化学反应与能量转化-课件PPT.pptx
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1、化学反应与能量转化-课件PPT第1课时化学反应中能量变化的本质及转化形式一、实验探究化学变化中的能量变化一、实验探究化学变化中的能量变化1.【活动探究活动探究】实验操作实验操作实验现象实验现象有关化学方程式或有关化学方程式或结论结论 镁粉逐渐镁粉逐渐_,生成生成_,反应,反应后溶液温度后溶液温度_;反应是反应是_反应反应溶解溶解气泡气泡升高升高Mg+2HCl=MgCl2+H2放热放热实验操作实验操作实验现象实验现象有关化学方程式有关化学方程式或结论或结论 反应生成反应生成_,反应后溶液温度反应后溶液温度_反应是反应是_反应反应气泡气泡降低降低吸热吸热2.结论:每一个化学反应都伴随着能量的变化,
2、有的反结论:每一个化学反应都伴随着能量的变化,有的反应应_能量(放热反应),有的反应能量(放热反应),有的反应_能量(吸热能量(吸热反应)。反应)。释放释放吸收吸收【情境情境思考思考】古诗石灰吟古诗石灰吟:千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲。千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲。粉骨碎身浑不怕,要留清白在人间。粉骨碎身浑不怕,要留清白在人间。是一首托物言志诗。作者以石灰作比喻,表达自己为国是一首托物言志诗。作者以石灰作比喻,表达自己为国尽忠,不怕牺牲的意愿和坚守高洁的决心。通过古诗的尽忠,不怕牺牲的意愿和坚守高洁的决心。通过古诗的描述,制取石灰的反应是放热反应还是吸热反应?石灰描述,制取石灰的反应是放热
3、反应还是吸热反应?石灰遇水的反应呢?遇水的反应呢?提示:提示:碳酸钙变为氧化钙的反应为吸热反应,氧化钙碳酸钙变为氧化钙的反应为吸热反应,氧化钙变为氢氧化钙的反应为放热反应。变为氢氧化钙的反应为放热反应。二、化学反应中能量变化的实质和原因分析二、化学反应中能量变化的实质和原因分析1.化学反应的实质化学反应的实质2.化学反应中能量变化的原因化学反应中能量变化的原因(1)能量变化的原因:旧化学键破坏时要)能量变化的原因:旧化学键破坏时要_能量能量(E1),新化学键形成时要),新化学键形成时要_能量(能量(E2)。)。吸收吸收释放释放(2)反应吸收能量和放出能量的原因:)反应吸收能量和放出能量的原因:
4、从化学键角度分析:若从化学键角度分析:若E1E2,则反应,则反应_能量;若能量;若E1E2,则反应,则反应_能量。能量。从物质能量角度分析:若从物质能量角度分析:若 ,则反,则反应应_能量;若能量;若 ,则反应,则反应_能量。能量。吸收吸收释放释放EE反应物总能量生成物总能量放出放出EE2:反应吸收能量(吸热反应)。:反应吸收能量(吸热反应)。E1Q吸吸,所以反应放热。,所以反应放热。放出的热量为放出的热量为Q=Q放放-Q吸吸=3 456 kJ-2 656 kJ=800 kJ。【母题追问母题追问】(1)因为甲烷生成二氧化碳的反应是放)因为甲烷生成二氧化碳的反应是放热反应,能不能说甲烷具有的能量
5、大于二氧化碳?热反应,能不能说甲烷具有的能量大于二氧化碳?提示:提示:不可以。放热反应是指反应物总能量大于生成不可以。放热反应是指反应物总能量大于生成物总能量。物总能量。(2)当反应生成液态水时,反应放出的热量是变多还)当反应生成液态水时,反应放出的热量是变多还是变少?是变少?提示:提示:变多。气态水变为液态水时放热。变多。气态水变为液态水时放热。【误区警示误区警示】(1)断裂化学键需要吸收的能量越多,)断裂化学键需要吸收的能量越多,物质内部的能量越低,物质越稳定,即能量越低越稳物质内部的能量越低,物质越稳定,即能量越低越稳定。定。(2)通过化学键的断裂、形成来计算化学反应中能量)通过化学键的
