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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
第1課時(shí)　化學(xué)反應(yīng)與熱能
[學(xué)習(xí)目標(biāo)]
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)(重點(diǎn))。
2.能用化學(xué)鍵解釋某些吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)(難點(diǎn))。
3.認(rèn)識(shí)燃料的燃燒效率、保護(hù)環(huán)境、開(kāi)發(fā)清潔燃料的必要性和重要性。
引入新課
化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)嗎？?jī)蓚€(gè)實(shí)驗(yàn)探究反應(yīng)中的熱量變化。
一、吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)
1.實(shí)驗(yàn)探究：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化
實(shí)驗(yàn) 操作
實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)象
結(jié)論
化學(xué) 方程式
有氣泡產(chǎn)生；溫度升高
反應(yīng)產(chǎn)生氣體，放出熱量
Mg＋2HCl==MgCl2＋H2↑
有刺激性氣味；杯壁發(fā)涼；木片和燒杯黏結(jié)在一起；混合物呈糊狀
反應(yīng)產(chǎn)生NH3和H2O，吸收熱量
Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl==BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
2.放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)
放熱反應(yīng)：釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)。
吸熱反應(yīng)：吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)。
放熱反應(yīng)
所有的燃燒反應(yīng)
酸堿中和反應(yīng)
大多數(shù)化合反應(yīng)
活潑金屬與水或酸的反應(yīng)
物質(zhì)的緩慢氧化
鋁熱反應(yīng)
吸熱反應(yīng)
大多數(shù)分解反應(yīng)
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))
C與H2O(g)的反應(yīng)，C與CO2的反應(yīng)
NaHCO3與鹽酸的反應(yīng)
一、吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)
(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)。
思考1
一、吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)
3.化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因
(1)微觀探析——從化學(xué)鍵變化的角度理解能量變化
已知25 ℃和101 kPa條件下 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)
吸收
釋放
吸收
斷鍵吸收的總能量<成鍵放出的總能量，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。
一、吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)
3.化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因
(1)微觀探析——從化學(xué)鍵變化的角度理解能量變化
吸收
吸熱
釋放
放熱
(2)宏觀辨識(shí)——從總能量高低理解能量變化的原因
物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)與狀態(tài)不同，能量不同。
能量變化取決于反應(yīng)物總能量和生成物總能量的相對(duì)大小。
一、吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)
3.化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因
(2)宏觀辨識(shí)——從總能量高低理解能量變化的原因
放熱反應(yīng)
熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能被生成物“儲(chǔ)存”
能量
反應(yīng)過(guò)程
反應(yīng)物
總能量
高
生成物
總能量
低
化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能
釋放能量
能量
反應(yīng)過(guò)程
反應(yīng)物
總能量
低
生成物
總能量
高
吸收能量
吸熱反應(yīng)
一、吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)
1.判斷正誤
(1)鎂條在空氣中燃燒是放熱反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中所釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為熱能
(　　)
(2)相同條件下形成1 mol H—Cl放出的能量與斷開(kāi)1 mol H—Cl吸收的能量相等
(　　)
(3)對(duì)于一個(gè)化學(xué)反應(yīng)來(lái)說(shuō)，當(dāng)化學(xué)鍵斷裂時(shí)吸收的能量大于化學(xué)鍵形成時(shí)放出的能量，則反應(yīng)放熱(　　)
(4)已知Fe與稀鹽酸的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即Fe的能量大于H2的能量(　　)
(5)石墨轉(zhuǎn)化為金剛石需要吸收熱量，所以金剛石更穩(wěn)定(　　)
×
√
×
×
×
應(yīng)用體驗(yàn)
一、吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)
應(yīng)用體驗(yàn)
2.分析如圖，不能得出的結(jié)論是
A.H2與O2反應(yīng)是放熱反應(yīng)
B.斷開(kāi)化學(xué)鍵要放出能量
C.化學(xué)反應(yīng)既有物質(zhì)變化又有能量變化
