高中化學(xué)第二章化學(xué)反應(yīng)與能量2.1化學(xué)能與熱能課件新人教版

第二章

化學(xué)反應(yīng)與能量第一節(jié)化學(xué)能與熱能閱讀思考閱讀求知閱讀檢測(cè)一、化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系1.化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)原因(微觀角度)E1>E2,反應(yīng)吸收能量;E1<E2,反應(yīng)釋放能量。閱讀思考閱讀求知閱讀檢測(cè)2.化學(xué)反應(yīng)中能量變化的決定因素(宏觀角度)(1)物質(zhì)的穩(wěn)定性與能量的關(guān)系(2)化學(xué)反應(yīng)中能量變化的決定因素(用E表示物質(zhì)能量)閱讀思考閱讀求知閱讀檢測(cè)二、化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化1.兩條基本的自然定律2.化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化(1)吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)。①吸熱反應(yīng):吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)。②放熱反應(yīng):放出熱量的化學(xué)反應(yīng)。閱讀思考閱讀求知閱讀檢測(cè)(2)寫(xiě)出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式并注明屬于吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)。閱讀思考閱讀求知閱讀檢測(cè)三、人類(lèi)利用能源的三個(gè)階段

閱讀思考閱讀求知閱讀檢測(cè)我們可以從哪些角度解釋化學(xué)反應(yīng)中為什么一定伴隨著能量變化?思考提示:從化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)和能量守恒兩個(gè)角度解釋化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因。閱讀思考閱讀求知閱讀檢測(cè)下列反應(yīng)既是氧化還原反應(yīng),又是吸熱反應(yīng)的是

(

)A.鋁片與稀硫酸的反應(yīng)B.Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)C.灼熱的木炭與CO2的反應(yīng)D.甲烷在O2中的燃燒反應(yīng)解析:A、D兩項(xiàng)中的反應(yīng)均是放熱反應(yīng),B項(xiàng)中的反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)。答案:C探究任務(wù)一探究任務(wù)二1.化學(xué)反應(yīng)中,反應(yīng)物和生成物具有的總能量是否相同?并從該角度解釋:2H2+O2 2H2O為什么是放熱反應(yīng)?提示:一定不相同?；瘜W(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化,所以反應(yīng)物和生成物具有的總能量一定不相同。在H2的燃燒反應(yīng)中,反應(yīng)物H2和O2具有的總能量大于H2O具有的總能量,所以該反應(yīng)是放熱反應(yīng)。2.如果僅從化學(xué)鍵角度分析,NaCl溶于水的過(guò)程是吸熱還是放熱?提示:NaCl溶于水,NaCl Na++Cl-,只有化學(xué)鍵斷裂,沒(méi)有化學(xué)鍵形成,因此NaCl溶于水時(shí)要吸收熱量。知識(shí)內(nèi)容探究氫氣的燃燒探究任務(wù)一探究任務(wù)二重點(diǎn)考向探究考向1

化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因【典例1】

在25℃、101kPa的條件下,斷裂1molH—H鍵吸收436kJ能量,斷裂1molCl—Cl鍵吸收243kJ能量,形成1molH—Cl鍵放出431kJ能量。H2+Cl2 2HCl的化學(xué)反應(yīng)可用下圖表示:探究任務(wù)一探究任務(wù)二請(qǐng)回答下列有關(guān)問(wèn)題:(1)反應(yīng)物斷鍵吸收的總能量為

。

(2)生成物成鍵放出的總能量為

。

(3)判斷反應(yīng)H2+Cl2 2HCl是

(填“吸收”或“放出”)能量。

(4)反應(yīng)物的總能量

(填“>”或“<”)生成物的總能量。

解析:(1)反應(yīng)物斷鍵吸收的總能量應(yīng)該是斷開(kāi)1

mol

H—H鍵與1

mol

Cl—Cl鍵吸收能量之和,即436

kJ+243

kJ=679

kJ。(2)生成物成鍵放出的總能量為2×431

kJ=862

kJ。(3)(4)由于反應(yīng)物斷鍵吸收的總能量小于成鍵放出的總能量,所以該反應(yīng)為放熱反應(yīng),即反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量。答案:(1)679kJ