6、断裂、形成来计算化学反应中能量变化时,要注意物质内部化学键的数量。变化时,要注意物质内部化学键的数量。【迁移迁移应用应用】1.(2019威海高一检测)已知威海高一检测)已知1 g氢气完全燃烧生成水氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量蒸气时放出能量121 kJ,且氧气中,且氧气中1 mol OO键完全键完全断裂时需要吸收能量断裂时需要吸收能量496 kJ,水蒸气中,水蒸气中1 mol HO键键形成时放出能量形成时放出能量463 kJ,则氢气中,则氢气中1 mol HH键断裂键断裂时吸收的能量为(时吸收的能量为()A.920 kJB.557 kJC.436 kJD.188 kJ【解析解析】选选C。由。
7、由1 g H2完全燃烧生成水蒸气时放出能完全燃烧生成水蒸气时放出能量量121 kJ可知:可知:2 g H2(即含(即含1 mol HH键)完全燃烧键)完全燃烧生成水蒸气时放出的能量为生成水蒸气时放出的能量为121 kJ2=242 kJ。由化学。由化学方程式:方程式:H2(g)+O2(g)H2O(g),可设),可设1 mol HH键断裂吸收的能量为键断裂吸收的能量为Q,则:,则:Q+496 kJ-2463 kJ=-242 kJ,Q=436 kJ。12122.下列关于反应能量的说法中正确的是(下列关于反应能量的说法中正确的是()A.化学反应中的能量变化,都表现为热量的变化化学反应中的能量变化,都表
8、现为热量的变化B.化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因因C.已知反应:已知反应:Zn(s)+CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)+Cu(s)为放热反应,则反应物总能量)为放热反应,则反应物总能量E2,D项错误。项错误。【补偿训练补偿训练】(2019南京高一检测)化学反应的发生必然伴随有能南京高一检测)化学反应的发生必然伴随有能量的转化,其最根本的原因是(量的转化,其最根本的原因是()A.化学反应中一定有新物质生成化学反应中一定有新物质生成B.化学反应中旧的化学键断裂需要吸收能量,新的化化学反应中旧的化学键断裂需要吸收能量,新的化学键生
9、成需要放出能量学键生成需要放出能量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能量变化是化学反应的基本特征之一【解析解析】选选B。化学反应是吸热还是放热,取决于反应。化学反应是吸热还是放热,取决于反应过程中旧化学键断裂吸收的总能量与新化学键形成放过程中旧化学键断裂吸收的总能量与新化学键形成放出的总能量的相对多少,或生成物具有的总能量与反出的总能量的相对多少,或生成物具有的总能量与反应物具有的总能量的相对大小。任何化学反应,反应应物具有的总能量的相对大小。任何化学反应,反应物中化学键与生成物中化学键均不可能相同,或者说物中化学键与生
10、成物中化学键均不可能相同,或者说反应物与生成物不可能相同,故旧键断裂吸收的能量反应物与生成物不可能相同,故旧键断裂吸收的能量与新键形成放出的能量不可能相等,反应物具有的能与新键形成放出的能量不可能相等,反应物具有的能量与生成物具有的能量不可能相等。量与生成物具有的能量不可能相等。【素养提升素养提升】合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂条件下直接合合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂条件下直接合成的氨,为一种基本无机化工流程。合成氨工业在成的氨,为一种基本无机化工流程。合成氨工业在20世世纪初期形成,开始用氨作火炸药工业的原料,为战争服纪初期形成,开始用氨作火炸药工业的原料,为战争服务,第一次世界大
