高中化学人教版 (2019)必修 第二册第六章 化学反应与能量第一节 化学反应与能量变化示范课课件ppt
展开
这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第六章 化学反应与能量第一节 化学反应与能量变化示范课课件ppt,共60页。PPT课件主要包含了课前自主学习,手感到发烫,刺激性,黏结到烧杯的底部,2概念与实例,相对大小,天然气,课堂合作探究,化学反应与能量变化,吸收能量等内容,欢迎下载使用。
学习任务一 化学反应与热能任务驱动:将铁粉和硫粉混合后加热,待反应一发生即停止加热,反应仍可持续进行,直至反应完全生成新物质硫化亚铁。铁粉和硫粉加热才能发生反应,属于吸热反应吗?常见的放热反应和吸热反应的类型有哪些?
1.放热反应与吸热反应(1)实验验证
Mg+2HCl====MgCl2+H2↑
Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl====
BaCl2+2NH3↑+10H2O
【微思考】冬季生活中常常采用下列方法获得热量:①烧炭取暖;②用电暖器取暖;③天然气壁挂炉取暖;④空调取暖;⑤地下水循环取暖等。这些都属于放热反应吗?提示:①③属于。发生化学反应时释放热量才是放热反应,①③分别属于炭和甲烷的燃烧反应。②④是电能转化为热能;⑤只是热量的交换。
2.化学反应中能量变化的原因(1)化学反应中能量变化的主要原因——微观角度
化学反应是吸收能量还是释放能量决定于旧键断裂所_____的能量与新键生成所_____的能量的_________。
(2)化学反应中能量变化的决定因素——宏观角度各种物质都储存化学能,不同的物质组成、结构和状态不同,所包含的化学能也不同。
化学反应中的能量变化决定于反应物和生成物总能量的_________。
【做一做】下列说法正确的是_____。①只要有化学键的断裂,化学反应一定吸收能量;②断裂化学键释放出能量而生成新键则吸收能量;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。
学习任务二 人类对能源的利用任务驱动:目前人类的主要能源为三大化石燃料,这些燃料在给人们提供热能的过程中,存在哪些亟待解决的问题?1.柴草时期主要能源——树枝柴草2.化石能源时期主要能源——三大化石燃料,包括___、_____、_______等;使用过程中亟待解决的问题:一是________________________;二是煤和石油产品燃烧排放的__________________等是大气污染物的主要来源。
短期内不可再生,储量有限
粉尘、SO2、NOx、CO
3.解决能源危机的方法(1)节能不是简单地减少能源的使用,更重要的是要充分有效地利用能源。例如科学地控制燃烧反应,使______________________________。(2)寻找新的能源。现正探索的新能源有_____能、___能、_____能、_____能和氢能等。这些新能源的特点是_______________________________。
燃料充分燃烧,提高燃料的利用率
资源丰富,可以再生,对环境无污染
【情境·思考】2019中国(山西)国际清洁能源博览会于2019年6月28日上午在太原开幕。
本次展会以“清洁低碳、绿色发展”为主题,聚焦煤炭清洁利用、新能源、储能、节能环保等领域,展示新技术新产品新应用,搭建中西部清洁能源及设备供需平台,促进煤改电、煤改气、煤改清洁采暖在中西部的实施,加强雾霾的治理,有效改善呼吸环境。
(1)提高燃料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。(2)日常生产、生活中常常采用下列能源: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,属于清洁能源的有哪些?提示:④⑤⑥⑦⑧⑨。清洁能源,即绿色能源,是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源,它包括核能和“可再生能源”。可再生能源,是指原材料可以再生的能源,如水力发电、风力发电、太阳能、生物能(沼气)、地热能(包括地源和水源)海潮能这些能源。
