资源简介

(共51张PPT)
第1课时　化学反应与热能
素养 目标定位
目标素养
1.知道物质具有能量,认识常见的吸热反应和放热反应,能基于反应物总能量和生成物总能量的相对大小判断化学反应是吸热反应还是放热反应
2.了解体系能量的改变与化学键的断裂和形成有关,知道通过化学反应可以实现化学能与热能的转化
3.能借助锌铜原电池辨识简单原电池的构成要素;能基于氧化还原反应分析原电池的工作原理,认识化学能可以转化为电能
4.能基于物质及能量变化的角度评价燃料的使用价值;能举例说明化学电源对提高生活质量的重要意义
知识概览
课前 基础认知
一、化学能与热能的相互转化
1.吸热反应和放热反应。
吸热反应:　吸收　热量的化学反应;
放热反应:　释放　热量的化学反应。
(1)镁与稀盐酸的反应(见图)。
2.实验探究。
(2)Ba(OH)2·8H2O与氯化铵的反应(见图2)。
微思考 能否从上述实验中得出以下结论:“置换反应都是放热反应,复分解反应都是吸热反应。”
提示:不能。有些置换反应是吸热反应,如C+H2O(g) CO+H2,有些复分解反应是放热反应,如NaOH+HClN═aCl+H2O。
微判断(1)Al与稀盐酸的反应为放热反应。(　　)
(2)能量变化和物质变化一定是同时发生的。(　　)
(3)放出能量的变化都是放热反应,吸收能量的变化都是吸热反应。(　　)
(4)柴草燃烧时,化学能全部转化为热能。(　　)
√
×
×
×
二、化学键与化学反应中能量变化的关系
1.化学反应过程。
2.化学反应中能量变化的原因。
化学键的 断裂与形成 是化学反应中能量变化的主要原因。
3.从物质所具有的能量角度判断化学反应中的能量变化。
反应物的总能量大于生成物的总能量,反应　放热　;
反应物的总能量小于生成物的总能量,反应　吸热　。
4.实例分析。
以反应H2(g)+Cl2(g)══2HCl(g)为例。
该反应　放出 (填“吸收”或“放出”) 183　 kJ能量。
微训练1在H2与Cl2生成HCl的反应中,已知断裂1 mol H—H吸收的能量为a kJ,断裂1 mol Cl—Cl吸收的能量为b kJ,形成1 mol H—Cl放出的能量为c kJ,则生成1 mol HCl放出的能量为(　　)。
A.(c-a-b) kJ　 B.(a+b-c) kJ
C.(2c-a-b) kJ D. (2c-a-b) kJ
答案:D
解析:由于H2与Cl2反应生成HCl的化学方程式为H2+Cl2═2HCl,在该反应中断裂化学键吸收的能量是(a+b) kJ,形成化学键放出的能量是2c kJ,所以在该反应中生成2 mol HCl放出的能量为(2c-a-b) kJ,则生成1 mol HCl放出的能量为 (2c-a-b) kJ。
微训练2已知2SO2+O2 2SO3为放热反应,下列说法正确的是(　　)。
A.O2的能量一定高于SO2的能量
B.SO2和O2的总能量一定高于SO3的总能量
C.SO2的能量一定高于SO3的能量
D.因该反应为放热反应,故不必加热就可以发生
答案:B
解析:判断一个反应是放热反应还是吸热反应,关键看反应物的总能量与生成物的总能量的差值。如果反应物的总能量高于生成物的总能量,反应放热;放热反应只表明反应物总能量比生成物总能量高,而加热是反应的条件,两者无必然联系,许多放热反应也必须加热才能发生反应。
三、能源的利用
1.常规能源。
(1)从早期的以 树枝杂草 为主要能源,到现代以 煤、石油 、天然气 为主要能源。
(2)化石燃料特点:①短期内不可再生,储量有限;
②燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源。
2.新能源。
(1)理想新能源:　太阳能　、　风能　、　地热能　、　海洋能　和　氢能　等。
(2)特点:资源丰富、可以再生、对环境无污染。
微训练3 日常生产、生活中常用到下列能源:①煤;②石油;③天然气;④太阳能;⑤水能;⑥氢能;⑦核能;⑧风能;⑨地热能等。其中,属于清洁能源的有 ④⑤⑥⑦⑧⑨ 。
课堂 重难突破
一 放热反应和吸热反应理解与判断
问题探究
目前市面上有一种新型饭盒“即热饭盒”,其原理是在饭盒底部有两层,一层存放水,另一层存放镁和铁的混合物。使用时打开隔离层,即发生反应:Mg+2H2O══X+H2↑。
(1)请描述该饭盒底部“即热”存在的能量转化方式。
提示:化学能转化为热能。
(2)已知X是一种碱,则X的化学式是什么 你推断X的化学式的依据是什么
提示:根据质量守恒(原子守恒)定律可知X的化学式为Mg(OH)2。
(3)上述化学反应属于哪种基本反应类型 由该反应可知化学反应发生时都伴随什么变化
提示:置换反应。化学反应发生时都伴随着物质的变化和能量的变化。
(4)放热反应一定容易发生,吸热反应一定难发生吗
提示:不一定。反应放热和吸热与反应的条件无关,有些放热反应必须加热才能发生,如木炭的燃烧;而有些吸热反应在常温下就能发生,如Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应。
重难归纳
