6.1化學(xué)反應(yīng)與能量變化 課件 高一下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第二冊

第一節(jié)

化學(xué)反應(yīng)與能量變化

第六章

化學(xué)反應(yīng)與能量思考：火箭發(fā)射的動力是什么？

2022年6月5日10時44分，搭載神舟十四號載人飛船的長征二號F遙十四運載火箭在酒泉發(fā)射中心精準(zhǔn)點火發(fā)射。情境引入

發(fā)射神舟十三號飛船的運載火箭使用的燃料是偏二甲肼，氧化劑是四氧化二氮。

放出大量的熱

能量轉(zhuǎn)化：化學(xué)能內(nèi)能機械能第1課時化學(xué)反應(yīng)與熱能

現(xiàn)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(chǎn)到學(xué)科研究等）都離不開能量，而許多能量的利用與化學(xué)反應(yīng)中能量變化密切相關(guān)。從煤、石油、天然氣等提供的熱能，到各種化學(xué)電池提供的電能，都是通過化學(xué)反應(yīng)獲得的。實驗探究【6-1】【6-2】

注：（1）吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)屬于化學(xué)反應(yīng)，一些物質(zhì)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)、KNO3(s)、NH4Cl(s)等溶于水要吸熱，但不能說是放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。

（2）物質(zhì)的三態(tài)變化也會有吸熱和放熱現(xiàn)象，但也不能說是放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。一、吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)1.分類

放熱反應(yīng)：把釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)吸熱反應(yīng)：把吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)常見放熱反應(yīng)所有燃燒反應(yīng)酸堿中和反應(yīng)活潑金屬與水或酸的反應(yīng)大多數(shù)化合反應(yīng)物質(zhì)的緩慢氧化鋁熱反應(yīng)大多數(shù)分解反應(yīng)NH4Cl和Ba(OH)2?8H2O的反應(yīng)

以C、H2、CO為還原劑的部分氧化還原反應(yīng)：如C與CO2、C與H2O的反應(yīng)NaHCO3與鹽酸/醋酸的反應(yīng)常見吸熱反應(yīng)思考一：我們常見的化學(xué)反應(yīng)哪些是放熱反應(yīng)？哪些是吸熱反應(yīng)？注意：吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)是指反應(yīng)過程中吸收還是放出熱量，與反應(yīng)是否需要加熱等條件沒有直接聯(lián)系。

如：大多數(shù)燃燒反應(yīng)都需要加熱，但燃燒反應(yīng)都是放熱反應(yīng)；NH4Cl和Ba(OH)2?8H2O的反應(yīng)

在常溫下就可反生，但它是吸熱反應(yīng)。思考二：吸熱反應(yīng)一定需要加熱，放熱反應(yīng)一定不需要加熱，這種說法正確嗎？討論一：化學(xué)反應(yīng)過程中為什么有能量變化？討論二：為什么有的化學(xué)反應(yīng)釋放熱量，有的化學(xué)反應(yīng)吸收熱量？探究討論2.化學(xué)反應(yīng)伴隨能量變化的原因舊物質(zhì)反應(yīng)生成新物質(zhì)

舊化學(xué)鍵斷裂、新化學(xué)鍵形成

化學(xué)反應(yīng)實質(zhì)宏觀：微觀：反應(yīng)物和生成物能量不同化學(xué)鍵斷裂吸收能量化學(xué)鍵形成釋放能量吸收和釋放能量不同生成物反應(yīng)物的總能量生成物的總能量能量生成物反應(yīng)物圖1反應(yīng)物圖2能量反應(yīng)物的總能量生成物的總能量吸收熱量放出熱量①反應(yīng)物總能量

小于

生成物總能量，為吸熱反應(yīng)。②反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量時為放熱反應(yīng)放熱還是吸熱取決于反應(yīng)物和生成物總能量的相對大小化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因---宏觀角度以H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反應(yīng)過程如圖所示：H—HCl—ClHHClClH—ClH—Cl吸收能量釋放能量

舊鍵斷裂

新鍵形成化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因---微觀角度在25℃、101kPa條件下H2+Cl2

═2HCl反應(yīng)為例反應(yīng)進(jìn)程能量HClCl-H-H-ClH-Cl斷1molH-H鍵吸收436kJ斷1molCl-Cl鍵吸收243kJHClClH形成2molH-Cl鍵放出2×431kJ即862kJ能量放出能量183kJ<反應(yīng)結(jié)果：放出能量=(431+431)—(436+243)KJ=183KJ吸收的能量

