6.1化学反应与能量变化 课件 高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第一节

化学反应与能量变化

第六章

化学反应与能量思考：火箭发射的动力是什么？

2022年6月5日10时44分，搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F遥十四运载火箭在酒泉发射中心精准点火发射。情境引入

发射神舟十三号飞船的运载火箭使用的燃料是偏二甲肼，氧化剂是四氧化二氮。

放出大量的热

能量转化：化学能内能机械能第1课时化学反应与热能

现代社会中，人类的一切活动（从衣食住行到文化娱乐，从社会生产到学科研究等）都离不开能量，而许多能量的利用与化学反应中能量变化密切相关。从煤、石油、天然气等提供的热能，到各种化学电池提供的电能，都是通过化学反应获得的。实验探究【6-1】【6-2】

注：（1）吸热反应和放热反应属于化学反应，一些物质溶于水，也会有吸热和放热现象：浓H2SO4、NaOH(s)等溶于水要放热；NH4NO3(s)、KNO3(s)、NH4Cl(s)等溶于水要吸热，但不能说是放热反应和吸热反应。

（2）物质的三态变化也会有吸热和放热现象，但也不能说是放热反应和吸热反应。一、吸热反应与放热反应1.分类

放热反应：把释放热量的化学反应吸热反应：把吸收热量的化学反应常见放热反应所有燃烧反应酸碱中和反应活泼金属与水或酸的反应大多数化合反应物质的缓慢氧化铝热反应大多数分解反应NH4Cl和Ba(OH)2•8H2O的反应

以C、H2、CO为还原剂的部分氧化还原反应：如C与CO2、C与H2O的反应NaHCO3与盐酸/醋酸的反应常见吸热反应思考一：我们常见的化学反应哪些是放热反应？哪些是吸热反应？注意：吸热反应、放热反应是指反应过程中吸收还是放出热量，与反应是否需要加热等条件没有直接联系。

如：大多数燃烧反应都需要加热，但燃烧反应都是放热反应；NH4Cl和Ba(OH)2•8H2O的反应

在常温下就可反生，但它是吸热反应。思考二：吸热反应一定需要加热，放热反应一定不需要加热，这种说法正确吗？讨论一：化学反应过程中为什么有能量变化？讨论二：为什么有的化学反应释放热量，有的化学反应吸收热量？探究讨论2.化学反应伴随能量变化的原因旧物质反应生成新物质

旧化学键断裂、新化学键形成

化学反应实质宏观：微观：反应物和生成物能量不同化学键断裂吸收能量化学键形成释放能量吸收和释放能量不同生成物反应物的总能量生成物的总能量能量生成物反应物图1反应物图2能量反应物的总能量生成物的总能量吸收热量放出热量①反应物总能量

小于

生成物总能量，为吸热反应。②反应物的总能量大于生成物的总能量时为放热反应放热还是吸热取决于反应物和生成物总能量的相对大小化学反应中能量变化的原因---宏观角度以H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应过程如图所示：H—HCl—ClHHClClH—ClH—Cl吸收能量释放能量

旧键断裂

新键形成化学反应中能量变化的原因---微观角度在25℃、101kPa条件下H2+Cl2

═2HCl反应为例反应进程能量HClCl-H-H-ClH-Cl断1molH-H键吸收436kJ断1molCl-Cl键吸收243kJHClClH形成2molH-Cl键放出2×431kJ即862kJ能量放出能量183kJ<反应结果：放出能量=(431+431)—(436+243)KJ=183KJ吸收的能量

(436+243)KJ

(431+431)KJ

释放的能量

吸收的能量

(436+243)KJ

晋中市高中化学“空中课堂”归纳总结化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因。(微观角度)化学反应过程中放出的能量多于吸收的能量，则有能量向环境释放，为放热反应；化学反应过程中放出的能量小于吸收的能量，则需从环境中吸收能量，为吸热反应。放热还是吸热取决于断键吸收的总能量与成键放出的总能量的相对大小归纳总结1．宏观角度：反应物和生成物的总能量相对大小判断Q(反应物)>Q(生成物)→放热反应；

Q(反应物)<Q(生成物)→吸热反应。2．微观角度：化学键断裂和形成时能量变化大小判断E(反应物断键吸收能量)<E(产物成键放出能量)→放热反应；

E(反应物断键吸收能量)>E(产物成键放出能量)→吸热反应。判断吸热反应和放热反应的两种方法：讨论一：你知道人类是如何利用化学反应中热能的？举例说明。讨论二：目前能源的利用面临那些问题？讨论三：你们有什么解决以上问题的好办法？探究讨论1.人类利用能源的三个阶段二、化学反应中热能的利用柴草时期化石能源时期多能源结构时期2.现阶段人类获取热能的主要途径煤的燃烧石油的燃烧其他物质的燃烧天然气的燃烧主要形式3.化石燃料获取能量面临的问题储量有限，短期内不可再生影响环境煤、石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源。4.能源可持续发展的措施提高燃料的燃烧效率提高能源的利用率开发使用新能源节能节能:

(1)燃料燃烧阶段——可通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的燃烧效率;(2)能量利用阶段——可通过使用节能灯，改进电动机的材料和结构，以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用，有效提高能量利用率。寻找新能源：(1)特点:资源丰富、可以再生，对环境无污染。(2)人们比较关注的新能源：太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。可再生能源：在自然界中可以不断再生并有规律地得到补充的能源非再生能源：经过亿万年的形成，短期内无法恢复的能源。能量变化物质变化化学反应转化形式光能、电能等热能常见吸热反应（1）氢氧化钡与氯化铵反应（2）盐酸与碳酸氢钠反应（3）大多数分解反应（4）用C、H2、CO作为还原剂的氧化还原反应（自身燃烧除外）常见放热反应（1）活泼金属与酸反应（2）燃烧反应（3）酸碱中和反应（4）大多数化合反应变化原因微观角度：旧键断裂吸收能量

新键形成释放能量E吸>E放吸收能量E吸<E放释放能量宏观角度：反应物、生成物的总能量存在差异E反应物<E生成物吸收能量E反应物>E生成物

释放能量课堂小结我们日常使用的电能主要来自火力发电。火力发电是通过化石燃料燃烧时发生的氧化还原反应，使化学能转化为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。火力发电过程中，化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能。其中，燃烧（氧化还原反应）是关键。第2课时化学反应与电能化学能

电能

机械能

热能

燃烧

蒸汽发电机？【实验6-3】(1)将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。(2)用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象。(3)如图6-6所示，用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是否偏转。1.实验探究实验操作实验现象原因解释Zn片：___________________________Cu片：_______反应的离子方程式：________________________Cu片表面无明显变化的原因：________________________________________________________锌片溶解，表面产生无色气泡无变化Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑铜排在金属活动性顺序表氢的后面，不能从酸溶液中置换出氢气一、原电池Zn片是否溶解：_____Cu片上是否有气泡：_______电流表A指针_____电流表指针偏转说明：______________Cu片上有气泡说明：____________________________________________________________________溶解有气泡偏转导线中有电流

溶液中的氢离子在铜片表面获得电子发生还原反应产生氢气，从铜片上放出2.定义：将化学能直接转变成电能的装置，称为原电池。+-3.电极反应：电极材料原电池正负极电极反应式发生的反应Zn片Cu片电极总离子反应负极正极Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑氧化反应还原反应Zn+2H+=Zn2++H2↑（两个电极反应之和）小结：负极失去电子的一极氧化反应活性强正极得到电子的一极还原反应活性弱CuZn---Zn2+H+H+Zn－2e－=Zn2+氧化反应还原反应负极正极阳离子阴离子SO42-发生溶解产生气泡原电池总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑电子流向：负极

沿导线

正极电流方向：正极沿导线负极外电路：内电路：阴离子负极阳离子正极外电路内电路2H++2e－=H2↑4.工作原理：5.实验探究形成原电池的条件形成条件一：活泼性不同的两个电极材料负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等（可以）（不可以）形成条件二：电极材料需插进电解质溶液中；形成条件三：必须形成闭合回路（不可以）

①两种活泼性不同的金属作电极（或其中一种为能导电的非金属，如“碳棒”）其中较活泼金属为负极较不活泼金属（或非金属）为正极

②电解质溶液

③形成闭合回路

④能自发进行氧化还原反应两极一液一线一反应构成原电池的条件锌铜稀硫酸判断正、负极的方法负极正极导线电子流向流出流入导线电流流向流入流出溶液阴阳离子流向阴离子流向阳离子流向电极活泼性活泼不活泼反应类型氧化反应还原反应反应现象溶解/质量减轻冒气泡/质量增加H+SO42-Zn2+H+SO42-Zn2+e-e-e-e-ＣuＺnH+H+H2H2SO42-H+H+

原电池以氧化还原反应为基础，使氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行，并配合溶液中阴阳离子的定向移动，从而产生电流，实现化学能向电能的转化。e－6．原电池原理及应用如实验室用Zn和稀H2SO4(或稀HCl)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H2SO4形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生H2的速率加快。(1)加快氧化还原反应速率原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。

例如有两种金属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)比较金属的活动性强弱(3)设计原电池在设计原电池时，若给出的是离子反应方程式如：2Fe3+＋Cu==Cu2+＋2Fe2＋

1、电解液：硫酸铁、氯化铁、硝酸铁等2、电极材料：

负极：铜正极：石墨或比铜不活泼的其他金属3、电极反应式

负极：Cu-

2e-=

Cu

2+正极：2Fe3+

+

2e-=

2

Fe2+简易电池的设计与制作【目的】根据原电池原理，设计和制作简易电池，体会原电池的构成要素。【用品】水果（苹果、柑橘或柠檬等），食盐水，滤纸，铜片、铁片、铝片等金属片，石墨棒，导线，小型用电器（发光二极管、电子音乐卡或小电动机等），电流表。【实验】（1）水果电池（2）简易电池二、原电池的设计与制作1.一次电池——酸性锌锰干电池工作原理负极锌筒锌被氧化,逐渐消耗电解质氯化铵—正极石墨棒二氧化锰被还原特点放电后不能充电便于携带,价格低三、生活中的原电池(1)定义有些电池放电时所进行的氧化还原反应,在充电时可以逆向进行,