高中化学第二章化学反应与能量第一节化学能与热能课件新人教版必修2.ppt

第二章化学反应与能量第一节化学能与热能 新课导入 教师用书备用 天宫一号 是中国第一个目标飞行器和空间实验室 于2011年9月29日在酒泉卫星发射中心发射 2016年10月17日早晨7点30分 我国的载人航天飞船 神舟十一号 由长征2F遥十一火箭发射升空 神舟十一号 飞船搭载景海鹏和陈冬两名男性航天员与 天宫一号 成功实现对接 他们在轨工作 生活33天 创造了中国载人航天在轨飞行时间的新纪录 你一定很想知道 天宫一号 中所装燃料产生的热能从何而来 与化学物质及其化学反应有什么关系 课标要求 1 知道化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因 2 知道反应物与生成物总能量相对高低是反应过程中能量变化的决定因素 3 了解放热反应 吸热反应的含义 4 通过生产 生活中的实例了解化学能与热能的相互转化 知识探究梳理知识 点拨方法 探究点一放热反应和吸热反应 一 化学键与化学反应中能量变化的关系1 化学反应的实质 2 化学反应的基本特征 1 有生成 2 有变化 新物质 能量 3 化学反应中的能量变化的原因 微观角度 4 化学反应中能量变化的决定因素 宏观角度 E表示物质的能量 吸收 释放 放出 吸收 思考1 是否存在反应物的总能量等于生成物的总能量的化学反应 为什么 答案 不存在 化学反应的特征之一是有能量变化 而化学反应过程中的能量变化值则是反应物总能量与生成物总能量的差值 故两者不能相等 二 化学能与热能的相互转化1 化学能与热能的相互转化 1 化学能转化为热能 盐酸与铝反应后 溶液温度 说明该反应是反应 中和热 酸与碱发生中和反应生成时所释放的热量 升高 放热 1molH2O 2 热能转化为化学能Ba OH 2 8H2O晶体与NH4Cl晶体反应 烧杯 玻璃片与烧杯间的水结成冰将它们粘在一起 说明该反应是反应 化学方程式为 Ba OH 2 8H2O 吸热 3 放热反应与吸热反应 思考2 浓硫酸稀释时放出热量 是放热反应吗 答案 不是 放热反应应为化学反应 而浓硫酸稀释是物理变化 放出 吸收 变凉 2 化学反应中能量变化的应用利用转化为进行生活 生产和科研 提供人类生存和发展所需要的能量和动力 利用热能转化为化学能进行化工生产 研制新物质 3 人类利用能源的三个阶段时期 时期和时期 能源和能源是两类重要的新能源 主要有 等 化学能 热能 柴草 化石能源 多能源结构 可再生 清洁 太阳能 氢能 核能 生物质能 名师点拨 1 吸热反应与放热反应的判断 1 从化学键断裂与形成角度判断 若E1 E2 化学反应表现为吸热反应 若E1 E2 化学反应表现为放热反应 2 从物质本身能量角度判断 自身能量E 自身能量E 若E E 化学反应表现为放热反应 若E E 化学反应表现为吸热反应 2 物质的稳定性与能量的关系 3 常见的吸热反应 放热反应易错辨析 1 吸热反应和放热反应均是化学反应 NaOH固体溶于水 浓硫酸稀释属于放热过程 NH4NO3固体溶于水属于吸热过程 不属于化学反应 2 需要加热的反应不一定是吸热反应 如Fe SFeS 需要加热才能进行 但该反应是放热反应 有些吸热反应在常温下也能进行 如Ba OH 2 8H2O和NH4Cl反应 故反应条件与该反应的能量变化之间没有必然联系 3 一个反应若正向是放热反应 则逆向为吸热反应 故判断一个反应的热效应时需弄清反应方向 4 某个反应开始时需用酒精灯加热 当反应开始后撤掉酒精灯反应仍在继续 说明该反应是放热反应 过关演练巩固知识 提升能力 1 下列变化过程 属于放热反应的是 液态水变成冰 酸碱中和反应 固体NaOH溶于水 H2在Cl2中燃烧 碳高温条件下还原CO2 锌与稀硫酸的反应A B C D C 解析 液态水变成冰要放出热量 是物理变化 故 错误 酸碱中和反应放出热量 属于放热反应 故 正确 固体NaOH溶于水要放出热量 是物理变化 故 错误 H2在Cl2中燃烧要放出热量 属于放热反应 故 正确 碳高温条件下还原CO2 属于吸热反应 故 错误 锌与稀硫酸的反应属于放热反应 故 正确 2 能源分类相关图 如图所示 四组能源选项中全部符合图中阴影部分的能源是 A 煤炭 石油 潮汐能B 水能 生物能 天然气C 太阳能 风能 沼气D 地热能 海洋能 核能 C 解析 煤炭 石油 天然气不是新能源 也不是可再生能源 A B不符合 地热能是来自地球内部的能源 核能也不是来自太阳的能源 D不符合 3 2017 河南天一大联考 为证明铝与盐酸的反应是放热反应 下列实验装置可达到实验目的 且方案最佳的是 A 