2.1.3 化學(xué)反應(yīng)中的能量變化 課件 2024-2025學(xué)年高一下學(xué)期化學(xué)魯科版（2019）必修第二冊(cè)

第2章化學(xué)鍵化學(xué)反應(yīng)規(guī)律課時(shí)3化學(xué)反應(yīng)中的能量變化1.知道物質(zhì)具有能量,了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，建立吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)的概念。2.能夠從化學(xué)鍵的斷裂與形成角度理解化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)中能量變化的實(shí)質(zhì)。目標(biāo)一：知道物質(zhì)具有能量,了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，建立吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)的概念。任務(wù)1：（1）某學(xué)生用如圖所示裝置對(duì)物質(zhì)變化過程中的能量變化進(jìn)行探究。探究發(fā)現(xiàn)若向試管中加入NH4NO3(s)時(shí)，甲管液面高于乙管，若向試管中加入CaO(s)時(shí)，甲管液面低于乙管。將NH4NO3加入水中后，發(fā)生了吸熱的化學(xué)反應(yīng)嗎？向水中加入CaO后，為什么甲管液面低于乙管？不是。NH4NO3溶于水是吸熱的物理變化過程。CaO與水反應(yīng)會(huì)釋放出熱量，使錐形瓶?jī)?nèi)空氣體積受熱膨脹。（2）閱讀教材P47“活動(dòng)·探究”內(nèi)容，設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)，記錄好實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論測(cè)量NaOH溶液與鹽酸反應(yīng)前后溶液溫度測(cè)量鋅與鹽酸反應(yīng)前后溶液溫度測(cè)量NaHCO3與檸檬酸反應(yīng)前后溶液溫度

混合液的溫度升高NaOH+HCl===NaCl+H2O;結(jié)論:反應(yīng)釋放能量有大量氣泡產(chǎn)生,溶液溫度升高

Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑;結(jié)論:反應(yīng)釋放能量混合液的溫度降低結(jié)論:反應(yīng)吸收能量任務(wù)2：（1）能量守恒定律是自然界普遍的基本定律之一。它表明能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其它物體，而能量的總量保持不變。根據(jù)任務(wù)1實(shí)驗(yàn)中的變化過程存在能量的變化，能否表明物質(zhì)具有能量？化學(xué)反應(yīng)是否伴隨能量變化，如何區(qū)分？能表明明物質(zhì)具有能量。每一個(gè)化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化，有的反應(yīng)吸收能量，有的反應(yīng)釋放能量。吸熱反應(yīng)：最終表現(xiàn)為吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)。放熱反應(yīng)：最終表現(xiàn)為釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)。（2）回顧我們學(xué)過的化學(xué)反應(yīng)，說說常見的吸熱、放熱反應(yīng)分別有哪些？吸熱反應(yīng)：NaHCO3與檸檬酸反應(yīng)、碳酸鈣分解的反應(yīng)、二氧化碳和碳生成一氧化碳的反應(yīng)、氫氣還原氧化銅的反應(yīng)、大多數(shù)分解反應(yīng)……放熱反應(yīng)：燃燒反應(yīng)、金屬與酸的反應(yīng)、中和反應(yīng)、大多數(shù)化合反應(yīng)、物質(zhì)的緩慢氧化……（3）放熱反應(yīng)一定容易發(fā)生,吸熱反應(yīng)一定難以發(fā)生嗎?或者說需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)嗎?不一定。放熱反應(yīng)不一定容易發(fā)生,有些放熱反應(yīng)需要加熱才能進(jìn)行,如銅與氧氣、硫與鐵的反應(yīng);吸熱反應(yīng)不一定難發(fā)生,有些吸熱反應(yīng)常溫下能進(jìn)行,如Ca(OH)2與NH4Cl的反應(yīng)。目標(biāo)二：能夠從化學(xué)鍵的斷裂與形成角度理解化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)中能量變化的實(shí)質(zhì)。任務(wù)1：（1）分析下列數(shù)據(jù)，說明氫氣燃燒的過程吸收能量還是釋放能量？斷裂舊化學(xué)鍵時(shí)（1molH-H鍵、1/2molO=O鍵）吸收的總能量為436kJ+249kJ=685kJ；生成新化學(xué)鍵時(shí)（2molH-O鍵）釋放的總能量為930kJ，釋放的總能量比吸收的總能量多245kJ（930-685），說明氫氣燃燒的過程是釋放能量。（2）化學(xué)反應(yīng)為什么會(huì)伴隨著能量變化？化學(xué)反應(yīng)過程中，斷裂化學(xué)鍵要吸收能量，形成化學(xué)鍵要釋放能，從而導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)不僅有新物質(zhì)生成，還伴隨真能量變化。任務(wù)2：從下圖物質(zhì)本身所具有的能量角度分析，化學(xué)反應(yīng)中的能量變化情況與物質(zhì)內(nèi)部能量有何關(guān)系?反應(yīng)物的總能量大于生成物內(nèi)部的總能量,反應(yīng)釋放能量；反應(yīng)物內(nèi)部的總能量小于生成物內(nèi)部的總能量,反應(yīng)吸收能量。第2章化學(xué)鍵化學(xué)反應(yīng)規(guī)律課時(shí)4化學(xué)電池1.認(rèn)識(shí)原電池的構(gòu)成條件，理解原電池的工作原理。2.能根據(jù)原電池的構(gòu)成條件及工作原理，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的原電池。目標(biāo)一：認(rèn)識(shí)原電池的構(gòu)成條件，理解原電池的工作原理。任務(wù)1：觀察課本P50“簡(jiǎn)易氫氧燃料電池的實(shí)驗(yàn)”思考完成以下問題。（1）簡(jiǎn)易氫氧燃料電池是如何將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的？當(dāng)氫氣和氧氣在該條件下接觸稀硫酸時(shí)，氫氣失去電子被氧化為H+進(jìn)入溶液，電子由左側(cè)石墨電極經(jīng)導(dǎo)線移向右側(cè)石墨電極，氧氣從石墨電極上得到電子與溶液中的H+反應(yīng)生成水，電子在導(dǎo)線上做定向移動(dòng)，形成電流，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。（2）氫氧燃料電池由哪幾部分構(gòu)成？各部分的作用是什么？構(gòu)成部分構(gòu)成物質(zhì)作用電極正極電極正極反應(yīng)物負(fù)極電極負(fù)極反應(yīng)物電子導(dǎo)體離子導(dǎo)體自發(fā)的氧化還原反應(yīng)石墨電極氧氣石墨電極氫氣連接內(nèi)外電路，形成電勢(shì)差，使電流分布均勻?qū)Ь€稀硫酸溶液保證正、負(fù)極間的電路導(dǎo)電作用，形成閉合回路2H2＋O2===2H2O提供電子，提供能量

