2019-2020学年高中化学 第二章 化学反应与能量 第一节 化学能与热能课件 新人教版必修2

第二章化学反应与能量第一节化学能与热能学习目标1.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。2．知道反应物总能量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。3.了解化学能与热能的相互转化。4.了解能量转化在生产、生活中的应用。1．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之间重新组合，是反应物中旧化学键和生成物中新化学键的过程。断裂形成探究点(一)化学键与化学反应中能量变化的关系[自学新知](2)化学反应中能量变化的原因①变化原因：②实例：a．断裂1molH—H键(H—H→2H)436kJ能量，形成1molH—H键(2H→H—H)436kJ能量；b．断裂4molC—H键(CH4→C＋4H)1660kJ能量，形成1molC—H键(C＋H→C—H)415kJ能量。③结论：化学反应中能量变化的主要原因是化学键的。吸收放出吸收放出断裂与形成2．化学反应中能量变化的决定因素——宏观角度(1)物质的能量与反应放出、吸收能量的关系反应物总能量生成物总能量：反应能量；反应物总能量生成物总能量：反应能量。(2)结论：化学反应中的能量变化取决于反应物总能量与生成物总能量的相对大小。(3)图示：放出吸收H2＋Cl2=====点燃2HCl的化学反应可用下图表示：[探究思考][问题思考]1．1molH2和1molCl2中断键吸收的总能量是多少？生成2molH—Cl键放出的总能量是多少？提示：断裂1molH2、1molCl2中的化学键吸收的总能量为679kJ；生成2molH—Cl键放出的总能量为862kJ。2．H2＋Cl2=====点燃2HCl是放出能量还是吸收能量？提示：由于生成物成键放出的总能量大于反应物断键吸收的总能量，故该反应放出能量。1．从反应物、生成物总能量角度判断化学反应中的能量变化放出能量吸收能量[深化拓展]2．从化学键角度判断化学反应中的能量变化用Q(吸)表示反应物分子断键时吸收的总能量，Q(放)表示生成物分子成键时放出的总能量。公式：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)(1)若ΔQ0，说明反应物分子断键时吸收的总能量生成物分子成键时放出的总能量，即反应吸收能量。(2)若ΔQ0，说明反应物分子断键时吸收的总能量生成物分子成键时放出的总能量，即反应放出能量。1．下列说法中错误的是()A．化学反应中能量变化通常表现为热量的变化B．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因C．需要加热才能发生的反应一定是吸收能量D．反应物总能量和生成物总能量的相对大小决定了反应是放出能量还是吸收能量解析：选C化学反应都伴随能量的变化，通常表现为热量的变化，A正确；化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成，B正确；反应放出能量或吸收能量与反应条件没有关系，C错误；反应物与生成物的总能量的相对大小决定了反应是放出能量还是吸收能量，D正确。答案：C[对点演练]2．化学家格哈德·埃特尔证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如图：下列关于合成氨反应的叙述中不正确的是()A．该过程表明，在化学反应中存在化学键的断裂与形成B．在催化剂的作用下，反应物的化学键变得容易断裂C．过程②需吸收能量，过程③则放出能量D．常温下该反应难以进行，是因为常温下生成物的化学键难以形成解析：选D由图示可知，每3个氢气分子和1个氮气分子断键得到原子，然后生成2个氨分子，生成氨分子之前是氢原子和氮原子，A正确；催化剂能改变化学反应的速率，合成氨的反应在催化剂作用下，反应速率加快，意味着反应物化学键的断裂变得更容易，B正确；化学键的断裂需要吸收能量，而化学键的形成则放出能量，从图中可看出②为化学键断裂过程，③为化学键形成过程，C正确；化学键的断裂需要吸收能量，所以该反应在常温下难以进行，D错误。答案：D1．两条基本的自然规律(1)质量守恒定律：自然界的物质发生转化时，保持不变。(2)能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，但体系包含的不变。