D.2 mol H2(g)和1 mol O2(g)的總能量高于2 mol H2O(g)的總能量
√
一、吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)
斷開(kāi)化學(xué)鍵破壞物質(zhì)的穩(wěn)定性，需要吸收能量
3.已知白磷和P4O6的分子結(jié)構(gòu)如圖所示，現(xiàn)提供以下化學(xué)鍵的鍵能[通常把斷開(kāi)(或形成)1 mol化學(xué)鍵吸收(或放出)的能量稱(chēng)為鍵能]：P—P為198 kJ·mol－1、P—O為360 kJ·mol－1、O==O為498 kJ·mol－1。則P4(白磷，s)＋3O2(g)===P4O6(s)的反應(yīng)是________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)，生成1 mol P4O6(s)放出的熱量為_(kāi)_______。
放熱
1 638 kJ
應(yīng)用體驗(yàn)
一、吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)
斷開(kāi)舊化學(xué)鍵吸收的能量為6×198 kJ＋3×498 kJ＝2 682 kJ
形成新化學(xué)鍵放出的能量為12×360 kJ＝4 320 kJ
故該反應(yīng)為放熱反應(yīng)
4 320 kJ－2 682 kJ＝1 638 kJ
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)。
一、吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)
二、化學(xué)反應(yīng)中熱能的利用
1.現(xiàn)階段人類(lèi)獲取熱能的主要途徑：
物質(zhì)的燃燒
煤的燃燒
石油的燃燒
其他物質(zhì)的燃燒
天然氣的燃燒
最常見(jiàn)的常規(guī)能源是化石燃料(煤、石油和天然氣)
2.化石燃料利用過(guò)程面臨的問(wèn)題
(1)儲(chǔ)量有限，短期內(nèi)不可再生。
(2)影響環(huán)境：
化石燃料燃燒排放的粉塵、SO2、NOx、CO等。
二、化學(xué)反應(yīng)中熱能的利用
二、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
(1)燃料燃燒階段提高燃料的燃燒效率。
(2)能量利用階段提高能源的利用率。
(3)開(kāi)發(fā)使用新能源，目前人們比較關(guān)注的新能源有太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽芎蜌淠艿取?br/>1.下列有關(guān)新能源的說(shuō)法不正確的是
A.綠色植物通過(guò)光合作用，將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
B.風(fēng)能、太陽(yáng)能是清潔能源
C.氫能還未進(jìn)入實(shí)用階段的主要原因是其燃燒所釋放熱量低于相同質(zhì)量的礦
物燃料
D.共享單車(chē)?yán)锰?yáng)能發(fā)電完成衛(wèi)星定位，有利于節(jié)能環(huán)保
√
應(yīng)用體驗(yàn)
二、化學(xué)反應(yīng)中熱能的利用
應(yīng)用體驗(yàn)
2.在人類(lèi)生產(chǎn)、生活對(duì)能量的需求日益增長(zhǎng)的今天，研究化學(xué)反應(yīng)及其能量變化，對(duì)合理利用常規(guī)能源和開(kāi)發(fā)新能源具有十分重要的意義。能源是人類(lèi)賴(lài)以生存和發(fā)展不可缺少的因素。請(qǐng)完成下列問(wèn)題：
(1)礦物能源是現(xiàn)代人類(lèi)社會(huì)賴(lài)以生存的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。目前，全球仍主要處于化石能源時(shí)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(zhì)能
D
二、化學(xué)反應(yīng)中熱能的利用
(2)下列對(duì)能源的看法合理的是________。
A.化石能源屬于不可再生能源，只會(huì)越用越少
B.生物質(zhì)能是一種可再生能源，有廣闊的應(yīng)用前景
C.太陽(yáng)能、氫能、風(fēng)能、地?zé)崮芏紝儆谛履茉?br/>D.我國(guó)人口眾多、資源相對(duì)匱乏、環(huán)境承載能力較弱，因此要建設(shè)節(jié)約型社會(huì)
ABCD
應(yīng)用體驗(yàn)
二、化學(xué)反應(yīng)中熱能的利用
隨堂檢測(cè)
1.下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)與能量的說(shuō)法不正確的是
A.化學(xué)反應(yīng)必然伴隨能量變化
B.Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)
C.放熱反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量
D.化學(xué)變化中的能量變化主要是由化學(xué)鍵變化引起的
√
吸熱反應(yīng)
舊鍵斷裂吸收能量，新鍵形成釋放能量
隨堂檢測(cè)
2.液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)就是在常溫常壓下將氫氣融入到一種化合物“儲(chǔ)油”中，形成“氫油”，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.“氫油”不穩(wěn)定
B.氫能源屬于可再生能源
C.該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了常溫常壓下儲(chǔ)氫技術(shù)的新突破
D.液態(tài)儲(chǔ)氫項(xiàng)目有利于發(fā)展氫能源電動(dòng)機(jī)，從而帶來(lái)新能源汽車(chē)的升級(jí)
√
便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，說(shuō)明穩(wěn)定
隨堂檢測(cè)
3.已知N2(g)和O2(g)反應(yīng)生成2 mol NO(g)吸收180 kJ能量，反應(yīng)過(guò)程中能量變化如圖所示。
根據(jù)圖示回答下列問(wèn)題：
(1)該反應(yīng)中反應(yīng)物所具有的總能量______(填“高于”或“低于”)生成物所具有的總能量。
(2)1 mol NO(g)分子中的化學(xué)鍵斷裂時(shí)要吸收_____ kJ能量。
低于
632
(3)斷裂1 mol N≡N吸收的能量值x為_(kāi)____。
946
180 kJ＝(x＋498) kJ－2×632 kJ
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