原電池：一種利用氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置。構(gòu)成條件：（1）具有活動(dòng)性不同的兩個(gè)電極(金屬與金屬或金屬與能導(dǎo)電的非金屬)；（2）電解質(zhì)溶液：兩電極均插入電解質(zhì)溶液中；（3）“兩極”“一液”形成閉合回路；（4）自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。概念生成任務(wù)2：（1）如圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置。甲、乙兩個(gè)裝置是原電池嗎，若是原電池，指明出它的各組成部分？構(gòu)成部分甲乙電極正極電極正極反應(yīng)物負(fù)極電極負(fù)極反應(yīng)物閉合回路電子導(dǎo)體離子導(dǎo)體自發(fā)的氧化還原反應(yīng)銅片F(xiàn)e3+鐵片鐵導(dǎo)線FeCl3溶液Fe+2Fe3+=3Fe2+石墨棒Fe3+銅片銅導(dǎo)線FeCl3溶液Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+（2）裝置乙構(gòu)成的原電池是如何實(shí)現(xiàn)放電？其中的離子如何移動(dòng)？負(fù)極反應(yīng)：Cu-2e+=Cu2+

還原劑發(fā)生氧化反應(yīng)

正極反應(yīng)：2Fe3++2e+=2Fe2+

氧化劑發(fā)生還原反應(yīng)總反應(yīng)：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+

溶液中的：Cl-向負(fù)極移動(dòng)，F(xiàn)e3+向正極移動(dòng)。

原電池的基本工作原理是：知識(shí)小結(jié)還原劑和氧化劑分別在兩個(gè)不同的區(qū)域發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，并通過能導(dǎo)電的物質(zhì)形成閉合回路產(chǎn)生電流。任務(wù)3：目前，市場(chǎng)上的化學(xué)電池有干電池（一次電池）、充電電池（二次電池）和燃料電池等。平常生活中使用的5號(hào)電池或7號(hào)電池都是鋅錳干電池。酸性鋅錳干電池的組成如圖所示。請(qǐng)根據(jù)原電池原理和構(gòu)造思考以下問題。在酸性鋅錳干電池中，負(fù)極反應(yīng)物和正極反應(yīng)物分別是什么？正負(fù)極材料分別是什么？離子導(dǎo)體是什么？

鋅筒既是負(fù)極反應(yīng)物又是負(fù)極材料；MnO2做正極反應(yīng)物，石墨棒做正極材料；糊狀物中的NH4Cl、ZnCl2做離子導(dǎo)體。目標(biāo)二：能根據(jù)原電池的構(gòu)成條件及工作原理，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的原電池。任務(wù)：（1）閱讀教材P51“活動(dòng)·探究”，如何根據(jù)氧化還原反應(yīng)“Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑”設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單原電池。依據(jù)Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象確定負(fù)極選擇負(fù)極反應(yīng)物：

。

選擇負(fù)極材料：

。確定正極選擇正極反應(yīng)物：

。選擇正極材料：

。構(gòu)成閉合回路選擇離子導(dǎo)體：

。選擇電子導(dǎo)體：

。