化學(xué)反應(yīng)與熱能課件高一下學(xué)期化學(xué)人教版

化學(xué)反應(yīng)與熱能第1課時(shí)第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量變化學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過實(shí)驗(yàn)和已有知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)感受化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,知道常見的吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng),樹立物質(zhì)變化中伴隨能量變化的觀念。2.能從反應(yīng)物與生成物所具有的總能量、化學(xué)鍵的斷裂與形成兩個(gè)角度理解化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因,提升證據(jù)推理能力。3.通過多種渠道了解人類對(duì)化學(xué)反應(yīng)中能量的利用情況,了解節(jié)能的意義和方法,感受化學(xué)學(xué)科的社會(huì)價(jià)值,培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任。『自主梳理』學(xué)習(xí)任務(wù)1探究化學(xué)能與熱能的轉(zhuǎn)化1.化學(xué)反應(yīng)與熱能化石燃料燃燒會(huì)釋放大量的熱。除了燃燒,其他化學(xué)反應(yīng)也伴隨著

或

現(xiàn)象。放熱吸熱實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

有

氣體產(chǎn)生,用手觸摸杯壁下部,燒杯壁

,用手拿起燒杯,

實(shí)驗(yàn)結(jié)論該反應(yīng)產(chǎn)生

,

熱量該反應(yīng)產(chǎn)生NH3,

熱量反應(yīng)過程中伴有

2.化學(xué)能與熱能的實(shí)驗(yàn)探究[實(shí)驗(yàn)6-1]和[實(shí)驗(yàn)6-2]鎂條逐漸溶解,有氣泡產(chǎn)生,溫度計(jì)的示數(shù)升高刺激性氣味變涼木片粘在燒杯上氣體放出吸收熱量的釋放或吸收3.放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)(1)概念。化學(xué)上把釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)稱為

,把吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)稱為

。放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)(2)常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)①所有燃燒反應(yīng);②酸堿中和反應(yīng);③大多數(shù)化合反應(yīng);④活潑金屬跟水或酸的反應(yīng);⑤物質(zhì)的緩慢氧化;⑥H2O2分解、鋁熱反應(yīng);……①大多數(shù)分解反應(yīng);②C+CO2、C+H2O(以C、H2為還原劑的氧化還原反應(yīng));③Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl(固態(tài)銨鹽與堿的反應(yīng));④NaHCO3與鹽酸的反應(yīng);……『互動(dòng)探究』探究對(duì)放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)的理解如圖所示裝置氣密性良好。問題1:該裝置能否用來判斷物質(zhì)變化過程的吸、放熱情況?提示:能。如果使用試劑水和生石灰、水和氫氧化鈉等,是放熱過程,裝置內(nèi)部壓強(qiáng)增大,使注射器活塞向右移動(dòng)。如果使用試劑水和硝酸銨等,是吸熱過程,實(shí)驗(yàn)過程中注射器活塞會(huì)向左移動(dòng)。問題2:硝酸銨溶于水時(shí)吸熱,氫氧化鈉固體溶于水和濃硫酸稀釋時(shí)會(huì)放熱,能說它們分別是吸熱反應(yīng)或放熱反應(yīng)嗎?請(qǐng)說明理由。提示:不能。這些物質(zhì)溶于水時(shí)伴有吸熱或放熱現(xiàn)象,但不屬于化學(xué)變化,因此不是吸熱反應(yīng)或放熱反應(yīng)。提示:目的一般是引發(fā)反應(yīng)或增大反應(yīng)速率。問題3:該裝置沒有加熱裝置,是否只能用來驗(yàn)證放熱反應(yīng)?提示:不是。反應(yīng)放熱或吸熱與反應(yīng)的條件無關(guān),有些放熱反應(yīng)必須加熱才能發(fā)生,如木炭的燃燒;而有些吸熱反應(yīng)常溫下就能發(fā)生,如Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)。問題4:很多放熱反應(yīng)需要加熱、高溫或者點(diǎn)燃條件,采取這些操作的目的是什么?問題5:做實(shí)驗(yàn)時(shí),吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)都可能需要用酒精燈加熱,怎樣判斷該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)?提示:持續(xù)用酒精燈加熱,撤掉酒精燈反應(yīng)就停止的是吸熱反應(yīng);開始用酒精燈加熱,反應(yīng)開始后,撤去酒精燈仍能繼續(xù)反應(yīng)的是放熱反應(yīng)。對(duì)吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的理解(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)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NaOH固體溶于水是放熱過程,但不是放熱反應(yīng);升華、蒸發(fā)等過程是吸熱過程,但不是吸熱反應(yīng)。歸納拓展『題組例練』1.下列說法正確的是(

