2020-2021學年新教材化學人教版必修第二冊教案：第6章第1節(jié)第1課時化學反應與熱能Word版含解析

1、PAGE PAGE 11第一節(jié)化學反應與能量變化第1課時化學反應與熱能發(fā)展目標體系構建1.通過實驗，了解化學反應的能量變化和化學反應分為放熱反應和吸熱反應，培養(yǎng)“科學探究與宏觀辨識”的核心素養(yǎng)。2.從微觀與宏觀角度理解化學反應的能量變化，培養(yǎng)“微觀探析與模型認知”的核心素養(yǎng)。3.了解人類對能源的利用和提高燃料燃燒效率、開發(fā)新能源的意義，培養(yǎng)“科學態(tài)度與社會責任”的核心素養(yǎng)。一、化學反應與熱能1實驗探究(1)向Mg與稀鹽酸反應的溶液中插入溫度計，溫度計顯示的溫度升高，說明該反應為放熱反應。(2)將20 g Ba(OH)28 H2O晶體粉末與10 g NH4Cl晶體混合放入燒杯中，將燒杯放在滴有幾

2、滴水的木片上。用玻璃棒快速攪拌，聞到有刺激性氣味時用玻璃片蓋上燒杯，用手觸摸杯壁下部感覺冰涼，燒杯與木片間有結冰現(xiàn)象，說明該反應為吸熱反應。2放熱反應與吸熱反應(1)放熱反應：釋放熱量的化學反應，如活潑金屬與酸的反應，燃燒反應，中和反應等。(2)吸熱反應：吸收熱量的化學反應，如氫氧化鋇與氯化銨的反應，鹽酸與碳酸氫鈉的反應，灼熱的炭與二氧化碳的反應。有的化學反應需要加熱，該反應是否為吸熱反應？有的化學反應在常溫下能夠進行，該反應是否為放熱反應？提示：都不一定；原因是化學反應放熱還是吸熱取決于反應物和生成物具有總能量的相對大小，與反應是否需要加熱無關。二、化學反應存在能量變化的原因1從化學鍵的變化

3、理解主要原因2從物質(zhì)儲存化學能的角度理解宏觀解釋放熱反應示意圖吸熱反應示意圖化學反應放出熱量化學反應吸收熱量(1)放熱反應可以看成是反應物所具有的化學能轉化為熱能釋放出來。(2)吸熱反應可以看成是熱能轉化為化學能被生成物所“儲存”。三、人類對能源的利用1利用的三個階段 eq x(柴草時期)樹枝雜草eq x(化石能源時期)煤、石油、天然氣 eq x(多能源結構時期)eq avs4al(太陽能、氫能、核能、海洋能、,風能、地熱能等)2化石燃料利用過程中亟待解決的兩方面問題(1)一是其短期內(nèi)不可再生，儲量有限；(2)二是煤和石油產(chǎn)品燃燒排放的粉塵、SO2、NOx、CO等是大氣污染物的主要來源。3在燃

4、料利用過程中，節(jié)能的主要環(huán)節(jié)(1)燃料燃燒階段可通過改進鍋爐的爐型和燃料空氣比、清理積灰等方法提高燃料的燃燒效率；(2)能量利用階段可通過使用節(jié)能燈，改進電動機的材料和結構，以及發(fā)電廠、鋼鐵廠余熱與城市供熱聯(lián)產(chǎn)等措施促進能源循環(huán)利用，有效提高能源利用率。4新能源(1)特點：資源豐富、可以再生、對環(huán)境無污染等。(2)人們比較關注的新能源：太陽能、風能、地熱能、海洋能和氫能等。1判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)(1)所有化學反應都伴隨著能量的變化。()(2)斷裂化學鍵釋放出能量而形成化學鍵則吸收能量。()(3)吸熱反應均需要加熱才能發(fā)生。()(4)化石燃料儲量有限，燃燒時又產(chǎn)生污染，故盡可能

