資源簡介

(共45張PPT)
第六章化學反應與能量
第一節化學反應與能量變化
第1課時化學反應與熱能
化學反應過程中存在熱量變化
化學反應中能量變化的原因
化學能與熱能相互轉化的應用
本節重點
本節難點
知識導航
火的歷史，遠比人類的歷史要長得多。據考古學家發現：云南的元謀人約在170萬年前就
開始用火了，人類開始利用燃燒產生的熱量進行了第一次燒烤。
燃燒是一個化學變化，那么,化學反應中能量是怎樣變化的
新課導入
模塊一化學反應中的熱量變化
● 實驗探究-鹽酸與鎂反應前后溶液的溫度變化
實驗步驟 在一支試管中加入2 mL 2 mol/L鹽酸，并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。
知識梳理
鎂條逐漸溶解，有氣泡產生溫度計溫度上升， 實驗現象 用手觸摸試管壁，有溫熱感
該反應產生 氣體
Mg+2HCl=MgCl +H
放出 熱量
個
實驗結論
反應原理
● 實驗探究-鹽酸與鎂反應前后溶液的溫度變化
知識梳理
知識梳理
●實驗探究-氫氧化鋇與氯化銨反應前后溶液的溫度變化
實驗步驟
將20 g Ba(OH) ·8H O晶體研細后與10 g NH Cl晶體一起放入燒杯中，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，用手觸摸杯壁下部，試著用手拿起燒杯。觀察
反應原理 Ba(OH) ·8H O+2NH Cl=BaCl +2NH 個+10H O
實驗結論 氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體反應吸收熱量，產 生NH 和H O
觸摸杯壁有冰涼的感覺
燒杯與木片間的水凝結成冰
有刺激性氣味氣體產生
燒杯內的反應物呈糊狀
● 實驗探究 - 氫氧化鋇與氯化銨反應前后溶液的溫度變化
知識梳理
實驗現象
機械能 光能 聲能
電能
●化學反應與熱能-化學反應過程中存在熱量變化
歸納總結
化學反應中總會伴隨著能量變化，通常主要表現為熱能的變化，有的 放 出熱量，有 的吸收熱量。
除轉化為熱能外，還轉化為機械能、光、聲、電等多種能量形式。
知識梳理
鹽酸與銻 氫氧化領與氯化傳
釋放熱量 吸收熱量
放熱反應 吸熱反應
一、吸熱反應和放熱反應
1. 吸熱反應：吸收熱量的化學反應 2.放熱反應：放出熱量的化學反應
知識梳理
常 見 反 應 舉 例 ●放熱反應 ①大多數化合反應； CaO十H O=Ca(OH) ②所有的燃燒反應及緩慢氧 化反應 ； 點燃 C+十O — CO ③酸堿中和反應； NaOH+HCl =NaCl+H O ④活潑金屬與酸(或H O) 的反應，如Mg+2H+=Mg + 十 H 個 2Na+2H O 二二2NaOH+H 個 吸執反應 ①大多數分解反應，如NH Cl — NH 個+HCl個； ②銨鹽與堿的反應 CacO 高溫cao+CO 個 Ba(OH) · 8H O+2NH Cl=BaCl +2NH 個+10H O; ③以C、H 、CO為還原劑的氧化還原反應 C+H O(g) C+CO □ 高溫 CO+H 、
高溫
④鹽酸與碳酸氫鈉的反應
注意：以上總結的常見的放熱反應和吸熱反應，僅是一般規律，不可推廣。如H 與CuO
的反應實際是放熱反應。
●二、常見的放熱和吸熱反應
●化學反應與熱能
需加熱才能發生的反應不一定是吸熱反應。如碳和氧氣的反應，前期需加熱引發， 但為放熱反應。
放熱反應常溫下不一定容易發生。
吸熱反應不一定需要加熱，如Ba(OHD 8H 0 與NH CI 的反應在常溫下就能進行。
吸熱反應和放熱反應都是化學變化。N aOH 固體溶于水是放熱過程，但不是放熱反應， 為物理變化過程；另外升華、蒸發等過程是吸熱過程，但不是吸熱反應。
注意啦!