)A.任何放熱反應(yīng)在常溫條件下一定能發(fā)生B.生石灰溶于水的過程中有物質(zhì)變化,也伴隨著能量變化C.炎熱夏季,灑在道路上的水吸熱蒸發(fā),該過程是吸熱反應(yīng)D.燭光晚餐時(shí),蠟燭燃燒僅產(chǎn)生熱能一種能量B解析:放熱反應(yīng)在常溫條件下不一定能發(fā)生,如鋁熱反應(yīng)為放熱反應(yīng),常溫下不能發(fā)生,A錯(cuò)誤;生石灰溶于水的過程中CaO與H2O生成Ca(OH)2,有物質(zhì)變化,且伴隨著熱量的放出,B正確;炎熱夏季,灑在道路上的水吸熱蒸發(fā),屬于吸熱過程,而不是吸熱反應(yīng),C錯(cuò)誤;燭光晚餐時(shí),蠟燭燃燒產(chǎn)生了熱能、光能,D錯(cuò)誤。2.古代詩詞中蘊(yùn)含著許多科學(xué)知識(shí),下列敘述正確的是(

)A.“冰,水為之,而寒于水”說明水轉(zhuǎn)化為冰為放熱反應(yīng)B.“紛紛燦爛如星隕,喧豗似火攻”所描述的產(chǎn)生燦爛煙花的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)C.“千錘萬鑿出深山,烈火焚燒若等閑”描述的石灰石煅燒是吸熱反應(yīng)D.“煮豆燃豆萁,豆在釜中泣”,這里的變化只有化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能C解析:水轉(zhuǎn)化為冰是物理變化,是放熱過程,A錯(cuò)誤;產(chǎn)生燦爛煙花的反應(yīng)是燃燒反應(yīng),是放熱反應(yīng),B錯(cuò)誤;石灰石的煅燒是分解反應(yīng),絕大多數(shù)分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng),C正確;燃燒是劇烈的發(fā)光發(fā)熱的氧化還原反應(yīng),因此這里的變化是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能和光能,D錯(cuò)誤。學(xué)習(xí)任務(wù)2探究化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因『自主梳理』1.從化學(xué)鍵變化的角度理解能量變化的原因(1)實(shí)例。H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)的反應(yīng)過程如圖所示:吸收吸收放出放出(2)原因。(3)結(jié)論。E1>E2,反應(yīng)

能量(吸熱反應(yīng));E1<E2,反應(yīng)

能量(放熱反應(yīng))。吸收放出吸收放出放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為

熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能被生成物“儲(chǔ)存”2.從反應(yīng)物及生成物總能量的相對(duì)大小理解能量變化的原因釋放吸收熱能3.化學(xué)反應(yīng)與能源(1)獲取熱能的主要途徑——物質(zhì)的燃燒。早期:以

為主要能源?，F(xiàn)代:以

為主要能源。(2)化石燃料利用過程中待解決的問題。①短期內(nèi)

,儲(chǔ)量有限;②煤和石油產(chǎn)品燃燒排放的粉塵、

等造成大氣污染。樹枝雜草煤、石油和天然氣不可再生SO2、NOx、CO(3)解決方法。①節(jié)能:燃料燃燒階段,提高燃料的燃燒效率;能量利用階段,提高能源利用率。②開發(fā)利用新能源:理想的新能源具有資源豐富、

、

等特點(diǎn),如

等。可以再生對(duì)環(huán)境無污染太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能和氫能『互?dòng)探究』探究化學(xué)反應(yīng)中的能量變化研究人員研制出一種新型復(fù)合光催化劑,利用太陽光在催化劑表面實(shí)現(xiàn)高效分解水,其主要過程如圖所示。幾種物質(zhì)中化學(xué)鍵的鍵能如表所示。[已知:①鍵能是指氣態(tài)分子中1mol化學(xué)鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量。②1mol化學(xué)鍵斷裂(或形成)吸收(或放出)的能量的數(shù)值等于其鍵能的值。]化學(xué)鍵鍵能/(kJ/mol)H2O中H—O463O2中OO496H2中H—H436H2O2中O—O138H2O2中O—H463問題1:該過程的總反應(yīng)如何表示?該反應(yīng)的本質(zhì)是什么?問題2:若反應(yīng)過程中分解了2molH2O,請(qǐng)分析過程Ⅰ、過程Ⅱ、過程Ⅲ的能量變化情況,并計(jì)算出具體數(shù)值。提示:過程Ⅰ中2molH2O各斷裂了1molH—O,共吸收了463kJ×2=926kJ能量;過程Ⅱ中形成了1molH—H和1molO—O,共放出了436kJ+138kJ=574kJ能量;過程Ⅲ相當(dāng)于斷裂了2molH2O2中的H—O,吸收了463kJ×2=926kJ能量,同時(shí)形成了1molH—H,放出了436kJ能量,形成的OO是由O—O轉(zhuǎn)變成的,放出496kJ-138kJ=358kJ能量,整個(gè)過程Ⅲ吸收了926kJ-436kJ-358kJ=132kJ能量。問題3:常溫下,2molH2O分解與H2和O2化合生成2molH2O的熱量有何關(guān)系?提示:2molH2O分解吸收熱量,生成2molH2O放出熱量,但數(shù)值上相等。問題4:研究人員研制出一種新型復(fù)合光催化劑,利用太陽光在催化劑表面實(shí)現(xiàn)高效分解水,被認(rèn)為開啟了由水制取氫氣的新篇章,為什么?提示:傳統(tǒng)的由水電解制取氫氣,消耗電能。而利用太陽光在新型復(fù)合光催化劑表面分解水制取氫氣,高效且只消耗來源廣泛的太陽能。問題5:如圖是1mol氫氣燃燒的能量變化圖,試分析a、b表示的含義。提示:化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時(shí)首先斷裂反應(yīng)物中的化學(xué)鍵,再形成生成物中的化學(xué)鍵,故a表示斷裂1molH—H、0.5molOO所吸收的能量,b表示形成2molH—O所放出的能量。歸納拓展放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)的比較項(xiàng)目放熱反應(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)物具有的總能量高于生成物具有的總能量反應(yīng)物具有的總能量低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)過程圖示反應(yīng)舉例如Na和水反應(yīng)、鋁熱反應(yīng)等如H2還原CuO、Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)『題組例練』1.已知某反應(yīng)中能量變化如圖所示。下列所得結(jié)論正確的是(