5、減少化石燃料的使用。()答案(1)(2)(3)(4)2下列反應是吸熱反應的是()A硫的燃燒B水的分解C食物的氧化變質(zhì) D中和反應答案B3如圖所示，某化學興趣小組把試管放入盛有25 的飽和石灰水的燒杯中，在試管中放入幾小塊鎂片，再向試管中滴入5 mL稀鹽酸。試回答下列問題：(1)實驗中觀察到的現(xiàn)象是_。(2)產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是_。(3)寫出有關反應的離子方程式：_。(4)由實驗可推知，反應生成的MgCl2和H2的總能量_(填“大于”“小于”或“等于”)參加反應的Mg和HCl的總能量。答案(1)鎂片上有大量氣泡產(chǎn)生；鎂片逐漸溶解；燒杯中的飽和石灰水變渾濁(2)Mg與HCl反應生成H2，該反應為放

6、熱反應，體系溫度升高，Ca(OH)2的溶解度隨溫度的升高而減小，故飽和石灰水中的Ca(OH)2析出而使溶液變渾濁(3)Mg2H=Mg2H2(4)小于化學反應中能量變化的原因利用化學鍵的能量變化可粗略計算化學反應過程中的能量變化。以反應H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)為例：1斷裂1 mol HH鍵形成2 mol H和1 mol ClCl鍵形成2 mol Cl，能量有什么變化？數(shù)值為多少？提示：吸收能量。數(shù)值為(436243)kJ679 kJ。22 mol H與2 mol Cl形成2 mol HCl，能量有什么變化？數(shù)值為多少？提示：放出能量。數(shù)值為2431 kJ862 kJ。31 mol

7、H2與1 mol Cl2生成2 mol HCl氣體，能量有什么變化？數(shù)值為多少？提示：放出能量。數(shù)值為2431 kJ(436 kJ243 kJ)183 kJ。41 mol H2(g)與1 mol Cl2(g)具有的總能量和2 mol HCl(g)具有的總能量誰高？提示：1 mol H2(g)與1 mol Cl2(g)具有的總能量較高。1放熱反應與吸熱反應的比較放熱反應吸熱反應形成原因反應物具有的總能量大于生成物具有的總能量反應物具有的總能量小于生成物具有的總能量與化學鍵強弱的關系生成物分子成鍵時釋放的總能量大于反應物分子斷鍵時吸收的總能量生成物分子成鍵時釋放的總能量小于反應物分子斷鍵時吸收的總

8、能量反應過程圖示示例金屬與水或酸的反應燃燒反應中和反應大部分化合反應Ba(OH)28H2O與NH4Cl反應C與H2O(g)、CO2的反應大部分分解反應2.化學反應遵循的兩條基本規(guī)律(1)質(zhì)量守恒定律：參加化學反應的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和。(2)能量守恒定律：一種形式的能量可以轉化為另一種形式的能量，但體系包含的總能量不變。1下列說法正確的是()AFe與S在加熱條件下才能發(fā)生反應，所以該反應屬于吸熱反應BHNO3、H2SO4分別與NaOH溶液反應都放出熱量C分解反應都是吸熱反應，化合反應都是放熱反應D合成氨的反應是放熱反應，所以N2與其他物質(zhì)的反應也是放熱反應BFe與S

9、雖然需加熱才能發(fā)生反應，但反應開始后，停止加熱，反應能繼續(xù)進行，加熱只是為了引發(fā)反應，所以該反應是放熱反應，A錯誤；中和反應都是放熱反應，B正確；分解反應不一定是吸熱反應，如H2O2的分解反應就是放熱反應，化合反應也不一定是放熱反應，如CO2與C的反應就是吸熱反應，C錯誤；與N2反應的物質(zhì)不同，能量變化也不同，不能根據(jù)合成氨反應的能量變化來類推N2與其他物質(zhì)反應的能量變化，如N2和O2在放電條件下生成NO就是吸熱反應，D錯誤。2已知斷裂1 mol共價鍵所需要吸收的能量分別為HH：436 kJ，II：151 kJ，HI：299 kJ，下列對H2(g)I2(g)eq o(,sup9()2HI(g)