知識梳理
知識梳理
化學反應過程中為什么會有能量 變化 為什么有的化學反應釋放熱量， 有的化學反應吸收熱量
n
模塊二
化學反應中的能量變化分析
● 化學反應中能量變化的原因
■ 微觀角度——化學鍵
化學變化的實質 一個化學反應過程，本質上就是舊化學鍵的斷裂_和新化學鍵的形成_過程
以氫氣在氯氣中燃燒為例，用化學鍵的觀點分析反應的本質過程
知識梳理
單位：kJ/mol。
釋放能量
形成
吸 吸
斷 收 斷 收
開 能 開 能
量 量
形成
釋放能量
知識梳理
●化學反應中能量變化的原因
■ 微觀角度——化學鍵
鍵能：斷開(形成)1 mol某化學鍵所吸收(放出)的能量叫鍵能。
知識梳理
● 化學反應中能量變化的主要原因-化學鍵的斷裂與形成
新化學鍵形成
反應物
吸收能量( E)
舊化學鍵斷裂
E >E , 反應吸收能量 (吸熱反應) E 釋放能量(E )
生成物
一、從化學鍵的角度分析化學反應的能量變化
1. 鍵能：斷開(形成)1 mol 某化學鍵所吸收(放出)的能量叫鍵能。 單位：kJ/mol。
如，斷開1 mol H-H鍵吸收的能量為436.0 kJ, 那么H-H 鍵的鍵能是436.0 kJ/mol
2. 化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因：
( 1 ) 若E 吸 >E 放，該反應為吸熱反應；
( 2 ) 若E 吸反應物 斷裂舊化學鍵吸收能量
二者之差
生成物 形成新化學鍵放出能量
能量立文化
知識精講
放熱>吸熱
該反應放出 (填“放出”或“吸收”)_ 183 kJ熱量
斷開1 mol H—H鍵，1 mol Cl—Cl鍵
吸收436+243=679kJ能量
形成2 mol H—Cl鍵
放出431×2=862 kJ 能 量
3. 實例
從鍵能角度分析 H + CF 2 2HC1 反應體系中能量變化情況。
化學鍵 H-H Cl-Cl
H-Cl
鍵能kJ/mol 436 243
431
知識精講
點
化學反應中，隨著物質的變化，既有反應物中化學鍵的斷裂，又有生成物
中化學鍵的形成，化學能也隨之而改變。那么,一個化學反應是吸收能量 還是放出能量是由什么決定的呢
知識梳理
思考
續
物質的能量越低→ 物質越 穩 定→形成的化學鍵就越牢固→ 斷鍵所需的能
量就越大(或形成化學鍵所釋放的能量就多)
圖示
反應物
向環境
釋放能量
生成物具有的總能量低
放熱反應
●化學反應中能量變化的原因
■ 宏觀角度 物質的能量
知識梳理
反應物具有的總能量高
化學 反應
放 熱 反 應
反應過程
生成物
能量
000
物 質 的能 量 越 低→ 物質越 穩 定→ 形成的化學鍵就越牢固→ 斷鍵所需的能
量就越大(或形成化學鍵所釋放的能量就多)
圖示
生成物
000
反應物
反應過程
生成物具有的總能量高
化學 從環境 反應 吸收能量
反應物具有的總能量低
吸熱反應
● 化學反應中能量變化的原因
■ 宏觀角度 物質的能量
知識梳理
吸 熱 反 應
能量
(1)若E反>E 生，該反應為放熱反應；
能量 反應物
生成物
反應物
反應進程
化學反應
E(反應物)>E(生成物)
E(反應物)二、從總能量的角度分析化學反應的能量變化
1. 化學反應是吸熱還是放熱，決定于反應物的總能量與生成物的總能量的相對大小。
( 2 ) 若E 反能量[ 生成物
放出能量
吸收能量
化學反應
知 識精講
物質本身
的能量
E放
生成物
反應進程
放熱反應
2. 吸熱反應與放熱反應的真實能量變化圖：
能量
E吸
反應物
不穩定
穩定
物質的穩定性
3.物質的穩定性與能量的關系
高 低
知識精講
吸熱反應
【例】金剛石和石墨是由C 元素組成的兩種結構不同的單質。在100 kPa 時，1 mol 石墨轉化為金剛石，要吸收1.895 kJ的能量。據此判斷，在 100 kPa時，下列結論正確的是( )
A.1 mol石墨比1 mol 金剛石的總能量高
B. 金剛石比石墨穩定
C. 石墨比金剛石穩定
D.1 mol石墨與1 mol 金剛石的總能量相等
C
題型：能量越低越穩定
對點訓練
的說法不正確的是( )
A. 是吸熱反應
