《化学反应与能量转化》化学键化学反应规律(第1课时)课件.pptx

1、第2章化学键化学反应规律第2节化学反应与能量转化第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1.1.【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结有关化学方程式或结论论 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=Mg+2HCl=MgClMgCl2 2+H+H2 2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或有关化学方程式或结论结论 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_

2、反应反应气泡气泡降低降低吸热吸热2.2.结论结论:每一个化学反应都伴随着能量的变化每一个化学反应都伴随着能量的变化,有的反应有的反应_能量能量(放热反应放热反应),),有的反应有的反应_能量能量(吸热反应吸热反应)。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:千锤万凿出深山千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲。烈火焚烧若等闲。粉骨碎身浑不怕粉骨碎身浑不怕,要留清白在人间。要留清白在人间。是一首托物言志诗。作者以石灰作比喻是一首托物言志诗。作者以石灰作比喻,表达自己为国表达自己为国尽忠尽忠,不怕牺牲的意愿和坚守高洁的决心。通过古诗的不怕牺牲的意愿和坚守高洁的决心。通过古诗的描述描述,制取

3、石灰的反应是放热反应还是吸热反应制取石灰的反应是放热反应还是吸热反应?石灰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碳酸钙变为氧化钙的反应为吸热反应,氧化钙变氧化钙变为氢氧化钙的反应为放热反应。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1.1.化学反应的实质化学反应的实质2.2.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)(1)能量变化的原因能量变化的原因:旧化学键破坏时要旧化学键破坏时要_能量能量(E(E1 1),),新化学键形成时要新化学键形成时要_能量能量(E(E2 2)。吸收吸收释放释

4、放(2)(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:从化学键角度分析从化学键角度分析:若若E E1 1EE2 2,则反应则反应_能量能量;若若E E1 1EE2 2,则反应则反应_能量。能量。从物质能量角度分析从物质能量角度分析:若若 ,则反则反应应_能量能量;若若 ,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EEE2 2:反应吸收能量反应吸收能量(吸热反应吸热反应)。E E1 1EQQ吸吸,所以反应放热。放出的热量为所以反应放热。放出的热量为Q=QQ=Q放放-Q-Q吸吸=3 456 kJ-2 656 kJ=800 kJ=3 456 kJ

5、-2 656 kJ=800 kJ。【母题追问母题追问】(1)(1)因为甲烷生成二氧化碳的反应是放热因为甲烷生成二氧化碳的反应是放热反应反应,能不能说甲烷具有的能量大于二氧化碳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物不可以。放热反应是指反应物总能量大于生成物总能量。总能量。(2)(2)当反应生成液态水时当反应生成液态水时,反应放出的热量是变多还是反应放出的热量是变多还是变少变少?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)(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,物物质内部的

6、能量越低质内部的能量越低,物质越稳定物质越稳定,即能量越低越稳定。即能量越低越稳定。(2)(2)通过化学键的断裂、形成来计算化学反应中能量变通过化学键的断裂、形成来计算化学反应中能量变化时化时,要注意物质内部化学键的数量。要注意物质内部化学键的数量。【迁移迁移应用应用】1.(20191.(2019威海高一检测威海高一检测)已知已知1 g1 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,121 kJ,且氧气中且氧气中1 mol O1 mol OO O键完全断键完全断裂时需要吸收能量裂时需要吸收能量496 kJ,496 kJ,水蒸气中水蒸气中1 mol HO1 m

7、ol HO键形成键形成时放出能量时放出能量463 kJ,463 kJ,则氢气中则氢气中1 mol HH1 mol HH键断裂时吸收键断裂时吸收的能量为的能量为()世纪金榜导学号世纪金榜导学号A.920 kJA.920 kJB.557 kJB.557 kJC.436 kJC.436 kJD.188 kJD.188 kJ【解析解析】选选C C。由。由1 g H1 g H2 2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 kJ121 kJ可知可知:2 g H:2 g H2 2(即含即含1 mol HH1 mol HH键键)完全燃烧生完全燃烧生成水蒸气时放出的能量为成水蒸气时放出的能

8、量为121 kJ121 kJ2=242 kJ2=242 kJ。由化学。由化学方程式方程式:H:H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)H(g)H2 2O(g),O(g),可设可设1 mol HH1 mol HH键键断裂吸收的能量为断裂吸收的能量为Q,Q,则则:Q+:Q+496 kJ-2496 kJ-2463 kJ=463 kJ=-242 kJ,Q=436 kJ-242 kJ,Q=436 kJ。12122.2.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.A.化学反应中的能量变化化学反应中的能量变化,都表现为热量的变化都表现为热量的变化B.B.化学键的断裂和形成是化学反