探究任务 化学反应中的能量变化科技情境2019年3月31日,中国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭,将“天链二号01星”送入太空,卫星成功进入地球同步轨道。火箭发射过程中,燃料的化学能转化为火箭的动能,从而将卫星送入指定轨道。
【问题探究】1.化学反应中能量变化的原因是任何化学反应中,旧键断裂时______(填“吸收”或“放出”,下同)的能量与新键形成时______的能量均不相等,所以任何化学反应都有能量变化。 提示:吸收 放出。因为任何化学反应中,旧键断裂时吸收的能量与新键形成时放出的能量均不相等,所以任何化学反应都有能量变化。
2.H2+Cl2 2HCl的化学反应可用下图表示:
(1)1 ml H2和1 ml Cl2中化学键全部断裂吸收的总能量是多少?生成2 ml H—Cl键放出的总能量是多少?提示:断裂1 ml H2、1 ml Cl2中化学键吸收的总能量为679 kJ;生成2 ml H—Cl键放出的总能量为862 kJ。(2)H2+Cl2 2HCl是放出能量还是吸收能量?提示:由于生成物成键放出的总能量大于反应物断键吸收的总能量,故该反应放出能量。
(3)1 ml H2和 1 ml Cl2具有的总能量________(填 “大于”或“小于”) 2 ml HCl具有的总能量? 提示:大于。化学反应放出能量,说明反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量。H2 在Cl2中燃烧,放出能量 ,故1 ml H2和1 ml Cl2具有的总能量大于2 ml HCl具有的总能量。
3.物质的稳定性与能量之间存在什么关系 ?提示:物质本身所具有的能量越高,该物质越不稳定 ,物质本身具有的能量越低,该物质越稳定,即能量越低越稳定。
4.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?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和Ba(OH)2·8H2O的反应)。加热条件下进行的反应有的放热(如C+O2 CO2),有的吸热(如C+CO2 2CO)。
【探究总结】1.吸热反应和放热反应的比较
2.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大小判断——反应物的总能量大于生成物的总能量的反应为放热反应,反之为吸热反应。(2)根据化学键断裂和形成时能量变化大小判断——反应物中破坏化学键吸收的能量大于生成物中形成化学键放出的能量的反应为吸热反应,反之为放热反应。(3)根据经验规律判断——用常见吸热和放热的反应类型来判断。(4)根据生成物和反应物的相对稳定性判断——由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应,反之为放热反应。
【拓展提升】从化学键角度判断化学反应中的能量变化用Q(吸)表示反应物分子断键时吸收的总能量,Q(放)表示生成物分子成键时放出的总能量。公式:ΔQ=Q(吸)-Q(放)
【典例】(2020·衡水高一检测)化学反应与能量之间有着密切的关系。下列关于化学反应与能量的说法正确的是( )A.化学反应中一定有物质变化,但不一定有能量变化B.CaO+H2O====Ca(OH)2是放热反应,说明CaO的能量高于Ca(OH)2的能量C.Ba(OH)2·8H2O晶体与氯化铵晶体反应不需要加热就能发生,说明该反应是放热反应D.H2→2H的过程需要吸收能量【解题探究】解答本题要注意以下两点:(1)化学反应中一定存在能量的变化。(2)需加热才能发生的反应不一定是吸热反应,吸热反应也不一定需要加热。
【解析】选D。化学反应过程中,发生物质变化的同时一定伴随着能量变化,A项错误;反应物的总能量高于生成物的总能量的反应是放热反应,CaO+H2O====Ca(OH)2是放热反应,说明CaO与H2O的总能量高于Ca(OH)2的能量,B项错误;反应是吸热还是放热,与反应条件无必然联系,尽管Ba(OH)2·8H2O晶体与氯化铵晶体不需要加热就能反应,但该反应是吸热反应,C项错误;H2→2H,氢分子中化学键断裂,吸收能量,D项正确。
【延伸探究】浓硫酸溶于水放出热量,因此浓硫酸溶于水属于放热反应。这种说法是否正确?提示:不正确。吸热反应和放热反应都是化学变化,浓硫酸溶于水是放热过程,但不是放热反应。
