新教材适用2023-2024学年高中化学专题6化学反应与能量变化第2单元化学反应中的热课件苏教版必修第二册

专题6化学反应与能量变化第二单元化学反应中的热自主预习·新知导学合作探究·释疑解惑课堂小结课标定位素养阐释1.通过实验和已有知识、经验感受化学反应中的能量变化,能说出常见的吸热反应和放热反应,树立物质变化中伴随能量变化的观念。2.能从反应物与生成物所具有的能量、化学键的断裂与形成两个角度理解化学反应中能量变化的主要原因,提升逻辑推理能力。3.能说出热化学方程式的含义及其与普通化学方程式的不同,能够正确书写热化学方程式并能进行简单的计算。4.了解节能的意义和方法,认识提高燃料的燃烧效率的重要性。通过对氢能开发与利用的讨论,认识开发、利用高能清洁能源的重要性和迫切性。感受化学学科的社会价值,培养科学态度和社会责任。

自主预习·新知导学一、放热反应和吸热反应1.反应中化学能与其他能量的转化。(1)CaCO3的高温分解:热能→化学能;(2)植物的光合作用:光能→化学能;(3)电解水制H2:电能→化学能;(4)物质的燃烧:化学能→热能、光能。2.放热反应和吸热反应。(1)实验探究。结论:每一个化学反应都伴随着能量的变化,有的释放能量,有的吸收能量。(2)概念:化学上,把放出热的反应称为放热反应,把吸收热的反应称为吸热反应。【自主思考1】

下列反应中,哪些属于放热反应?哪些属于吸热反应?①碳与水蒸气反应制水煤气;②H2+CuOCu+H2O;③炸药爆炸;④硫酸与氢氧化钾溶液反应;⑤生石灰与水作用制熟石灰;⑥食物腐败。提示:放热反应:③④⑤⑥

吸热反应:①②【自主思考2】

根据下列图像,从宏观上分析图Ⅰ、图Ⅱ反应过程中能量的变化,并说明理由。

Ⅰ

Ⅱ提示:图Ⅰ中反应物的总能量大于生成物的总能量,反应释放能量;图Ⅱ中反应物的总能量小于生成物的总能量,反应吸收能量。【自主思考3】

从微观上化学键变化的角度,分析化学反应中为什么会有能量的变化?提示:化学反应包含两个过程:一是要断开反应物中的化学键,这一过程需要吸收能量(E1)克服原子间的相互作用;二是要形成生成物中的化学键,这一过程会释放能量(E2),吸收与放出的能量不同,因此化学反应中会有能量的变化。若E1>E2,反应吸收能量;若E1<E2,反应放出能量。二、热化学方程式1.定义:表示反应中放出或吸收热量的化学方程式,称为热化学方程式。2.意义:不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量变化。【自主思考4】

热化学方程式H2(g)+O2(g)══H2O(g)

ΔH=-241.8kJ·mol-1表示的意义是什么?提示:一定条件下,1

mol

H2与

mol

O2反应生成1

mol水蒸气可放出241.8

kJ热量。3.书写热化学方程式的注意事项。(1)热化学方程式中要标明物质的状态,用g、l、s分别代表气态、液态、固态。(2)用

ΔH标明反应放出或吸收的热量,负值表示在该条件下反应放热,正值表示在该条件下反应吸热。(3)热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数,只表示物质的量。因此,它可以用整数,还可以用简单分数表示。对于相同物质的反应,当化学计量数不同时,其ΔH不同。【自主思考5】

