資源簡介

(共42張PPT)
課題：第一節化學反應與能量變化
第六章　化學反應與能量
實驗操作 實驗現象 結論
有 產生；用溫度計測量，溫度 。 該反應產生_____，
該反應 _____熱量。
化學反應方程式：
1.實驗探究：化學反應中的能量變化
任務一 認識吸熱反應和放熱反應
實驗6-1
實驗操作 實驗現象 結論
有 產生；用溫度計測量，溫度 。 該反應產生_____，
該反應_____熱量。
化學反應方程式：
升高
氣泡
Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑
放出
氣體
1.實驗探究：化學反應中的能量變化
實驗6-1
實驗操作 實驗現象 結論
聞到________氣味； 燒杯壁_____； 玻璃片和燒杯___________； 混合物呈_____。 該反應產生NH3和H2O，
該反應 _____熱量。
化學反應方程式：
1.實驗探究：化學反應中的能量變化
實驗6-2
的玻璃片
實驗操作 實驗現象 結論
聞到________氣味； 燒杯壁_____； 玻璃片和燒杯_________； 混合物呈_____。 該反應產生NH3和H2O，
該反應_____熱量。
化學反應方程式：
刺激性
發涼
黏結在一起
糊狀
吸收
Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=
BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
結論：化學反應有新物質生成，同時反應過程中伴有熱量的釋放或吸收。
1.實驗探究：化學反應中的能量變化
實驗6-2
的玻璃片
2.放熱反應和吸熱反應
(1)概念
①放熱反應： 熱量的化學反應。
②吸熱反應： 熱量的化學反應。
釋放
吸收
(2)常見的放熱反應和吸熱反應
放熱反應 吸熱反應
①所有的燃燒反應
②酸堿中和反應
③大多數化合反應
④活潑金屬與水或酸的反應
⑤物質的緩慢氧化
⑥鋁熱反應(見第八章)
①大多數分解反應
②銨鹽與堿的反應，如Ba(OH)2·8H2O晶體或Ca(OH)2與NH4Cl晶體反應
③以C、H2、CO與H2O(g)反應，灼熱的C與CO2反應
④NaHCO3與鹽酸的反應
1.舉例說明：放出(吸收)熱量的變化一定是放熱(吸熱)反應嗎？
小試牛刀1：
不一定。吸、放熱反應都屬于化學反應，像濃H2SO4、NaOH固體等溶于水放熱，NH4NO3、KNO3、NH4Cl等固體溶于水吸熱，冰融化成水吸熱，以上變化過程均為物理變化，不是放（吸）熱反應。
2.放熱反應不用加熱、吸熱反應一定需要加熱才能發生嗎？
不一定，吸、放熱反應與反應是否需要加熱等條件沒有直接聯系，如NH4Cl晶體與Ba(OH)2·8H2O晶體常溫下的反應為吸熱反應，而H2和O2反應需要點燃的條件反應。
3.化學反應中能量變化的原因
(1)從化學鍵變化的角度理解能量變化的原因(微觀探析)
①原因
吸收
吸熱
釋放
放熱
②舉例說明：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反應過程如圖所示：
吸收
釋放
吸收
根據上圖計算1 mol H2和1 mol Cl2斷鍵吸收的總能量為 kJ，形成2 mol HCl共釋放 kJ能量，斷鍵吸收的總能量 成鍵釋放的總能量，因此該反應為 反應。
679
862
放熱
<
能量
反應進程
H
Cl
Cl-
H-
H-Cl
H-Cl
斷1 mol H-H鍵吸收436kJ
斷1 mol Cl-Cl鍵吸收243kJ
H
Cl
Cl
H
形成 2 mol
H-Cl鍵放出2×431 kJ即862 kJ 能量
放出能量183kJ
H2(g)＋Cl2(g)==2HCl(g)的反應過程圖示：
從化學鍵變化導致能量變化角度放熱、吸熱反應的能量隨反應過程的變化圖。
放熱反應
吸熱反應
(2)從總能量高低理解能量變化的原因(宏觀辨識)
物質的組成、結構與 不同，所具有的能量不同。因此，一個化學反應的能量變化取決于 和 的相對大小。
放熱反應 吸熱反應

化學能轉化為 。 熱能轉化為 被生成物“儲存”
釋放
吸收
狀態
反應物總能量
生成物總能量
熱能
化學能
一般能量越低物質越穩定。
放熱、吸熱反應反應物與生成物的總能量隨反應過程的變化圖。
放熱反應：反應物能量 > 生成物能量
吸熱反應：反應物能量<生成物能量
1.正誤判斷
(1)鎂條在空氣中燃燒是放熱反應，反應過程中所釋放的能量全部轉化為熱能
(　　)