B. 該反應不符合能量守恒定律
C. 生成物的總能量高于反應物的總能量 D. 反應中斷開化學鍵吸收的總能量高于 形成化學鍵放出的總能量
【例】已知反應A +B=C+D的能量變化如圖所示，下列關于此反應
題型：能量變化圖
C+D
時間
A+B
0
對點訓練
能量
B
【例5】已知部分鍵能如下表所示，計算下列三個反應中的能量變化情況。
(1)CH +2O ====CO +2H O,1 mol CH 完全反應時， 放出 (填吸
收/放出) 708 kJ 能量。
(2)已知N +3H ====2NH , 消耗1 mol N 時放出92 的數值為_946 ____。
(3)如下圖為白磷(P ) 和P O 的結構，1mol白磷完全 燃燒，_放出___ (填吸收/放出)1638_____kJ能量。
化學鍵 H—H H—N N=N O=0 C—H C=0 H—0 P—P
P—0
鍵能(kJ/mol) 436 391 X 498 414 750 465 198
360
題型：鍵能的計算
對點訓練
kJ的熱量，則上表中x
白磷
P O
模塊三人類對能源的利用
人類獲取熱能的主要途徑都是通過物質的燃燒 早期的主要能源
◎現代的主要能源
以樹枝雜草為主
以煤、石油和天然氣為主
●化學能與熱能相互轉化的應用
知識梳理
化石燃料獲取能量面臨的問題 儲量有限，短期內不可再生 大氣污染物的主要來源 石油 天然氣 煤 20年40年60年80年100年120年 粉塵 0 SO
NO
CO
我國化石能源可開采年限 煤、石油產品燃燒排放的污染物
●化學能與熱能相互轉化的應用
知識梳理
節能減排的措施 燃料燃燒階段提高燃料的燃燒效率
能量利用階段提高能源的利用率
電力輸送到電網 空分單元 氧鍋爐 脫硫塔 除塵器 煙氣冷凝器CO,處理和壓縮
飛灰 含硫終產 循環的CO 壓縮的CO,用于 運輸和儲存 富 氧 鍋 爐
混動汽車
●化學能與熱能相互轉化的應用
知識梳理
太陽能 風能 地熱能
海洋能
●化學能與熱能相互轉化的應用
習 開發新能源
知識梳理
節能減排的措施
一、人類對能源的利用
1.獲取熱能的途徑 物質的燃燒
(1)早期：以樹枝雜草為主要能源。
(2)現代：以煤、石油和天然氣為主要能源。
2. 面臨問題
(1)短期內不可再生，儲量有限；
(2)煤和石油產品燃燒排放的粉塵、SO 、NOx、CO 等造成大氣污染。
3. 解決方法
(1)節能減排
(2)開發利用新能源
知識精講
【例】下列敘述不正確的是( )
A. 開發氫能、太陽能、風能、生物質能等新能源是踐行低碳生活的有效 途徑
B. 火力發電是將燃料中的化學能直接轉化為電能的過程
C. 利用生物質能就是間接利用太陽能
D. 綠色植物進行光合作用時，將太陽能轉化為化學能
B
題型：能源的利用
對點訓練
1.化學鍵與能量變化的關系
吸收能量 E
吸熱反應
放熱反應
若 E >E ,
若 E 舊化學鍵斷裂
新化學鍵形成
歸納總結
放出能量 E
反應物
生成物
2.計算公式
用Q (吸)表示反應物分子化學鍵斷裂時吸收的總能量，Q (放)表示生 成物分子形成化學鍵時放出的總能量。
公式：△Q=Q ( 吸 ) -Q ( 放 )
利用化學鍵形成和斷裂時的能量變化計算化學反應中的能量變化：
△Q=Q( 吸 ) -Q( 放 )
3.放熱反應與吸熱反應的比較
項 目 放熱反應
吸熱反應
形成原因 反應物具有的總能量大 于生成物具有的總能量
反應物具有的總能量小于生成 物具有的總能量
與化學鍵 強弱的關系 生成物分子成鍵時釋放 的總能量大于反應物分 子斷鍵時吸收的總能量
生成物分子成鍵時釋放的總能 量小于反應物分子斷鍵時吸收 的總能量
反應過程圖示 反應 能量 物的 總能 量 生成 物的 總能O 量 放出 熱量 反應過程
生成 能量
物的
總能 吸收
量 熱量
反應
物的
總能0 反應過程
量
【例】能源是經濟增長與社會發展的重要物質基礎，某研究人員對世界一次能源
替代趨勢曾作如下預測：
1009%個
石油 天然氣
核能
1950 2000 2050
新能源
年
(1)上圖化石能源中屬于較清潔的能源的是天 然 氣。
典例精講
薪柴
煤炭×
不同能源所占的比例
