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第一課時(shí) 化學(xué)反應(yīng)與熱能
第六章　化學(xué)反應(yīng)與能量
第一節(jié)　化學(xué)反應(yīng)與能量變化
素養(yǎng)要求
1.知道化學(xué)反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與熱能的轉(zhuǎn)化，認(rèn)識(shí)吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)。
2.能用化學(xué)鍵解釋某些吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)。
3.認(rèn)識(shí)燃料的燃燒效率、保護(hù)環(huán)境、開發(fā)清潔燃料的必要性和重要性。
能源與材料、信息一起被稱為現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的三大支柱。人類文明始于用火——熱能的使用，現(xiàn)代社會(huì)的一切活動(dòng)（從衣食住行到文化娛樂(lè)，從社會(huì)生產(chǎn)到科學(xué)研究等）都離不開能源，在影響全球經(jīng)濟(jì)和生活的各種因素中，能源居于首位。可以說(shuō)能源是現(xiàn)代物質(zhì)文明的原動(dòng)力，與我們每個(gè)人息息相關(guān)。
在現(xiàn)代廣泛使用的各種能源中，哪些與化學(xué)密切相關(guān)？面對(duì)能源枯竭的危機(jī)，提高能源的利用率和開辟新能源是解決這一問(wèn)題的兩個(gè)主要方向，在這方面化學(xué)能作出什么貢獻(xiàn)？
【歷史回顧】
燒烤全羊
古制銅酒器
煉 鐵
火的歷史，遠(yuǎn)比人類的歷史要長(zhǎng)得多據(jù)考古學(xué)家發(fā)現(xiàn):云南的元謀人約在170萬(wàn)年前就開始用火了，人類開始利用燃燒產(chǎn)生的熱量進(jìn)行了“燒烤”。
燃燒產(chǎn)生的熱量來(lái)自哪里？
今天，我們就一起來(lái)學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)與熱能，共同探究其中的奧秘吧
你知道其中的奧秘嗎？
為什么會(huì)有熱量產(chǎn)生？
1
認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)與能量變化
任務(wù)一 認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)與能量變化
化學(xué)反應(yīng)中總會(huì)伴隨著能量變化，通常主要表現(xiàn)為熱能的變化，有的釋放熱量，有的吸收熱量。除轉(zhuǎn)化為熱能外，還轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、光、聲、電等多種能量形式。
※化學(xué)變化過(guò)程始終伴隨物質(zhì)變化和能量變化
※化學(xué)變化始終遵循物質(zhì)的質(zhì)量守恒和能量守恒
化學(xué)反應(yīng)
釋放熱量的反應(yīng)
放熱反應(yīng)
體系溫度升高
體系溫度降低
機(jī)械能
光能
聲能
電能
吸熱反應(yīng)
吸收熱量的反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 結(jié)論
實(shí)驗(yàn)探究
任務(wù)一 認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)與能量變化
實(shí)驗(yàn)6-1
在一只試管中加入2mL2mol/L鹽酸，并用溫度計(jì)測(cè)量其溫度。再向試管中放入用砂紙打磨光亮的鎂條，觀察現(xiàn)象，并測(cè)量溶液溫度的變化
升高
氣泡
Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑
氣體
放出
有 產(chǎn)生；用手觸摸反應(yīng)后的試管，用溫度計(jì)測(cè)量溶液溫度溫度 。
該反應(yīng)產(chǎn)生_____，該反應(yīng) _____熱量。
化學(xué)反應(yīng)方程式：
任務(wù)一 認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)與能量變化
實(shí)驗(yàn)6-2
實(shí)驗(yàn)探究
將20g Ba(OH)2·8H2O晶體研細(xì)后與10g NH4Cl在燒杯中混合，并將燒杯放在滴有幾滴水的木片上，用玻璃棒快速攪拌，聞到氣味后迅速用玻璃片蓋上燒杯，用手觸摸燒杯下部，試著用手拿起燒杯。
實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 結(jié)論
刺激性
發(fā)涼
黏結(jié)在一起
糊狀
吸收
Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=
BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
結(jié)論：化學(xué)反應(yīng)有新物質(zhì)生成，同時(shí)反應(yīng)過(guò)程中伴有熱量的釋放或吸收。
聞到________氣味；
燒杯壁_____；
木片和燒杯___________；
混合物呈_____。
該反應(yīng)產(chǎn)生NH3和H2O，
該反應(yīng) _____熱量。
化學(xué)反應(yīng)方程式：
任務(wù)一 認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)與能量變化