)A.該圖像可以表示氯化銨與氫氧化鋇晶體反應(yīng)的能量變化B.若反應(yīng)物是石墨,生成物是金剛石,則金剛石更穩(wěn)定C.該反應(yīng)過程中,形成新化學(xué)鍵釋放的總能量大于斷裂舊化學(xué)鍵吸收的總能量D.因?yàn)樯晌锏目偰芰扛哂诜磻?yīng)物的總能量,所以該反應(yīng)一定需要加熱才可進(jìn)行A解析:題給圖像中反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量,該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),可表示NH4Cl與Ba(OH)2·8H2O晶體反應(yīng)中的能量變化,A正確;互為同素異形體的物質(zhì),其能量越低越穩(wěn)定,則金剛石更不穩(wěn)定,B錯(cuò)誤;該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),形成新化學(xué)鍵釋放的總能量小于斷裂舊化學(xué)鍵吸收的總能量,C錯(cuò)誤;反應(yīng)吸熱還是放熱與反應(yīng)條件無關(guān),該反應(yīng)不一定需要加熱,D錯(cuò)誤。2.科學(xué)家已獲得了氣態(tài)N4分子,其結(jié)構(gòu)為正四面體形(如圖所示)。已知斷裂1molN—N吸收193kJ能量,斷裂1molN≡N吸收946kJ能量。下列說法正確的是(

)A.N4屬于一種新型的化合物B.N4(g)4N(g)的過程中吸收772kJ能量C.1molN4轉(zhuǎn)化為N2時(shí)要吸收734kJ能量D.N4和N2互為同素異形體,N4轉(zhuǎn)化為N2屬于化學(xué)變化D解析:N4是氮元素形成的非金屬單質(zhì),A錯(cuò)誤;N4(g)4N(g)是化學(xué)鍵斷裂的過程,需要吸收能量為6×193kJ=1158kJ,B錯(cuò)誤;1molN4中含6molN—N,2molN2中含2molN≡N,斷裂6molN—N吸收6×193kJ=1158kJ能量,形成2molN≡N放出946kJ×2=1892kJ能量,故1molN4轉(zhuǎn)化為2molN2放出的能量為1892kJ-1158kJ=734kJ,C錯(cuò)誤;N4和N2為氮元素的不同單質(zhì),互為同素異形體,N4轉(zhuǎn)化為N2時(shí)有新物質(zhì)生成,屬于化學(xué)變化,D正確。知識(shí)整合學(xué)科素養(yǎng)測評(píng)現(xiàn)代社會(huì)的一切活動(dòng)都離不開能量,化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生物質(zhì)變化的同時(shí)伴隨能量的變化?；卮鹣铝袉栴}。(1)下列反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)的是

(填字母)。

A.鹽酸與NaHCO3反應(yīng)B.Ba(OH)2·8H2O晶體和NH4Cl晶體反應(yīng)C.Zn和稀硫酸反應(yīng)D.KOH溶液和稀硝酸反應(yīng)CD解析:(1)鹽酸與NaHCO3反應(yīng)、Ba(OH)2·8H2O晶體和NH4Cl晶體反應(yīng)均為常見的吸熱反應(yīng),而Zn和稀硫酸反應(yīng)、KOH溶液和稀硝酸反應(yīng)均為常見的放熱反應(yīng),選CD。(2)由如圖的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系可知生成16gCH3OH(l)需要

(填“吸收”或“放出”)

kJ能量。

放出解析:(2)結(jié)合圖示可知1molCO(g)和2molH2(g)反應(yīng)生成1molCH3OH(l)放出(510-419)kJ=91kJ能量,根據(jù)正比關(guān)系可知,生成16g即0.5molCH3OH(l)時(shí)放出45.5kJ能量。45.5(3)某實(shí)驗(yàn)小組為了探究化學(xué)能與熱能的轉(zhuǎn)化,設(shè)計(jì)了如圖所示的三套實(shí)驗(yàn)裝置。①某同學(xué)選用裝置Ⅰ