高中化学人教版必修第二册教案：第6章第1节第1课时化学反应与热能

第六章化学反应与能量6.1化学反应与能量变化第1课时化学反应与热能教学设计教学目标知识与技能（1）获得化学能与热能化学实验的基础知识和基本技能，学习实验研究的方法，能设计并完成吸热反应和放热反应的化学实验。（2形成吸热反应和放热反应的概念。2.过程与方法（1）.具有较强的问题意识，能够发现和提出化学能与热能的探究性的问题，敢于质疑，勤于思索，逐步形成独立思考的能力。（2）.在教师的指导下与同学合作完成科学探究实验3．情感态度与价值观（1）通过实验激发学生学习化学的兴趣和情感。（2）培养学生严谨求实、勇于探索的科学态度。（3）有参与化学科技活动的热情，有将化学能与热能的化学知识应用于生产、生活实践的意识，能够对与化学能有关的社会和生活问题做出合理的判断。二、教学重难点教学重点化学能与热能之间的内在联系以及化学能与热能的相互转化。2. 教学难点从本质上（微观结构角度）理解化学反应中能量的变化，从而建立起科学的能量变化观。三、教学过程教学环节教学内容设计意图1.新课导入【师】在一支试管中放入一小块生石灰，加入少量水，让学生观察实验现象，再让学生用手触摸试管外壁，然后要求学生回答观察到了什么现象？触摸试管外壁时有何感觉？说明什么问题？并要求学生写出反应方程式。[结论]

生石灰与水反应生成糊状的氢氧化钙，试管发烫，说明反应放出了热能。[设问]

热能是能量的一种表现形式。那么，除刚才的这个反应，其它的化学反应过程中是不是也会有能量变化呢？其表现形式又是怎样的？根据你已有的知识经验举例说明。联系实际生活，情景带入2.探索新知【师】物质在发生化学反应的同时还伴随着能量的变化，这些能量变化通常又表现为热量的变化。那么，化学变化中热量变化的具体形式又有哪些呢？这将是我们本节课研究的主要内容。下面我们通过实验来进行研究、探讨，从中我们还可以了解到科学研究的一般过程和方法。[演示实验]实验步骤*眼睛看到的现象用手触摸的感觉用温度计测量的数据在一支试管中加入2～3mL6mol/L的盐酸溶液

向含有盐酸溶液的试管中插入用砂纸打磨光的铝条

结论

[反思、交流与评价]1、实验过程中，你自己最满意的做法是什么？最不满意的做法是什么？2、在思考、讨论的过程中，其他同学给了你哪些启示？你又给了他们哪些启示？[演示实验]（氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应步骤如图所示）［合作探究］：1.列表整理实验事实和结论：实验步骤实验现象得出结论将晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物有刺激性气味的气体产生，该气体能使湿润的紫色石蕊试纸变蓝有NH3气生成用手触摸烧杯下部感觉烧杯变凉反应吸热用手拿起烧杯烧杯下面的带有几滴水的玻璃片（或小木板）粘到了烧杯底部反应吸收热量使体系温度降低，使水结成冰将粘有玻璃片的烧杯放在盛有热水的烧杯上一会儿再拿起玻璃片脱离上面烧杯底部冰融化反应完后移走烧杯上的多孔塑料片，观察反应物混合物成糊状有水生成2.用化学方程式表示上述反应：Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O3、中和热：酸与碱发生中和反应生成1mol水所释放的热量称为中和热。4、要精确地测定反应中的能量变化，一是要注重“量的问题”，二是要最大限度地减小实验误差。【师】氢气和氯气的混合气体遇到强光会发生什么现象？为什么？[学生思考、讨论]氢气和氯气的混合气体遇到强光会发生爆炸。这是因为反应在有限的空间里进行，放出大量的热，使周围气体急剧膨胀。[进一步思考]反应中的热量由何而来？氢气和氯气反应的本质是什么？【师】化学反应的本质是反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。化学键是物质内部微粒之间强烈的相互作用，断开反应物中的化学键需要吸收能量，形成生成物中的化学键要放出能量。氢气和氯气反应的本质是在一定的条件下，氢气分子和氯气分子中的H-H键和Cl-Cl键断开，氢原子和氯原子通过形成H-Cl键而结合成HCl分子。1molH2中含有1molH-H键，1molCl2中含有1molCl-Cl键，在25℃和101kPa的条件下，断开1molH-H键要吸收436kJ的能量，断开1molCl-Cl键要吸收242kJ的能量，而形成1molHCl分子中的H-Cl键会放出431kJ的能量。这样，由于破坏旧键吸收的能量少于形成新键放出的能量，根据“能量守恒定律”，多余的能量就会以热量的形式释放出来。【板书】结论：反应物的总能量＞生成物的总能量时，化学反应放出能量；反应物的总能量＜生成物的总能量时，化学反应吸收能量。