(2)相同條件下形成1 mol H—Cl放出的能量與斷開1 mol H—Cl吸收的能量相等
(　　)
(3)對于一個化學反應來說，當化學鍵斷裂時吸收的能量大于化學鍵形成時放出的能量，則反應放熱(　　)
(4)已知Fe與稀鹽酸的反應為放熱反應，即Fe的能量大于H2的能量(　　)
(5)石墨轉化為金剛石需要吸收熱量，所以金剛石更穩定(　　)
小試牛刀2：
×
√
×
×
×
√
2.已知2H→H2的能量變化如圖所示。下列說法不正確的是（　　）
A.2H→H2過程中形成的化學鍵是共價鍵
B.相同質量的氫氣分子的能量比氫原子的能量低
C.2H→H2過程中形成1 mol新化學鍵放出437.6 kJ的能量
D.1 mol H2離解成2 mol H要放出437.6 kJ能量
1.人類利用能源的三個階段
任務二 化學反應中熱能的利用
柴草時期——樹枝雜草
↓
化石能源時期——煤、石油、天然氣
↓
多能源結構時期——太陽能、氫能、核能、風能、地熱能等
2.現階段人類獲取熱能的主要途徑
煤的燃燒
石油的燃燒
天然氣的燃燒
主要形式
儲量有限，短期內不可再生
影響環境
煤、石油產品燃燒排放的粉塵、SO2、NOx、CO等是大氣污染物的主要來源。
3.化石燃料利用過程中亟待解決的兩方面問題
4.能源可持續發展的措施
提高燃料的燃燒效率：
改進鍋爐的爐型和燃料空氣比、清理積灰等
提高能源的利用率：
使用節能燈、改進電動機的材料和結構、發電廠和鋼鐵廠余熱與城市供熱聯產等
開發使用新能源：
太陽能、風能、地熱能、海洋能、氫能等
5.新能源
（1）特點：資源豐富、　 　、　 　等。
（2）人們比較關注的新能源：　 　能、　 　能、地熱能、海洋能和　 　能等。
可以再生
對環境無污染
太陽
風
氫
小試牛刀3：
1.人類將在未來幾十年內逐漸由“碳素燃料文明時代”過渡至“太陽能文明時代”（包括風能、生物質能等太陽能的轉換形態），人們將適應“低碳經濟”和“低碳生活”。下列說法不正確的是（　　）
A.研究菠菜蛋白質“發電”屬于“太陽能文明”
B.發展太陽能經濟不會減緩溫室效應
C.植物進行光合作用是將太陽能轉化為化學能
D.石油和天然氣都屬于碳素燃料
√
2.在人類生產、生活對能量的需求日益增長的今天，研究化學反應及其能量變化，對合理利用常規能源和開發新能源具有十分重要的意義。能源是人類賴以生存和發展不可缺少的因素。請完成下列問題：
(1)礦物能源是現代人類社會賴以生存的重要物質基礎。目前，全球仍主要處于化石能源時期。下列不屬于化石能源的是________(填字母，下同)。
A.石油 B.煤
C.天然氣 D.生物質能
D
(2)下列對能源的看法合理的是________。
A.化石能源屬于不可再生能源，只會越用越少
B.生物質能是一種可再生能源，有廣闊的應用前景
C.太陽能、氫能、風能、地熱能都屬于新能源
D.我國人口眾多、資源相對匱乏、環境承載能力較弱，因此要建設節約型
社會
ABCD
2Al+6H2O+2OH-===2[Al(OH)4]-+3H2↑
反應放熱
氧化還原反應
CaO+H2O===Ca(OH)2
化合反應
反應放熱
01
02
此外，發熱包中也常見鋁粉，鋁通過和堿溶液發生氧化還原反應釋放熱量，以此實現持續發熱。
自熱包有不同配方，但大體上包括四類成分。最主要的是生石灰，學名氧化鈣，它和水接觸之后可以產生熟石灰，學名氫氧化鈣。在這個過程中會釋放大量熱量，是發熱包主要的熱量來源。
2001年
2015年
2018年
近幾年中國發電總量構成對比
火電仍然是中國發電的主要組成；其它形式的發電占比逐年在增加。
燃料燃燒
蒸汽輪機
發電機
化學能
熱能
機械能
電能
氧化還原反應
舊鍵斷裂和新鍵形成、伴隨體系能量變化
氧化劑與還原劑之間發生電子的轉移
火電站工作原理
火力發電有的弊端
蒸汽
化學能
(燃料)
燃燒
發電機
熱能
機械能
(渦輪機)
電能
弊端
化石燃料屬于不可再生資源，用化石燃料發電會造成資源的浪費
火力發電的過程中，能量經過多次轉化，利用率低，能量損失大
化石燃料燃燒會產生大量的有害物質(如SO2、CO、NO2、粉塵等) ，污染環境
直接
實驗探究
實驗一：將鋅片和銅片插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現象
實驗二：用導線連接鋅片和銅片，觀察、比較導線連接前后的現象
Zn
Cu
稀H2SO4
Zn
Cu
稀H2SO4
實驗三：用導線在鋅片和銅片之間串聯一個電流表，觀察電流表的指針
任務一：基于宏觀視角認識Zn-Cu原電池的形成過程
實驗現象 結 論