解析 铝与盐酸反应时有氢气生成 B项的烧杯中产生气泡或者D项中红墨水的液面变化并不能说明反应时放出热量 结合B项中装置反应完成并冷却后会产生液柱 也能说明放热 但分析太复杂 不直观 效果不理想 B D不符合题意 C项中装置未形成密闭体系 C不符合题意 而A项中产生的气体则对实验无影响 A符合题意 探究点二化学反应中能量变化的计算 知识探究梳理知识 点拨方法 1 两条基本的自然定律 不变 不变 2 化学键与能量物质中原子之间是通过化学键相结合的 断开物质中的化学键要吸收能量 而形成物质中的化学键要放出能量 如下表 化学键的变化与能量的关系 25 101kPa 注意 断开和形成1mol相同的化学键吸收和放出的能量数值相同 化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因 物质中所含化学键的键能越大 则该物质具有的能量越低 吸收 放出 吸收 放出 名师点拨 根据化学键形成和断裂时的能量变化计算化学反应中能量变化的方法Q 吸 表示断裂反应物所有化学键吸收的能量总和 Q 放 表示形成生成物所有化学键放出的能量总和 化学反应放出能量还是吸收能量取决于反应物中化学键断裂时所吸收的能量和生成物中化学键形成时所放出的能量的相对大小 Q Q 吸 Q 放 过关演练巩固知识 提升能力 1 已知1g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121kJ 且氧气中1molOO键完全断裂时吸收热量496kJ 水蒸气中1molH O键形成时放出热量463kJ 则氢气中1molH H键断裂时吸收热量为 A 920kJB 557kJC 436kJD 188kJ C 解析 设氢气中1molH H键断裂时吸收热量为a Q Q 吸 Q 放 496kJ 2a 463kJ 4 121kJ 4 则a 436kJ 2 2017 山东济南检测 反应Cl2 H22HCl可以爆炸的方式剧烈进行 该实验能充分证明 A 1molCl2的能量高于1molHClB Cl2的还原性强于H2C 1molCl2的能量高于1molH2D Cl2的氧化性强于HCl D 解析 该反应可从两个角度分析 从能量的角度 说明1molCl2和1molH2的能量总和远大于2molHCl所具有的能量 故A C错 从氧化还原反应的角度分析 即氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性 还原剂的还原性大于还原产物的还原性 因此选D 3 2016 广东湛江高一检测 肼 H2NNH2 是一种高能燃料 有关化学反应的能量变化如图所示 已知断裂1mol化学键所需的能量 kJ N N键为942 OO键为500 N N键为154 则断裂1molN H键所需的能量 kJ 是 B A 194B 391C 516D 658 解析 利用图示可知1mol肼和氧气变成原子时断键需要的能量为2752kJ 534kJ 2218kJ 肼和氧气断键变为原子时要断裂1个N N键 4个N H键 1个OO键 所以1 154kJ 4 E N H键 1 500kJ 2218kJ 解得断裂1molN H键所需的能量为391kJ 课堂检测即学即测 查漏补缺 1 下列属于吸热反应的是 A 液态水汽化B 氢气燃烧C 浓硫酸的稀释D Ba OH 2 8H2O和NH4Cl s 混合 解析 液态水汽化是吸热过程 是物理变化 故A错误 氢气燃烧是放热反应 故B错误 浓硫酸的稀释是放热过程 不是化学反应 故C错误 Ba OH 2 8H2O和NH4Cl反应是吸热反应 故D正确 D 2 2017 江苏无锡四校联考 下列符合图中的实验是 A 天然气燃烧B 浓硫酸倒入水中C 用氢气还原氧化铜D 铝热反应 解析 该反应为吸热反应 A项 天然气燃烧放出大量的热 为放热反应 错误 B项 浓硫酸倒入水中 放出热量 且不属于化学变化 错误 C项 用氢气还原氧化铜 为吸热反应 正确 D项 铝热反应为放热反应 错误 C 3 根据如图所示的信息 判断下列叙述不正确的是 B H2O g 解析 对同一个化学键来说 断裂时吸收的能量与形成时放出的能量相等 A正确 H2在O2中燃烧为放热反应 B不正确 Q Q 吸 Q 放 436kJ 248kJ 926kJ 242kJ 说明该反应中释放出242kJ能量 C正确 放热反应的反应物总能量大于生成物总能量 D正确 4 2017 湖南株洲联考 金刚石和石墨都是碳的单质 石墨在一定条件下可以转化为金刚石并需要吸收能量 已知12g石墨或金刚石完全燃烧时放出的热量依次为Q1和Q2 下列说法错误的是 A Q1 Q2B 石墨不如金刚石稳定C 