化學反應與熱能【高效備課精研+知識精講提升】 高一化學 （人教版2019必修第二冊）

走進奇妙的化學世界2022-2023必修第二冊第六章化學反應與能量第一節(jié)

化學反應與能量變化火箭發(fā)射的動力是什么？能

量你一定想知道，這種能量從何而來？它與化學物質和化學反應有什么關系？請隨我一起走進教材第六章：化學反應與能量。你知道其中的奧秘嗎？自熱包發(fā)熱原理自熱包成分：含有生石灰、碳酸鈉、焙燒硅藻土、鐵粉、鋁粉、焦炭粉、活性炭問題：冷水火鍋的熱量來源于？1、CaO+H2O=Ca(OH)2放出大量熱,這是主要熱量來源。2、其他物質鐵粉、鋁粉與焦炭粉活性炭等物質混合作用下，鐵粉、鋁粉可以和氧氣發(fā)生氧化還原應提供持續(xù)穩(wěn)定能量。

學習

目標第1課時

化學反應與熱能PART01PART02通過實驗和已有的知識、經(jīng)驗感受化學反應中的能量變化，知道常見的吸熱反應和放熱反應，樹立物質變化中伴隨能量變化的觀念能從反應物與生成物所具有的能量、化學鍵的斷裂與形成兩個角度形成化學反應中能量變化的主要原因，提升證據(jù)推理能力[問題1]在化學反應中，能量變化主要表現(xiàn)為熱量的放出或吸收，分別觸摸下列兩個實驗中的試管外壁或燒杯外壁，判斷反應中的熱量變化，寫出對應的化學反應方程式。學習任務一化學反應中的熱量變化實驗操作實驗現(xiàn)象結論有氣泡產(chǎn)生鎂與鹽酸反應放出熱量

Mg+2HCl=MgCl2+H2↑鎂條逐漸溶解溫度計指示溫度升高實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結論該反應產(chǎn)生NH3，吸收熱量(2)聞到氣味后迅速用玻璃片蓋上燒杯Ba(OH)2.8H2O+2NH4Cl=BaCl2+10H2O+2NH3↑以上兩個實驗中，化學反應前后的溫度變化說明化學反應過程中伴有熱量的釋放或吸收有刺激性氣味氣體產(chǎn)生用手摸燒杯底部有冰涼感覺用手拿起燒杯，木片粘結到燒杯的底部[問題2]化學上有釋放熱量的化學反應叫放熱反應；把吸熱熱量的化學反應叫吸熱反應；試根據(jù)生活常識判斷下列反應是放熱反應還是吸熱反應？放熱反應放熱反應吸熱反應吸熱反應一定需要加熱？放熱反應一定不需要加熱嗎？吸熱反應與放熱反應1、放熱反應：2、吸熱反應：釋放熱量的化學反應吸收熱量的化學反應金屬與酸、水的反應；燃燒反應；中和反應；多數(shù)化合反應；緩慢氧化反應；鋁熱反應常見的放熱反應Ba(OH)2和NH4Cl的反應；HCl和NaHCO3的反應；C與CO2；C與H2O(g)多數(shù)分解反應；常見的吸熱反應

特別提醒：吸熱反應和放熱反應屬于化學反應，一些物質溶于水，也會有吸熱和放熱現(xiàn)象：濃H2SO4、NaOH(s)等溶于水要放熱；NH4NO3(s)、NH4Cl(s)等溶于水要吸熱，但不能說是放熱反應和吸熱反應。提煉歸納放熱反應與吸熱反應1.概念釋放熱量的化學反應——放熱反應吸收熱量的化學反應——吸熱反應2.常見的放熱反應和吸熱反應放熱反應1、燃料的燃燒2、物質的緩慢氧化3、活潑金屬與水或酸的反應4、中和反應5、大部分化合反應吸熱反應1、C、H2、CO等高溫下作還原劑