實驗一
實驗二
實驗三
有電流形成
銅片表面有H2生成
銅片表面無氣泡
Zn+2H+ === Zn2++H2↑
電流計指針偏轉
鋅片不斷溶解
銅片上有氣泡產生
鋅片表面有氣泡
銅片表面有氣泡
Cu不與稀H2SO4反應
任務2：基于微觀視角了解Zn-Cu原電池的基本原理
由元素守恒，H2來自于H+
Cu上H2是如何產生的？
由化合價，H+得電子變成H2
反應式為： 2H+ + 2e- ==H2↑
哪個物質失電子？
由化合價，Zn失電子生成Zn2+
反應式為： Zn - 2e－==Zn2+
電子經導線，從負極到正極
電流計指針偏轉了
H+如何變成H2的
正極：2H+ + 2e- ==H2↑
負極：Zn - 2e- == Zn2+
負極
失電子
發生氧化反應
正極
得電子
發生還原反應
電子流出的一極是負極，電子流入的一極是正極
如何確定正負極？
陽離子移向正極，陰離子移向負極
正正負負
把化學能轉化為電能的裝置
1. 原電池：
原電池
2. 原電池的構成條件：兩極一液一線一反應
④
必須存在自發的氧化還原反應
①
兩個活潑性不同的電極
②
兩極之間填充電解質溶液
③
必須形成閉合回路
Zn ＋2H+ === Zn2+ + H2↑
H2SO4溶液
稀硫酸
Zn
Cu
Zn2+
e-
e-
H+
H+
－
+
Zn－2e- = Zn2+
2H+ + 2e- = H2↑
氧化反應
還原反應
鋅片：逐漸溶解
銅片：產生氣泡
負極
正極
SO42-
e－
I
外電路
內電路
陽離子
陰離子
3.工作原理：
電子不下水
離子不上岸
電子定向移動導電
離子定向移動導電
4. 原電池正、負極的判斷方法
①從電極材料：
②從電極反應現象：
③從外電路電子流動方向：
④從電極反應本質：
一般 相對較活潑金屬——負極
相對較不活潑金屬——正極
一般 溶解的一極——負極
有氣泡產生或質量增加的一極——正極
電子流出的一極——負極
電子流入的一極——正極
被氧化的一極——負極
被還原的一極——正極
5.原電池原理的應用
（1）比較金屬活動性
兩種金屬分別作原電池的兩極時，一般作負極的金屬比正極的金屬活潑。
例如：有兩種金屬a和b，用導線連接后插入稀硫酸中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產生。
則：金屬_____是負極，金屬_____是正極；金屬活動性：________。
a
b
a ＞ b
（2）增大氧化還原反應的速率
一個氧化還原反應，構成原電池時的反應速率比直接接觸的反應速率快。
例如：鋅和稀 H2SO4 反應時，若加入少量 CuSO4溶液，Zn 與 CuSO4 反應生成 Cu，形成 Zn | 稀硫酸 | Cu 原電池，加快產生H2的速率。
Zn
Cu
SO42－
H+
H+
H+
e－
負極：Zn－2e－=Zn2+
正極：2H++2e－=H2
將反應2Fe3+＋Cu == 2Fe2+＋Cu2+設計成原電池。
負極：Cu－2e－=Cu2+
正極：2Fe3++2e－=2Fe2+
（3）設計原電池
小試牛刀
1、有a、b、c、d四個金屬電極，有關的反應裝置及部分反應現象如下：
C
實驗裝置 d＞c
部分實驗現象 a極質量減小；b極質量增加 b極有氣體產生；c極無變化 d極溶解；c極有氣體產生 電流計指示在導線中電流從a極流向d極
由此可判斷這四種金屬的活動性順序是（　　）
A.d＞a＞c＞b　　B.b＞c＞d＞a
C.d＞a＞b＞c　　D.a＞b＞d＞c
a＞b
b＞c
d＞c
d＞a
(1)火力發電過程中，機械能轉化為電能是整個能量轉化的關鍵( )
(2)原電池的電極材料必須是金屬( )
(3)原電池工作時，正極與負極轉移電子數相同( )
(4)在鋅銅原電池中，電子由鋅通過導線流向銅，再由銅通過電解質溶液到達鋅( )
(5)原電池中陽離子向正極移動( )
×
2.正誤判斷
√
×
×
√
A．①②⑤⑥ B．④⑥⑦⑧ C．②⑤⑥⑦ D．④⑥⑦
如果能形成原電池，請找出負極是哪一極？
3、哪些能形成原電池（ ）
D
√
√
√
√
√
簡易電池的設計與制作
實驗用品：
蘋果，食鹽水，濾紙，銅片、鋅片、鋁片，石墨棒，導線，電子音樂卡或發光二極管，電流表
實驗過程：
(1)水果電池
(2)設計演示原電池的趣味實驗
燃料燃燒
蒸汽輪機
發電機
化學能
熱能
機械能
電能
概念
原電池
工作原理
構成條件
課堂總結
課堂小結

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