1850 1900
②與汽油相比，氫氣作為燃料的優點是污染 小 、可再生、資源豐富(合理即可)
(至少答出兩點)。
(3)“開源節流”是應對能源危機的重要舉措，下列做法有助于能源“開源節流”的 是_acd_(填字母)。
a. 大力發展農村沼氣，將廢棄的秸稈轉化為清潔高效的能源
b.大力開采煤、石油和天然氣以滿足人們日益增長的能源需求
c.開發太陽能、水能、風能、地熱能等新能源，減少使用煤、石油等化石燃料
d.減少資源消耗，增加資源的重復使用、資源的循環再生
①涉及能量轉化方式有_ac_。(填代號)
a.光能→化學能
b.電能→化學能
c.化學能→ 電能
O
H
光催化劑
H 燃料電池車 貯H
(2)右圖是氫能的制備及利用的途徑之一
圓典例精講
H O
“西氣東輸”,我國距離最長、口徑最大的輸氣管道，西起塔里木盆地的輪南，東至 上海。供氣范圍覆蓋中原、華東、長江三角洲地區。東西橫貫新疆、甘肅、寧夏、陜西、 山西、河南、安徽、江蘇、上海9個省區，全長4200千米。
天然氣進入千家萬戶不僅讓老百姓免去了燒煤、
燒柴和換煤氣罐的麻煩，而且對改善環境質量意義重
大。僅以一、二線工程每年輸送的天然氣量計算，就
可以少燒燃煤1200萬噸，減少二氧化碳排放2億噸、
減少二氧化硫排放226萬噸。
拓展延伸
西氣東輸
1.化學反應的發生必然伴隨能量的轉化，其最根本的原因是( B )
A.化學反應中一定有新物質生成
B.化學反應中舊化學鍵的斷裂需要吸收能量，新化學鍵的形成需要放出能量
C.化學反應通常需要加熱等條件才能發生
D. 能量變化是化學反應的基本特征之一
2.下列說法正確的是( A )
①需要加熱才能發生的反應一定是吸熱反應②放熱反應在常溫下一定很容易發 生③反應是放出能量還是吸收能量必須看反應物和生成物所具有的總能量的相 對大小④有的放熱反應加熱到一定溫度引發后，停止加熱反應也能繼續進行
A. 只有③④ B. 只有①②
C.①②③④ D.②③④
隨堂演練
3.下列變化中屬于吸熱反應的是( D )
①鋁片與稀鹽酸的反應②將膽礬加熱變為白色粉末③干冰汽化④氯酸鉀分 解制氧氣⑤甲烷在氧氣中的燃燒反應
A.①④ B.②③ C.①④⑤ D.②④
4.把下列物質分別加入裝有水的錐形瓶里，立即塞緊帶U 形管的塞子，已知U 形管
液面升高，則加入的物質可能是( c )
A.NaOH固體
B.濃H SO
C.NH NO 晶體
D.Na O 固體
內預先裝有少量水(為使水容易觀察，預先染成紅色),如圖所示，結果U 形管左邊
隨堂演練
5.液態儲氫技術就是在常溫常壓下將氫氣融入到一種化合物“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 )
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
6.下列有關新能源的說法不正確的是( C )
A.綠色植物通過光合作用，將光能轉化為化學能
B.風能、太陽能是清潔能源
C.氫能還未進入實用階段的主要原因是其燃燒所放熱量低于相同質量的礦物燃料
D.共享單車利用太陽能發電完成衛星定位，有利于節能環保
隨堂演練
I Ⅱ
(1)I、IⅡ裝置能說明反應為放熱反應的事實是：滴 入 水 后 ，I 中 U形管右側 液面下降，左側液面上升；Ⅱ燒杯中導管口有氣泡冒出。
(2)產生上述現象的原因是 過氧化鈉與水反應放熱，錐形瓶內氣體溫度升高，
氣壓增大。
7.除了用手觸摸和溫度計測量外還可以借助其他方法感知溫度的變化，如在探究過
氧化鈉與水反應為放熱反應時，可采取如下兩種方法：
隨堂演練
鹽酸與鎂反應前后溶液的溫度變化
氫氧化鋇與氯化銨反應前后溶液的溫度變化 吸熱反應和放熱反應
微觀角度——化學鍵
宏觀角度——物質的能量
早期的主要能源
現代的主要能源
化石燃料獲取能量面臨的問題
節能減排的措施
化學反應過程中 存在熱量變化
化學反應中能 量變化的原因
化學能與熱能 相互轉化的應
第一節
化學反應與能量變化
第1課時
課堂小結

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