例：C+CO2、H2+CuO、C+H2O(g)2、大部分分解反應3、Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl4.鹽酸與碳酸氫鈉3.【注意】判斷放熱反應、吸熱反應的兩大誤區(qū):①條件誤區(qū):誤認為能量變化與反應條件有關。吸熱反應、放熱反應與反應是否需要加熱等條件沒有直接聯(lián)系，需要持續(xù)加熱才進行的反應為吸熱反應，不需加熱或加熱停止后仍能進行的反應為放熱反應。②表象誤區(qū):誤認為吸熱的過程就是吸熱反應,放熱過程就是放熱反應。忽視了放熱反應、吸熱反應都是化學反應這一前提。一些物理變化也會有吸熱和放熱現(xiàn)象：濃H2SO4、NaOH(s)等溶于水要放熱；干冰升華、冰融化、硝酸銨等銨鹽溶于水會吸熱1.將鐵粉和硫粉混合后加熱,待反應一發(fā)生即停止加熱,反應仍可持續(xù)進行,直至反應完全生成新物質硫化亞鐵。鐵粉和硫粉加熱才能發(fā)生反應,屬于吸熱反應嗎?典題精練化學反應的放熱與吸熱與反應條件沒有關系。需要加熱的反應不一定是吸熱反應；放熱的反應不一定不需要加熱典題精練2.于謙的這首詩中,涉及哪些反應?請寫出這些反應的化學方程式,并指明反應是放熱反應還是吸熱反應。提示:CaCO3====CaO+CO2↑吸熱反應CaO+H2O====Ca(OH)2放熱反應Ca(OH)2+CO2====CaCO3↓+H2O放熱反應高溫3.已知有下列變化過程:①濃硫酸溶于水;②鹽酸和氫氧化鈉溶液的反應;③甲烷在空氣中燃燒;④氫氣和氯氣反應;⑤二氧化碳氣體與碳共熱生成一氧化碳;⑥加熱高錳酸鉀生成錳酸鉀;⑦液態(tài)水變成水蒸氣;⑧鋁與鹽酸反應產(chǎn)生氫氣;⑨常溫下,Ba(OH)2·8H2O晶體研細后與NH4Cl晶體反應。問題思考:(1)以上變化中,需要吸收熱量的是________,是不是都需要加熱?

提示:⑤、⑥、⑦、⑨均需要吸收熱量。⑨不需要加熱。(2)上述變化中,屬于化學變化并且能夠放出熱量的有__________。

提示:②、③、④、⑧均是化學變化且放出熱量。吸熱現(xiàn)象：干冰升華、冰融化等；硝酸銨等銨鹽溶于水放熱現(xiàn)象：濃硫酸、NaOH等溶于水；物理過程4.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，如在探究化學反應過程中有熱量變化時，某興趣小組設計了如下三套實驗裝置：(1)該小組選擇裝置Ⅰ探究Na2O2和H2O反應為放熱反應，將水滴入盛有過氧化鈉的試管中，現(xiàn)象為_________________________，化學方程式：______________________________。U形管右側液面下降，左側液面上升2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑(2)該小組采用裝置Ⅱ，探究硝酸銨溶于水的能量變化，當向盛有硝酸銨固體的試管中滴入少量水，發(fā)現(xiàn)導管中形成一段水柱，則該變化_______(填“是”或“不是”)吸熱反應，原因為_________。硝酸銨溶于水沒有新物質生成，為物理變化(3)該小組在探究鎂和鹽酸反應熱量變化時，選擇了裝置Ⅲ，發(fā)現(xiàn)反應過程中，導管口有氣泡冒出該裝置______(填“能”或“不能”)證明鎂和鹽酸反應為放熱反應，原因為_________________?；瘜W反應的特征？化學反應的實質？有新物質的生成思考與交流舊鍵斷裂，新鍵形成吸收能量釋放能量化學反應中能量變化的主要原因是什么？化學鍵的斷裂和形成化學反應中能量變化的原因[問題3]請根據(jù)下列信息判斷氫氣和氯氣化合生成氯化氫的反應是吸收能量還是放出能量？H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)舊化學鍵斷裂需要吸收的能量：436+243=679kJ新化學鍵形成需要釋放的能量：2×431=862kJ能量變化（放出熱量）：862－679＝183kJHHClCl1moL

1moLClClHHHClHCl2moL吸收能量

吸收能量

放出能量放出能量吸收436kJ能量吸收243kJ能量放出431kJ能量上述分析表明，化學鍵斷裂和形成時的能量變化是化學反應中能量變化的主要原因。1molH22molH共價鍵斷裂吸收436kJ能量1molCl22molCl共價鍵斷裂吸收243kJ能量共價鍵形成釋放862kJ能量}2molHClE（kJ）反應歷程H2(g)

+Cl2(g)2HCl(g)2H+2Cl能量變化關系示意圖+436kJ(H2)+243kJ(Cl2)2×(-431kJ)=-862kJ-183kJH2(g)

+CI2(g)

