高中 化学 必修 第二册 第六章 化学反应与能量《第一节 第1课时 化学反应与热能》课件

第1课时化学反应与热能

第六章第一节化学反应与能量变化1．知道化学反应可以实现化学能与热能的转化，认识吸热反应和放热反应。2．能从化学键角度解释某些吸热反应和放热反应。3．认识燃料的燃烧效率、保护环境、开发清洁燃料的必要性和重要性。学习目标任务一放热反应和吸热反应1任务二化学反应中能量变化的原因2随堂达标演练4内容索引课时测评5任务三化学能与热能相互转化的应用3任务一放热反应和吸热反应新知构建1．概念(1)放热反应：

热量的化学反应。(2)吸热反应：

热量的化学反应。2．常见的放热反应和吸热反应放热反应吸热反应①所有燃烧反应②酸碱中和反应③大多数化合反应④活泼金属跟水或酸的反应⑤物质的缓慢氧化①大多数分解反应②铵盐与碱的反应③以C、H2、CO为还原剂的部分氧化还原反应④NaHCO3与盐酸的反应释放吸收交流研讨(1)吸热反应需要加热，放热反应不需要加热，这种说法正确吗？提示：不正确。吸热反应不一定需要加热；放热反应可能需要加热，但反应开始后，撤去加热装置仍能继续反应。(2)浓硫酸溶于水、水蒸气液化时均向外释放热量，它们属于放热反应吗？为什么？提示：不属于。吸热反应、放热反应均是指化学反应，而浓硫酸溶于水、水蒸气液化都不属于化学变化。典例应用1．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和盐酸的反应是放热反应B．该反应中，热能转化为化学能C．醋酸与NH4HCO3发生了复分解反应，该反应为吸热反应D．该反应的离子方程式为CO＋2H＋===CO2↑＋H2O√醋酸逐渐凝固，温度下降，可知NH4HCO3与盐酸的反应为吸热反应，A项错误；热能转化为化学能储存在新物质中，B项正确；醋酸与NH4HCO3未接触，未发生反应，C项错误；HCO不能拆，D项错误。2．下列说法正确的是A．Fe与S在加热条件下才能发生反应，所以该反应属于吸热反应B．HNO3、H2SO4分别与NaOH溶液反应都放出热量C．分解反应都是吸热反应，化合反应都是放热反应D．合成氨的反应是放热反应，所以N2与其他物质的反应也是放热反应√Fe与S虽然需加热才能发生反应，但反应开始一段时间后，停止加热，反应能继续进行，加热只是为了引发反应，所以该反应是放热反应，A错误；中和反应都是放热反应，B正确；分解反应不一定是吸热反应，如H2O2的分解反应就是放热反应，化合反应也不一定是放热反应，如CO2与C的反应就是吸热反应，C错误；与N2反应的物质不同，能量变化也不同，不能根据合成氨反应的能量变化来类推N2与其他物质反应的能量变化，如N2和O2在放电条件下生成NO就是吸热反应，D错误。返回任务二化学反应中能量变化的原因新知构建1．从化学键变化的角度理解能量变化的原因——微观探析(1)化学反应过程(2)化学反应中能量变化的原因吸收释放交流研讨1H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应过程如图所示：根据上图，通过计算判断该反应为放热反应还是吸热反应。提示：1molH2和1molCl2断键吸收的总能量为436kJ＋243kJ＝679kJ；形成2molHCl释放的总能量为2×431kJ＝862kJ。断键吸收的总能量小于成键释放的总能量，因此该反应为放热反应。2．从总能量高低理解能量变化的原因——宏观辨识(1)从物质具有的能量理解①放热反应可以看成是反应物所具有的

能转化为

能释放出来。②吸热反应可以看成是

能转化为

能被生成物所“储存”。(2)图示理解结论：化学反应中的能量变化取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。化学热热化学释放吸收交流研讨2已知放热反应反应物与生成物的总能量随反应过程的变化图如下：模仿上图，试画出吸热反应反应物与生成物的总能量随反应过程的变化图。提示：典例应用1．下列化学反应过程中的能量变化符合如图所示的是A．HCl＋NaOH===NaCl＋H2OB．Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑√题图中反应物总能量低于生成物总能量，表示吸热反应。酸碱中和反应是放热反应，故A错误；金属与酸的反应为放热反应，故B错误；物质的燃烧反应是放热反应，故C错误；Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O为铵盐与碱的反应，属于吸热反应，故D正确。2．已知N2(g)和O2(g)反应生成2molNO(g)吸收180kJ能量，反应过程中能量变化如下图所示。根据图示回答下列问题：(1)该反应中反应物所具有的总能量

