人教化學(xué)必修二導(dǎo)學(xué)化學(xué)反應(yīng)與能量

人教化學(xué)必修二導(dǎo)學(xué)化學(xué)反應(yīng)與能量第1頁/共51頁第二章化學(xué)反應(yīng)與能量第2頁/共51頁化學(xué)變化與生產(chǎn)、生活息息相關(guān)，化學(xué)變化過程中往往伴隨有能量的變化，這些能量的變化往往以熱量的形式表現(xiàn)出來，我們研究化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)，對(duì)化工生產(chǎn)有著重要的意義?；ぴO(shè)備中熱交換器、余熱鍋爐、熱風(fēng)爐等都是為了綜合利用熱效應(yīng)、提高產(chǎn)品產(chǎn)率、降低成本、創(chuàng)造效益，因此，研究化學(xué)反應(yīng)中的反應(yīng)熱，對(duì)化工生產(chǎn)適宜條件的選擇和設(shè)備設(shè)計(jì)以及對(duì)熱能的合理利用都有重要意義。能源作為一種商品與國家戰(zhàn)略、全球政治和實(shí)力緊密地交織在一起。能源問題是涉及人類生活和世界發(fā)展的社會(huì)熱點(diǎn)，隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對(duì)能源的需求量越來越大，而它對(duì)周圍的環(huán)境也產(chǎn)生越來越大的影響。在能源日趨緊張的今天，研究化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱，如燃燒熱、中和熱等，對(duì)充分利用能源，提高能源利用率將有十分重要的意義。第3頁/共51頁電能是現(xiàn)代社會(huì)中應(yīng)用最廣泛、使用最方便、污染最小的一種二次能源，形形色色的各種電池(如干電池、燃料電池等)在工業(yè)生產(chǎn)、國家建設(shè)和日常生活中都有著廣泛的應(yīng)用。這些電池都是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。我們知道，化學(xué)反應(yīng)往往需要在一定的條件下進(jìn)行。例如，H2和N2化合生成NH3的反應(yīng)，就需要在高溫、高壓和有催化劑存在的條件下進(jìn)行?？梢?，研究化學(xué)反應(yīng)的條件對(duì)日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究等具有重要的意義。為什么一個(gè)反應(yīng)的進(jìn)行需要這樣或那樣的條件呢？這就要從以下兩個(gè)方面來認(rèn)識(shí)：一個(gè)是反應(yīng)進(jìn)行的快慢，即化學(xué)反應(yīng)速率問題；一個(gè)是反應(yīng)進(jìn)行的程度，也就是化學(xué)反應(yīng)限度而題。這兩個(gè)問題不僅是今后學(xué)習(xí)化學(xué)所必需的基礎(chǔ)理論知識(shí)，也是選擇化工生產(chǎn)適宜條件時(shí)所必須遵循的化學(xué)變化規(guī)律。第4頁/共51頁在本章里，我們將學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的有關(guān)知識(shí)，然后將運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡等有關(guān)理論，分析一些簡單的化工生產(chǎn)的實(shí)際問題。第5頁/共51頁第一節(jié)化學(xué)能與熱能第6頁/共51頁1新課情境呈現(xiàn)2課前新知預(yù)習(xí)3預(yù)習(xí)自我檢測(cè)4課堂探究研析5核心科學(xué)素養(yǎng)6課堂達(dá)標(biāo)驗(yàn)收7課時(shí)作業(yè)第7頁/共51頁新課情境呈現(xiàn)第8頁/共51頁700多年前，著名的意大利旅行家馬克·波羅到過中國，看見中國人燒煤煉鐵，這是他生平第一次看到煤做燃料，馬克·波羅在他的游記里記載了這件新鮮事。書中寫到，中國有一種黑色石頭，能燃燒，著起火來像火柴一樣，而且終夜不滅。現(xiàn)代科學(xué)可以這樣解釋，煤中含有大量的碳，燃燒時(shí)放出熱能。你一定想知道，這種能量從何而來？它與化學(xué)物質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)有什么關(guān)系？請(qǐng)隨我一起走進(jìn)教材第二章第一節(jié)：化學(xué)能與熱能。第9頁/共51頁課前新知預(yù)習(xí)第10頁/共51頁一、化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系1．