小结：1、化学反应中伴随着能量变化，通常表现为热量变化；2、从微观角度分析，化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因；3、从微观角度分析，化学反应是放热还是吸热取决于断键时吸收热量与断键时放出热量的相对大小。4、从宏观角度分析，化学反应是放热还是吸热取决于反应物与生成物总能量的相对大小。通过探讨交流培养学生的合作意识和表达能力激发学生对新事物的探究，培养严谨的科学思维方法培养学生总结归纳、辩证思维的能力3.小结作业完成课后同步练习四．板书设计化学能与热能化学反应中能量变化的决定因素（宏观角度）如图所示：反应物总能量＜生成物总能量，反应吸收能量；反应物总能量＞生成物总能量，反应放出能量。二、化学反应中能量变化的原因——微观角度1.化学反应的实质原子的重新组合，即反应物中旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成过程。2.化学反应中能量变化的原因E1＞E2，反应吸收能量；E1＜E2，反应放出能量。阶段重点突破练一、吸热反应和放热反应的判断1．(四川内江高一期末)下列变化过程属于放热反应的是()①金属钠与水反应②NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O晶体混合搅拌③H2在Cl2中燃烧④液态水变成水蒸气⑤酸碱中和⑥碳酸钙热分解A．①②⑤ B．①③⑤C．③④⑤ D．②④⑥答案B解析①金属钠与水反应生成NaOH和氢气，是放热反应；②NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O晶体混合搅拌，发生的是吸热反应；③燃烧都是放热反应；④液态水变成水蒸气是吸热过程，且不属于化学反应；⑤酸碱中和反应都是放热反应；⑥碳酸钙热分解是吸热反应。①③⑤符合题意，故选B。2．据新浪网报道，2012年4月30日凌晨4时50分我国在西昌卫星发射中心成功发射“一箭双星”，“长征三号乙”运载火箭使用偏二甲肼(C2H8N2)和液态四氧化二氮作推进剂，发生反应：C2H8N2＋2N2O4=3N2↑＋2CO2↑＋4H2O，下列说法中正确的是()A．断裂C2H8N2和N2O4中的化学键时放出能量B．C2H8N2具有的能量高于N2具有的能量C．反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量D．该反应中，C2H8N2作氧化剂答案C解析断裂化学键时吸收能量，形成化学键时放出能量，故A错误；C2H8N2＋2N2O4=3N2↑＋2CO2↑＋4H2O为放热反应，说明C2H8N2和N2O4具有的能量总和高于N2、CO2和H2O所具有的能量总和，无法确定C2H8N2具有的能量高于N2具有的能量，故B错误，C正确；在C2H8N2＋2N2O4=3N2↑＋2CO2↑＋4H2O反应中，C2H8N2中N元素和碳元素的化合价均升高，发生氧化反应，是还原剂，故D错误。3．(长沙长郡中学高一期中)下列反应属于氧化还原反应，且能量变化如图所示的是()A．锌粒和稀硫酸反应B．灼热的木炭与CO2反应C．甲烷在空气中燃烧的反应D．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应答案B解析由图像可知，反应物总能量低于生成物总能量，所以该反应是吸热反应。A、C项反应为放热反应，不符合题意；D项反应为吸热反应，但不是氧化还原反应，不符合题意；B项反应既是氧化还原反应又是吸热反应，符合题意。二、吸热反应和放热反应的计算4．(济南高一检测)对放热反应：A＋B=C＋D，以下说法一定正确的是(EA、EB、EC、ED分别表示物质A、B、C、D所具有的能量)()A．EA＋EB＞EC＋EDB．EA＞EB＋ECC．EA＞EBD．EA＋EB＜EC＋ED答案A解析反应A＋B=C＋D是放热反应，则反应物A、B的总能量大于生成物C、D的总能量，即EA＋EB＞EC＋ED。5．已知某化学反应A2(g)＋2B2(g)=2AB2(g)(A2、B2、AB2的结构式分别为AA、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或点燃B．该反应若生成2molAB2(g)，则放出的热量为(E1－E2)kJC．该反应断开化学键消耗的总能量大于形成化学键释放的总能量D．生成2molB—A键放出E2kJ能量答案C解析根据图示可知，该反应断开化学键消耗的总能量大于形成化学键释放的总能量，为吸热反应；若生成2molAB2(g)，则吸收热量为(E1－E2)kJ，C项正确，B项错误；该反应的进行不一定需要加热或点燃，A项错误；生成4molB—A键放出E2kJ能量，D项错误。6．(保定高一期中)H2与O2、F2均能发生反应，如图为H2与F2发生反应生成HF过程中的能量变化示意图。请回答下列问题：(1)完成转化Ⅰ、Ⅱ________(填“吸收”或“放出”，下同)能量，完成转化Ⅲ________能量。(2)H2和F2反应的能量变化图可用________(填“A”或“B”)表示。