(填“高于”或“低于”)生成物的总能量。(2)1molNO(g)分子中的化学键断裂时要吸收

kJ能量。(3)断裂1molN≡N吸收的能量x值为

。低于632946根据题图，断裂旧化学键所吸收能量为(x＋498)kJ，形成新化学键所释放能量为2×632kJ＝1264kJ，每生成2mol

NO(g)所吸收能量为180kJ，因此有180

kJ＝(x＋498)kJ－1264kJ，故x为946。返回任务三化学能与热能相互转化的应用新知构建1．现阶段人类获取热能的主要途径是：

；使用最多的常规能源是：

。2．化石燃料获取能量面临的问题(1)储量有限，短期内不可再生。(2)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。物质的燃烧化石燃料(煤、石油和天然气)3．节能减排的措施(1)燃料燃烧阶段提高燃料的燃烧效率。(2)能量利用阶段提高能源的利用率。(3)开发使用新能源。4．新能源(1)特点：资源丰富、可以再生、对环境无污染等。(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。交流研讨据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》发布内容，氢能将成为中国未来能源体系的重要组成部分，预计到2050年氢能在中国能源体系中的比例约为10%。“氢能是高效清洁能源载体，具有许多无可比拟的特点。”(1)氢气燃烧放出的热量从何而来？与化学反应的本质有什么关系？提示：氢气燃烧放出的热量来自物质的内能。与化学反应中化学键的断裂和形成有关。(2)氢能具有哪些优点？提示：氢能的优点：①清洁燃料，是零排放能源；②来源广泛，可来自可再生能源和工业流程中的副产品；③应用广泛；④热值高、安全性好。(3)提高燃料(如煤)的燃烧效率应该从哪些方面考虑？提示：使燃料与氧气充分接触，如将煤粉碎、液化和气化；通入充足的氧气。典例应用1．新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，且可以再生。下列能达到新能源标准的是

(填序号)。①地热能②煤③天然气④太阳能⑤生物质能⑥石油⑦风能⑧氢能①④⑤⑦⑧2．在人类生产、生活对能量的需求日益增长的今天，研究化学反应及其能量变化，对合理利用常规能源和开发新能源具有十分重要的意义。能源是人类赖以生存和发展不可缺少的因素。请完成下列问题：(1)矿物能源是现代人类社会赖以生存的重要物质基础。目前，全球仍主要处于化石能源时期。下列不属于化石能源的是

(填字母，下同)。A．石油 B．煤C．天然气 D．生物质能D(2)下列对能源的看法合理的是

。A．化石能源属于不可再生能源，只会越用越少B．生物质能是一种可再生能源，有广阔的应用前景C．太阳能、氢能、风能、地热能都属于新能源D．我国人口众多、资源相对匮乏、环境承载能力较弱，因此要建设节约型社会ABCD返回随堂达标演练1．(2024·武威期末)下列物质发生的化学变化中，反应物总能量低于生成物总能量的是A．镁与盐酸的反应B．氢气与氯气的化合C．氯化铵晶体与氢氧化钡晶体的反应D．甲烷的燃烧√反应物总能量低于生成物总能量是吸热反应。A．镁与盐酸的反应是放热反应，故A不符合题意；B．氢气与氯气的化合，是放热反应，故B不符合题意；C．氯化铵晶体与氢氧化钡晶体的反应，属于吸热反应，故C符合题意；D．甲烷的燃烧，是放热反应，故D不符合题意；故选C。2．下列有关能量的说法不正确的是A．能量变化是化学反应的基本特征之一B．一个反应是吸热反应还是放热反应要看反应物和生成物具有总能量的相对大小C．燃料燃烧时只是将化学能转化为热能，无其他能量的转化D．需要加热的化学反应不一定都是吸热反应√A．化学反应的实质是旧键断裂和新键形成，能量变化是化学反应的基本特征之一，故A正确；B．反应吸热还是放热取决于反应物和生成物的总能量的相对大小，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应放热，反之吸热，故B正确；C．燃烧是发光发热的剧烈的氧化还原反应，因此燃料燃烧时化学能转化为热能和光能等，故C错误；D．反应条件和反应吸热、放热无关，因此需要加热的化学反应不一定都是吸热反应，故D正确；故答案选C。3．(2024·六盘水市期末质量监测)“能量—反应过程”图是表示反应过程中物质能量变化的示意图，如图为某反应的“能量—反应过程”图，下列有关说法正确的是A．该反应中，反应物的总能量小于生成物的总能量B．断开1molAB(g)的化学键需要吸收bkJ的能量C．A2(g)＋B2(g)===2AB(g)是放热反应D．1molA2(g)和1molB2(g)的能量之和为akJ√A．如题图，该反应中反应物总能量小于生成物总能量，为吸热反应，故A正确；B．b为逆反应活化能，也为生成物成键所放出的能量，即形成2molAB(g)释放bkJ能量，断开1molAB(g)的化学键需要吸收