11、战结束后,转向为农业、工业服务。务,第一次世界大战结束后,转向为农业、工业服务。随着科学技术的发展,对氨的需求量日益增长。德国化随着科学技术的发展,对氨的需求量日益增长。德国化学家哈伯从学家哈伯从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨,年开始研究由氮气和氢气直接合成氨,于于1908年申请专利,即年申请专利,即“循环法循环法”。氨的合成反应为氨的合成反应为N2+3H2 2NH3,1 mol N2完全完全反应时放出的能量为反应时放出的能量为92.4 kJ。若断开。若断开1 mol HH键吸键吸收的能量为收的能量为436 kJ,形成,形成1 mol HN键放出的能量为键放出的能量为391 kJ,请
12、判断断开,请判断断开1 mol NN键需吸收的能量是多少?键需吸收的能量是多少?提示:提示:945.6 kJ。设断开。设断开1 mol NN键需吸收的能量为键需吸收的能量为x,根据反应放出的能量根据反应放出的能量=形成新键放出的能量形成新键放出的能量-断开旧键吸断开旧键吸收的能量,代入数据:收的能量,代入数据:92.4 kJ=6391 kJ-3436 kJ-x,x=945.6 kJ。知识点二放热反应和吸热反应的比较知识点二放热反应和吸热反应的比较【重点释疑重点释疑】放热反应和吸热反应的比较放热反应和吸热反应的比较类型类型比较比较放热反应放热反应吸热反应吸热反应定义定义释放热量的化学释放热量的化
13、学反应反应吸收热量的化学吸收热量的化学反应反应类型比较类型比较放热反应放热反应吸热反应吸热反应形成形成原因原因反应物具有的总反应物具有的总能量大于生成物能量大于生成物具有的总能量具有的总能量反应物具有的总反应物具有的总能量小于生成物能量小于生成物具有的总能量具有的总能量图示图示 类型比类型比较较放热反应放热反应吸热反应吸热反应常见常见类型类型(1)大多数化合反应;)大多数化合反应;(2)酸碱中和反应;)酸碱中和反应;(3)燃烧反应,如木炭、)燃烧反应,如木炭、CH4、H2、CO等在空气中等在空气中的燃烧,的燃烧,H2在在Cl2中的燃烧中的燃烧等;等;(4)金属与酸的反应;)金属与酸的反应;(5
14、)铝热反应;)铝热反应;(6)活泼金属氧化物与水)活泼金属氧化物与水反应反应(1)大多数分解反)大多数分解反应,如应,如CaCO3 CaO+CO2等;等;(2)Ba(OH)28H2O与与NH4Cl固体反应;固体反应;(3)C与水蒸气反与水蒸气反应、应、C与与CO2反应等反应等【易错提醒易错提醒】化学反应中能量变化的化学反应中能量变化的“不一定不一定”(1)需加热才能发生的反应不一定是吸热反应,如碳)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。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。)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)
15、吸热反应也不一定需要加热,如Ba(OH)28H2O晶体和晶体和NH4Cl晶体的反应。晶体的反应。(4)放热(或吸热)过程不一定是放热(或吸热)反)放热(或吸热)过程不一定是放热(或吸热)反应,如冰融化是吸热过程而不是吸热反应。应,如冰融化是吸热过程而不是吸热反应。【思考思考讨论讨论】如图是一个一次性加热杯的示意图。当水袋破裂时,如图是一个一次性加热杯的示意图。当水袋破裂时,水与固体碎块混合,杯内食物温度逐渐上升。制造此水与固体碎块混合,杯内食物温度逐渐上升。制造此加热杯可选用的固体碎块是什么?加热杯可选用的固体碎块是什么?提示:提示:遇到水放热的物质一般用生石灰。遇到水放热的物质一般用生石灰。