=2HCI(g)H—H+Cl—Cl→2H—Cl(436+243)KJ

吸收的能量(431+431)KJ

釋放的能量<反應結果放出能量=(431+431)—(436+243)KJ=183KJ取決于斷鍵吸收的總能量與成鍵放出的總能量的相對大小化學反應中熱量變化的實質反應物生成物舊鍵的斷裂新鍵的斷裂吸熱放熱舊鍵斷裂吸收的熱量大于新鍵形成放出的熱量，為吸熱反應；舊鍵斷裂吸收的熱量小于新鍵形成放出的熱量，為放熱反應。化學反應中能量變化的原因---微觀角度提煉歸納化學反應的能量變化的宏觀分析反應物的總能量高生成物的總能量低生成物的總能量高反應物的總能量低吸熱反應放熱反應[問題4]各種物質都具有能量，物質的組成、結構與狀態(tài)不同，所具有的能量也不同。根據(jù)下述示意圖判斷反應物、生物物具有的總能量相對大小與放熱反應和吸熱反應有何關系？釋放能量吸收能量放熱反應：反應物的總能量>生成物的總能量吸熱反應：反應物的總能量<生成物的總能量生成物反應物的總能量生成物的總能量能量能量生成物反應物圖1生成物的總能量反應物反應物的總能量圖2吸收熱量放出熱量提煉歸納①反應物總能量小于生成物總能量，為吸熱反應。②反應物的總能量大于生成物的總能量時為放熱反應化學反應中能量變化的原因---宏觀角度物質

的

能量能量越低越穩(wěn)定微觀粒子都在不停地運動和相互作用著，如分子平動能、分子轉動能、分子振動能、分子間勢能、原子間鍵能、電子運動能、核內(nèi)基本粒子間核能等等。系統(tǒng)內(nèi)部這些能量的總和叫做系統(tǒng)的內(nèi)能即熱力學能，也就是中學教材上所說的物質具有的能量。物質的能量和物質穩(wěn)定性的關系是什么？冰水水蒸氣溫度不斷升高，自身能量不斷增大，穩(wěn)定性越來越低1、已知反應A＋B＝C＋D為放熱反應，對該反應的下列說法中正確的是

A.A的能量一定高于CB.B的能量一定高于DC.A和B的總能量一定高于C和D的總能量

D.該反應為放熱反應，故不必加熱就一定能發(fā)生C典題精練2.(1)20世紀30年代,Eyring和Pzer在碰撞理論的基礎上提出化學反應的過渡態(tài)理論:化學反應并不是通過簡單的碰撞就能完成的,而是在反應物到生成物的過程中經(jīng)過一個高能量的過渡態(tài)。如圖是NO2和CO反應生成CO2和NO過程中的能量變化示意圖,說明這個反應是___________(填“吸熱”或“放熱”)反應,NO2和CO的總能量________(填“大于”“小于”或“等于”)CO2和NO的總能量。

放熱

大于(2)已知在高溫、高壓、催化劑作用下,1molC(石墨)轉化為C(金剛石),吸收1.9kJ的熱量。①該反應________(填“是”或“不是”)吸熱反應。

②C(石墨)和C(金剛石)相比,________能量高,________更穩(wěn)定。

③推測C(石墨)與C(金剛石)各1mol在相同條件下燃燒,________放出的熱量多。

是C(金剛石)

C(石墨)C(金剛石)3.氫氣在氯氣中燃燒時產(chǎn)生蒼白色火焰。在反應過程中,破壞1mol氫氣中的化學鍵消耗的能量為Q1kJ,破壞1mol氯氣中的化學鍵消耗的能量為Q2kJ,形成1mol氯化氫中的化學鍵釋放的能量為Q3kJ。下列關系式中,正確的是 (

)A.Q1+Q2>Q3 B.Q1+Q2>2Q3C.Q1+Q2<Q3 D.Q1+Q2<2Q3D課堂小結反應類型放熱反應吸熱反應定義釋放熱量的化學反應吸收熱量的化學反應宏觀原因微觀原因圖示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成鍵時釋放的總能量大于斷鍵時吸收的總能量成鍵時釋放的總能量小于斷鍵時吸收的總能量1、宏觀角度：物質的能量

①E反應物>E生成物,______反應

放熱

②E反應物<E生成物,______反應

吸熱2、微觀角度：化學鍵

①E斷鍵吸收>E成鍵釋放,______反應

②E斷吸<E成放

,______反應

吸熱放熱用圖像表征以上兩個角度的吸、放熱反應過程如何判斷一個化學反應完成后的結果是吸熱還是放熱？總結反應物總能量生成物總能量能量E斷E成E反>E生