《6.1第一节 化学反应与能量变化》导学案课件

第1课时化学反应与热能《第一节化学反应与能量变化》导学案课件知识铺垫新知预习自主测试1.化学变化的本质是反应物中旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成。2.在自然界中,物质的转化要遵守质量守恒定律,能量的转化要遵循能量守恒定律。3.浓硫酸溶于水时释放能量,硝酸铵溶于水时吸收能量。知识铺垫新知预习自主测试一、放热反应与吸热反应1.实验探究(1)镁条和稀盐酸的反应知识铺垫新知预习自主测试(2)Ba(OH)2·8H2O和氯化铵的反应

知识铺垫新知预习自主测试2.定义及实例(1)放热反应:释放热量的化学反应。如:镁条、铝片与盐酸的反应,木炭、氢气、甲烷等在空气中的燃烧,氢气与氯气的化合反应等。(2)吸热反应:吸收热量的化学反应。如Ba(OH)2·8H2O与氯化铵晶体的反应,盐酸与碳酸氢钠的反应,灼热的炭与二氧化碳的反应等。【微思考1】不需要加热就可进行的反应是否一定是放热反应?提示不一定。如Ba(OH)2·8H2O与氯化铵晶体的反应虽不需要加热即可进行,但该反应为吸热反应。知识铺垫新知预习自主测试二、化学反应中能量变化的原因1.化学反应中能量变化的原因——微观角度(1)原因(2)实例[以H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)为例]①断键——断开1molH2中的H—H键要吸收436kJ能量,断开1molCl2中的Cl—Cl键要吸收243kJ的能量。则断键共需吸收679kJ的能量。②成键——形成2molHCl中的H—Cl键要释放862kJ的能量。③断键吸收的总能量小于成键释放的能量——反应放热。知识铺垫新知预习自主测试(3)结论化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因。【微思考2】有化学键断裂或形成的变化是否一定是化学变化?提示不一定。如HCl溶于水发生电离有化学键断裂,或从浓盐酸中挥发出氯化氢气体有化学键形成,但这些变化都是物理变化。知识铺垫新知预习自主测试2.化学反应中能量变化的决定因素——宏观角度结论:化学反应中的能量变化决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。知识铺垫新知预习自主测试三、化学反应中能量变化的应用1.人类利用能源的三个阶段2.化石能源的利用过程中亟待解决的问题(1)化石能源短期内不可再生;(2)污染环境。知识铺垫新知预习自主测试1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)化学键断裂需要吸收能量,化学键形成会放出能量。(

)(2)化学反应必然伴随能量变化。(

)(3)相同条件下由原子形成1molH—Cl键所放出的能量与断开1molH—Cl键吸收的能量相等。(

)(4)放出能量越多的反应通常生成物越不稳定。(

)(5)需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应,不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。(

)答案:(1)√

(2)√

(3)√

(4)×

(5)√知识铺垫新知预习自主测试2.下图是两个反应的反应前后反应物总能量和生成物总能量的比较图,对于Ⅰ、Ⅱ两个反应的说法正确的是

(

)A.反应Ⅰ是放热反应,反应Ⅱ也是放热反应B.反应Ⅰ是放热反应,反应Ⅱ是吸热反应C.反应Ⅰ是吸热反应,反应Ⅱ也是吸热反应D.反应Ⅰ不需要加热,反应Ⅱ必须加热答案:B解析:若反应物总能量高于生成物总能量,则反应为放热反应;反之,为吸热反应。无论是吸热反应还是放热反应,都与反应是否需要加热无关。知识铺垫新知预习自主测试3.下列反应既是氧化还原反应,又是吸热反应的是

(

)A.铝片与稀硫酸的反应B.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应C.灼热的木炭与CO2的反应D.甲烷在O2中的燃烧反应答案:C解析:A、D两项中的反应均是放热反应,B项中的反应不是氧化还原反应。任务一任务二素养脉络放热反应和吸热反应理解与判断问题探究在一只小烧杯里,加入20g已研细的Ba(OH)2·8H2O与10gNH4Cl晶体,将小烧杯放在滴有几滴水的木片上,根据实验步骤,填写下表,并回答问题。随堂检测任务一任务二素养脉络随堂检测任务一任务二素养脉络(1)写出实验过程中发生反应的化学方程式:Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3↑+10H2O。(2)实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是使反应物迅速混合而充分反应,使温度迅速下降。(3)放热反应一定容易发生,吸热反应一定难发生吗?提示不一定。反应放热和吸热与反应的条件无关,有些放热反应必须加热才能发生,如木炭的燃烧;而有些吸热反应在常温下就能发生,如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应。随堂检测任务一任务二素养脉络知识拓展1.关于吸热反应和放热反应的易错点(1)“三个不一定”。①需加热才能发生的反应不一定是吸热反应,如碳和氧气的反应;②放热反应常温下不一定容易发生,如铝热反应;③吸热反应也不一定需要加热,如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。(2)吸热反应和放热反应都是化学变化。NaOH固体溶于水是放热过程,但不是放热反应;升华、蒸发等过程是吸热过程,但不是吸热反应。随堂检测任务一任务二素养脉络2.常见的放热反应和吸热反应

