新教材適用2023-2024學(xué)年高中化學(xué)專題6化學(xué)反應(yīng)與能量變化第2單元化學(xué)反應(yīng)中的熱課件蘇教版必修第二冊(cè)

專題6化學(xué)反應(yīng)與能量變化第二單元化學(xué)反應(yīng)中的熱自主預(yù)習(xí)·新知導(dǎo)學(xué)合作探究·釋疑解惑課堂小結(jié)課標(biāo)定位素養(yǎng)闡釋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,能說出常見的吸熱反應(yīng)和放熱反應(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,提升邏輯推理能力。3.能說出熱化學(xué)方程式的含義及其與普通化學(xué)方程式的不同,能夠正確書寫熱化學(xué)方程式并能進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。4.了解節(jié)能的意義和方法,認(rèn)識(shí)提高燃料的燃燒效率的重要性。通過對(duì)氫能開發(fā)與利用的討論,認(rèn)識(shí)開發(fā)、利用高能清潔能源的重要性和迫切性。感受化學(xué)學(xué)科的社會(huì)價(jià)值,培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任。

自主預(yù)習(xí)·新知導(dǎo)學(xué)一、放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)1.反應(yīng)中化學(xué)能與其他能量的轉(zhuǎn)化。(1)CaCO3的高溫分解:熱能→化學(xué)能;(2)植物的光合作用:光能→化學(xué)能;(3)電解水制H2:電能→化學(xué)能;(4)物質(zhì)的燃燒:化學(xué)能→熱能、光能。2.放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。(1)實(shí)驗(yàn)探究。結(jié)論:每一個(gè)化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化,有的釋放能量,有的吸收能量。(2)概念:化學(xué)上,把放出熱的反應(yīng)稱為放熱反應(yīng),把吸收熱的反應(yīng)稱為吸熱反應(yīng)?！咀灾魉伎?】

下列反應(yīng)中,哪些屬于放熱反應(yīng)?哪些屬于吸熱反應(yīng)?①碳與水蒸氣反應(yīng)制水煤氣;②H2+CuOCu+H2O;③炸藥爆炸;④硫酸與氫氧化鉀溶液反應(yīng);⑤生石灰與水作用制熟石灰;⑥食物腐敗。提示:放熱反應(yīng):③④⑤⑥

吸熱反應(yīng):①②【自主思考2】

根據(jù)下列圖像,從宏觀上分析圖Ⅰ、圖Ⅱ反應(yīng)過程中能量的變化,并說明理由。

Ⅰ

Ⅱ提示:圖Ⅰ中反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量,反應(yīng)釋放能量;圖Ⅱ中反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量,反應(yīng)吸收能量?！咀灾魉伎?】

從微觀上化學(xué)鍵變化的角度,分析化學(xué)反應(yīng)中為什么會(huì)有能量的變化?提示:化學(xué)反應(yīng)包含兩個(gè)過程:一是要斷開反應(yīng)物中的化學(xué)鍵,這一過程需要吸收能量(E1)克服原子間的相互作用;二是要形成生成物中的化學(xué)鍵,這一過程會(huì)釋放能量(E2),吸收與放出的能量不同,因此化學(xué)反應(yīng)中會(huì)有能量的變化。若E1>E2,反應(yīng)吸收能量;若E1<E2,反應(yīng)放出能量。二、熱化學(xué)方程式1.定義:表示反應(yīng)中放出或吸收熱量的化學(xué)方程式,稱為熱化學(xué)方程式。2.意義:不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化,也表明了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化?！咀灾魉伎?】

熱化學(xué)方程式H2(g)+O2(g)══H2O(g)

ΔH=-241.8kJ·mol-1表示的意義是什么?提示:一定條件下,1

mol

H2與

mol

O2反應(yīng)生成1

mol水蒸氣可放出241.8

kJ熱量。3.書寫熱化學(xué)方程式的注意事項(xiàng)。(1)熱化學(xué)方程式中要標(biāo)明物質(zhì)的狀態(tài),用g、l、s分別代表氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)。(2)用