(3)H2在O2中燃烧的过程主要是________能转化为________能的过程。答案(1)吸收放出(2)A(3)化学热解析(1)断开化学键吸收能量，形成化学键释放能量。转化Ⅰ、Ⅱ是断开化学键的过程，吸收能量；转化Ⅲ是形成化学键的过程，放出能量。(2)由图可知，H2和F2生成HF的反应能量变化为154kJ·mol－1＋436kJ·mol－1－2×565kJ·mol－1＝－540kJ·mol－1，是放热反应，则反应物的总能量大于生成物的总能量，A正确。(3)氢气在氧气中燃烧是放热反应，主要是化学能转化为热能的过程。7．(襄阳五中高一期中)(1)从能量角度看，断开化学键要________，形成化学键要________，一个化学反应是释放能量还是吸收能量取决于__________________；水的分解需要吸收能量，试从化学键变化的角度分析原因：_______________________________________。(2)化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能：P—P为198kJ·mol－1、P—O为360kJ·mol－1、O=O为498kJ·mol－1。则P4(白磷)＋3O2=P4O6的反应是________(填“吸热”或“放热”)反应，生成1molP4O6________的热量为________。答案(1)吸收能量放出能量反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小断开4个H—O键所吸收的能量大于形成2个H—H键和1个O=O键所放出的总能量(2)放热放出1638kJ解析断开旧键吸收的能量为6×198kJ＋3×498kJ＝2682kJ，形成新键放出的能量为12×360kJ＝4320kJ，故该反应为放热反应，生成1molP4O6放出的热量为4320kJ－2682kJ＝1638kJ。三、原电池的工作原理和应用8．如图所示，电流表的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是()A．B极为原电池的正极B．A、B、C分别可以为Zn、Cu和稀盐酸C．C中阳离子向A极移动D．A极发生氧化反应答案C解析原电池中，负极金属失去电子，发生氧化反应而溶解，质量减小，故A极为负极，B极为正极，A、D项正确；A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸时，可以构成原电池，且现象符合题意，B项正确；电解质溶液中阳离子移向正极，C项错误。9．(武汉期中)汽车的启动电源常用铅蓄电池。放电时的电池反应为PbO2＋Pb＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O，根据此反应判断下列说法正确的是()A．负极反应式：Pb－2e－＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4B．电池放电时，溶液的酸性增强C．PbO2得电子，被氧化D．PbO2是电池的负极答案A解析Pb失电子作负极，反应式为Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4，故A正确；放电时，硫酸参加反应，导致溶液中氢离子浓度减小，则溶液的酸性减弱，故B错误；PbO2得电子，被还原，故C错误；根据电池反应式知，PbO2在反应中得电子，化合价由＋4价变为＋2价，所以二氧化铅作正极，故D错误。10．(鄂南高中高一期中)有如图所示的装置，当电流表中显示产生持续电流时，下列说法正确的是()A．Cu作原电池的负极B．Al作原电池的负极C．电子由铝沿导线流向铜D．铝片上的电极反应式为Al－3e－=Al3＋答案A11．(辽宁集善学校高一月考)为将反应2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑的化学能转化为电能，下列装置能达到目的的是(铝条均已除去了氧化膜)()答案B解析A、B、C三项中的装置均能将化学能转化为电能，A项，反应为2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑，错误；B项，Al与H2SO4反应产生铝盐和H2，正确；C项，反应为Al和稀硝酸反应生成NO，错误；D项，两电极全是Al，因而不能构成原电池，即不能将化学能转化为电能，错误。考点原电池原理的应用题点原电池的设计12．(四川省内江市高一下学期期末)把a、b、c、d四种金属片浸泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，c为负极；a、c相连时，c为正极；b、d相连时，b为正极，则这四种金属活动性顺序由大到小为()A．a＞b＞c＞d B．a＞c＞d＞bC．