化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因——微觀角度：(1)化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)：原子的重新組合，即反應(yīng)物中舊化學(xué)鍵的__________和生成物中新化學(xué)鍵的__________的過程。(2)化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因。①原因。斷裂形成第11頁/共51頁②實(shí)例。斷裂1molH—H鍵(H—H→2H)__________436kJ能量，形成1molH—H鍵(2H→H—H)__________436kJ能量；斷裂4molC—H鍵(CH4→C＋4H)__________1660kJ能量，形成1molC—H鍵(C—H→C＋H)__________415kJ能量。③結(jié)論?；瘜W(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因是_____________________。吸收放出吸收放出化學(xué)鍵的斷裂和形成第12頁/共51頁2．化學(xué)反應(yīng)中能量變化的決定因素——宏觀角度：一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過程中是吸收能量還是放出能量，取決于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對(duì)大小?？杀硎緸椋旱?3頁/共51頁即：反應(yīng)物的總能量__________生成物的總能量，則化學(xué)反應(yīng)__________能量，反應(yīng)為放熱反應(yīng)；反應(yīng)物的總能量__________生成物的總能量，則化學(xué)反應(yīng)__________能量，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。點(diǎn)撥：任何一個(gè)化學(xué)反應(yīng)均伴隨能量的變化。二、化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化1．兩個(gè)基本的自然規(guī)律——“質(zhì)量守恒”和“能量守恒”。質(zhì)量守恒定律：自然界中的物質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)化時(shí)__________不變；能量守恒定律：不同形式的能量發(fā)生轉(zhuǎn)換時(shí)，__________不變。>放出<吸收總質(zhì)量總能量第14頁/共51頁2．具體實(shí)例氣泡實(shí)驗(yàn)操作現(xiàn)象及結(jié)論鋁與稀鹽酸反應(yīng)現(xiàn)象有__________產(chǎn)生，用溫度計(jì)測(cè)量，水銀柱上升離子方程式____________________________結(jié)論活潑金屬與酸的反應(yīng)為__________氫氧化鋇晶體與氯化銨反應(yīng)現(xiàn)象聞到__________氣味，燒杯壁__________；玻璃片和燒杯底黏在一起，混合物呈糊狀化學(xué)方程式______________________________________________結(jié)論該反應(yīng)為__________反應(yīng)鹽酸與氫氧化鈉溶液現(xiàn)象混合后溶液溫度比原兩種溶液的溫度__________離子方程式___________________結(jié)論酸堿中和反應(yīng)為__________反應(yīng)2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑放熱刺激性發(fā)涼Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋10H2O＋2NH3↑吸熱高OH－＋H＋===H2O放熱第15頁/共51頁3.化學(xué)反應(yīng)中能量變化的應(yīng)用：利用化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)行生活、生產(chǎn)和科研，提供人類生存和發(fā)展所需要的能量和動(dòng)力；利用熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能進(jìn)行化工生產(chǎn)、研制新物質(zhì)。點(diǎn)撥：需要加熱才能進(jìn)行的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)，不需要加熱就能進(jìn)行的反應(yīng)也不一定是放熱反應(yīng)。第16頁/共51頁第17頁/共51頁預(yù)習(xí)自我檢測(cè)第18頁/共51頁1．(2018·山東青島高一月考)化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生必然伴隨能量的轉(zhuǎn)化，其最根本的原因是(