kJ的能量，故B错误；C．如题图，该反应反应物总能量小于生成物总能量，为吸热反应，即A2(g)＋B2(g)===2AB(g)是吸热反应，故C错误；D．如题图，1molA2(g)和1molB2(g)的能量之和未知，故D错误；故选A。4．人类将在未来几十年内逐渐由“碳素燃料文明时代”过渡至“太阳能文明时代”(包括风能、生物质能等太阳能的转换形态)，届时人们将适应“低碳经济”和“低碳生活”。下列说法不正确的是A．研究菠菜蛋白质“发电”不属于“太阳能文明”B．发展太阳能经济有助于减缓温室效应C．太阳能电池可将太阳能直接转化为电能D．石油和天然气都属于碳素燃料√菠菜蛋白质“发电”属于“太阳能文明”，A错误；发展太阳能经济有助于减缓温室效应，B正确；太阳能电池可将太阳能直接转化为电能，C正确；石油和天然气都属于碳素燃料，D正确。5．现代社会生活离不开能量。(1)冷敷袋在日常生活中有降温、保鲜和镇痛等用途。制作冷敷袋可以利用

(填“放热”或“吸热”)的化学变化或物理变化。吸热根据冷敷袋在日常生活中有降温、保鲜和镇痛等用途可判断，制作冷敷袋可以利用吸热的化学变化或物理变化。(2)“即热饭盒”给人们生活带来方便，它可利用下面

(填字母)反应释放的热量加热食物。A．生石灰和水B．Ba(OH)2·8H2O和NH4ClA

“即热饭盒”给人们生活带来方便，说明使用过程中需要放热，生石灰溶于水放热，Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl混合反应吸热，答案选A。(3)硫在氧气中燃烧是

(填“放热”或“吸热”)反应，其能量变化可用图中的

(填字母)表示。放热

A硫在氧气中燃烧生成二氧化硫是放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，其能量变化可用题图中的A表示。答案选A。返回课时测评题点一吸热反应和放热反应1．下列反应物的总能量一定比生成物的总能量高的是A．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体混合B．金属钠与水反应C．浓硫酸稀释D．盐酸与碳酸氢钠反应√A．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体混合时，发生复分解反应，生成氨气、氯化钡等，需要从周围环境吸收热量，A不符合题意；B．金属钠与水反应，生成氢氧化钠和氢气，同时放出大量的热，B符合题意；C．浓硫酸稀释，能放出大量的热，但此过程中没有发生化学反应，C不符合题意；D．盐酸与碳酸氢钠反应，生成氯化钠、二氧化碳等，需要吸收热量，D不符合题意；故选B。2．下列关于化学反应与能量的说法中，不正确的是A．镁与盐酸反应置换出氢气为放热反应B．化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因C．木炭还原CuO的反应属于吸热反应D．反应物的总能量高于生成物的总能量，反应时从环境吸收能量√A．金属与酸的反应为放热反应，A项正确；B．化学键的断裂需要吸收能量，化学键的形成能够放出能量，化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因，B项正确；C．木炭还原CuO的反应属于吸热反应，C项正确；D．反应物的总能量高于生成物的总能量的反应为放热反应，反应过程中要向外界释放能量，D项错误；答案选D。题点二从化学键变化的角度理解能量变化的原因3．已知2H→H2的能量变化如图所示。下列说法不正确的是A．2H→H2过程中形成的化学键是共价键B．相同质量的氢气分子的能量比氢原子的能量低C．2H→H2过程中形成1mol新化学键放出437.6kJ的能量D．1molH2解离成2molH要放出437.6kJ能量√A对，H2分子中含有共价键，故2H→H2过程中形成共价键；B对，由题图可知，H原子变成H2放出能量，则等质量的氢气分子的能量比氢原子的能量低；C对，由题图可知，2H→H2过程中，形成1molH—H要放出437.6kJ能量；D错，1molH2解离成2molH原子，要断裂H—H，故要吸收437.6kJ能量。4．已知：2molH2(g)与O2(g)完全反应生成H2O(g)，放出的热量为483.6kJ。键能指的是1mol化学键断裂所吸收的能量。有关键能数据如下表所示：则水分子中O—H键键能为A．463.4kJ·mol-1