石墨具有的能量比金刚石低D 完全燃烧 生成的二氧化碳一样多 B 解析 石墨在一定条件下可以转化为金刚石并需要吸收能量 说明石墨的能量低于金刚石的能量 12g石墨完全燃烧时放出的热量小于12g金刚石完全燃烧时放出的热量 即Q1 Q2 A正确 石墨转化为金刚石要吸收能量 说明石墨的能量低 石墨比金刚石稳定 B错误 C正确 金刚石和石墨互为同分异构体 等质量的金刚石和石墨完全燃烧时生成的二氧化碳质量是一样的 D正确 5 断开1molH H键 1molN H键 1molN N键分别需要吸收的能量为436kJ 391kJ 946kJ 求 1 1molN2完全反应生成NH3需 填 吸收 或 放出 能量kJ 2 1molH2完全反应生成NH3需 填 吸收 或 放出 能量kJ 不考虑可逆反应 答案 1 放出92 2 放出30 7 实验微专题三化学反应中能量变化的实验探究 化学反应中能量变化的定性探究 可以 1 用手触摸反应容器外壁 感知温度变化 适用于吸热 放热明显的反应 2 用温度计测量反应前后温度变化 适用于吸热 放热不很明显的反应 3 设计如图装置 适用于吸热 放热不很明显的反应 典型例题 某同学设计如下三个实验方案以探究某反应是放热反应还是吸热反应 方案一 如图1 在小烧杯里放一些除去氧化铝保护膜的铝片 然后向烧杯里加入10mL2mol L 1稀硫酸 再插入一支温度计 温度计的示数由20 逐渐升至75 随后 逐渐下降至30 最终停留在20 方案二 如图2 在烧杯底部用熔融的石蜡粘一块小木片 在烧杯里加入10mL2mol L 1硫酸溶液 再向其中加入氢氧化钠溶液 片刻后提起烧杯 发现小木片脱落下来 方案三 如图3 甲试管中发生某化学反应 实验前U形管红墨水液面相平 在化学反应过程中 可以通过U形管两侧红墨水液面高低判断该反应是吸热反应还是放热反应 根据上述实验回答下列相关问题 1 铝片与稀硫酸的反应是 填 吸热 或 放热 反应 写出该反应的离子方程式 2 方案一中 温度升至最大值后又下降的原因是 3 方案二中 小木片脱落的原因是 由此得出的结论是 解析 1 根据温度计示数判断铝片与稀硫酸的反应是放热反应 金属与非氧化性酸溶液反应 实质是金属与H 反应 2 当化学反应完全后 随着热量散失 烧杯里溶液的温度会降低 3 石蜡受热熔化 小木片会脱落 由此推知氢氧化钠与稀硫酸发生的是放热反应 答案 1 放热2Al 6H 2Al3 3H2 2 反应完全后 热量向空气中传递 体系的温度降低 3 石蜡熔化氢氧化钠与稀硫酸的反应放热 4 方案三中 如果甲试管里发生的反应是放热反应 则U形管里红墨水液面 左边 填 高于 低于 或 等于 右边 5 由方案三中的现象得出结论 组物质发生的反应都是 填 吸热 或 放热 反应 如果放置较长时间 可观察到U形管里的现象是 6 方案三实验 的U形管中的现象说明反应物的总能量 填 大于 小于 或 等于 生成物的总能量 解析 4 U形管里左右红墨水液面高低由左右管里气体压强的相对大小 外界大气压恒定 决定 放热反应会使左管内气压大于右管内气压 即红墨水液面会左低右高 5 根据 现象推知 氧化钙与水反应 铝与氢氧化钠溶液反应 锌与硫酸铜溶液反应都是放热反应 6 氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合发生吸热反应 使锥形瓶里气体温度降低 气体压强小于外界大气压 使红墨水液面左高右低 对于吸热反应 反应物的总能量小于生成物的总能量 答案 4 低于 5 放热红墨水液面左右相平 6 小于 变式练习 2017 江苏无锡四校联考 为了探究化学能与热能的转化 某实验小组设计了如下图所示三套实验装置 1 图示三套装置中 不能证明 铜与浓硝酸反应是吸热反应还是放热反应 的是 2 某同学选用装置 进行实验 实验前U形管里液面左右相平 在甲试管里先加入适量氢氧化钡溶液再加入稀硫酸 U形管中可观察到的现象是 说明该反应属于 填 吸热 或 放热 反应 解析 1 装置 可通过U形管中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热还是吸热 装置 可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的反应放热还是吸热 装置 只是一个铜与浓硝酸反应并将生成的气体用水吸收的装置 不能证明该反应是放热反应还是吸热反应 2 氢氧化钡与硫酸反应属于中和反应 中和反应都是放热反应 所以锥形瓶中气体受热膨胀 导致U形管左端液柱降低 右端液柱升高 答案 1 2 左端液柱降低 右端液柱升高放热 3 为探究固体M遇水的热