1molC与1molO2完全反应生成1molCO2气体,放出393.6kJ热量,写出反应的热化学方程式。

提示:C(s)+O2(g)══CO2(g)ΔH=-393.6

kJ·mol-1

三、燃料燃烧释放的热量1.热值:一定条件下单位质量的可燃物完全燃烧所放出的热。表几种燃料的热值2.化石燃料燃烧带来的问题。煤等化石燃料的燃烧常常伴随着大量烟尘、CO、SO2、氮氧化物(NOx)等有毒有害物质的排放,后两者还能导致酸雨,对环境的破坏比较严重。而且,燃料燃烧过程中燃料使用效率不高。3.燃料燃烧问题的解决。(1)节约现有的能源,尤其是减少作为燃料的煤和石油的开采。(2)提高燃料的使用效率,减少对环境的污染,利用化学方法将化石燃料转化为清洁燃料,如将煤经气化转化成煤气,或使煤经液化形成液体燃料。(3)确保能源安全,积极开发优质的新能源,氢能、水能、太阳能、风能等都是更清洁、更高效的能源。四、氢燃料的应用前景1.制备:氢气是未来理想的绿色燃料。将太阳能转化为电能,再将水催化电解获得氢气,化学方程式为2H2O2H2↑+O2↑。2.贮存:科学家正在致力于研究具备良好吸收和释放氢气性能的合金(如镧镍合金等),这将为解决氢气贮存问题开辟新的方向。贮氢合金在一定条件下吸收氢气形成金属氢化物,在加热时又可释放出氢气。3.应用。(1)液氢常用作运载火箭的燃料。(2)用作新型交通工具的燃料。(3)利用氢燃料电池发电。五、太阳能及其利用1.光合作用。植物体内的叶绿素等物质将水、二氧化碳转化为葡萄糖,进而生成淀粉、纤维素,实现了光能到化学能的转化。用化学方程式表示为6H2O+6CO2C6H12O6+6O2。2.光-热转换:利用太阳辐射能加热物体而获得热能,如地膜、大棚、太阳能热水器、反射式太阳灶、高温太阳炉等。3.光-电转换。(1)光-热-电转换是利用太阳能发电,一般由太阳能集热器将太阳能转化为热能,再使水转化为水蒸气以驱动汽轮机发电。(2)光-电直接转换是利用光电效应,将太阳辐射能直接转换为电能。【效果自测】

1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)化学变化过程中既有物质变化又有能量变化。(

)(2)伴有能量变化的过程一定是化学变化。(

)(3)化学反应中的能量变化全部是以热量的形式变化的。(

)(4)只要有化学键的断裂,一定发生化学反应。(

)(5)断裂化学键释放出能量而生成新化学键则吸收能量。(

)√××××(6)当反应物的总能量大于生成物的总能量时,化学反应吸收能量。(

)(7)氢能是一种无污染的绿色能源。(

)×√2.下列关于化学反应中能量变化的说法正确的是(

)。A.形成化学键的过程是放热过程B.可逆反应进行的过程中没有能量变化C.在常温下可以发生的反应一定是放热反应D.化学反应中能量变化的大小与反应物的质量大小无关答案:A解析:化学反应过程都伴随有化学键的断裂与形成,故任何化学反应中都有能量的变化,B项错误;常温下发生的反应不一定是放热反应,如Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是常温下发生的吸热反应,C项错误;化学反应中能量变化的大小与反应物的质量有关,D项错误。3.H2是一种很有前途的能源,以水为原料大量制取H2,最理想的途径是(

)。A.利用太阳能直接使水分解为H2B.以焦炭和水为原料制水煤气后再分离出H2C.以赤热的Fe与水反应生成H2D.由热电厂提供电能,利用直流电电解水产生H2答案:A

合作探究·释疑解惑探究任务1探究任务2

探究任务1化学反应中能量变化的原因问题引领化学反应是旧键断裂和新键生成的过程,其中旧键断裂吸收的能量和新键生成释放的能量不同,故化学反应必然伴随能量的变化。那我们如何计算化学反应吸收或放出的热量呢?1.通过上述图示计算1molH2与1molCl2生成2molHCl放出的热量是多少?提示:1

mol

H2与1

mol

Cl2生成2

mol

HCl放出的热量为431.8

kJ×2-436.4

kJ-242.7

kJ=184.5

kJ。2.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应吗?提示:不一定。加热、点燃、高温等是使反应发生的条件,一个反应是吸热还是放热最终取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小,因此,开始需要加热的反应也可能是放热反应,吸热反应在常温下也有可能发生。归纳提升1.反应热(ΔH)。2.反应热与键能的关系。(1)键能:断开气态物质中1mol某种共价键生成气态原子需要吸收的能量,就是该共价键的键能。(2)键能与物质的稳定性:键能越大,共价键越牢固,形成的物质越稳定,则该物质本身所具有的能量越低。