随堂检测任务一任务二素养脉络素能应用典例1下列说法正确的是(

)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反应是放出能量还是吸收能量可以通过反应物和生成物所具有的总能量的相对大小来判断④有的放热反应加热到一定温度引发后,停止加热,反应也能继续进行A.只有③④ B.只有①②

C.只有①②③④ D.只有②③④答案:A解析:需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应,如铜在氯气中燃烧;放热反应在常温下不一定容易发生,如N2与H2合成NH3;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;需要加热才能发生的放热反应,如果反应放出的热量达到反应所需要的热量,停止加热后反应也能继续进行,如Fe+SFeS。随堂检测任务一任务二素养脉络变式训练(双选)将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸,反应剧烈,醋酸逐渐凝固。由此可知(

)A.NH4HCO3和盐酸的反应是吸热反应B.该反应中,热能转化为产物内部的能量C.反应物的总能量高于生成物的总能量D.NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量随堂检测任务一任务二素养脉络答案:AB解析:醋酸逐渐凝固,说明NH4HCO3与盐酸反应使醋酸的温度降低,因此该反应为吸热反应,A正确;吸热反应中反应物吸收能量,吸收的能量转化为产物内部的能量储存在产物中,B正确;由于NH4HCO3和盐酸的反应是吸热反应,故反应物的总能量低于生成物的总能量,C错误;NH4HCO3粉末与盐酸的反应是吸热反应,是各反应物的总能量低于各生成物的总能量,而NH4HCO3仅是两种反应物之一、NH4Cl仅是三种生成物之一,故无法得出NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量的结论,D错误。随堂检测任务一任务二素养脉络反应能量变化与化学键断裂、形成间的关系问题探究1.反应物的总能量大于生成物的总能量,该反应发生时是吸收能量还是放出能量?提示放出能量。2.断裂1molH—H键需要吸收akJ能量,则2molH原子形成1molH—H键的能量如何变化?提示放出a

kJ能量。3.已知形成1mol化学键放出的能量见下表:计算反应A2+B2===2AB发生时,生成2molAB的能量变化。提示放出70

kJ能量。随堂检测任务一任务二素养脉络知识拓展化学反应中的能量变化1.如果反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量,反应物转化为生成物时化学反应放出能量,反之,化学反应吸收能量。如图所示:随堂检测任务一任务二素养脉络2.既可以利用化学键的键能计算具体反应中的能量变化,也可以根据化学反应中的能量变化计算某一种化学键的键能。计算公式:化学反应中的能量变化值=反应物的总键能-生成物的总键能。计算出的数值如果为正值,意味着该反应为吸热反应;计算出的数值如果是负值,意味着该反应为放热反应。随堂检测任务一任务二素养脉络素能应用典例2根据下面的信息,判断下列叙述正确的是

(

)A.氢气跟氧气反应生成水的同时释放能量B.氢气跟氧气反应生成水的同时吸收能量C.1molH2跟molO2反应生成1molH2O一定释放能量245kJD.2molH2(g)跟1molO2(g)反应生成2molH2O(g)吸收能量490kJ随堂检测任务一任务二素养脉络答案:A解析:由题中信息可知,1

mol

H2(g)所含的共价键断裂吸收能量436

kJ,mol

O2(g)所含的共价键断裂吸收能量249

kJ,两者共吸收能量685

kJ;形成2

mol

H—O键时共释放能量930

kJ。在1

mol

H2(g)跟

mol

O2(g)反应生成1

mol

H2O(g)的过程中,放出的能量比吸收的能量多245

kJ,C项中未说明物质的状态,所以释放的能量不一定是245

kJ。随堂检测任务一任务二素养脉络随堂检测任务一任务二素养脉络随堂检测1.化学反应的发生必然伴有能量的转化,其最根本原因是

(

)A.化学反应中一定有新物质生成B.化学反应中旧化学键的断裂需要吸收能量,新化学键的形成需要放出能量C.化学反应通常需要加热等条件才能发生D.能量变化是化学反应的基本特征之一答案:B任务一任务二素养脉络随堂检测2.下列过程一定释放出能量的是(