总质量总能量探究点(二)化学能与热能的相互转化[自学新知]2．化学能与热能的相互转化(1)吸热反应和放热反应①吸热反应：热量的化学反应。②放热反应：热量的化学反应。吸收放出(2)实验探究①铝和稀盐酸的反应：实验操作在一支试管中加入2～3mL6mol·L－1的盐酸，再插入用砂纸打磨光的铝条，并用温度计测量溶液温度的变化实验现象有_____产生；用温度计测量，水银柱上升离子方程式___________________________实验结论活泼金属与酸的反应是_____反应气泡2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑放热②八水合氢氧化钡和氯化铵的反应：实验操作将约20gBa(OH)2·8H2O晶体研细后与约10gNH4Cl晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的玻璃片上，用玻璃棒快速搅拌，闻气味，用手触摸杯壁下部，用手拿起烧杯实验现象闻到_______气味；烧杯壁_____；玻璃片和烧杯__________，混合物呈_____化学方程式_________________________________________________实验结论该反应是_____反应刺激性发凉黏结在一起糊状Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O吸热③中和反应——盐酸与氢氧化钠的反应：实验操作在50mL烧杯中加入20mL2mol·L－1的盐酸，测其温度。另用量筒量取20mL2mol·L－1NaOH溶液，测其温度，并缓缓地倒入烧杯中，边加边用玻璃棒搅拌。观察反应中溶液温度的变化过程，并作好记录实验现象混合后溶液温度比原两种溶液的温度高离子方程式H＋＋OH－===H2O实验结论酸碱中和反应是_____反应放热[特别提醒]放热反应属于放热过程，但放热过程不一定是放热反应，如浓硫酸溶于水属于放热过程，但不是放热反应。1．什么是放热反应和吸热反应？铝与盐酸的反应是放热反应还是吸热反应？提示：放出热量的反应是放热反应，吸收热量的反应是吸热反应。铝与盐酸的反应是放热反应。2．有的化学反应需要加热，该反应是否是吸热反应？有的化学反应在常温下能够进行，该反应是否是放热反应？提示：都不一定；原因是化学反应放热还是吸热取决于反应物和生成物具有总能量的相对大小，与反应是否加热无关。[探究思考]1．常见的放热反应和吸热反应[深化拓展]2．吸热反应和放热反应的判断方法(1)根据反应物和生成物总能量的相对大小判断——决定因素。若反应物的总能量大于生成物的总能量，属于放热反应，否则是吸热反应。(2)根据化学键破坏或形成时的能量变化判断——用于计算。若破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量，属于放热反应，否则是吸热反应。(3)根据反应物和生成物的相对稳定性判断。由不稳定的物质(能量高)生成稳定的物质(能量低)的反应为放热反应，反之为吸热反应。1．下列说法中正确的是()①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应②任何放热反应在常温条件下一定能发生③反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热④吸热反应在一定条件(如常温、加热等)下也能发生A．①②B．②③C．③④D．②④[对点演练]解析：需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如木炭的燃烧，①错误；放热反应也需要在一定条件下才能发生，如可燃物的燃烧必须达到一定的着火点，②错误；反应放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小，③正确；放热反应和吸热反应都可能在一定条件下发生，反应开始时需要加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应，④正确。答案：C2．下列反应属于吸热反应的是__________，属于放热反应的是________。A．煤燃烧B．Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl(固)反应C．Zn和盐酸反应D．NaOH溶液和盐酸混合E．大理石分解答案：BEACD1．