(3)利用键能计算反应热:ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和。3.放热反应与吸热反应的比较。

典型例题【例题1】

(2022山东烟台高一检测)下列实验现象或图像信息不能充分说明对应的化学反应的热效应的是(

)。答案:A解析:锌粒与稀硫酸反应生成H2,气体增多,压强增大,针筒活塞向右移动,A项描述的现象不能判断反应放出热量,符合题意;由图像可知,反应物的总能量低于生成物的总能量,B项能说明该反应是吸热反应,不符合题意;集气瓶中密封空气,Na2O2与水的反应开始后,甲处液面低于乙处液面,说明瓶中空气的压强增大,推测试管中发生的反应是放热反应,C项不符合题意;稀盐酸与Na2CO3溶液反应,温度计的水银柱不断上升,说明该反应是放热反应,D项不符合题意。【变式训练1】

下列说法中正确的是(

)。①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应②放热反应在常温下一定很容易发生③反应是放热还是吸热必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小④放热反应加热到一定温度引发后,停止加热,反应可能会继续进行A.③④

B.①②C.①②③④ D.②③④答案:A解析:需加热才能发生的反应不一定是吸热反应,如木炭燃烧反应;放热反应常温下不一定容易发生,如木炭燃烧反应;反应是放热还是吸热取决于反应物、生成物所具有的总能量的相对大小;由于放热反应在反应过程中放出热量,所以停止加热后反应可能会继续进行。探究任务2热化学方程式的书写问题引领化学反应过程中既有物质的变化,同时又有能量的变化。用热化学方程式可以把两种变化同时表示出来。参加反应的物质,其物质的量的多少、物质的聚集状态等都会影响反应中的能量变化。1.热化学方程式中如何表示出能量变化?提示:在方程式的右侧表示出该反应的反应热,以表明反应中的能量变化。2.书写热化学方程式的一般步骤有哪些?提示:①写出配平的化学方程式;②注明物质的聚集状态;③写出ΔH的符号、数值、单位。3.同一个化学反应,只有一个与之对应的化学方程式,是否也只有一种形式的热化学方程式?提示:热化学方程式表明了参加反应的物质,其物质的量与反应热的关系,而ΔH的值与反应物的物质的量有关,所以热化学方程式中化学计量数不同时,ΔH也不同,一个化学反应可有多种形式的热化学方程式。归纳提升书写热化学方程式应注意的问题。与普通化学方程式相比,书写热化学方程式除了要遵循书写化学方程式的要求外还应注意以下五点。1.ΔH的意义。ΔH只能写在标有反应物和生成物状态的方程式的右边,并用空格隔开。若为放热反应,ΔH为“-”;若为吸热反应,ΔH为“+”。ΔH的单位一般为kJ·mol-1(或kJ/mol)。2.反应的条件。书写热化学方程式时应标明ΔH的测定条件。一般情况下ΔH是在25℃、1.01×105Pa下测定的,此时可不注明温度和压强。3.化学计量数。注意热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量,因此化学计量数可以是整数,也可以是分数。4.物质的聚集状态。反应物和生成物的聚集状态不同,反应热ΔH不同。因此,必须标明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。气体用“g”,液体用“l”,固体用“s”,溶液用“aq”表示。热化学方程式中不用“↑”和“↓”。5.热化学方程式中化学计量数与ΔH的关系。由于ΔH与参加反应的物质的物质的量有关,所以热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应。典型例题【例题2】

已知在25℃、101kPa下,57gC8H18(辛烷,液态)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出2758.80kJ热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是(

)。答案:B解析:57

g

C8H18燃烧生成CO2和H2O(l)放出2

758.80

kJ热量,则1

mol

C8H18(质量为114

g)燃烧生成CO2和H2O(l)放出

×2

758.80

kJ=5

517.60

kJ热量,反应放热,ΔH<0,故B项正确。

书写热化学方程式要“五查”一查热化学方程式是否配平;二查各