10、的反應類型判斷錯誤的是()A放出能量的反應B吸收能量的反應C氧化還原反應 D可逆反應B依題意，斷裂1 mol HH鍵和1 mol II鍵吸收的能量為436 kJ151 kJ587 kJ，生成2 mol HI鍵放出的能量為299 kJ2598 kJ，因為598 kJ587 kJ，所以該反應是放出能量的反應；根據(jù)反應式可知該反應是可逆反應，也是氧化還原反應。3已知化學反應N23H2eq o(,sup9(高溫、高壓),sdo9(催化劑)2NH3的能量變化如圖所示：(1)1 mol N和3 mol H生成1 mol NH3(g)是_(填“吸收”或“釋放”)能量的過程。(2)由eq f(1,2) mol

11、 N2(g)和eq f(3,2) mol H2(g)生成1 mol NH3(g)過程_(填“吸收”或“釋放”)_kJ能量。解析如果反應物具有的總能量大于生成物具有的總能量，整個反應就放出能量，反之就吸收能量。(1)由圖像可知1 mol N和3 mol H具有的總能量比1 mol NH3(g)的能量高b kJ，所以1 mol N和3 mol H生成1 mol NH3(g)是釋放能量的過程。(2)由圖像可知eq f(1,2) mol N2(g)和eq f(3,2) mol H2(g)總能量比1 mol N 和3 mol H具有的總能量低a kJ，而1 mol NH3(g)具有的總能量比1 mol

12、N和3 mol H具有的總能量低b kJ，ba，所以由eq f(1,2) mol N2(g)和eq f(3,2) mol H2(g)生成1 mol NH3(g)的過程釋放出(ba)kJ能量。答案(1)釋放(2)釋放(ba)素材一2019年6月26日，中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書在山東省濰坊市正式發(fā)布。根據(jù)白皮書發(fā)布內(nèi)容，氫能將成為中國未來能源體系的重要組成部分，預計到2050年氫能在中國能源體系中的比例約為10%?！皻淠苁歉咝鍧嵞茉摧d體，具有許多無可比擬的特點。”素材二2019中國(山西)國際清潔能源博覽會于2019年6月28日上午在太原開幕。本次展會以“清潔低碳、綠色發(fā)展”為主題，聚焦煤

13、炭清潔利用、新能源、儲能、節(jié)能環(huán)保等領域，展示新技術新產(chǎn)品新應用，搭建中西部清潔能源及設備供需平臺，促進煤改電、煤改氣、煤改清潔采暖在中西部的實施，加強霧霾的治理，有效改善呼吸環(huán)境。素材三SF6氣體已有百年歷史，它是法國兩位化學家Moissan和Lebeau于1900年合成的人造惰性氣體。六氟化硫具有良好的電氣絕緣性能及優(yōu)異的滅弧性能，國際上稱為“氣體絕緣開關設備”。SF6分子結構中只存在SF鍵。已知：1 mol S(s)轉化為氣態(tài)硫原子吸收能量280 kJ，斷裂1 mol FF、SF鍵需吸收的能量分別為160 kJ、330 kJ。1根據(jù)素材一思考(1)氫氣燃燒放出的熱量從何而來？與化學反應的

14、本質(zhì)有什么關系？(2)氫能具有哪些優(yōu)點？提示：(1)氫氣燃燒放出的熱量來自物質(zhì)的內(nèi)能，與化學反應中化學鍵的斷裂和形成有關。(2)氫能的優(yōu)點：清潔燃料，是零排放能源；來源廣泛，可來自可再生能源，也可來自工業(yè)流程中的副產(chǎn)品；應用廣泛；熱值高、安全性好。2根據(jù)素材二思考(1)提高燃料的燃燒效率應該從哪些方面考慮？(2)日常生產(chǎn)、生活中常常采用下列能源：煤；石油；天然氣；太陽能；水能；氫能；核能；風能；地熱能等，屬于清潔能源的有哪些？提示：(1)使燃料與氧氣充分接觸，如將煤粉碎、液化和氣化；通入充足的氧氣。(2)。清潔能源即綠色能源，是指不排放污染物、能夠直接用于生產(chǎn)生活的能源，它包括核能和可再生能源