)A．化學(xué)反應(yīng)中一定有新物質(zhì)生成B．化學(xué)反應(yīng)中舊的化學(xué)鍵的斷裂需要吸收能量，新的化學(xué)鍵的形成需要放出能量C．化學(xué)反應(yīng)通常需要加熱等條件才能發(fā)生D．能量變化是化學(xué)反應(yīng)的基本特征之一解析：斷裂舊鍵時(shí)，需要吸收一定的能量來克服原子(或離子)間的作用力，形成新鍵時(shí)，又要釋放一定的能量，并且吸收和釋放的能量不相等，所以化學(xué)反應(yīng)必然伴隨能量的變化。B第19頁/共51頁2．(2018·寧夏石嘴山三中期中)下列說法中錯(cuò)誤的是(

)A．化學(xué)反應(yīng)中的能量變化通常表現(xiàn)為熱量的變化B．需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)生成物的能量一定高于反應(yīng)物的能量C．化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因D．反應(yīng)物總能量和生成物總能量的相對(duì)大小決定了反應(yīng)是放熱還是吸熱解析：A項(xiàng)，化學(xué)反應(yīng)中的能量變化通常表現(xiàn)為熱量的變化，放出熱量或吸收熱量，不符合題意；B項(xiàng)，碳等物質(zhì)在氧氣中燃燒需要加熱，但生成物的總能量低于反應(yīng)物的總能量，符合題意；C項(xiàng)，化學(xué)鍵的斷裂吸收能量，化學(xué)鍵的形成放出能量，所以化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因，不符合題意；D項(xiàng)，反應(yīng)物總能量和生成物總能量的相對(duì)大小決定了反應(yīng)是放熱還是吸熱，不符合題意。B第20頁/共51頁3．(2018·山東濟(jì)寧高一月考)下列過程一定釋放能量的是(

)A．化合反應(yīng) B．分解反應(yīng)C．分子拆成原子 D．原子結(jié)合成分子解析：分子拆成原子是斷開化學(xué)鍵的過程，吸收能量；原子結(jié)合成分子形成化學(xué)鍵的過程，釋放能量。D第21頁/共51頁4．(2018·山西太原階段性測(cè)評(píng))自熱食品已成為現(xiàn)代生活的時(shí)尚。自熱食品包裝中有兩包發(fā)熱劑，在這兩包發(fā)熱劑中最適合盛放的物質(zhì)是(

)A．熟石灰和水B．生石灰和水C．氯化鈉和水D．氯化銨和氫氧化鋇晶體解析：A項(xiàng)，熟石灰溶于水沒有顯著熱效應(yīng)，故錯(cuò)誤；B項(xiàng)，生石灰和水的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故正確；C項(xiàng)，氯化鈉溶于水，沒有明顯熱效應(yīng)，故錯(cuò)誤；D項(xiàng)，氯化銨和氫氧化鋇晶體的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故錯(cuò)誤。B第22頁/共51頁5．(2018·湖北荊州沙市中學(xué)檢測(cè))一種化學(xué)冰袋中含有Na2SO4·10H2O和NH4NO3，使用時(shí)將它們混合用手搓揉就可制冷，且制冷效果能維持一段時(shí)間。以下關(guān)于其制冷原因的推測(cè)錯(cuò)誤的是(

)A．Na2SO4·10H2O脫水是吸熱過程B．較長時(shí)間制冷是由于Na2SO4·10H2O脫水是較慢的過程C．銨鹽在該條件下發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)D．NH4NO3溶于水會(huì)吸收熱量解析：A項(xiàng)，Na2SO4·10H2O脫水是吸熱過程，不符合題意；B項(xiàng)，因?yàn)槭蛩徕c脫水較慢，且硝酸銨溶于水吸熱，因此制冷效果可以維持較長時(shí)間，不符合題意；C項(xiàng)，銨鹽不會(huì)自身發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，且不具備與Na2SO4·10H2O發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)的條件，符合題意；D項(xiàng)，硝酸銨溶于水吸熱，不符合題意。C第23頁/共51頁6．(2018·重慶高一期末)能源是人類賴以生存和發(fā)展不可缺少的因素。請(qǐng)回答下列有關(guān)問題：(1)人類利用能源分為三個(gè)階段，即__________、_________________、_________________。(2)礦物能源是現(xiàn)代人類社會(huì)賴以生存的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，目前，全球仍主要處于化石能源時(shí)期。下列不屬于化石能源的是(

