高中化学第二章化学反应与能量2.1化学能与热能课件新人教版

第二章

化学反应与能量第一节化学能与热能阅读思考阅读求知阅读检测一、化学键与化学反应中能量变化的关系1.化学反应中能量变化的本质原因(微观角度)E1>E2,反应吸收能量;E1<E2,反应释放能量。阅读思考阅读求知阅读检测2.化学反应中能量变化的决定因素(宏观角度)(1)物质的稳定性与能量的关系(2)化学反应中能量变化的决定因素(用E表示物质能量)阅读思考阅读求知阅读检测二、化学能与热能的相互转化1.两条基本的自然定律2.化学能与热能的相互转化(1)吸热反应和放热反应。①吸热反应:吸收热量的化学反应。②放热反应:放出热量的化学反应。阅读思考阅读求知阅读检测(2)写出下列反应的化学方程式并注明属于吸热反应还是放热反应。阅读思考阅读求知阅读检测三、人类利用能源的三个阶段

阅读思考阅读求知阅读检测我们可以从哪些角度解释化学反应中为什么一定伴随着能量变化?思考提示:从化学反应的实质和能量守恒两个角度解释化学反应中能量变化的原因。阅读思考阅读求知阅读检测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。答案:C探究任务一探究任务二1.化学反应中,反应物和生成物具有的总能量是否相同?并从该角度解释:2H2+O2 2H2O为什么是放热反应?提示:一定不相同。化学反应都伴随着能量的变化,所以反应物和生成物具有的总能量一定不相同。在H2的燃烧反应中,反应物H2和O2具有的总能量大于H2O具有的总能量,所以该反应是放热反应。2.如果仅从化学键角度分析,NaCl溶于水的过程是吸热还是放热?提示:NaCl溶于水,NaCl Na++Cl-,只有化学键断裂,没有化学键形成,因此NaCl溶于水时要吸收热量。知识内容探究氢气的燃烧探究任务一探究任务二重点考向探究考向1

化学反应中能量变化的原因【典例1】

在25℃、101kPa的条件下,断裂1molH—H键吸收436kJ能量,断裂1molCl—Cl键吸收243kJ能量,形成1molH—Cl键放出431kJ能量。H2+Cl2 2HCl的化学反应可用下图表示:探究任务一探究任务二请回答下列有关问题:(1)反应物断键吸收的总能量为

。

(2)生成物成键放出的总能量为

。

(3)判断反应H2+Cl2 2HCl是

(填“吸收”或“放出”)能量。

(4)反应物的总能量

(填“>”或“<”)生成物的总能量。

解析:(1)反应物断键吸收的总能量应该是断开1

mol

H—H键与1

mol

Cl—Cl键吸收能量之和,即436

kJ+243

kJ=679

kJ。(2)生成物成键放出的总能量为2×431

kJ=862

kJ。(3)(4)由于反应物断键吸收的总能量小于成键放出的总能量,所以该反应为放热反应,即反应物的总能量大于生成物的总能量。答案:(1)679kJ

(2)862kJ

(3)放出(4)>探究任务一探究任务二规律方法点拨

1.从化学键的角度理解化学反应过程中的能量变化化学反应过程中的能量变化来源于化学反应过程中旧化学键断裂与新化学键形成时的能量变化。(1)若反应物中的化学键断开时吸收的能量高于生成物成键释放的能量,则该反应吸收能量,吸收的能量=反应物断键吸收的总能量-生成物形成释放的总能量。(2)若反应物中的化学键断开时吸收的能量低于生成物成键释放的能量,则该反应放出能量,放出的能量=生成物形成释放的总能量-反应物断键吸收的总能量。探究任务一探究任务二2.从总能量的角度理解化学反应过程中的能量变化一个确定的化学反应是吸收能量还是放出能量取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。具体情况见下表:探究任务一探究任务二探究任务一探究任务二成功体验1下图是碳和水蒸气发生反应生成CO、H2的途径和三个状态的能量(E)。试问:(2)比较E1、E2、E3的大小:

。

(3)写出该反应的化学方程式:

。

解析:步骤1是断开水分子中共价键的过程,需要吸收能量,故E2>E1;步骤2是原子间相互结合形成共价键的过程,需要放出能量,故E3<E2;碳和水蒸气的反应是吸热反应(要记住一些典型的吸热反应),从整个反应过程看,由反应物(E1状态)到生成物(E3状态)要吸热,所以E1<E3。综上所述,可知E2>E3>E1。答案:(1)吸热放热(2)E2>E3>E1探究任务一探究任务二成功体验1下图是碳和水蒸气发生反应生成CO、H2的途径和三个状态的能量(E)。试问:(1)步骤1、2分别是吸热还是放热?步骤1:

,步骤2:

。

(2)比较E1、E2、E3的大小:

。

(3)写出该反应的化学方程式:

。

探究任务一探究任务二解析:步骤1是断开水分子中共价键的过程,需要吸收能量,故E2>E1;步骤2是原子间相互结合形成共价键的过程,需要放出能量,故E3<E2;碳和水蒸气的反应是吸热反应(要记住一些典型的吸热反应),从整个反应过程看,由反应物(E1状态)到生成物(E3状态)要吸热,所以E1<E3。综上所述,可知E2>E3>E1。答案:(1)吸热放热(2)E2>E3>E1探究任务一探究任务二知识内容探究1.NaOH溶于水放出热量,NaOH溶于水是放热反应吗?探究提示:吸热反应和放热反应均是化学反应。注意明确某些吸热过程和放热过程不属于化学反应。NaOH固体溶于水属于放热过程,不是化学反应,也就不属于放热反应。探究任务一探究任务二2.加热条件下进行的反应是否一定是吸热反应,常温下进行的反应是否一定是放热反应?

探究提示:都不一定。化学反应是吸热还是放热,与反应条件无关,而是取决于反应过程中破坏旧化学键吸收总能量与形成新化学键放出总能量的相对大小。常温下进行的反应有的放热(如中和反应),有的吸热[如NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O的反应]。加热条件下进行的反应有的放热探究任务一探究任务二重点考向探究考向2

放热反应、吸热反应的判断【典例2】

下列说法正确的是(

)A.需要加热方能发生的反应一定是吸热反应B.放热的反应在常温下一定很容易发生C.反应是放热还是吸热可以看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小D.吸热反应一定难以发生探究任务一探究任务二解析:化学反应的能量变化主要表现为放热和吸热。反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。放热反应和吸热反应在一定条件下都能发生。反应开始时需要加热的反应可能是吸热反应,也可能是放热反应。比如,木炭的燃烧需加热引燃,一旦反应开始不需加热反应仍可继续进行,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。答案:C探究任务一探究任务二规律方法点拨

吸热反应和放热反应的判断方法(1)根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断——决定因素。若反应物的总能量大于生成物的总能量,属于放热反应,反之是吸热反应。(2)根据化学键断裂或形成时的能量变化判断——用于计算。若断裂反应物中的化学键所吸收的总能量小于形成生成物中化学键所放出的总能量,属于放热反应,反之是吸热反应。(3)根据反应物和生成物的相对稳定性判断。由不稳定的物质(能量高)生成稳定的物质(能量低)的反应为放热反应,反之为吸热反应。(4)根据反应条件判断。凡是持续加热才能进行的反应一般是吸热反应。探究任务一探究任务二特别提醒(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、蒸馏等过程是吸热过程,但不是吸热反应。探究任务一探究任务二成功体验2生活中每时每刻都发生着各种化学反应,下列反应不一定属于放热反应的是(

)A.H2SO4与Ba(OH)2溶液的反应B.燃烧反应C.复分解反应D.中和反应解析:H2SO4与Ba(OH)2溶液混合,酸与碱发生中和反应,是放热反应;燃烧是指剧烈的发光、发热的反应,因而都是放热反应;复分解反应,有的是放热反应,如酸碱中和反应,有的是吸热反应,如氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应。答案:C123451.下列对化学反应的认识错误的是(

)A.会引起化学键的变化B.会产生新的物质C.必然引起物质状态的变化D.必然伴随着能量的变化解析:化学反应的本质是化学键的断裂和形成,表现为有新物质生成,并伴随着能量的变化,而化学变化中的反应物和生成物的状态在反应前后可能相同,也可能不相同。答案:C123452.下列变化过程中,放出能量的是(

)解析:A项硝酸铵溶于水吸收能量;B项表示形成化学键,放出能量;C项表示水的分解,吸收能量;D项表示硫黄升华,吸收能量。答案:B123453.下列反应的能量变化与其他三项不相同的是(

)A.稀硫酸与氧化铁反应 B.碳与二氧化碳反应C.锌片与稀硫酸反应 D.氢氧化钠与盐酸反应解析:碳与二氧化碳的反应为吸热反应,而其他反应均为放热反应。答案:B12345答案:D123455.在研究化学反应中的能量变化时,我们通常做下面的实验:在一只小烧杯里,加入20g已研磨成粉末的Ba(OH)2·8H2O,将小烧杯放在事先已滴有3~4滴水的玻璃片上,然后向烧杯中加入约10gNH4Cl晶体,根据实验步骤,填写下表,并回答问题。1234512345(1)写出实验过程中发生反应的化学方程式:

。

(2)实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是

。

解析:该实验成功的关键是在短时间内使反应充分进行,使体系温度快速降