B．926.8kJ·mol-1C．221.6kJ·mol-1 D．412kJ·mol-1√设水分子中O—H键键能为x，根据反应热和化学键键能的关系分析，有2×436＋498－4x＝－483.6，解得x＝463.4kJ·mol-1。故选A。5．下图为H2与Cl2在一定条件下反应生成HCl的微观示意图。注：示意图中的能量表示断裂或形成1mol共价键吸收或放出的热量。下列说法错误的是A．反应的化学方程式是H2＋Cl22HClB．由图可知有假想中间物质H、Cl原子形成1molH—Cl极性键放出431kJ的能量C．由图中能量数据可知，H—H键比Cl—Cl键更难断裂D．标准状况下，11.2LH2与过量Cl2反应放出的热量是183kJ√A.由题图可知，反应为氢气和氯气生成氯化氢：H2＋Cl22HCl，A正确；B．形成化学键放出能量，由题图可知有假想中间物质H、Cl原子形成1molH—Cl极性键放出431kJ的能量，B正确；C.断裂化学键需要吸收能量，由题图中能量数据可知，断裂H—H键比Cl—Cl键需要能量大，故H—H键比Cl—Cl键更难断裂，C正确；D．由题图可知，1mol氢气和1mol氯气生成2mol氯化氢释放出(431×2－436－243)kJ＝183kJ能量，则标准状况下，11.2LH2的物质的量为0.5mol，与过量Cl2反应放出的热量是91.5kJ，D错误；故选D。题点三从总能量高低理解能量变化的原因6．(2024·北京育才学校高一期中)下列反应的能量变化能用如图表示的是A．镁条与稀硫酸反应B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应C．氢氧化钠溶液和稀盐酸反应D．甲烷在O2中的燃烧反应√图中反应物总能量小于生成物总能量，该反应是吸热反应。金属与酸的反应是放热反应，即镁条与稀硫酸的反应是放热反应，故A不符合题意；Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应，故B符合题意；酸碱中和反应是放热反应，即氢氧化钠溶液和稀盐酸的反应是放热反应，故C不符合题意；燃烧反应是放热反应，即甲烷在O2中的燃烧反应是放热反应，故D不符合题意。7．已知某化学反应A2(g)＋2B2(g)===2AB2(g)(A2、B2、AB2的结构式分别为AＦA、B—B、B—A—B)，反应过程中的能量变化如图所示，下列有关叙述正确的是A．该反应的进行一定需要加热或点燃B．该反应若生成2molAB2(g)，则放出的热量为(E1－E2)kJC．该反应断开反应物中化学键吸收的总能量大于形成生成物中化学键释放的总能量D．生成2molB—A放出E2kJ能量√根据题图可知，该反应断开反应物中化学键吸收的总能量大于形成生成物中化学键释放的总能量，为吸热反应，若生成2molAB2(g)，则吸收的热量为(E1－E2)kJ，B项错误、C项正确；该反应的进行不一定需要加热或点燃，A项错误；生成4molB—A放出E2kJ能量，D项错误。题点四人类对能源的利用及能源现状8．“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、生物质能、天然气C．太阳能、风能、沼气D．地热能、海洋能、核能√A项，煤炭、石油不是新能源，也不是可再生能源；B项，天然气不是新能源，也不是可再生能源；D项，地热能是来自地球内部的能源，核能不是可再生能源，也不是来自太阳的能源。9．液态储氢技术就是在常温常压下将氢气融入到一种化合物“储油”中，形成“氢油”，便于储存和运输。下列有关说法错误的是A．“氢油”不稳定B．氢能源属于可再生能源C．该技术实现了常温常压下储氢技术的新突破D．液态储氢项目有利于发展氢能源电动机，从而带来新能源汽车的升级√“氢油”便于储存和运输，说明它比较稳定，故A错误；氢气燃烧生成水，水分解又生成氢气，故属于可再生能源，故B正确；常温常压下可以将氢气融入到一种化合物“储油”中，故该技术实现了常温常压下储氢技术的新突破，故C正确；液态储氢解决了氢能储存难、运输难的问题，能实现氢能的广泛应用，故有利于发展氢能源电动机，从而带来新能源汽车的升级，故D正确。√10．1molC(金刚石，s)和1molC(石墨，s)所具有的能量如图所示，下列有关说法正确的是A．