ΔH標(biāo)明反應(yīng)放出或吸收的熱量,負(fù)值表示在該條件下反應(yīng)放熱,正值表示在該條件下反應(yīng)吸熱。(3)熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)前的化學(xué)計(jì)量數(shù)不表示分子個(gè)數(shù),只表示物質(zhì)的量。因此,它可以用整數(shù),還可以用簡(jiǎn)單分?jǐn)?shù)表示。對(duì)于相同物質(zhì)的反應(yīng),當(dāng)化學(xué)計(jì)量數(shù)不同時(shí),其ΔH不同?！咀灾魉伎?】

1molC與1molO2完全反應(yīng)生成1molCO2氣體,放出393.6kJ熱量,寫出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。

提示:C(s)+O2(g)══CO2(g)ΔH=-393.6

kJ·mol-1

三、燃料燃燒釋放的熱量1.熱值:一定條件下單位質(zhì)量的可燃物完全燃燒所放出的熱。表幾種燃料的熱值2.化石燃料燃燒帶來的問題。煤等化石燃料的燃燒常常伴隨著大量煙塵、CO、SO2、氮氧化物(NOx)等有毒有害物質(zhì)的排放,后兩者還能導(dǎo)致酸雨,對(duì)環(huán)境的破壞比較嚴(yán)重。而且,燃料燃燒過程中燃料使用效率不高。3.燃料燃燒問題的解決。(1)節(jié)約現(xiàn)有的能源,尤其是減少作為燃料的煤和石油的開采。(2)提高燃料的使用效率,減少對(duì)環(huán)境的污染,利用化學(xué)方法將化石燃料轉(zhuǎn)化為清潔燃料,如將煤經(jīng)氣化轉(zhuǎn)化成煤氣,或使煤經(jīng)液化形成液體燃料。(3)確保能源安全,積極開發(fā)優(yōu)質(zhì)的新能源,氫能、水能、太陽(yáng)能、風(fēng)能等都是更清潔、更高效的能源。四、氫燃料的應(yīng)用前景1.制備:氫氣是未來理想的綠色燃料。將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能,再將水催化電解獲得氫氣,化學(xué)方程式為2H2O2H2↑+O2↑。2.貯存:科學(xué)家正在致力于研究具備良好吸收和釋放氫氣性能的合金(如鑭鎳合金等),這將為解決氫氣貯存問題開辟新的方向。貯氫合金在一定條件下吸收氫氣形成金屬氫化物,在加熱時(shí)又可釋放出氫氣。3.應(yīng)用。(1)液氫常用作運(yùn)載火箭的燃料。(2)用作新型交通工具的燃料。(3)利用氫燃料電池發(fā)電。五、太陽(yáng)能及其利用1.光合作用。植物體內(nèi)的葉綠素等物質(zhì)將水、二氧化碳轉(zhuǎn)化為葡萄糖,進(jìn)而生成淀粉、纖維素,實(shí)現(xiàn)了光能到化學(xué)能的轉(zhuǎn)化。用化學(xué)方程式表示為6H2O+6CO2C6H12O6+6O2。2.光-熱轉(zhuǎn)換:利用太陽(yáng)輻射能加熱物體而獲得熱能,如地膜、大棚、太陽(yáng)能熱水器、反射式太陽(yáng)灶、高溫太陽(yáng)爐等。3.光-電轉(zhuǎn)換。(1)光-熱-電轉(zhuǎn)換是利用太陽(yáng)能發(fā)電,一般由太陽(yáng)能集熱器將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能,再使水轉(zhuǎn)化為水蒸氣以驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。(2)光-電直接轉(zhuǎn)換是利用光電效應(yīng),將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能?！拘Ч詼y(cè)】

1.判斷正誤,正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“×”。(1)化學(xué)變化過程中既有物質(zhì)變化又有能量變化。(

)(2)伴有能量變化的過程一定是化學(xué)變化。(

)(3)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化全部是以熱量的形式變化的。(

)(4)只要有化學(xué)鍵的斷裂,一定發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。(

)(5)斷裂化學(xué)鍵釋放出能量而生成新化學(xué)鍵則吸收能量。(

)√××××(6)當(dāng)反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量時(shí),化學(xué)反應(yīng)吸收能量。(