1.放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)
(1)概念
①放熱反應(yīng)： 熱量的化學(xué)反應(yīng)。
②吸熱反應(yīng)： 熱量的化學(xué)反應(yīng)。
釋放
吸收
體會(huì)吸、
放熱反應(yīng)
【實(shí)驗(yàn)6-1】
【實(shí)驗(yàn)6-2】
任務(wù)一 認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)與能量變化
(1)舉例說(shuō)明：放出(吸收)熱量的變化一定是放熱(吸熱)反應(yīng)嗎？
不一定。吸、放熱反應(yīng)都屬于化學(xué)反應(yīng)，而濃H2SO4、NaOH固體等溶于水放熱，NH4NO3、KNO3、NH4Cl等固體溶于水吸熱，以上變化過(guò)程均為物理變化，不是吸、放熱反應(yīng)。
(2)吸熱反應(yīng)一定需要加熱才能發(fā)生嗎？
不一定，吸、放熱反應(yīng)與反應(yīng)是否需要加熱等條件沒(méi)有直接聯(lián)系，如NH4Cl晶體與Ba(OH)2·8H2O晶體常溫下的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。
知識(shí)反思
任務(wù)一 認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)與能量變化
2、常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)
放熱反應(yīng) 吸熱反應(yīng)
①所有的燃燒反應(yīng)
②酸堿中和反應(yīng)
③大多數(shù)化合反應(yīng)
④活潑金屬與水或酸的反應(yīng)
⑤物質(zhì)的緩慢氧化
⑥鋁熱反應(yīng)(見第八章)
①大多數(shù)分解反應(yīng)
②銨鹽與堿的反應(yīng)，如Ba(OH)2·8H2O晶體或Ca(OH)2與NH4Cl晶體反應(yīng)
③以C、H2、CO為還原劑的部分氧化還原反應(yīng)，如C與H2O(g)反應(yīng)，C與CO2反應(yīng)
④NaHCO3與鹽酸的反應(yīng)
放熱物理變化：
①濃硫酸溶于水②NaOH固體溶于水③同一物質(zhì)的固態(tài)→液態(tài)→氣態(tài)
吸熱物理變化：
①銨鹽溶于水②NaHCO3固體溶于水③同一物質(zhì)的氣態(tài)→液態(tài)→固態(tài)
任務(wù)二 探究反應(yīng)過(guò)程中能量變化的原因
資料卡片1:能量越高的物質(zhì)，其穩(wěn)定性越差
化學(xué)能
熱能
化學(xué)反應(yīng)
物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)與 不同，所具有的能量不同。因此，一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的能量變化取決于 和 的相對(duì)大小。
狀態(tài)
反應(yīng)物總能量
生成物總能量
釋
放
能
量
Q放
①反應(yīng)物的總能量 > 生成物的總能量
（1）放熱反應(yīng)
3、從總能量高低理解能量變化的原因(宏觀辨識(shí))
②反應(yīng)物的總能量=生成物的總能量+Q放
③化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能
任務(wù)二 探究反應(yīng)過(guò)程中能量變化的原因
①生成物的總能量 > 反應(yīng)物的總能量
（2）吸熱反應(yīng)
②反應(yīng)物的總能量 = 生成物的總能量 - Q放
③熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能被生成物“儲(chǔ)存”
任務(wù)二 探究反應(yīng)過(guò)程中能量變化的原因
4、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因----微觀解釋
吸收
吸熱
釋放
放熱
化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)就是舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成
任務(wù)二 探究反應(yīng)過(guò)程中能量變化的原因
例：H2在Cl2燃燒
用化學(xué)鍵的觀點(diǎn)分析
H2 + Cl2 === 2HCl
H-Cl
Cl-Cl
H-H
斷 裂
斷 裂
形 成
2H
思考：為什么燃燒會(huì)放出大量的熱？
吸收
釋放
吸收
任務(wù)二 探究反應(yīng)過(guò)程中能量變化的原因
能量
反應(yīng)進(jìn)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
鍵能越大物質(zhì)越穩(wěn)定
能量越低物質(zhì)越穩(wěn)定
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反應(yīng)過(guò)程圖示：
根據(jù)上圖計(jì)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(yīng)為 反應(yīng)。
679
862
放熱
<
任務(wù)二 探究反應(yīng)過(guò)程中能量變化的原因
畫出放熱、吸熱反應(yīng)的能量隨反應(yīng)過(guò)程的變化圖。
放熱反應(yīng)
吸熱反應(yīng)
知識(shí)提現(xiàn)
反應(yīng)物能量
能量
生成物能量
中間物質(zhì)能量
反應(yīng)物能量
生成物能量
中間物質(zhì)能量