(436+243)KJ

(431+431)KJ

釋放的能量

吸收的能量

(436+243)KJ

晉中市高中化學(xué)“空中課堂”歸納總結(jié)化學(xué)鍵的斷裂與形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。(微觀角度)化學(xué)反應(yīng)過程中放出的能量多于吸收的能量，則有能量向環(huán)境釋放，為放熱反應(yīng)；化學(xué)反應(yīng)過程中放出的能量小于吸收的能量，則需從環(huán)境中吸收能量，為吸熱反應(yīng)。放熱還是吸熱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歸納總結(jié)1．宏觀角度：反應(yīng)物和生成物的總能量相對大小判斷Q(反應(yīng)物)>Q(生成物)→放熱反應(yīng)；

Q(反應(yīng)物)<Q(生成物)→吸熱反應(yīng)。2．微觀角度：化學(xué)鍵斷裂和形成時能量變化大小判斷E(反應(yīng)物斷鍵吸收能量)<E(產(chǎn)物成鍵放出能量)→放熱反應(yīng)；

E(反應(yīng)物斷鍵吸收能量)>E(產(chǎn)物成鍵放出能量)→吸熱反應(yīng)。判斷吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的兩種方法：討論一：你知道人類是如何利用化學(xué)反應(yīng)中熱能的？舉例說明。討論二：目前能源的利用面臨那些問題？討論三：你們有什么解決以上問題的好辦法？探究討論1.人類利用能源的三個階段二、化學(xué)反應(yīng)中熱能的利用柴草時期化石能源時期多能源結(jié)構(gòu)時期2.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3.化石燃料獲取能量面臨的問題儲量有限，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源。4.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)使用新能源節(jié)能節(jié)能:

(1)燃料燃燒階段——可通過改進(jìn)鍋爐的爐型和燃料空氣比、清理積灰等方法提高燃料的燃燒效率;(2)能量利用階段——可通過使用節(jié)能燈，改進(jìn)電動機的材料和結(jié)構(gòu)，以及發(fā)電廠、鋼鐵廠余熱與城市供熱聯(lián)產(chǎn)等措施促進(jìn)能源循環(huán)利用，有效提高能量利用率。尋找新能源：(1)特點:資源豐富、可以再生，對環(huán)境無污染。(2)人們比較關(guān)注的新能源：太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽芎蜌淠艿?。可再生能源：在自然界中可以不斷再生并有?guī)律地得到補充的能源非再生能源：經(jīng)過億萬年的形成，短期內(nèi)無法恢復(fù)的能源。能量變化物質(zhì)變化化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化形式光能、電能等熱能常見吸熱反應(yīng)（1）氫氧化鋇與氯化銨反應(yīng)（2）鹽酸與碳酸氫鈉反應(yīng)（3）大多數(shù)分解反應(yīng)（4）用C、H2、CO作為還原劑的氧化還原反應(yīng)（自身燃燒除外）常見放熱反應(yīng)（1）活潑金屬與酸反應(yīng)（2）燃燒反應(yīng)（3）酸堿中和反應(yīng)（4）大多數(shù)化合反應(yīng)變化原因微觀角度：舊鍵斷裂吸收能量

新鍵形成釋放能量E吸>E放吸收能量E吸<E放釋放能量宏觀角度：反應(yīng)物、生成物的總能量存在差異E反應(yīng)物<E生成物吸收能量E反應(yīng)物>E生成物

釋放能量課堂小結(jié)我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾娔苤饕獊碜曰鹆Πl(fā)電?；鹆Πl(fā)電是通過化石燃料燃燒時發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，加熱水使之汽化為蒸汽以推動蒸汽輪機，帶動發(fā)電機發(fā)電?；鹆Πl(fā)電過程中，化學(xué)能經(jīng)過一系列能量轉(zhuǎn)化過程，間接轉(zhuǎn)化為電能。其中，燃燒（氧化還原反應(yīng)）是關(guān)鍵。第2課時化學(xué)反應(yīng)與電能化學(xué)能

電能

機械能

熱能

燃燒

蒸汽發(fā)電機？【實驗6-3】(1)將鋅片和銅片插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現(xiàn)象。(2)用導(dǎo)線連接鋅片和銅片，觀察、比較導(dǎo)線連接前后的現(xiàn)象。(3)如圖6-6所示，用導(dǎo)線在鋅片和銅片之間串聯(lián)一個電流表，觀察電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)。1.實驗探究實驗操作實驗現(xiàn)象原因解釋Zn片：___________________________Cu片：_______反應(yīng)的離子方程式：________________________Cu片表面無明顯變化的原因：________________________________________________________鋅片溶解，表面產(chǎn)生無色氣泡無變化Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑銅排在金屬活動性順序表氫的后面，不能從酸溶液中置換出氫氣一、原電池Zn片是否溶解：_____Cu片上是否有氣泡：_______電流表A指針_____電流表指針偏轉(zhuǎn)說明：______________Cu片上有氣泡說明：____________________________________________________________________溶解有氣泡偏轉(zhuǎn)導(dǎo)線中有電流