9、应中能量变化的主要化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因原因C.C.已知反应已知反应:Zn(s)+CuSO:Zn(s)+CuSO4 4(aq)=ZnSO(aq)=ZnSO4 4(aq)+Cu(s)(aq)+Cu(s)为为放热反应放热反应,则反应物总能量则反应物总能量 EE2 2,D,D项错误。项错误。【补偿训练补偿训练】(2019(2019南京高一检测南京高一检测)化学反应的发生必然伴随有能化学反应的发生必然伴随有能量的转化量的转化,其最根本的原因是其最根本的原因是()A.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.B.化学反应中旧的化学键断裂需要吸收能量化学反应中旧

10、的化学键断裂需要吸收能量,新的化学新的化学键生成需要放出能量键生成需要放出能量C.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.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 B。化学反应是吸热还是放热。化学反应是吸热还是放热,取决于反应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出的总能量的相对多少,或生成物具有的总能量与反应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。任何化学反应物具有的总能量的相对大小。任何化学反应,反应物中反应物中化

11、学键与生成物中化学键均不可能相同化学键与生成物中化学键均不可能相同,或者说反应物或者说反应物与生成物不可能相同与生成物不可能相同,故旧键断裂吸收的能量与新键形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成放出的能量不可能相等,反应物具有的能量与生成物反应物具有的能量与生成物具有的能量不可能相等。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成的氨,为一种基本无机化工流程。合成氨工业在为一种基本无机化工流程。合成氨工业在2020世世纪初期形成纪初期形成,开始用氨作火炸药工业的原料开始用氨作火炸药工

12、业的原料,为战争服为战争服务务,第一次世界大战结束后第一次世界大战结束后,转向为农业、工业服务。转向为农业、工业服务。随着科学技术的发展随着科学技术的发展,对氨的需求量日益增长。德国化对氨的需求量日益增长。德国化学家哈伯从学家哈伯从19021902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19081908年申请专利年申请专利,即即“循环法循环法”。氨的合成反应为氨的合成反应为N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3,1 mol N,1 mol N2 2完全完全反应时放出的能量为反应时放出的能量为92.4 kJ92.4 kJ。若断开。若断开1 mol HH

13、1 mol HH键吸键吸收的能量为收的能量为436 kJ,436 kJ,形成形成1 mol HN1 mol HN键放出的能量为键放出的能量为391 kJ,391 kJ,请判断断开请判断断开1 mol NN1 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 kJ945.6 kJ。设断开。设断开1 mol NN1 mol NN键需吸收的能量为键需吸收的能量为x,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-断开旧断开旧键吸收的能量键吸收的能量,代入数据代入数据:92.4 kJ=6:92.4 kJ=6391 kJ-3391 kJ-3436

14、 kJ-x,x=945.6 kJ436 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反释放热量的化学反应应吸收热量的化学反吸收热量的化学反应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能反应物具有的总能量大于生成物具有量大于生成物具有的总能量的总能量反应物具有的总能反应物具有的总能量小于生成物具有量小于生成物具有的总能量的总能量图示图示 类型比较类型比较放热反应放热反应吸

15、热反应吸热反应常见常见类型类型(1)(1)大多数化合反应大多数化合反应;(2)(2)酸碱中和反应酸碱中和反应;(3)(3)燃烧反应燃烧反应,如木炭、如木炭、CHCH4 4、H H2 2、COCO等在空气中的燃烧等在空气中的燃烧,H H2 2在在ClCl2 2中的燃烧等中的燃烧等;(4)(4)金属与酸的反应金属与酸的反应;(5)(5)铝热反应铝热反应;(6)(6)活泼金属氧化物与水反应活泼金属氧化物与水反应(1)(1)大多数分解反大多数分解反应应,如如CaCOCaCO3 3 CaO+COCaO+CO2 2等等;(2)Ba(OH)(2)Ba(OH)2 28H8H2 2O O与与NHNH4 4ClC

16、l固体反应固体反应;(3)C(3)C与水蒸气反与水蒸气反应、应、C C与与COCO2 2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)(1)需加热才能发生的反应不一定是吸热反应需加热才能发生的反应不一定是吸热反应,如碳和如碳和氧气的反应。氧气的反应。(2)(2)放热反应常温下不一定容易发生放热反应常温下不一定容易发生,如铝热反应。如铝热反应。(3)(3)吸热反应也不一定需要加热吸热反应也不一定需要加热,如如Ba(OH)Ba(OH)2 28H8H2 2O O晶体晶体和和NHNH4 4ClCl晶体的反应。晶体的反应。(4)(4)放热放热(或吸热或吸热

17、)过程不一定是放热过程不一定是放热(或吸热或吸热)反应反应,如如冰融化是吸热过程而不是吸热反应。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,水与固体碎块混合水与固体碎块混合,杯内食物温度逐渐上升。制造此加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。【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)(1)通