)A.化合反应 B.分解反应C.分子拆成原子 D.原子组成分子答案:D解析:化合反应不一定放出能量,如CO2+C2CO就是吸收能量的反应,A项错误;分解反应多数是吸收能量的反应,B项错误;由分子拆成原子是破坏化学键的过程,是吸收能量的,原子组成分子则是放出能量的,C项错误,D项正确。任务一任务二素养脉络随堂检测3.由图分析,下列叙述正确的是(

)A.A(g)===B(g)+C(g)和B(g)+C(g)===A(g)两个反应吸收或放出的能量不相等B.A(g)===B(g)+C(g)是放热反应C.A(g)具有的能量高于B(g)和C(g)具有的总能量D.B(g)+C(g)===A(g)是放热反应答案:D解析:根据能量守恒定律可知A项错误;A(g)具有的能量低于B(g)和C(g)具有的总能量,故A(g)===B(g)+C(g)为吸热反应,B(g)+C(g)===A(g)为放热反应,B、C两项错误,D项正确。任务一任务二素养脉络随堂检测4.下列属于吸热反应的是(

)答案:B解析:A项,酸碱中和反应都是放热反应,氢氧化钠与盐酸的反应属于放热反应,故错误;B项,氢氧化钡晶体与氯化铵的反应属于吸热反应,故正确;C项,金属与酸的反应是放热反应,盐酸与铝的反应属于放热反应,故错误;D项,燃烧反应都是放热反应,蜡烛燃烧属于放热反应,故错误。任务一任务二素养脉络随堂检测5.如图所示,把试管小心地放入盛有(20℃)碳酸饮料的烧杯中,试管中开始放入几小块铝片,再用滴管滴加5mL浓NaOH溶液于试管中。试回答下列问题:(1)实验中观察到的现象是

。

(2)产生上述现象的原因是

。

(3)写出有关反应的离子方程式:

。

(4)由实验推知,反应所得溶液和氢气的总能量

(填“大于”“小于”或“等于”)铝片和NaOH溶液的总能量。

任务一任务二素养脉络随堂检测答案:(1)铝片上有大量气泡产生,铝片逐渐溶解;烧杯内液体放出气泡变快(2)铝与NaOH溶液反应生成氢气,且反应放热,碳酸饮料中CO2在水中的溶解度随温度升高而减小,CO2从饮料中逸出变快(4)小于解析:金属与酸或碱溶液的反应是放热反应,铝与碱溶液的反应放热尤为显著,放出的热量使烧杯中饮料的温度升高,使CO2的溶解度减小。根据反应的热效应与反应物、生成物总能量的关系可知,放热反应中生成物的总能量小于反应物的总能量。第2课时

化学反应与电能知识铺垫新知预习自主测试1.氧化还原反应中氧化剂得到电子、元素化合价降低、发生

还原反应;还原剂失去电子、元素化合价升高、发生氧化反应。2.氧化还原反应的本质是电子的转移。写出锌和稀硫酸反应的化学方程式,并用双线桥法标出电子转移的方向和数目:3.生活中常见的化学电源有锂电池、铅酸蓄电池、干电池、

光伏电池等。4.随意丢弃废旧电池的主要危害是重金属污染。知识铺垫新知预习自主测试1.火力发电——燃煤发电的能量转化过程(1)在电力中占较大比重的火电的能量转化过程:(2)上述转化过程的关键是燃烧,燃烧一定是氧化还原反应(本质是电子的转移)。【微思考1】火力发电有何缺点?提示污染环境、能量利用率低。知识铺垫新知预习自主测试2.原电池(1)定义:把化学能转变为电能的装置。(2)工作原理(以铜-锌-稀硫酸原电池为例):原电池原理示意图

知识铺垫新知预习自主测试(3)电子的流向:电子由负极经导线流向正极。电解质溶液中离子移动方向:阳离子向正极定向移动,阴离子向负极定向移动。可简记为:正正负负[解释:正(指阳离子)→正(指正极)、负(指阴离子)→负(指负极)]。(4)反应本质:原电池反应的本质是自发进行的氧化还原反应。知识铺垫新知预习自主测试3.化学电源(1)干电池最早使用的化学电池是锌锰干电池,它是一种一次电池,放完电后不能充电。【微思考2】原电池的电极材料都必须是金属吗?提示原电池的电极材料可以是两种活泼性不同的金属,也可以是一种金属与一种可导电的惰性材料(如石墨);在燃料电池中,电极本身均不发生反应,故两极均可用惰性材料。知识铺垫新知预习自主测试(2)充电电池①充电电池又称二次电池,它在放电时所进行的氧化还原反应,在充电时可以逆向进行,使电池恢复到放电前的状态。②常见的二次电池:铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。③应用:手机、笔记本式计算机、照相机和摄像机等所用电池大多为锂离子电池。知识铺垫新知预习自主测试1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)水能、风能和化石能源均属于一次能源。(