溶液中的氫離子在銅片表面獲得電子發(fā)生還原反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，從銅片上放出2.定義：將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置，稱為原電池。+-3.電極反應(yīng)：電極材料原電池正負(fù)極電極反應(yīng)式發(fā)生的反應(yīng)Zn片Cu片電極總離子反應(yīng)負(fù)極正極Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑氧化反應(yīng)還原反應(yīng)Zn+2H+=Zn2++H2↑（兩個電極反應(yīng)之和）小結(jié)：負(fù)極失去電子的一極氧化反應(yīng)活性強正極得到電子的一極還原反應(yīng)活性弱CuZn---Zn2+H+H+Zn－2e－=Zn2+氧化反應(yīng)還原反應(yīng)負(fù)極正極陽離子陰離子SO42-發(fā)生溶解產(chǎn)生氣泡原電池總反應(yīng)：Zn+2H+=Zn2++H2↑電子流向：負(fù)極

沿導(dǎo)線

正極電流方向：正極沿導(dǎo)線負(fù)極外電路：內(nèi)電路：陰離子負(fù)極陽離子正極外電路內(nèi)電路2H++2e－=H2↑4.工作原理：5.實驗探究形成原電池的條件形成條件一：活潑性不同的兩個電極材料負(fù)極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等（可以）（不可以）形成條件二：電極材料需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中；形成條件三：必須形成閉合回路（不可以）

①兩種活潑性不同的金屬作電極（或其中一種為能導(dǎo)電的非金屬，如“碳棒”）其中較活潑金屬為負(fù)極較不活潑金屬（或非金屬）為正極

②電解質(zhì)溶液

③形成閉合回路

④能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)兩極一液一線一反應(yīng)構(gòu)成原電池的條件鋅銅稀硫酸判斷正、負(fù)極的方法負(fù)極正極導(dǎo)線電子流向流出流入導(dǎo)線電流流向流入流出溶液陰陽離子流向陰離子流向陽離子流向電極活潑性活潑不活潑反應(yīng)類型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)反應(yīng)現(xiàn)象溶解/質(zhì)量減輕冒氣泡/質(zhì)量增加H+SO42-Zn2+H+SO42-Zn2+e-e-e-e-ＣuＺnH+H+H2H2SO42-H+H+

原電池以氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ)，使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個電極上進(jìn)行，并配合溶液中陰陽離子的定向移動，從而產(chǎn)生電流，實現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化。e－6．原電池原理及應(yīng)用如實驗室用Zn和稀H2SO4(或稀HCl)反應(yīng)制H2，常用粗鋅，它產(chǎn)生H2的速率快。

原因是粗鋅中的雜質(zhì)和鋅、稀H2SO4形成原電池，加快了鋅的腐蝕，使產(chǎn)生H2的速率加快。(1)加快氧化還原反應(yīng)速率原電池中，一般活動性強的金屬為負(fù)極，活動性弱的金屬為正極。

例如有兩種金屬A和B，用導(dǎo)線連接后插入到稀硫酸中，觀察到A極溶解，B極上有氣泡產(chǎn)生，

由原電池原理可知，金屬活動性A＞B。(2)比較金屬的活動性強弱(3)設(shè)計原電池在設(shè)計原電池時，若給出的是離子反應(yīng)方程式如：2Fe3+＋Cu==Cu2+＋2Fe2＋

1、電解液：硫酸鐵、氯化鐵、硝酸鐵等2、電極材料：

負(fù)極：銅正極：石墨或比銅不活潑的其他金屬3、電極反應(yīng)式

負(fù)極：Cu-

2e-=

Cu

2+正極：2Fe3+

+

2e-=

2

Fe2+簡易電池的設(shè)計與制作【目的】根據(jù)原電池原理，設(shè)計和制作簡易電池，體會原電池的構(gòu)成要素。【用品】水果（蘋果、柑橘或檸檬等），食鹽水，濾紙，銅片、鐵片、鋁片等金屬片，石墨棒，導(dǎo)線，小型用電器（發(fā)光二極管、電子音樂卡或小電動機等），電流表。【實驗】（1）水果電池（2）簡易電池二、原電池的設(shè)計與制作1.一次電池——酸性鋅錳干電池工作原理負(fù)極鋅筒鋅被氧化,逐漸消耗電解質(zhì)氯化銨—正極石墨棒二氧化錳被還原特點放電后不能充電便于攜帶,價格低三、生活中的原電池(1)定義有些電池放電時所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),在充電時可以逆向進(jìn)行,