18、过反应物、产物能量的变化判断下列反应是吸热通过反应物、产物能量的变化判断下列反应是吸热反应还是放热反应反应还是放热反应:(2)(2)通过计算判断反应通过计算判断反应H H2 2+Cl+Cl2 2 2HCl 2HCl是放热反应还是是放热反应还是吸热反应。吸热反应。(3)(3)如图通过实验现象判断反应是吸热反应还是放热反如图通过实验现象判断反应是吸热反应还是放热反应。现象应。现象:反应后发现沾有水的玻璃片和烧杯冻在一反应后发现沾有水的玻璃片和烧杯冻在一起。起。(4)(4)根据常见的放热反应和吸热反应判断下列反应哪些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属于放热反应:AlAl与与F

19、eFe2 2O O3 3的反应的反应MgMg与与CHCH3 3COOHCOOH溶溶液的反应燃烧反应中和反应复分解反应液的反应燃烧反应中和反应复分解反应【解析解析】(1)(1)反应反应A 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,是吸是吸热反应热反应,反应反应B B中反应物能量大于生成物能量是放热反中反应物能量大于生成物能量是放热反应。应。(2)(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 HH1 mol HH键与键与1 mol ClCl1 mol ClCl键所吸收的能量之和键所吸收的能量之和,即即436 kJ+436 kJ+243 kJ=6

20、79 kJ243 kJ=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 HCl2 mol HCl键所放出的能量键所放出的能量,即即2 2431 kJ=431 kJ=862 kJ862 kJ。放出的能量大于吸收的能量。放出的能量大于吸收的能量,所以反应是放热所以反应是放热反应。反应。(3)(3)反应后水结冰反应后水结冰,说明反应吸热说明反应吸热,是吸热反应。是吸热反应。(4)(4)常见的放热反应有常见的放热反应有:燃烧反应、酸碱中和反应、铝燃烧反应、酸碱中和反应、铝热反应、活泼金属与酸或热反应、活泼金属与酸或H H2 2O O的反应的反应答案答案:

21、(1)A(1)A吸热反应、吸热反应、B B放热反应放热反应(2)(2)放热反应放热反应(3)(3)吸热反应吸热反应(4)(4)【迁移迁移应用应用】(2018(2018天津合格考天津合格考)下列反应过程中的能量变化符下列反应过程中的能量变化符合如图所示的是合如图所示的是()A.CHA.CH4 4的燃烧的燃烧B.CaCOB.CaCO3 3的分解的分解C.MgC.Mg和稀硫酸的反应和稀硫酸的反应D.D.酸和碱的中和反应酸和碱的中和反应【解析解析】选选B B。由图可知。由图可知,反应物能量小于生成物能量反应物能量小于生成物能量,是吸热反应是吸热反应,碳酸钙分解是吸热反应。碳酸钙分解是吸热反应。【补偿训

22、练补偿训练】1.1.下列反应符合图示的是下列反应符合图示的是()UABUBCUAC10.82.23.021.02.03.031.21.83.0 2?耀?顣?,?!?,2?1 (1)_ İ?_?_ _?(2)?_ 淢 _ _ _?_?2 (1)_?_ _ _ _?(1):?1?A.B._ _?飬?淢 仯?2.?1?,A.A.铝片与盐酸的反应铝片与盐酸的反应B.Ba(OH)B.Ba(OH)2 28H8H2 2O O与与NHNH4 4ClCl晶体的反应晶体的反应C.C.酸碱中和反应酸碱中和反应D.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 B。据图可知。据图可知,该反应属于吸

23、热反应。给出该反应属于吸热反应。给出的四个反应中的四个反应中,活泼金属与酸反应、中和反应及燃烧反活泼金属与酸反应、中和反应及燃烧反应均是放热反应应均是放热反应,Ba(OH),Ba(OH)2 28H8H2 2O O与与NHNH4 4ClCl晶体的反应是晶体的反应是吸热反应。吸热反应。2.2.下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.化学反应都伴随着能量的变化化学反应都伴随着能量的变化,通常表现为热量的变通常表现为热量的变化化B.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反应C.C.电解水生成氢气和氧气的反应是吸热反应电解水生成氢气和氧气的反应是吸热反应,又是分解又是分

24、解反应反应,所以分解反应一定是吸收热量的反应所以分解反应一定是吸收热量的反应D.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 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的变化,也可表现为光能或电能的变化也可表现为光能或电能的变化,A,A项正确项正确;反应是反应是吸收还是放出热量吸收还是放出热量,决定于反应物断键吸收的能量与形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成生成物中的新键释放的能量的相对大小,与反应时是与反应时是否加热或反应类型等无必然联系否加热或反应类型等无必然联系,B,B、C C两项不正确

25、两项不正确;一个一个化学反应是否易发生与许多因素有关化学反应是否易发生与许多因素有关,放出热量的反应放出热量的反应在常温下也不一定易发生在常温下也不一定易发生,如燃烧反应等如燃烧反应等,D,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)(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)(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)(3)根据经验规律判断根据经验规律判断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)(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的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应,反之为放反之为放热反应热反应。【课堂回眸课堂回眸】