資源簡介

(共27張PPT)
第二章 化學鍵 化學反應規律
第二節 化學反應與能量轉化
2.2.1 化學反應中能量變化的本質及轉化形式
核心素養目標
宏觀辨識與微觀探析：
學生能從宏觀上認識放熱反應和吸熱反應的現象；從微觀角度理解化學反應中能量變化的本質是化學鍵的斷裂和形成，能分析物質內部能量變化與反應吸放熱的關系，建立宏觀現象與微觀本質的聯系。
變化觀念與平衡思想：
認識到化學反應伴隨著能量的轉化，理解化學能與熱能等能量形式之間可以相互轉化，且在轉化過程中遵循能量守恒定律，形成能量變化的觀念和守恒思想。
科學探究與創新意識：
在實驗探究化學反應能量變化的過程中，學生學會提出問題、設計實驗、觀察現象、分析結果，培養科學探究能力和創新思維，能對實驗進行改進和創新
重點
放熱反應和吸熱反應的判斷，這是學生認識化學反應能量變化的基礎，學生需要掌握常見的放熱反應和吸熱反應類型，并能根據反應的特點進行判斷；化學反應中能量變化的本質及轉化形式，理解能量變化本質有助于學生深入認識化學反應的原理，掌握能量轉化形式能讓學生明白化學反應在生活和生產中的應用；
難點
用化學鍵解釋某些吸熱反應和放熱反應，化學鍵與能量變化的關系較為抽象，學生難以理解鍵能變化與反應吸放熱之間的內在聯系；化學反應中能量變化大小的計算，計算過程涉及到化學方程式、鍵能等知識的綜合運用，對學生的知識掌握和計算能力要求較高
課前導入
課前導入
現代社會中,人類的一切活動(從衣食住行到文化娛樂,從社會生產到科學研究等)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。
01
吸熱反應與放熱反應
聯想·質疑
在以下兩個你熟悉的化學反應中，除了物質的變化外是否還有能量的變化？如果有，是什么樣的能量變化？
木炭在空氣中燃燒
水在通電條件下分解
化學能轉化為熱能、光能
化學能轉化為電能
實驗現象及結論
★實驗現象：鐵粉溶解，產生大量氣泡，溶液溫度升高
★化學方程式：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
★結論：化學反應中有能量的釋放
★實驗現象：有氣泡產生,溶液溫度降低
★結論：化學反應中有能量的吸收
◆綜上所述，所有的化學反應在發生物質變化的同時都伴隨著能量的變化
放熱反應
化學上，我們把放出熱的反應稱為放熱反應
常見的放熱反應
①活潑金屬與水或酸的反應。 如 2Al+6HCl＝AlCl3+3H2↑
②酸堿中和反應。 如 2KOH+H2SO4＝K2SO4+2H2O
③燃燒反應。 如 C、CO、C2H5OH等的燃燒
④多數化合反應。 如 CaO+H2O ＝Ca（OH）2 SO3+H2O=H2SO4
吸熱反應
吸收熱的反應稱為吸熱反應
常見的吸熱反應
①多數分解反應， 如CaCO3CaO+CO2↑
②2NH4Cl（s）+Ba(OH)2·8H2O （s）＝ BaCl2+2NH3 ↑+10H2O
③C(s)+H2O(g) CO+H2
④少數化合反應，CO2+ C 2CO
⑤ 檸檬酸與碳酸氫鈉的反應
有關吸熱反應和放熱反應的注意事項
(1)放熱反應不一定容易發生，如合成氨反應需要在高溫、高壓和催化劑作用下才能發生；吸熱反應不一定難發生，如Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應在常溫下能發生。
(2)需要加熱才能發生的反應不一定是吸熱反應，如硫與鐵的反應；吸熱反應不一定需要加熱，如Ba(OH)2·8H2O晶體和NH4Cl晶體的反應。
(3)放熱過程不一定是放熱反應，如NaOH固體的溶解和濃硫酸的稀釋是放熱過程，但不是放熱反應；吸熱過程不一定是吸熱反應，如升華、蒸發等過程是吸熱過程，但不是吸熱反應。
放熱反應與吸熱反應的比較
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
請根據下列信息判斷氫氣燃燒生成水蒸氣時是吸收能量還是釋放能量。