)A．石油 B．煤C．天然氣 D．生物質(zhì)能柴草時(shí)期化石能源時(shí)期多能源結(jié)構(gòu)時(shí)期D第24頁/共51頁CH4

第25頁/共51頁(3)有人對(duì)能源提出了以下看法：A．化石能源屬于不可再生能源，只會(huì)越用越少B．生物質(zhì)能是一種可再生能源，有廣泛的應(yīng)用前景C．太陽能、氫能、核能、地殼地表能都屬于新能源D．我國人口眾多，資源相對(duì)匱乏，環(huán)境承載能力較弱，因此要建設(shè)節(jié)約型社會(huì)對(duì)上述看法你認(rèn)為合理的有__________。ABCD第26頁/共51頁課堂探究研析第27頁/共51頁問題探究：1．NaOH固體溶于水放熱，NaOH固體溶于水是放熱反應(yīng)嗎？2．加熱條件下進(jìn)行的反應(yīng)是否一定是吸熱反應(yīng)，常溫下進(jìn)行的反應(yīng)是否一定是放熱反應(yīng)？知識(shí)點(diǎn)一吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的判斷和理解第28頁/共51頁第29頁/共51頁知識(shí)歸納總結(jié)：1．放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)的比較：放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)定義釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)形成原因反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量反應(yīng)物具有的總能量小于生成物具有的總能量與化學(xué)鍵強(qiáng)弱的關(guān)系生成物分子成鍵時(shí)釋放的總能量大于反應(yīng)物分子斷鍵時(shí)吸收的總能量生成物分子成鍵時(shí)釋放的總能量小于反應(yīng)物分子斷鍵時(shí)吸收的總能量反應(yīng)過程圖示第30頁/共51頁2．常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)第31頁/共51頁3．放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的判斷方法(1)根據(jù)反應(yīng)物和生成物的總能量大小判斷。反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反之為吸熱反應(yīng)。(2)根據(jù)化學(xué)鍵斷裂和形成時(shí)能量變化大小關(guān)系判斷。破壞反應(yīng)物中化學(xué)鍵吸收的能量大于形成生成物中化學(xué)鍵放出的能量的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，反之為放熱反應(yīng)。(3)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律判斷。用常見吸熱和放熱的反應(yīng)類型來判斷。第32頁/共51頁 (2018·山東德州高一期末)下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)與能量的說法正確的是(

)A．化學(xué)反應(yīng)中一定有物質(zhì)變化但不一定有能量變化B．CaO＋H2O===Ca(OH)2是放熱反應(yīng)，說明CaO的能量高于Ca(OH)2的能量C．Ba(OH)2·8H2O晶體與氯化銨晶體反應(yīng)不需要加熱就能發(fā)生，說明該反應(yīng)是放熱反應(yīng)D．H2→2H的過程需要吸收能量D第33頁/共51頁解析：化學(xué)反應(yīng)過程中，發(fā)生物質(zhì)變化的同時(shí)一定伴隨著能量變化，A項(xiàng)錯(cuò)誤；反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，CaO＋H2O===Ca(OH)2是放熱反應(yīng)，說明CaO與H2O的總能量高于Ca(OH)2的能量，B項(xiàng)錯(cuò)誤；反應(yīng)是吸熱還是放熱，與反應(yīng)條件無必然聯(lián)系，盡管Ba(OH)2·8H2O晶體與氯化銨晶體不需要加熱就能反應(yīng)，但該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；H2→2H，氫分子中化學(xué)鍵斷裂，吸收能量，D項(xiàng)正確。第34頁/共51頁規(guī)律方法指導(dǎo)：(1)三個(gè)“不一定”：①需加熱才能發(fā)生的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)，如碳和氧氣的反應(yīng)；②放熱反應(yīng)常溫下不一定容易發(fā)生，如鋁熱反應(yīng)；③吸熱反應(yīng)也不一定需要加熱，如Ba(OH)2·8H2O晶體和NH4Cl晶體的反應(yīng)。(2)吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)都是化學(xué)變化，如濃硫酸稀釋是放熱過程，但不是放熱反應(yīng)；如升華、蒸發(fā)、蒸餾等過程是吸熱過程，但不是吸熱反應(yīng)。第35頁/共51頁〔變式訓(xùn)練1〕下列反應(yīng)過程吸收能量的是(

