有的总能量的相对大小;需要加热才能发生的放热反应,如果反应放出的热量达到了反应所需要的热量,停止加热后反应也能继续进行,如学以致用下列说法正确的是(

)。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答案:B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;分解反应不一定都是吸热反应,如H2O2的分解反应就是放热反应,化合反应也不一定都是放热反应,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与O2在放电条件下生成NO就是吸热反应,D错误。二

从化学键的角度理解化学反应过程中的能量变化重难归纳化学反应过程中的能量变化来源于化学反应过程中旧化学键断裂与新化学键形成时的能量变化。1.若反应物中的化学键断裂时吸收的能量高于生成物成键释放的能量,则该反应吸收能量,吸收的能量=反应物断键吸收的总能量-生成物成键释放的总能量。2.若反应物中的化学键断裂时吸收的能量低于生成物成键释放的能量,则该反应放出能量,放出的能量=生成物成键释放的总能量-反应物断键吸收的总能量。3.化学键与化学反应中能量变化关系示意图:

当E1>E2时,反应吸收能量,为吸热反应;当E1<E2时,反应释放能量,为放热反应。NaCl溶于水,化学键有没有变化?提示:NaCl溶于水,NaCl==Na++Cl-,只有化学键断裂,没有化学键形成。典例剖析(双选)化学反应A2+B2==2AB的能量变化如图所示,则下列说法正确的是(

)。A.该反应是放热反应B.断裂1molA—A和1molB—B放出xkJ的能量C.断裂2molA—B需要吸收ykJ的能量D.2molAB的总能量高于1molA2和1molB2的总能量答案:AC解析:从题图可以看出,反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应是放热反应,A项正确,D项错误;断键时需要吸收能量,B项错误,C项正确。学以致用从化学键的角度来分析,化学反应是旧键的断裂和新键的形成。已知,白磷与氧气可发生如下反应:P4+3O2

P4O6。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为:P—P198kJ·mol-1、P—O360kJ·mol-1、O=O498kJ·mol-1。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的能量变化,其中正确的是(

)。A.释放1638kJ的能量B.吸收1638kJ的能量C.释放126kJ的能量D.吸收126kJ的能量答案:A解析:在反应中,要破坏6

mol

P—P、3

mol

O=O,吸收的能量为6

mol×198

kJ·mol-1+3

mol×498

kJ·mol-1=2

682

kJ,形成12

mol

P—O需释放的能量为12

mol×360

kJ·mol-1=4

320

kJ。E释放-E吸收=1

638

kJ。1．我国力争到2060年实现“碳中和”。2018年和2019年我国电力能源结构如图所示，下列说法不正确的是 (

)

A．水能、风能、太阳能都是清洁能源B．减少煤的使用有利于防止温室效应进一步增强C．煤燃烧产生的CO2和SO2都是形成酸雨的污染物D．我国电力能源结构的变化体现了“低碳”理念【答案】C2．下列属于吸热反应的是

(

)【答案】B【答案】D【解析】H2的燃烧、CaO与水的反应、氯原子形成氯分子的过程都放出能量；由氢分子变成氢原子的过程需要断裂化学键，吸收能量。4．下列说法正确的是 (

)A．对于吸热反应，反应物所具有的总能量总是低于生成物所具有的总能量B．任何放热反应在常温条件下一定能发生反应C．形成生成物化学键释放的能量大于破坏反应物化学键所吸收的能量时，反应为吸热反应D．等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量多【答案】A【解析】放热反应在常温下不一定能发生，如煤的燃烧，B错误；形成生成物化学键释放的能量大于破坏反应物化学键所吸收的能量时，反应为放热反应，C错误；等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量少，D错误。5．(广东广州一模改编)北京2022年冬奥会体现了绿色奥运、科技奥运。下列说法错误的是 (

)A．火炬“飞扬”燃烧时，化学能全部转化为光能B．火炬“飞扬”燃烧时，反应物总能量高于生成物总能量C．火炬“飞扬”使用纯氢作燃料，实现碳排放为零D．速滑馆使用CO2制冰，比用氟利昂制冰更环保【答案】A6．氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中，破坏1mol氢气中的化学键吸收的能量为Q1kJ，破坏1mol氯气中的化学键吸收的能量为Q2kJ，形成1mol氯化氢中的化学键释放的能量为Q3kJ。下列关系式正确的是

(

)A．Q1＋Q2＞Q3 B．Q1＋Q2＞2Q3C．Q1＋Q2＜Q3 D．Q1＋Q2＜2Q3【答案】D【解析】H2＋Cl2===2HCl是放热反应，断裂旧化学键吸收的能量小于形成新化学键放出的能量，所以2Q3＞Q1＋Q2。7．如图所示，把试管放入盛有25℃饱和澄清石灰水的烧杯中，试管中开始放入几小块镁片，再用滴管滴入5mL稀盐酸于试管中，试回答下列问题：(1)实验中观察到的现象是__________________________。(2)产生上述现象的原因是_____________________________。(3)从能量的角度看：该反应中反应物断键吸收的总能量______(填“大于”“小于”或“等于”)生成物成键释放的总能量；氯化镁溶液和氢气的总能量______(填“大于”“小于”或“等于”)镁片和稀盐酸的总能量