C(金刚石，s)===C(石墨，s)是放热反应B．金刚石比石墨稳定C．1molC(石墨，s)转化为1molC(金刚石，s)需要吸收(E2－E1)kJ的热量D．断开1mol石墨中的化学键所吸收的能量小于断开1mol金刚石中化学键所吸收的能量A．金刚石能量高于石墨能量，C(金刚石，s)===C(石墨，s)是放热反应，故A正确；B．物质的能量越低越稳定，则石墨比较稳定，故B错误；C．1molC(石墨，s)转化为1molC(金刚石，s)需要吸收(E1－E2)kJ的能量，故C错误；D．石墨比金刚石稳定，则断开1mol石墨中的化学键所吸收的能量大于断开1mol金刚石中化学键所吸收的能量，故D错误；故选A。11．化学家证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如下：下列关于合成氨反应的叙述不正确的是A．该过程表明，在化学反应中存在化学键的断裂与形成B．在催化剂的作用下，反应物的化学键变得容易断裂C．过程②需吸收能量，过程③则放出能量D．常温下该反应难以进行，是因为常温下生成物的化学键难以形成√由题图可知，每3个氢气分子和1个氮气分子断键得到原子，然后氢原子和氮原子生成2个氨分子，A项正确；催化剂能改变化学反应的速率，合成氨的反应在催化剂作用下，反应速率加快，意味着反应物化学键的断裂和生成物化学键的形成变得更容易，B项正确；化学键的断裂需要吸收能量，而化学键的形成则放出能量，从题图中可看出②为化学键断裂过程，③为新的化学键形成过程，C项正确；化学键的断裂需要吸收能量，所以该反应在常温下难以进行，D项错误。12．根据如图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化情况，判断下列说法正确的是A．N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)是放热反应B．2molO原子结合生成O2(g)时可以吸收498kJ能量C．1molNO(g)中的化学键断裂时可以放出632kJ能量D．在反应N2(g)＋O2(g)===2NO(g)中，生成2molNO(g)时吸收180kJ的能量√反应N2(g)＋O2(g)===2NO(g)的热量变化情况为(946＋498－2×632)kJ/mol＝＋180kJ/mol，是吸热反应。A．由分析知，该反应为吸热反应，A错误；B．成键放热，从题图中看出，2molO原子结合生成O2(g)时可以放出498kJ能量，B错误；C．1molNO(g)中的化学键断裂时可以吸收632kJ能量，C错误；D．在反应N2(g)＋O2(g)===2NO(g)中，生成2molNO(g)时吸收180kJ的能量，D正确；故选D。13．如图所示，在小试管里加入2g新制备的无水硫酸铜，把小试管套在具支试管内。在U形管内加入少量红墨水。打开T形管螺旋夹，使U形管内两边的液面处于同一水平面。再夹紧螺旋夹，把水滴入小试管内，白色的无水硫酸铜完全变成蓝色的五水硫酸铜晶体，可观察到U形管右侧的液面立即下降，左侧的液面上升。(1)①写出上述反应的化学方程式：_____________________________。②该反应是

(填“吸热”或“放热”)反应。CuSO4＋5H2O===CuSO4·5H2O放热滴入水后，CuSO4＋5H2O===CuSO4·5H2O，由现象U形管右侧液面下降，左侧液面上升，可知是具支试管内气体受热膨胀，压强增大所致，所以此反应是放热反应。(2)如果U形管内两边的液面处于同一水平面后，在小试管内先加入Ba(OH)2·8H2O晶体，再加入NH4Cl固体，用玻璃棒不断搅拌，则可观察到U形管中的现象为___________________________________。U形管右侧液面上升，左侧液面下降Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O，反应吸热，导致具支试管内气体压强减小，U形管中右侧液面上升，左侧液面下降。14．Ⅰ.下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量：根据上述数据，回答下列问题：(1)下列物质本身具有的能量最低的是

(填字母，下同)。A．H2