斷鍵時吸收的總能量：436 kJ＋249 kJ＝685 kJ；
成鍵時釋放的總能量：930 kJ；
所以1 mol H2燃燒生成水蒸氣時釋放能量245 kJ。
綜上所述，氫氣燃燒生成水蒸氣是釋放能量
02
化學反應中能量變化的本質及轉化形式
化學反應的實質和特征
化學反應
物質變化
能量變化
反應物
吸收能量
舊化學鍵斷裂
生成物
新化學鍵形成
吸收能量
差值
在化學反應過程中，如果形成新化學鍵釋放的能量大于破壞舊化學鍵吸收的能量，就會有一定的能量以熱能、電能或光能等形式釋放出來；如果形成新化學鍵釋放的能量小于破壞舊化學鍵吸收的能量，則需要吸收能量
從化學鍵的角度分析化學反應中能量變化的本質
可將化學反應的過程看作“儲存”在物質內部的能量轉化為熱能、電能或光能等釋放出來的過程，或者是熱能、電能或光能等轉化為物質內部的能量被“儲存”起來的過程。一個確定的化學反應發生時是吸收能量還是釋放能量，取決于反應物的總能量與生成物的總能量的相對大小
從物質內部能量的角度分析化學反應中能量變化的本質
化學反應中能量變化大小的計算方法
★根據反應物總能量和生成物總能量計算
ΔE＝|反應物總能量－生成物總能量|
★根據化學鍵斷裂吸收的能量和化學鍵形成釋放的能量計算
①根據化學方程式確定斷鍵、成鍵的物質的量。
②確定斷鍵吸收的總能量和成鍵釋放的總能量。
③計算反應的能量變化大小
ΔE＝|斷鍵時吸收能量之和－成鍵時釋放能量之和|
化學反應中能量變化的應用
人們常常利用化學反應將化學能轉化為熱能、電能等其他形式的能量，用于生產、生活和科研。例如，焊接鋼軌利用了鋁與氧化鐵反應產生的熱量，鋁 - 空氣海洋電池則利用鋁與氧氣的反應產生的電能供電。化學家也常常利用熱能、電能等促使很多化學反應發生，獲得所需要的物質，如煅燒石灰石制取生石灰、太陽能光解水制氫等。可見，研究化學反應中能量的轉化，對于社會發展、科技進步具有重要意義。
氫 能
氫能被視為 21 世紀最具發展潛力的清潔能源，世界上許多國家和地區已經廣泛開展了氫能研究。20 世紀 50 年代，科學家利用液氫作為超音速和亞音速飛機的燃料，成功地使氫能飛機上天。氫氧燃料電池被認為是利用氫能解決未來人類能源危機的途徑之一。氫氧燃料電池可將化學能直接轉換為電能，能量轉換效率通常為 60% ～ 80%，而且污染少、噪音小、裝置可大可小、使用方便。我國發展氫能具有明顯優勢，制氫原料充足，工業副產品制氫、可再生能源制氫、化石燃料制氫等豐富的氫氣來源為我國氫能產業的發展提供了基礎保障。
使用氫燃料的長征
5號運載火箭
03
課堂小結
04
課堂練習
C
1.下列對化學反應的認識錯誤的是(　　)。
A.會引起化學鍵的變化
B.會產生新的物質
C.必然引起物質狀態的變化
D.必然伴隨著能量的變化
D
2.下列變化中屬于吸熱反應的是(　　)。
①液態水汽化　②將膽礬加熱變成白色粉末　③濃硫酸稀釋　④氯酸鉀分解制氧氣　⑤生石灰與水反應生成熟石灰
A.①④ B.②③ C.①④⑤ D.②④
A
3.2021年12月,“中國航天”入選年度中國媒體流行語。航天領域常用“液氧-煤油”、“液氧-液氫”等火箭推進劑。下列關于火箭推進劑的說法錯誤的是(　　)。
A.推進劑中燃料燃燒的反應是吸熱反應
B.“液氧-煤油”推進劑的燃燒產物含有CO2
C.“液氧-液氫”推進劑具有清潔等優點,但儲存和運輸較為困難
D.火箭推進劑的發展對人類社會的進步具有促進作用
B
4.已知2SO2+O22SO3為放熱反應,下列關于該反應的說法正確的是
(　　)。
A.1 mol O2具有的能量一定高于2 mol SO2具有的能量
B.2 mol SO2和1 mol O2具有的總能量一定高于2 mol SO3具有的總能量
C.2 mol SO2的總鍵能一定低于2 mol SO3的總鍵能
D.因該反應為放熱反應,故不必加熱就可以發生
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