)(2)火力发电过程经过了化学能转化为热能,热能转化为动能,动能转化为电能的过程。(

)(3)原电池工作时电子从正极流出。(

)(4)原电池中的阴离子移向正极。(

)答案:(1)√

(2)√

(3)×

(4)×知识铺垫新知预习自主测试2.下列装置中,能构成原电池的是(

)A.只有甲 B.只有乙C.只有丙 D.除乙均可以答案:C解析:甲装置不能构成闭合回路,乙装置两极材料相同,丁装置酒精是非电解质,只有丙装置具备原电池的构成条件。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测原电池的工作原理问题探究上面是某实验小组设计的水果电池,生活中还有多种常见的电池,如干电池、铅酸蓄电池、锂离子电池等。你知道原电池是如何工作的?请按如下装置进行探究吧!任务一任务二任务三素养脉络随堂检测任务一任务二任务三素养脉络随堂检测(1)②③装置中,哪个发生的反应更快?提示③反应更快。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测知识拓展1.原电池构成条件即:两极-液-连环,负极氧化,正极还原任务一任务二任务三素养脉络随堂检测2.原电池的工作原理

任务一任务二任务三素养脉络随堂检测3.原电池正、负极判断的五个依据

任务一任务二任务三素养脉络随堂检测素能应用典例1如图是Zn和Cu形成的原电池,某实验兴趣小组做完实验后,在读书卡片上记录如下。在卡片上描述合理的是

(

)实验后的记录:①Zn为正极,Cu为负极②H+向负极移动③电子流动方向,由Zn经外电路流向Cu

④Cu极上有H2产生⑤若有1mol电子流过导线,则产生H2的物质的量为0.5mol

⑥正极的电极反应式为Zn-2e-===Zn2+A.①②③ B.③④⑤ C.④⑤⑥ D.②③④任务一任务二任务三素养脉络随堂检测答案:B解析:在该原电池中,Zn比Cu活泼,故Zn作负极,Cu作正极,电子由Zn流出经导线流向Cu,负极反应为Zn-2e-===Zn2+,正极反应为2H++2e-===H2↑,故每转移1

mol电子时,产生H2

0.5

mol,在溶液中H+向正极移动,向负极移动,故①②⑥错误,③④⑤正确。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测变式训练1如图所示,电流计指针发生偏转,同时A极质量减小,B极上有气泡产生,C为电解质溶液,下列说法错误的是(

)A.B极为原电池的正极B.A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸C.C中阳离子向A极移动D.A极发生氧化反应答案:C解析:原电池中,负极金属失去电子,溶解,质量减小,故A极是负极,B极是正极,根据构成情况判断A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸,A、B两项正确;原电池中,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,C项错误;负极发生氧化反应,正极发生还原反应,D项正确。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测原电池原理的应用问题探究锌与稀硫酸反应所用原电池装置如下图所示,试根据该装置讨论如下问题:(1)根据该装置可得Zn和Cu的活泼性谁强?提示Zn强。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测(2)仿照上面的装置设计装置实现反应Zn+CuSO4===ZnSO4+Cu。

任务一任务二任务三素养脉络随堂检测知识拓展1.比较金属的活动性强弱(1)依据原电池中,一般活动性强的金属为负极,活动性弱的金属为正极。(2)应用如有两种金属A和B,用导线连接后插入到稀硫酸中,观察到A极溶解,B极上有气泡产生,由原电池原理可知,金属活动性:A>B。2.加快氧化还原反应速率的方法如实验室用Zn和稀硫酸反应制H2,常用粗锌,它产生H2的速率快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸形成原电池,加快了锌的腐蚀,使产生H2的速率加快;如加入CuSO4溶液,Zn置换出Cu,附着在锌片上形成原电池也可以加快反应速率。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测3.设计原电池(1)依据已知一个氧化还原反应,首先通过分析找出氧化剂、还原剂,一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化),氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测(2)实例以Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑为例:任务一任务二任务三素养脉络随堂检测素能应用典例2某原电池总反应离子方程式为2Fe3++Fe===3Fe2+,不能实现该反应的原电池是(