能量
反應(yīng)物總鍵能>生成物總鍵能
反應(yīng)物總鍵能<生成物總鍵能
總結(jié)歸納
1、判斷吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的兩種方法
(1)根據(jù)反應(yīng)物總能量和生成物總能量的相對(duì)大小判斷——反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反之為吸熱反應(yīng)(宏觀角度)。
(2)根據(jù)化學(xué)鍵斷裂和形成時(shí)能量變化大小關(guān)系判斷——斷裂反應(yīng)物中化學(xué)鍵吸收的總能量大于形成生成物中化學(xué)鍵釋放的總能量的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，反之為放熱反應(yīng)(微觀角度)。
【拓展】鍵能
在25℃，101KPa條件下，形成或斷裂1mol 化學(xué)鍵所釋放或吸收的能量稱為化學(xué)鍵的鍵能。
課堂練習(xí)：
已知形成1mol化學(xué)鍵放出的能量見下表：
化學(xué)鍵 H-H Cl-Cl H-Cl
能量/kJ·mol-1 436 243 431
計(jì)算反應(yīng)H2 + Cl2 = 2HCl發(fā)生時(shí)，生成2mol的能量變化
H = 436kJ/mol + 243kJ/mol -2×431kJ/mol
= -183kJ/mol
典例分析
2
化學(xué)反應(yīng)中熱能的利用
任務(wù)三 化學(xué)反應(yīng)中熱能的利用
1.現(xiàn)階段人類獲取熱能的主要途徑
煤的燃燒
石油的燃燒
其他物質(zhì)的燃燒
天然氣的燃燒
主要形式
任務(wù)三 化學(xué)反應(yīng)中熱能的利用
儲(chǔ)量有限，短期內(nèi)不可再生
影響環(huán)境
煤、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(lái)源。
2.化石燃料利用過(guò)程面臨的問(wèn)題
任務(wù)三 化學(xué)反應(yīng)中熱能的利用
煤、汽油和柴油等作為燃料大量使用會(huì)造成空氣污染，但不使用它們又會(huì)嚴(yán)重影響現(xiàn)代社會(huì)的生產(chǎn)和生活。
如果你是社會(huì)不同人群，你的想法是什么？你會(huì)怎么做？
大力發(fā)展新能源，如太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能等清潔能源。
例如：
節(jié)約能源逐步減少煤、汽油、柴油等燃料的使用。
任務(wù)三 化學(xué)反應(yīng)中熱能的利用
3.能源可持續(xù)發(fā)展的措施
提高燃料的燃燒效率
提高能源的利用率
開發(fā)使用新能源
任務(wù)三 化學(xué)反應(yīng)中熱能的利用
多能源結(jié)構(gòu)時(shí)期
太陽(yáng)能、化石能源、水能、 風(fēng)能、潮汐能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能、核能以 及氫能。
常見的能源主要有以下十種:
小組小結(jié)
能量變化
化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能
放熱 反應(yīng)
吸熱 反應(yīng)
類型
反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量
反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量
遵循能量守恒原理
能量 利用
燃料充分燃燒
新能源的開發(fā)
減少污染
當(dāng) 堂 練 習(xí)
3
任務(wù)四 限時(shí)訓(xùn)練
1.(2023·西安長(zhǎng)安一中高一期中)下列反應(yīng)放出熱量的是（ ）
A.氫氧化鋇與氯化銨的反應(yīng)
B.鹽酸與碳酸氫鈉的反應(yīng)
C.灼熱的炭與二氧化碳的反應(yīng)
D.鎂條與稀鹽酸的反應(yīng)
D
任務(wù)四 限時(shí)訓(xùn)練
2.(2023·北京育才學(xué)校高一期中)下列反應(yīng)的能量變化能用如圖表示的是（ ）
A.鎂條與稀硫酸反應(yīng)
B.Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)
C.氫氧化鈉溶液和稀鹽酸反應(yīng)
D.甲烷在O2中的燃燒反應(yīng)
B
任務(wù)四 限時(shí)訓(xùn)練
3.(2023·安徽池州高一統(tǒng)考期中)化學(xué)反應(yīng)
A2＋B2===2AB的能量變化如圖所示，則
下列說(shuō)法中正確的是（ ）
A.該反應(yīng)斷開化學(xué)鍵消耗的總能量大于形
成化學(xué)鍵釋放的總能量
B.該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)
C.斷裂2 mol AB中化學(xué)鍵需要吸收y kJ能量
D.1 mol A2和1 mol B2的總能量低于2 mol AB的總能量
C
任務(wù)四 限時(shí)訓(xùn)練
4.(2022·黑龍江大慶中學(xué)高一期末)某反應(yīng)由兩步反應(yīng)：A===B===C構(gòu)成，它的反應(yīng)能量曲線如圖，下列敘述正確的是（ ）
A.兩步反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)
B.三種化合物中C最穩(wěn)定
C.A與C的能量差為E4
D.A===B反應(yīng)條件一定要加熱
B

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