16、【案例示范案例示范】【典例】【典例】结合已知信息判断下列反应是吸热反应还是结合已知信息判断下列反应是吸热反应还是放热反应放热反应:(1)通过反应物、产物能量的变化判断下列反应是吸)通过反应物、产物能量的变化判断下列反应是吸热反应还是放热反应:热反应还是放热反应:(2)通过计算判断反应)通过计算判断反应H2+Cl2 2HCl是放热反应是放热反应还是吸热反应。还是吸热反应。(3)如图通过实验现象判断反应是吸热反应还是放热)如图通过实验现象判断反应是吸热反应还是放热反应。现象:反应。现象:反应后发现沾有水的玻璃片和烧杯冻在反应后发现沾有水的玻璃片和烧杯冻在一起。一起。(4)根据常见的放热反应和吸热反
17、应判断下列反应哪)根据常见的放热反应和吸热反应判断下列反应哪些属于放热反应:些属于放热反应:Al与与Fe2O3的反应的反应Mg与与CH3COOH溶液的反应燃烧反应中和反应溶液的反应燃烧反应中和反应复分解反应复分解反应【解析解析】(1)反应)反应A中反应物能量小于生成物能量,中反应物能量小于生成物能量,是吸热反应,反应是吸热反应,反应B中反应物能量大于生成物能量是放中反应物能量大于生成物能量是放热反应。热反应。(2)断裂旧化学键吸收的总能量应该是断裂)断裂旧化学键吸收的总能量应该是断裂1 mol HH键与键与1 mol ClCl键所吸收的能量之和,即键所吸收的能量之和,即436 kJ+243 k
18、J=679 kJ。形成新化学键放出的总能量应该是。形成新化学键放出的总能量应该是形成形成2 mol HCl键所放出的能量,即键所放出的能量,即2431 kJ=862 kJ。放出的能量大于吸收的能量,所以反应是放热。放出的能量大于吸收的能量,所以反应是放热反应。反应。(3)反应后水结冰,说明反应吸热,是吸热反应。)反应后水结冰,说明反应吸热,是吸热反应。(4)常见的放热反应有:燃烧反应、酸碱中和反应、)常见的放热反应有:燃烧反应、酸碱中和反应、铝热反应、活泼金属与酸或铝热反应、活泼金属与酸或H2O的反应的反应答案:答案:(1)A吸热反应、吸热反应、B放热反应放热反应(2)放热反应()放热反应(3
19、)吸热反应()吸热反应(4)【迁移迁移应用应用】(2018天津合格考)下列反应过程中的能量变化符合天津合格考)下列反应过程中的能量变化符合如图所示的是(如图所示的是()A.CH4的燃烧的燃烧B.CaCO3的分解的分解C.Mg和稀硫酸的反应和稀硫酸的反应D.酸和碱的中和反应酸和碱的中和反应【解析解析】选选B。由图可知,反应物能量小于生成物能量,。由图可知,反应物能量小于生成物能量,是吸热反应,碳酸钙分解是吸热反应。是吸热反应,碳酸钙分解是吸热反应。【补偿训练补偿训练】1.下列反应符合图示的是(下列反应符合图示的是()A.铝片与盐酸的反应铝片与盐酸的反应B.Ba(OH)28H2O与与NH4Cl晶体
20、的反应晶体的反应C.酸碱中和反应酸碱中和反应D.甲烷在氧气中的燃烧反应甲烷在氧气中的燃烧反应【解析解析】选选B。据图可知,该反应属于吸热反应。给出。据图可知,该反应属于吸热反应。给出的四个反应中,活泼金属与酸反应、中和反应及燃烧的四个反应中,活泼金属与酸反应、中和反应及燃烧反应均是放热反应,反应均是放热反应,Ba(OH)28H2O与与NH4Cl晶体的晶体的反应是吸热反应。反应是吸热反应。2.下列说法正确的是(下列说法正确的是()A.化学反应都伴随着能量的变化,通常表现为热量的化学反应都伴随着能量的变化,通常表现为热量的变化变化B.需要加热的反应一定是吸收热量的反应需要加热的反应一定是吸收热量的
