資源簡介

(共20張PPT)
第六章 化學反應與能量
第一節 化學反應與能量變化
課時1 化學反應與熱能
課堂導入
現代社會中，人類的一切活動(從衣食住行到文化娛樂，從社會生產到學科研究等)都離不開能量，而許多能量的利用與化學反應中能量變化密切相關。
從煤、石油、天然氣等燃料燃燒提供的熱能，到各種化學電池提供的電能，都是通過化學反應獲得的。
化學反應中的能量變化通常表現為熱量的變化，例如化石燃料燃燒會釋放大量的熱，除了燃燒，其他化學反應也伴隨著放熱或吸熱現象。
課堂學習
實驗操作：
在試管中加入2mL 2mol/L鹽酸，用溫度計測量其溫度。再向試管中放入用砂紙打磨光亮的鎂條，觀察現象，并測量溶液溫度的變化。
實驗現象：
產生大量氣泡，溫度計示數上升。
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實驗操作：
將20g Ba(OH)2·8H2O晶體研細后與10g NH4Cl晶體一起放入燒杯中，并將燒杯放在滴有幾滴水的玻璃片上。
用玻璃棒快速攪拌，聞到氣味后迅速用玻璃片蓋上燒杯，用手觸摸燒杯壁下部，試著用手拿起燒杯，觀察現象。
實驗現象：
聞到刺激性氣味，燒杯壁發涼，玻璃片和燒杯粘接在一起。
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吸熱反應與放熱反應
實驗結論：化學反應中有新的物質生成，同時伴隨有熱量的釋放或吸收。
放熱反應：釋放熱量的化學反應被稱為放熱反應。
吸熱反應：吸收熱量的化學反應被稱為吸熱反應。
實驗原理：Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑
Ba(OH)2·8H2O + 2NH4Cl = BaCl2 + 2NH3↑ + 10H2O
結合所學習的知識，你還能舉出哪些放熱反應和吸熱反應的例子？
課堂學習
常見的吸熱反應
吸熱反應與放熱反應
常見的放熱反應
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化學反應中能量變化的原因
從宏觀角度來看，生成物和反應物的組成、結構和狀態不同，所具有的能量也不同，可以通過生成物和反應物總能量的相對大小判斷反化學反應的吸放熱。
化學反應的實質是原子(或原子團)的重新組合，即反應物中化學鍵的斷裂和生成物中化學鍵的形成。因此在化學反應中，一定會產生新的物質。
判斷依據：
若反應物總能量高于生成物總能量，則發生化學反應時會向環境釋放熱量；
若生成物總能量高于反應物總能量，則發生化學反應時會從環境吸收熱量。
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化學反應中能量變化的原因
放熱反應：化學能轉化為熱能
吸熱反應：熱能轉化為化學能
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化學反應中能量變化的原因
反應物
從微觀角度來看，物質中的原子或原子團是通過化學鍵相結合的，化學反應中需要吸收能量從而斷裂舊化學鍵，而形成新化學鍵則會釋放能量，因此化學鍵的斷裂與形成是化學反應中能量變化的主要原因。
吸收能量
原子
斷鍵
生成物
成鍵
釋放能量
吸熱反應
放熱反應
吸收能量<放出能量
吸收能量>放出能量
1molH2
在25℃和101kPa的條件下
2molH
1molH2
吸收436kJ的能量斷裂1molH-H鍵
釋放436kJ的能量形成1molH-H鍵
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化學反應中能量變化的原因
1mol H2
以氫氣和氯氣反應生成氯化氫為例(在25℃和101kPa的條件下)：H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g)
H
H
Cl
Cl
H
Cl
H
Cl
1mol Cl2
2mol HCl
H
H
Cl
Cl
2mol H
2mol Cl
吸收436kJ熱量
吸收243kJ熱量
釋放431kJ熱量
釋放431kJ熱量
斷開1 mol H-H 鍵要吸收 436 kJ 的能量；