(2)862kJ

(3)放出(4)>探究任務(wù)一探究任務(wù)二規(guī)律方法點(diǎn)撥

1.從化學(xué)鍵的角度理解化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的能量變化化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的能量變化來(lái)源于化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中舊化學(xué)鍵斷裂與新化學(xué)鍵形成時(shí)的能量變化。(1)若反應(yīng)物中的化學(xué)鍵斷開(kāi)時(shí)吸收的能量高于生成物成鍵釋放的能量,則該反應(yīng)吸收能量,吸收的能量=反應(yīng)物斷鍵吸收的總能量-生成物形成釋放的總能量。(2)若反應(yīng)物中的化學(xué)鍵斷開(kāi)時(shí)吸收的能量低于生成物成鍵釋放的能量,則該反應(yīng)放出能量,放出的能量=生成物形成釋放的總能量-反應(yīng)物斷鍵吸收的總能量。探究任務(wù)一探究任務(wù)二2.從總能量的角度理解化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的能量變化一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)是吸收能量還是放出能量取決于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對(duì)大小。具體情況見(jiàn)下表:探究任務(wù)一探究任務(wù)二探究任務(wù)一探究任務(wù)二成功體驗(yàn)1下圖是碳和水蒸氣發(fā)生反應(yīng)生成CO、H2的途徑和三個(gè)狀態(tài)的能量(E)。試問(wèn):(2)比較E1、E2、E3的大小:

。

(3)寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。

解析:步驟1是斷開(kāi)水分子中共價(jià)鍵的過(guò)程,需要吸收能量,故E2>E1;步驟2是原子間相互結(jié)合形成共價(jià)鍵的過(guò)程,需要放出能量,故E3<E2;碳和水蒸氣的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)(要記住一些典型的吸熱反應(yīng)),從整個(gè)反應(yīng)過(guò)程看,由反應(yīng)物(E1狀態(tài))到生成物(E3狀態(tài))要吸熱,所以E1<E3。綜上所述,可知E2>E3>E1。答案:(1)吸熱放熱(2)E2>E3>E1探究任務(wù)一探究任務(wù)二成功體驗(yàn)1下圖是碳和水蒸氣發(fā)生反應(yīng)生成CO、H2的途徑和三個(gè)狀態(tài)的能量(E)。試問(wèn):(1)步驟1、2分別是吸熱還是放熱?步驟1:

,步驟2:

。

(2)比較E1、E2、E3的大小:

。

(3)寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。

探究任務(wù)一探究任務(wù)二解析:步驟1是斷開(kāi)水分子中共價(jià)鍵的過(guò)程,需要吸收能量,故E2>E1;步驟2是原子間相互結(jié)合形成共價(jià)鍵的過(guò)程,需要放出能量,故E3<E2;碳和水蒸氣的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)(要記住一些典型的吸熱反應(yīng)),從整個(gè)反應(yīng)過(guò)程看,由反應(yīng)物(E1狀態(tài))到生成物(E3狀態(tài))要吸熱,所以E1<E3。綜上所述,可知E2>E3>E1。答案:(1)吸熱放熱(2)E2>E3>E1探究任務(wù)一探究任務(wù)二知識(shí)內(nèi)容探究1.NaOH溶于水放出熱量,NaOH溶于水是放熱反應(yīng)嗎?探究提示:吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)均是化學(xué)反應(yīng)。注意明確某些吸熱過(guò)程和放熱過(guò)程不屬于化學(xué)反應(yīng)。NaOH固體溶于水屬于放熱過(guò)程,不是化學(xué)反應(yīng),也就不屬于放熱反應(yīng)。探究任務(wù)一探究任務(wù)二2.加熱條件下進(jìn)行的反應(yīng)是否一定是吸熱反應(yīng),常溫下進(jìn)行的反應(yīng)是否一定是放熱反應(yīng)?

探究提示:都不一定?；瘜W(xué)反應(yīng)是吸熱還是放熱,與反應(yīng)條件無(wú)關(guān),而是取決于反應(yīng)過(guò)程中破壞舊化學(xué)鍵吸收總能量與形成新化學(xué)鍵放出總能量的相對(duì)大小。常溫下進(jìn)行的反應(yīng)有的放熱(如中和反應(yīng)),有的吸熱[如NH4Cl與Ba(OH)2·8H2O的反應(yīng)]。加熱條件下進(jìn)行的反應(yīng)有的放熱探究任務(wù)一探究任務(wù)二重點(diǎn)考向探究考向2

放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)的判斷【典例2】

下列說(shuō)法正確的是(

)A.需要加熱方能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)B.放熱的反應(yīng)在常溫下一定很容易發(fā)生C.反應(yīng)是放熱還是吸熱可以看反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對(duì)大小D.吸熱反應(yīng)一定難以發(fā)生探究任務(wù)一探究任務(wù)二解析:化學(xué)反應(yīng)的能量變化主要表現(xiàn)為放熱和吸熱。反應(yīng)是放熱還是吸熱主要取決于反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對(duì)大小。放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)在一定條件下都能發(fā)生。反應(yīng)開(kāi)始時(shí)需要加熱的反應(yīng)可能是吸熱反應(yīng),也可能是放熱反應(yīng)。比如,木炭的燃燒需加熱引燃,一旦反應(yīng)開(kāi)始不需加熱反應(yīng)仍可繼續(xù)進(jìn)行,而有些吸熱反應(yīng)在常溫下就能發(fā)生,如Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)。答案:C探究任務(wù)一探究任務(wù)二規(guī)律方法點(diǎn)撥

吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的判斷方法(1)根據(jù)反應(yīng)物和生成物的總能量的相對(duì)大小判斷——決定因素。若反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量,屬于放熱反應(yīng),反之是吸熱反應(yīng)。(2)根據(jù)化學(xué)鍵斷裂或形成時(shí)的能量變化判斷——用于計(jì)算。若斷裂反應(yīng)物中的化學(xué)鍵所吸收的總能量小于形成生成物中化學(xué)鍵所放出的總能量,屬于放熱反應(yīng),反之是吸熱反應(yīng)。(3)根據(jù)反應(yīng)物和生成物的相對(duì)穩(wěn)定性判斷。由不穩(wěn)定的物質(zhì)(能量高)生成穩(wěn)定的物質(zhì)(能量低)的反應(yīng)為放熱反應(yīng),反之為吸熱反應(yīng)。(4)根據(jù)反應(yīng)條件判斷。凡是持續(xù)加熱才能進(jìn)行的反應(yīng)一般是吸熱反應(yīng)。探究任務(wù)一探究任務(wù)二特別提醒(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)也不一定需要加熱,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。NaOH固體溶于水是放熱過(guò)程,但不是放熱反應(yīng);升華、蒸發(fā)、蒸餾等過(guò)程是吸熱過(guò)程,但不是吸熱反應(yīng)。探究任務(wù)一探究任務(wù)二成功體驗(yàn)2生活中每時(shí)每刻都發(fā)生著各種化學(xué)反應(yīng),下列反應(yīng)不一定屬于放熱反應(yīng)的是(

)A.H2SO4與Ba(OH)2溶液的反應(yīng)B.燃燒反應(yīng)C.復(fù)分解反應(yīng)D.中和反應(yīng)解析:H2SO4與Ba(OH)2溶液混合,酸與堿發(fā)生中和反應(yīng),是放熱反應(yīng);燃燒是指劇烈的發(fā)光、發(fā)熱的反應(yīng),因而都是放熱反應(yīng);復(fù)分解反應(yīng),有的是放熱反應(yīng),如酸堿中和反應(yīng),有的是吸熱反應(yīng),如氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體的反應(yīng)。答案:C123451.下列對(duì)化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤的是(

)A.會(huì)引起化學(xué)鍵的變化B.會(huì)產(chǎn)生新的物質(zhì)C.必然引起物質(zhì)狀態(tài)的變化D.必然伴隨著能量的變化解析:化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是化學(xué)鍵的斷裂和形成,表現(xiàn)為有新物質(zhì)生成,并伴隨著能量的變化,而化學(xué)變化中的反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)在反應(yīng)前后可能相同,也可能不相同。答案:C123452.下列變化過(guò)程中,放出能量的是(

)解析:A項(xiàng)硝酸銨溶于水吸收能量;B項(xiàng)表示形成化學(xué)鍵,放出能量;C項(xiàng)表示水的分解,吸收能量;D項(xiàng)表示硫黃升華,吸收能量。答案:B123453.下列反應(yīng)的能量變化與其他三項(xiàng)不相同的是(

)A.稀硫酸與氧化鐵反應(yīng) B.碳與二氧化碳反應(yīng)C.鋅片與稀硫酸反應(yīng) D.氫氧化鈉與鹽酸反應(yīng)解析:碳與二氧化碳的反應(yīng)為吸熱反應(yīng),而其他反應(yīng)均為放熱反應(yīng)。答案:B12345答案:D123455.在研究化學(xué)反應(yīng)中的能量變化時(shí),我們通常做下面的實(shí)驗(yàn):在一只小燒杯里,加入20g已研磨成粉末的Ba(OH)2·8H2O,將小燒杯放在事先已滴有3~4滴水的玻璃片上,然后向燒杯中加入約10gNH4Cl晶體,根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟,填寫(xiě)下表,并回答問(wèn)題。1234512345(1)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。

(2)實(shí)驗(yàn)中要立即用玻璃棒迅速攪拌的原因是

。

解析:該實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是在短時(shí)間內(nèi)使反應(yīng)充分進(jìn)行,使體系溫度快速降