c＞a＞b＞d D．b＞d＞c＞a答案B解析若a、b相连时，a为负极，根据原电池的工作原理，金属活泼性强的作原电池的负极，故金属的活动性顺序为a＞b；c、d相连，c为负极，所以金属的活动性顺序为c＞d；a、c相连，c为正极，所以金属的活动性顺序为a＞c；b、d相连时，b是正极，所以金属的活动性顺序为d＞b；则这四种金属活动性顺序为a＞c＞d＞b。考点原电池原理的应用题点原电池正负极材料、金属活泼性强弱判断四、化学电源和电极反应式书写13．(桂林期末)已知某锂电池的总反应为4Li＋2SOCl2=4LiCl＋S＋SO2↑，下列说法中正确的是()A．该电池组装时，必须在无水无氧条件下进行B．Li电极作电池的负极，发生还原反应C．工作时，电子从电极经电解质溶液流向正极D．电池工作时每生成22.4LSO2，转移4mol电子答案A解析由于Li和SOCl2都易与水反应，则该电池组装时，必须在无水无氧条件下进行，故A正确；Li电极作电池的负极，发生氧化反应，故B错误；工作时，电子不能经过电解质溶液，故C错误；状况不知，无法由体积求物质的量，故D错误。14．(东湖区校级期末)《科学美国人》评出的2016年十大创新技术之一是碳呼吸电池，电池原理如图所示，则下列有关说法正确的是()A．该装置将电能转变为化学能B．正极的电极反应为C2Oeq\o\al(2－,4)－2e－=2CO2C．每生成1molAl2(C2O4)3，有6mol电子流过负载D．随着反应进行，草酸盐浓度不断变小答案C解析“碳呼吸电池”为原电池原理，将化学能转变为电能，故A错误；根据工作原理，“呼出”CO2作为正极反应物得电子生成草酸根，电极反应为2CO2＋2e－=C2Oeq\o\al(2－,4)，故B错误；根据工作原理图，金属铝是负极失电子生成草酸铝，所以每得到1mol草酸铝，电路中转移3×2mol＝6mol电子，故C正确；电池放电时草酸盐浓度不会发生变化，故D错误。考点化学电源题点新型电池工作原理及电极反应式书写15．(海安市校级期中)锌－空气电池具有蓄电量大、循环次数多等优点。下列说法正确的是()A．电池放电时Zn电极逐渐溶解B．石墨为负极C．电子由石墨经导线流向Zn片D．电池放电时实现了电能向化学能的转化答案A解析锌为负极，碱性条件下被氧化生成ZnOeq\o\al(2－,2)而溶解，故A正确；石墨为正极，正极上氧气得电子被还原，故B错误；锌为负极，石墨为正极，电子由锌片经导线流向石墨，故C错误；电池放电时为原电池反应，实现了化学能向电能的转化，故D错误。16．一种以NaBH4和H2O2为原料的新型电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是()A．电池的正极反应为H2O2＋2e－=2OH－B．电池放电时Na＋从a极区移向b极区C．电子从电极b经外电路流向电极aD．b极室的输出液经处理后可输入a极室循环利用答案C解析A项，正极发生反应：H2O2＋2e－=2OH－，正确；B项，放电时为原电池，阳离子移向正极，电极b为正极，正确；C项，电子由负极经外电路流向正极，应该由电极a流向电极b，错误；D项，产生的氢氧化钠溶液可以循环使用，正确。考点化学电源题点新型电源工作原理及电极反应式书写17．(重庆九校高一联考)一种铁－空气二次电池放电时的工作原理如图所示，电池反应为2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2。下列有关该电池放电时的说法正确的是()A．能量由电能转变为化学能B．a极质量不变C．b极为电池负极D．电子由a极经负载流向b极答案D解析电池放电时，化学能转化为电能，故A项错误；a极为负极，铁失去电子生成Fe2＋，Fe2＋与OH－结合生成Fe(OH)2，电极质量减小，故B项错误；b极为电池正极，故C项错误；a极为负极，电子由a极经负载流向b极，故D项正确。考点化学电源题点新型电源工作原理18．(湖北四校高一期中联考)化学电源在生产生活中有着广泛的应用，请回答下列问题：(1)根据构成原电池的本质判断，下列化学(或离子)方程式正确且能设计成原电池的是________(填字母，下同)。A．KOH＋HCl=KCl＋H2OB．Cu＋Fe3＋=Fe2＋＋Cu2＋C．Na2O＋H2O=2NaOHD．Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑(2)为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如下两个实验(如图)。有关反应一段时间后的实验现象，下列说法正确的是________。A．图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ的示数B．图Ⅰ和图Ⅱ中温度计的示数相等，且均高于室温C．图Ⅰ和图Ⅱ的气泡均产生于锌棒表面D．图Ⅱ中产生气体的速率比Ⅰ慢(3)电动汽