斷開1 mol Cl-Cl 鍵要吸收 243 kJ 的能量；
生成1 mol H-Cl 鍵要釋放 431 kJ 的能量。
你能計算出來該反應吸收或釋放多少能量嗎？
反應需要釋放183kJ的能量。
課堂學習
化學反應中熱量的利用
1、柴草時期(火的發現至18世紀產業革命)
(1)標志：以樹枝雜草為主要能源。
(2)主要貢獻：
①推動了人類文明的進步；
②鉆木取火使人類告別了“茹毛飲血”的生活，熟食促進了人類的進化；
③陶瓷、煉銅、冶鐵等化學工藝在烈火中誕生，合成了新材料。
人類利用能源的三個階段
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化學反應中熱量的利用
人類利用能源的三個階段
2、化石能源時期(18世紀中期至現代)
(1)標志：以煤、石油、天然氣為主要能源。
(2)主要貢獻：
①促進了冶金工業的發展和蒸汽機的推廣，推動了近代產業革命；
②推動了汽車、飛機等工業的發展，加速了現代工業化的進程。
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化學反應中熱量的利用
人類利用能源的三個階段
3、多能源結構時期
(1)標志：可再生能源和清潔能源(綠色能源)成為新能源的主力軍。太陽能、氫能、核能、生物質能、地殼地表能將成為能源家族的主要成員。
(2)主要貢獻：
①滿足人們生產、生活所需的能源；
②提高了能源的利用率；
③最大限度地減少對環境的污染。
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化學反應中熱量的利用
現階段人類獲取熱能的主要途徑是物質的燃燒，使用最多的常規能源仍然是化石燃料(煤、石油、天然氣)。
利用化石燃料亟待解決的問題：
一是其短期內不可再生，儲量有限，隨著能源消費需求的不斷增加，能源消費量與儲量之間的矛盾日益突顯；
二是煤和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。
課堂學習
化學反應中熱量的利用
針對化石能源問題的解決方案：
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
可通過使用節能燈，改進電動機的材料和結構，以及發電廠、鋼鐵廠余熱與城市供熱聯產等措施促進能源循環利用，有效提高能源利用率。
3. 其它能源代替
開發使用新能源，目前理想的新能源有太陽能、風能、地熱能、海洋能和氫能等。
課堂鞏固
正誤判斷
1. 放熱反應中化學能會全部轉化為熱能。
4. 存在著吸收熱量或釋放熱量的變化一定會屬于化學變化。
2. 鐵和稀鹽酸的反應放熱，所以鐵的能量高于氫氣。
3. 形成1molH-H鍵釋放能量與斷裂1molH-H吸收能量相同。
×
×
×
×
課堂鞏固
汽車受到猛烈碰撞時，安全氣囊內的NaN3固體迅速分解，產生氮氣和金屬鈉，該過程中的能量變化如下圖所示，下列說法錯誤的是 ( )
A．NaN3屬于離子化合物
B．NaN3的分解反應屬于放熱反應C．E1表示2molNaN3固體的能量D．NaN3作為安全氣囊的氣體發生劑，具有產氣快、產氣量大等優點。
C
課堂鞏固
下列反應放出熱量的是 ( )
A.氫氧化鋇與氯化銨的反應 B.鹽酸與碳酸氫鈉的反應
C.灼熱的炭與二氧化碳的反應 D.鎂條與稀鹽酸的反應
D
液態儲氫技術就是在常溫常壓下將氫氣融入一種化合物“儲油”中，形成“氫油”，便于儲存和運輸，下列有關說法錯誤的是 ( )
A.氫油不穩定
B.氫能源屬于可再生能源
C.該技術實現了常溫常壓下儲氫技術的新突破
D.液態儲氫項目有利于發展氫能源電動機，從而帶來新能源汽車的升級
A
課堂小結
反應物
吸收能量
原子
斷鍵
生成物
成鍵
釋放能量
吸熱反應
放熱反應
吸收能量<放出能量
吸收能量>放出能量
放熱反應：釋放熱量的化學反應。
吸熱反應：吸收熱量的化學反應。
判斷依據：
宏觀角度來看，反應物與生成物能量高低的比較；
微觀角度來看，斷裂化學鍵吸收能量與形成化學鍵釋放能量的相對大小。
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