)A.正极为Cu,负极为Fe,电解质溶液为FeCl3溶液B.正极为C,负极为Fe,电解质溶液为Fe(NO3)3溶液C.正极为Ag,负极为Fe,电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液D.正极为Ag,负极为Fe,电解质溶液为CuSO4溶液答案:D解析:由2Fe3++Fe===3Fe2+得出负极反应式为Fe-2e-===Fe2+,正极反应式为2Fe3++2e-===2Fe2+,可知负极材料为铁,正极材料为比铁不活泼的导体,电解质溶液中必须有Fe3+。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测变式训练2有a、b、c、d四个金属电极,有关的实验装置及部分实验现象如下:由此可判断这四种金属的活动性顺序是(

)A.a>b>c>d B.b>c>d>aC.d>a>b>c D.a>b>d>c任务一任务二任务三素养脉络随堂检测答案:C解析:装置一是原电池,a极质量减小,说明a极金属易失去电子形成离子,故a极金属比b极金属活泼;装置二没有形成原电池,由现象可知b比c活泼,且c位于金属活动性顺序中氢的后面;装置三和四均形成原电池,由现象易知d比c活泼,d比a活泼。因此四种金属的活动性顺序为d>a>b>c。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测原电池电极反应式的书写方法问题探究1.根据铅酸蓄电池的正、负极材料和电解质,写出各电极反应式。2.写出氢氧燃料电池在碱性介质中的电极反应式。3.如何根据原电池的总反应判断原电池的正、负极?正极反应式、负极反应式和总反应式之间有什么关系?提示发生氧化反应的一极是原电池的负极,发生还原反应的一极是原电池的正极。总反应式=负极反应式+正极反应式。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测知识拓展1.电极反应式的书写(1)原电池负极反应式的书写①较活泼金属作负极时,电极本身被氧化若生成的阳离子不与电解质溶液反应,其产物可直接写为金属阳离子,如Zn-2e-===Zn2+,Cu-2e-===Cu2+。若生成的金属阳离子与电解质溶液反应,其电极反应为两反应合并后的反应。如铅酸蓄电池负极反应为②负极本身不反应氢氧(酸性)燃料电池,负极反应为H2-2e-===2H+;氢氧(碱性)燃料电池,负极反应为H2+2OH--2e-===2H2O。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测(2)原电池正极反应式的书写书写时总的原则是首先根据元素化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒,其次确定该微粒得电子后生成什么物质。如氢氧(酸性)燃料电池,正极反应为O2+4H++4e-===2H2O氢氧(碱性)燃料电池,正极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-。(3)书写复杂电极反应式的方法——加减法①写出总反应,如Li+LiMn2O4===Li2Mn2O4。②写出其中较为简单的一个半反应(正极或负极),如Li-e-===Li+(负极)。③利用总反应与上述一极的反应相减,即得另一电极的反应式,如LiMn2O4+Li++e-===Li2Mn2O4(正极)。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测2.一般电极反应式的书写思路

任务一任务二任务三素养脉络随堂检测素能应用典例3燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置,若电解质溶液是强碱溶液,下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是

(

)A.负极反应式:O2+2H2O+4e-===4OH-B.负极反应式:CH4+8OH--8e-===CO2+6H2OC.随着放电的进行,溶液的氢氧根浓度不变D.放电时溶液中的阴离子向负极移动答案:D任务一任务二任务三素养脉络随堂检测变式训练3锂电池是一代新型高能电池,它以能量密度大而受到普遍重视,目前已成功研制多种锂电池。某种锂电池的总反应为Li+MnO2===LiMnO2,下列说法正确的是(

)A.Li是正极,电极反应为Li-e-===Li+B.Li是负极,电极反应为Li-e-===Li+C.MnO2是负极,电极反应为MnO2+e-===D.Li是负极,电极反应为Li-2e-===Li2+答案:B解析:根据原电池中,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,再结合总反应可知,Li失去电子生成Li+被氧化,为负极;MnO2得到电子被还原,为正极。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测任务一任务二任务三素养脉络随堂检测1.下列叙述正确的是(

)A.原电池的负极发生得电子的还原反应B.原电池中较活泼的金属作正极C.原电池中的电极一定要由两种不同的金属组成D.原电池中发生氧化反应的电极是负极答案:D解析:原电池的两极可以是两种活动性不同的金属,也可以是金属与非金属(例如石墨),原电池的负极失去电子发生氧化反应