15、?？稍偕茉词侵冈牧峡梢栽偕哪茉矗缢Πl(fā)電、風力發(fā)電、太陽能、水能、生物能(沼氣)、地熱能(包括地源和水源)、海洋能等能源。3根據(jù)素材三思考(1)1 mol S(s)與3 mol F2(g)生成1 mol SF6(g)的能量變化及數(shù)量如何？(2)1 mol S(s)與3 mol F2(g)的總能量和1 mol SF6(s)的總能量大小如何？提示：(1)放出1 220 kJ的熱量。(2)前者能量大。通過素材一、二、三的探究，了解能源問題和能量變化的原因，培養(yǎng)學生“證據(jù)推理與社會責任”的核心素養(yǎng)。1下列對于化學反應過程的理解錯誤的是()A化學變化過程中同時存在物質(zhì)和能量的變化B能量變化一定發(fā)

16、生在化學變化中C化學反應既遵循質(zhì)量守恒定律又遵循能量守恒定律D能量的釋放和吸收以發(fā)生變化的物質(zhì)為基礎B化學變化過程中一定伴隨著能量的變化，但有能量變化的不一定是化學變化，如燈泡通電發(fā)光放熱，是物理變化，B項錯誤。2下列反應中能量變化趨勢與如圖一致的是()A氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體混合B中和反應C木炭在氧氣中發(fā)生不完全燃燒D生石灰和水的反應A生成物的總能量大于反應物的總能量，說明此反應為吸熱反應。Ba(OH)28H2O和NH4Cl的反應為吸熱反應，A項正確；中和反應、2CO2eq o(=,sup9(點燃)2CO、CaOH2O=Ca(OH)2均為放熱反應，B、C、D項錯誤。3新能源的特點是資源豐富

17、，在使用時對環(huán)境無污染或污染很小，且可以再生。下列能達到新能源標準的是()地熱能煤天然氣太陽能生物質(zhì)能石油風能氫能ABC DB煤、石油、天然氣是化石能源，不可再生，不屬于新能源；新能源有：太陽能、地熱能、海洋能、風能、氫能、生物質(zhì)能等，這些新能源對環(huán)境污染小，屬于環(huán)境友好型能源，即符合條件的是，故選B。4氫氣燃燒生成水蒸氣的能量變化如圖所示。下列說法正確的是()A.燃燒時化學能全部轉化為熱能B斷開1 mol氫氧鍵吸收930 kJ的能量C相同條件下，1 mol氫原子的能量為E1，1 mol氫分子的能量為E2，則2E1E2D該反應生成1 mol水蒸氣時放出能量245 kJD燃燒時化學能可轉化為熱能

18、、光能等，A項錯誤；由題圖可知，斷開2 mol氫氧鍵吸收930 kJ的能量，B項錯誤；氫分子變成氫原子要吸收能量，所以2E1E2，C項錯誤；該反應生成1 mol水蒸氣時放出的能量為930 kJ436 kJ249 kJ245 kJ，D項正確。5(素養(yǎng)題)如圖所示，在小試管里加入2 g新制備的無水硫酸銅，把小試管套在具支試管內(nèi)。在U形管內(nèi)加入少量紅墨水。打開T形管螺旋夾，使U形管內(nèi)兩邊的液面處于同一水平面。再夾緊螺旋夾，把水滴入小試管內(nèi)，白色的無水硫酸銅完全變成藍色的五水硫酸銅晶體，可觀察到U形管右側的液面立即下降，左側的液面上升。(1)寫出上述反應的化學方程式：_。該反應是_(填“吸熱”或“放熱”)反應。反應中的硫酸銅和水具有的總能量_(填“大于”或“小于”)硫酸銅晶體的總能量。(2)如果U形管內(nèi)兩邊的液面處于同一水平面后，在小