1.放热反应和吸热反应的比较。
类型 放热反应 吸热反应
热量变化 释放热量 吸收热量
形成
原因 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量
图示
反应
过程
能量
变化

2.常见的放热反应与吸热反应。
易错提醒
1.需加热才能发生的反应不一定是吸热反应,如碳与氧气的反应。 2.放热反应常温下不一定容易发生;吸热反应也不一定需要加热,如Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应。 3.有热量变化的过程不一定是化学变化,如NaOH固体溶于水、升华、蒸发等。
典型例题
【例1】下列说法正确的是(　　)。
①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应　
②放热反应在常温下一定很容易发生　
③反应是放出能量还是吸收能量必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小
④有的放热反应加热到一定温度引发后,停止加热反应也能继续进行
A.③④ B.①② C.①②③④ D.②③④
答案:A
解析:加热才能发生的反应不一定是吸热反应,如铜在氯气中燃烧;放热反应在常温下不一定容易发生,如N2与H2合成NH3;反应是放热还是吸热取决于反应物、生成物所具有的总能量的相对大小;需要加热才能发生的放热反应,如果反应放出的热量达到了反应所需要的热量,停止加热后反应也能继续进行,如Fe+S FeS。
【例2】某化学兴趣小组进行如下实验:把0.5 g硫粉与1.0 g铁粉均匀混合,放在陶土网上堆成条状。用灼热的玻璃棒触及混合粉末的一端,当混合物呈红热状态时,移开玻璃棒,红热继续蔓延至条状混合物的另一端至反应结束,冷却后得到黑色固体。实验过程中能闻到刺激性气味。下列说法不正确的是(　　)。
A.灼热的玻璃棒的作用是引发反应
B.铁与硫反应放出热量
C.黑色固体中可能含有铁的氧化物
D.该实验发生的反应中,硫作氧化剂
答案:D
解析:灼热的玻璃棒引发反应,A项正确。玻璃棒拿开后,从铁和硫反应剧烈进行,变成红热状态可以看出该反应是放热反应,B项正确。实验最终得到了黑色固体,可能是铁的氧化物,C项正确。实验过程产生了刺激性气味,推测是SO2,此时硫在反应中作为还原剂,D项错误。
问题探究
某研究所的研发团队开发出了一种可作火箭和卫星引擎推动剂的新型燃料,其原料以价格低的乙醇为主,大大压缩了发射成本。
(1)乙醇燃烧是吸热反应还是放热反应
提示:燃烧均为放热反应。
二 从化学键角度理解化学反应过程中的能量变化
(2)已知乙醇的结构式如图所示,1 mol C2H5OH参与燃烧反应时,乙醇需要断开共价键的物质的量是多少
提示:1 mol乙醇含有1 mol C—C、5 mol C—H、1 mol C—O、1 mol O—H,共8 mol共价键。
(3)化学反应中的能量变化与化学键有何关系
提示:化学反应总是伴随着能量的变化,化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因,通常主要表现为热量的释放或吸收。设反应物中旧化学键断裂吸收的总能量为E1,生成物中新化学键形成释放的总能量为E2,若E1>E2,则反应吸收能量;若E1(4)NaCl溶于水属于物理变化,试从化学键角度阐述理由。
提示:氯化钠溶于水破坏离子键NaCl═Na++Cl-,只有化学键断裂,没有化学键形成。
重难归纳
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裂时吸收的能量高于生成物成键时释放的能量,则该反应吸收能量,吸收的能量=反应物断键吸收的总能量-生成物成键释放的总能量。
2.若反应物中的化学键断裂时吸收的能量低于生成物成键时释放的能量,则该反应放出能量,放出的能量=生成物成键释放的总能量-反应物断键吸收的总能量。
3.化学键与化学反应中能量变化的关系示意图。
当E1>E2时,反应吸收能量,为吸热反应;
当E1典型例题
【例2】化学反应A2+B2═2AB的能量变化如图所示,下列说法正确的是(　　)。
A.该反应是吸热反应
B.断裂1 mol A—A和1 mol B—B放出x kJ的能量
C.断裂2 mol A—B需要吸收y kJ的能量
D.2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量
答案:C
解析:从题图可以看出,反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应是放热反应,A、D两项错误;断键时需要吸收能量, B项错误,C项正确。
【例4】键能是指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。已知几种化学键的键能如下:H—H的键能为436 kJ·mol-1,F—F的键能为155 kJ·mol-1,H—F的键能为568 kJ·mol-1,N≡N的键能为942 kJ·mol-1,N—F的键能为283 kJ·mol-1。下列说法中正确的是(　　)。