)A第36頁/共51頁解析：吸收能量的反應(yīng)特征是反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量。由選項(xiàng)A的圖像可知生成物比反應(yīng)物能量高，反應(yīng)過程需要吸收能量；由選項(xiàng)B、D的圖像可知生成物比反應(yīng)物能量低，反應(yīng)過程釋放能量；選項(xiàng)C中的生成物和反應(yīng)物能量相同。第37頁/共51頁問題探究：知識(shí)點(diǎn)二利用化學(xué)鍵計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中的能量變化第38頁/共51頁探究提示：1.一定不相同。化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化，所以反應(yīng)物和生成物具有的總能量一定不相同。在H2燃燒的反應(yīng)中，反應(yīng)物H2和O2具有的總能量大于H2O具有的總能量，反以該反應(yīng)是放熱反應(yīng)。2．NaCl溶于水，NaCl===Na＋＋Cl－，只有化學(xué)鍵斷裂，沒有化學(xué)鍵形成，因此NaCl溶于水時(shí)要吸收熱量。第39頁/共51頁知識(shí)歸納總結(jié)：1．化學(xué)鍵與能量變化的關(guān)系第40頁/共51頁第41頁/共51頁 (2018·湛江高一檢測(cè))肼(H2NNH2)是一種高能燃料，有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的能量變化如題圖所示，已知斷裂1mol化學(xué)鍵所需的能量(kJ)：N≡N為942、O===O為500、N—N為154，則斷裂1molN—H鍵所需的能量(kJ)是(

)A．194

B．391C．516 D．658B第42頁/共51頁解析：利用圖示可知肼和氧氣變成原子時(shí)斷鍵需要的能量為2752KJ－534kJ＝2218kJ。肼和氧氣斷鍵變?yōu)樵訒r(shí)要斷裂1個(gè)N—N,4個(gè)N—H,1個(gè)O===O鍵，所以1×154kJ＋4×(斷裂1molN—H鍵所需的能量)＋1×500kJ＝2218kJ，解得斷裂1molN—H鍵所需的能量為391kJ，選B。第43頁/共51頁〔變式訓(xùn)練2〕(2018·包頭高一檢測(cè))已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)反應(yīng)放出的熱量為483.6kJ。有關(guān)鍵能數(shù)據(jù)如表所示：則水分子中O—H鍵鍵能為(

)A．463.4kJ·mol－1

B．926.8kJ·mol－1C．221.6kJ·mol－1

D．413kJ·mol－1解析：設(shè)水分子中O—H鍵鍵能為xkJ·mol－1，則反應(yīng)放出的熱量ΔQ＝Q(放)－Q(吸)＝2×2x－(436×2＋498)＝483.6，則x＝463.4。A化學(xué)鍵H—HO===O鍵能/kJ·mol－1436498第44頁/共51頁核心科學(xué)素養(yǎng)第45頁/共51頁1．化學(xué)鍵與能量物質(zhì)中的原子之間是通過化學(xué)鍵相結(jié)合的。斷開物質(zhì)中的化學(xué)鍵要吸收能量，而形成物質(zhì)中的化學(xué)鍵要放出能量。如下表：化學(xué)鍵的變化與能量的關(guān)系(25℃、101kPa)?；瘜W(xué)鍵的變化能量的變化斷開1molH—H鍵吸收436kJ能量生成1molH—H鍵放出436kJ能量斷開1molC—H鍵吸收415kJ能量生成