化学能与热能转化的应用(1)化学能通过化学反应转化成热能，为人类的生存和发展提供了所需要的能量和动力，如化石燃料的燃烧、炸药开山、发射火箭等。(2)热能转化为化学能是人们进行化学科学研究、研制新物质不可缺少的条件和途径，如高温冶炼金属、分解化合物等。探究点(三)人类对能源的利用[深化拓展]2．人类利用能源的三个阶段柴草时期主要能源树枝、杂草主要贡献推动了人类文明的进步，促进了人的进化和物质文明的发展化石能源时期主要能源化石燃料：煤、石油、天然气主要贡献推动了近代产业革命，加速了现代工业化的进程多能源结构时期主要能源可再生能源和清洁能源(绿色能源)主要贡献提高了能源的利用率，最大限度减少对环境的污染1．下列说法中不正确的是()A．风力、化石燃料、天然铀矿都是一次能源B．开发氢能、太阳能、风能、生物质能等新型能源是践行低碳生活的有效途径C．用脱硫处理的煤代替原煤作燃料可以有效减少空气中CO2气体的含量D．电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源解析：用脱硫处理的煤代替原煤作燃料可以有效减少空气中SO2气体的含量，但不能减少CO2气体的含量，C错误。答案：C[对点演练]2．有专家指出，如果对燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能使它们重新组合，那么，不仅可以消除对大气的污染，还可以节约燃料，缓解能源危机。如图所示，在此构想的物质循环中太阳能最终转化为()A．化学能B．热能C．生物质能D．电能解析：图中关键信息是利用太阳能使H2O、CO2、N2等重新组合，组合成可燃物，而可燃物燃烧后转化为燃烧产物并放出热量，产物又结合太阳能转化为燃料，如此循环，可知太阳能最终转化为燃料燃烧所释放出的热能。答案：B[核心语句归纳总结]1．化学反应吸热还是放热决定于反应物总能量(E1)和生成物总能量(E2)的相对大小。若E1E2，则为放热反应；若E1E2，则为吸热反应。2．化学反应中，断裂反应物中化学键吸收能量为Q(吸)，形成生成物中化学键放出能量为Q(放)，则化学反应过程中的能量变为ΔQ＝Q(吸)－Q(放)，若ΔQ0，为放热反应，若ΔQ0，为吸热反应。3．(1)常见的放热反应：所有燃烧反应，酸碱中和反应，金属与水、酸的反应，绝大多数化合反应。(2)常见的吸热反应：Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应，以C、H2、CO为还原剂的反应，大多数分解反应。4．物质具有的能量越低，物质的稳定性越强，即能量越低越稳定。1．下列说法中正确的是()A．物质发生化学反应不一定都伴随有能量变化B．伴有能量变化的物质变化不一定是化学变化C．在一个确定化学反应中，反应物总能量总是低于生成物总能量D．在一个确定化学反应中，反应物总能量总是高于生成物总能量[分层训练·固本提能][课堂巩固落实]解析：任何化学反应都伴随有能量变化，但有能量变化的物质变化不一定是化学变化，如物质的三态变化，A项错误，B项正确；在一个确定的化学反应中，反应物总能量与生成物总能量一定不相等，但反应物总能量与生成物总能量的高低应根据反应的热效应确定，C、D项错误。答案：B2．下列属于氧化还原反应，且为吸热反应的是()A．CaO＋H2O===Ca(OH)2B．C＋H2O=====高温CO＋H2C．Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑D．2NaOH＋H2SO4===Na2SO4＋2H2O解析：CaO＋H2O===Ca(OH)2和2NaOH＋H2SO4===Na2SO4＋2H2O为非氧化还原反应；Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑是放热的氧化还原反应；C＋H2O===CO＋H2是吸热的氧化还原反应。答案：B3．下列各图中，表示放热反应的是()解析：反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应是放热反应，则表示放热反应的是图像B。答案：B4．如图所示，对于A生成C的反应，下列所得结论正确的是()A．该反应为吸热反应B．该反应进行时，一定有能量放出C．A物质比C物质稳定D．该反应肯定很容易，不需要加热就可以进行解析：选B据图可知，反应物A的能量大于生成物C的能量，该反应为放热反应，反应进行时，一定有能量释放，A错误，B正确；A物质的能量高于C，则A不如C稳定，C错误；放热反应