21、反应C.电解水生成氢气和氧气的反应是吸热反应,又是分电解水生成氢气和氧气的反应是吸热反应,又是分解反应,所以分解反应一定是吸收热量的反应解反应,所以分解反应一定是吸收热量的反应D.放出热量的反应常温下易发生放出热量的反应常温下易发生【解析解析】选选A。化学反应中的能量变化通常表现为热量。化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化,也可表现为光能或电能的变化,的变化,也可表现为光能或电能的变化,A项正确;反项正确;反应是吸收还是放出热量,决定于反应物断键吸收的能量应是吸收还是放出热量,决定于反应物断键吸收的能量与形成生成物中的新键释放的能量的相对大小,与反应与形成生成物中的新键释放的能量的相对大小
22、,与反应时是否加热或反应类型等无必然联系,时是否加热或反应类型等无必然联系,B、C两项不正两项不正确;一个化学反应是否易发生与许多因素有关,放出热确;一个化学反应是否易发生与许多因素有关,放出热量的反应在常温下也不一定易发生,如燃烧反应等,量的反应在常温下也不一定易发生,如燃烧反应等,D项不正确。项不正确。【规律方法规律方法】放热反应和吸热反应的判断方法放热反应和吸热反应的判断方法(1)根据反应物和生成物的总能量大小判断。)根据反应物和生成物的总能量大小判断。(2)根据化学键断裂和形成时能量变化大小关系判断。)根据化学键断裂和形成时能量变化大小关系判断。(3)根据经验规律判断)根据经验规律判断
23、用常见吸热和放热的反应类用常见吸热和放热的反应类型来判断。型来判断。(4)根据生成物和反应物的相对稳定性判断)根据生成物和反应物的相对稳定性判断由稳定由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应,反之为放的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应,反之为放热反应。热反应。【课堂回眸课堂回眸】第2课时化学反应能量转化的 重要应用化学电池 一、原电池的构造及原理一、原电池的构造及原理1.原电池原理原电池原理(1)原电池:一种利用)原电池:一种利用_将将_的装置。的装置。氧化还原反应氧化还原反应化学能直接转化化学能直接转化成电能成电能(2)原电池原理)原电池原理氢氧燃料电池氢氧燃料电池原电池原理(以氢氧
24、燃料电池为例)原电池原理(以氢氧燃料电池为例)实验装置实验装置 原电池原电池原理原理还原剂和氧化剂分别在两个不同的区域还原剂和氧化剂分别在两个不同的区域发生发生_反应和反应和_反应,并通过能导反应,并通过能导电的物质形成电的物质形成_产生产生_两极两极反应反应负极负极氢气氢气_,发生,发生_反应反应正极正极氧气氧气_,发生,发生_反应反应电子转移电子转移电子由电子由_极通过导极通过导线流向线流向_极,形成电流极,形成电流氧化氧化还原还原闭合回路闭合回路电流电流失电子失电子氧化氧化得电子得电子还原还原负负正正2.原电池的构造原电池的构造【做一做做一做】如图为由锌、石墨棒和硫酸铜溶液组成的原电池如
25、图为由锌、石墨棒和硫酸铜溶液组成的原电池(1)负极反应物是)负极反应物是_,_电子发生电子发生_反应;反应;(2)正极反应物是)正极反应物是_,_电子发生电子发生_反应;反应;(3)工作时以上原电池中)工作时以上原电池中_能转化为能转化为_能。能。Zn氧化氧化Cu2+还原还原化学化学电电失失得得二、原电池的设计二、原电池的设计1.基本思路基本思路2.具体流程具体流程3.实例实例(1)原电池设计)原电池设计依据依据Zn+2H+=Zn2+H2实验现象实验现象确定确定负极负极选择负极反应物:选择负极反应物:_锌片锌片_;正;正极材料极材料_。选择负极材料:选择负极材料:_确定确定正极正极选择正极反应
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