)(7)氫能是一種無污染的綠色能源。(

)×√2.下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)中能量變化的說法正確的是(

)。A.形成化學(xué)鍵的過程是放熱過程B.可逆反應(yīng)進(jìn)行的過程中沒有能量變化C.在常溫下可以發(fā)生的反應(yīng)一定是放熱反應(yīng)D.化學(xué)反應(yīng)中能量變化的大小與反應(yīng)物的質(zhì)量大小無關(guān)答案:A解析:化學(xué)反應(yīng)過程都伴隨有化學(xué)鍵的斷裂與形成,故任何化學(xué)反應(yīng)中都有能量的變化,B項(xiàng)錯(cuò)誤;常溫下發(fā)生的反應(yīng)不一定是放熱反應(yīng),如Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl晶體的反應(yīng)是常溫下發(fā)生的吸熱反應(yīng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;化學(xué)反應(yīng)中能量變化的大小與反應(yīng)物的質(zhì)量有關(guān),D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.H2是一種很有前途的能源,以水為原料大量制取H2,最理想的途徑是(

)。A.利用太陽(yáng)能直接使水分解為H2B.以焦炭和水為原料制水煤氣后再分離出H2C.以赤熱的Fe與水反應(yīng)生成H2D.由熱電廠提供電能,利用直流電電解水產(chǎn)生H2答案:A

合作探究·釋疑解惑探究任務(wù)1探究任務(wù)2

探究任務(wù)1化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因問題引領(lǐng)化學(xué)反應(yīng)是舊鍵斷裂和新鍵生成的過程,其中舊鍵斷裂吸收的能量和新鍵生成釋放的能量不同,故化學(xué)反應(yīng)必然伴隨能量的變化。那我們?nèi)绾斡?jì)算化學(xué)反應(yīng)吸收或放出的熱量呢?1.通過上述圖示計(jì)算1molH2與1molCl2生成2molHCl放出的熱量是多少?提示:1

mol

H2與1

mol

Cl2生成2

mol

HCl放出的熱量為431.8

kJ×2-436.4

kJ-242.7

kJ=184.5

kJ。2.需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)嗎?提示:不一定。加熱、點(diǎn)燃、高溫等是使反應(yīng)發(fā)生的條件,一個(gè)反應(yīng)是吸熱還是放熱最終取決于反應(yīng)物的總能量和生成物的總能量的相對(duì)大小,因此,開始需要加熱的反應(yīng)也可能是放熱反應(yīng),吸熱反應(yīng)在常溫下也有可能發(fā)生。歸納提升1.反應(yīng)熱(ΔH)。2.反應(yīng)熱與鍵能的關(guān)系。(1)鍵能:斷開氣態(tài)物質(zhì)中1mol某種共價(jià)鍵生成氣態(tài)原子需要吸收的能量,就是該共價(jià)鍵的鍵能。(2)鍵能與物質(zhì)的穩(wěn)定性:鍵能越大,共價(jià)鍵越牢固,形成的物質(zhì)越穩(wěn)定,則該物質(zhì)本身所具有的能量越低。

(3)利用鍵能計(jì)算反應(yīng)熱:ΔH=反應(yīng)物的鍵能之和-生成物的鍵能之和。3.放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)的比較。

典型例題【例題1】

(2022山東煙臺(tái)高一檢測(cè))下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或圖像信息不能充分說明對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)的是(

)。答案:A解析:鋅粒與稀硫酸反應(yīng)生成H2,氣體增多,壓強(qiáng)增大,針筒活塞向右移動(dòng),A項(xiàng)描述的現(xiàn)象不能判斷反應(yīng)放出熱量,符合題意;由圖像可知,反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量,B項(xiàng)能說明該反應(yīng)是吸熱反應(yīng),不符合題意;集氣瓶中密封空氣,Na2O2與水的反應(yīng)開始后,甲處液面低于乙處液面,說明瓶中空氣的壓強(qiáng)增大,推測(cè)試管中發(fā)生的反應(yīng)是放熱反應(yīng),C項(xiàng)不符合題意;稀鹽酸與Na2CO3溶液反應(yīng),溫度計(jì)的水銀柱不斷上升,說明該反應(yīng)是放熱反應(yīng),D項(xiàng)不符合題意?！咀兪接?xùn)練1】

下列說法中正確的是(

)。①需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)②放熱反應(yīng)在常溫下一定很容易發(fā)生③反應(yīng)是放熱還是吸熱必須看反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對(duì)大?、芊艧岱磻?yīng)加熱到一定溫度引發(fā)后,停止加熱,反應(yīng)可能會(huì)繼續(xù)進(jìn)行A.③④