A.反应2HF H2+F2是一个吸热反应
B.反应H2+F2══2HF,每形成2 mol H—F,吸收1 136 kJ的能量
C.N—F比H—F更稳定
D.反应N2+3F2 2NF3中,反应物的总能量低于生成物的总能量
A
解析:断开2 mol H—F吸收的能量:2×568 kJ=1 136 kJ,形成1 mol H—H和1 mol F—F释放的能量:436 kJ+155 kJ=591 kJ,则反应2HF H2+F2为吸热反应,A项正确。形成化学键会释放能量,B项错误。键能越大,键越稳定,H—F键能(568 kJ·mol-1)大于N—F键能(283 kJ·mol-1),故H—F更稳定,C项错误。反应N2+3F2 2NF3中,断开1 mol N≡N吸收的能量:942 kJ,断开3 mol F—F吸收的能量:3×155 kJ=465 kJ,形成6 mol N—F释放的能量:6×283 kJ=1 698 kJ,则放出的热量大于吸收的热量,为放热反应,说明反应物的总能量高于生成物的总能量,D项错误。
成果验收站
1.下列过程的热量变化与其他三项不同的是(　　)。
A.盐酸与NaHCO3的反应
B.盐酸与金属镁的反应
C.CaO溶于水
D.H2在Cl2中燃烧
答案:A
解析:盐酸与碳酸氢钠的反应是吸热反应,盐酸与金属镁的反应、CaO溶于水以及H2在Cl2中燃烧均为放热反应,故选A。
2.下列反应既是氧化还原反应,又是吸热反应的是(　　)。
A.锌粒与稀硫酸的反应
B.灼热的木炭与CO2的反应
C.甲烷在氧气中的燃烧反应
D.Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应
答案:B
解析:锌与稀硫酸的反应、甲烷在氧气中的燃烧既是氧化还原反应,也是放热反应,A项、C项不符合题意;灼热的木炭与二氧化碳反应生成一氧化碳既是氧化还原反应,也是吸热反应,B项符合题意;Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体反应是吸热反应,但不是氧化还原反应,D项不符合题意。
3.在一定条件下,S(s)、O2(g)、SO2(g)、SO3(g)的能量关系如图所示,下列说法正确的是(　　)。
A.反应1和反应2均属于吸热反应
B.反应2中断开化学键吸收的总能量低于形成化学键放出的总能量
C.若O2足量,S可与O2经一步反应直接生成SO3
D.反应1和反应2中能量变化的大小与反应物的质量多少无关
答案:B
解析:根据图示,反应1和反应2均属于放热反应,A项错误。反应2属于放热反应,断开化学键吸收的总能量低于形成化学键放出的总能量,B项正确。硫粉在足量的O2中燃烧,一步反应只能生成SO2,C项错误。化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少有关,D项错误。
4.下列变化过程中需要吸收能量的是(　　)。
A.氢气球发生燃烧爆炸
B.向污染的河水中投入生石灰
答案:D
解析:H2的燃烧、CaO与水的反应、氯原子形成氯分子的过程都放出能量;由氢分子变成氢原子的过程需要断裂化学键,吸收能量。
5.化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图表示N2(g)与O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化。
下列说法中正确的是(　　)。
A.1 mol N2(g)与1 mol O2(g)反应放出的能量为180 kJ
B.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量
C.通常情况下,N2(g)与O2(g)混合能直接生成NO(g)
D.NO是一种酸性氧化物,能与NaOH溶液反应生成盐和水
B
解析:1 mol N2(g)与1 mol O2(g)反应吸收的能量为946 kJ+498 kJ-2×632 kJ=180 kJ,A项错误。1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量,B项正确。在放电或高温条件下,N2(g)与O2(g)混合能直接生成NO(g),C项错误。NO不是酸性氧化物,与NaOH溶液不反应,D项错误。
6.硅是太阳能电池的重要材料。工业冶炼纯硅的原理如下:
有关的化学反应与能量变化如图所示,请回答下列问题:
(1)①是　　　(填“吸热”或“放热”,下同)反应,②是　　　反应,③是　　　反应。
(2)反应②破坏反应物中的化学键所吸收的能量　　　　(填“大于”或“小于”)形成生成物中化学键所放出的能量。
答案:(1)吸热　放热　吸热
(2)小于
解析:(2)因为反应②是放热反应,所以破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中的化学键所放出的能量。

展开更多......

收起↑