B.①②C.①②③④ D.②③④答案:A解析:需加熱才能發(fā)生的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng),如木炭燃燒反應(yīng);放熱反應(yīng)常溫下不一定容易發(fā)生,如木炭燃燒反應(yīng);反應(yīng)是放熱還是吸熱取決于反應(yīng)物、生成物所具有的總能量的相對(duì)大小;由于放熱反應(yīng)在反應(yīng)過程中放出熱量,所以停止加熱后反應(yīng)可能會(huì)繼續(xù)進(jìn)行。探究任務(wù)2熱化學(xué)方程式的書寫問題引領(lǐng)化學(xué)反應(yīng)過程中既有物質(zhì)的變化,同時(shí)又有能量的變化。用熱化學(xué)方程式可以把兩種變化同時(shí)表示出來。參加反應(yīng)的物質(zhì),其物質(zhì)的量的多少、物質(zhì)的聚集狀態(tài)等都會(huì)影響反應(yīng)中的能量變化。1.熱化學(xué)方程式中如何表示出能量變化?提示:在方程式的右側(cè)表示出該反應(yīng)的反應(yīng)熱,以表明反應(yīng)中的能量變化。2.書寫熱化學(xué)方程式的一般步驟有哪些?提示:①寫出配平的化學(xué)方程式;②注明物質(zhì)的聚集狀態(tài);③寫出ΔH的符號(hào)、數(shù)值、單位。3.同一個(gè)化學(xué)反應(yīng),只有一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式,是否也只有一種形式的熱化學(xué)方程式?提示:熱化學(xué)方程式表明了參加反應(yīng)的物質(zhì),其物質(zhì)的量與反應(yīng)熱的關(guān)系,而ΔH的值與反應(yīng)物的物質(zhì)的量有關(guān),所以熱化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)不同時(shí),ΔH也不同,一個(gè)化學(xué)反應(yīng)可有多種形式的熱化學(xué)方程式。歸納提升書寫熱化學(xué)方程式應(yīng)注意的問題。與普通化學(xué)方程式相比,書寫熱化學(xué)方程式除了要遵循書寫化學(xué)方程式的要求外還應(yīng)注意以下五點(diǎn)。1.ΔH的意義。ΔH只能寫在標(biāo)有反應(yīng)物和生成物狀態(tài)的方程式的右邊,并用空格隔開。若為放熱反應(yīng),ΔH為“-”;若為吸熱反應(yīng),ΔH為“+”。ΔH的單位一般為kJ·mol-1(或kJ/mol)。2.反應(yīng)的條件。書寫熱化學(xué)方程式時(shí)應(yīng)標(biāo)明ΔH的測(cè)定條件。一般情況下ΔH是在25℃、1.01×105Pa下測(cè)定的,此時(shí)可不注明溫度和壓強(qiáng)。3.化學(xué)計(jì)量數(shù)。注意熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量,因此化學(xué)計(jì)量數(shù)可以是整數(shù),也可以是分?jǐn)?shù)。4.物質(zhì)的聚集狀態(tài)。反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)不同,反應(yīng)熱ΔH不同。因此,必須標(biāo)明物質(zhì)的聚集狀態(tài)才能完整地體現(xiàn)出熱化學(xué)方程式的意義。氣體用“g”,液體用“l(fā)”,固體用“s”,溶液用“aq”表示。熱化學(xué)方程式中不用“↑”和“↓”。5.熱化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)與ΔH的關(guān)系。由于ΔH與參加反應(yīng)的物質(zhì)的物質(zhì)的量有關(guān),所以熱化學(xué)方程式中化學(xué)式前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)必須與ΔH相對(duì)應(yīng)。典型例題【例題2】

已知在25℃、101kPa下,57gC8H18(辛烷,液態(tài))燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水時(shí)放出2758.80kJ熱量。表示上述反應(yīng)的熱化學(xué)方程式正確的是(

)。答案:B解析:57

g

C8H18燃燒生成CO2和H2O(l)放出2

758.80

kJ熱量,則1

mol

C8H18(質(zhì)量為114

g)燃燒生成CO2和H2O(l)放出

×2

758.80

kJ=5

517.60

kJ熱量,反應(yīng)放熱,ΔH<0,故B項(xiàng)正確。

書寫熱化學(xué)方程式要“五查”一查熱化學(xué)方程式是否配平;二查各