【探究特训】1.(2020·太原高一检测)已知反应X+Y====M+N为吸热反应,对这个反应的下列说法中正确的是( )A.X的能量一定低于M的,Y的能量一定低于N的B.因为该反应为吸热反应,故一定要加热,反应才能进行C.破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量D.X和Y的总能量一定低于M和N的总能量
【解析】选D。吸热反应中反应物的总能量Q3 B.Q1+Q2>2Q3C.Q1+Q2587 kJ,所以,该反应的正反应是放出能量的反应,即该反应是放出能量的反应;根据反应式可知该反应是可逆反应,也是氧化还原反应。
【补偿训练】1.在研究物质变化时,人们可以从不同的角度,不同的层面来认识物质变化时所引起的化学键及其能量变化,据此判断以下叙述中错误的是( )A.化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键生成B.所有化学变化一定遵循质量守恒定律和能量守恒定律C.在化学反应中,破坏旧化学键吸收的能量大于形成新化学键释放的能量时,该反应是吸热反应D.化学键的变化必然会引起能量变化,所以能量变化也一定会引起化学变化
【解析】选D。化学反应的实质是反应物中旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成,A正确;物质发生化学反应时遵循质量守恒定律和能量守恒定律,B正确;在进行化学反应时,反应物中旧化学键断裂时吸收的能量大于生成物中新化学键形成时放出的能量,该反应属于吸热反应,C正确;化学键的变化必然有能量的变化,但是能量变化时不一定有物质的变化,如物质三态变化时有能量变化,但未发生化学反应,D错误。
2.在自然界中,能量转化是非常普遍的,各种形式的能量都可以在一定条件下相互转化。下列有关能量转换的说法不正确的是( )A.煤燃烧是化学能转化为热能的过程B.化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能C.动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程D.植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成化学能的过程
【解析】选C。煤燃烧是将化学能转化为热能的过程,A项正确;化石燃料和植物燃料中的能量均来自太阳能,B项正确;动物体内葡萄糖被氧化生成CO2,是化学能转化为热能的过程,C项错误;植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖,是太阳能转化为化学能的过程,D项正确。
3.(双选)科学家利用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程及能量变化如图。下列说法中不正确的是 ( )
A.状态Ⅰ到状态Ⅱ是一个吸热过程B.状态Ⅰ的总能量大于状态Ⅲ的总能量C.状态Ⅱ→状态Ⅲ是旧化学键断裂的过程D.在该过程中,CO分子中碳氧键断裂成C和O
【解析】选C、D。状态Ⅰ的能量小于状态Ⅱ,所以状态Ⅰ→状态Ⅱ是吸热过程,故A正确;根据图知,状态Ⅰ的总能量大于状态Ⅲ的总能量,故B正确;状态Ⅱ到状态Ⅲ放出能量且CO和O生成二氧化碳,所以是新化学键形成过程,故C错误;由图可知不存在CO的断键过程,故D错误。
【补偿训练】一定条件下,某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如下,其中 和 代表不同元素的原子。 关于此反应说法错误的是( )A.一定属于吸热反应 B.一定属于可逆反应C.一定属于氧化还原反应D.一定属于分解反应
【解析】选A。观察示意图知该反应的反应物是一种,生成物是两种,该物质发生分解反应,一般的分解反应是吸热反应,但也有分解反应如2H2O2====2H2O+O2↑的反应是放热反应,A项错误,D项正确;根据图示可知有一部分反应物未参加反应,所以该反应是可逆反应,B项正确;该反应中反应物为化合物,生成物中有单质,元素化合价有变化,属于氧化还原反应,C项正确。
4.能源与人类的生活和社会发展密切相关,下列关于能源开发和利用的说法中, 你认为不正确的是( )A.充分利用太阳能B.因地制宜开发利用风能、水能、地热能、潮汐能C.合理、安全开发利用氢能、核能D.能源都是通过化学反应获得的
【解析】选D。太阳能取之不尽用之不竭且绿色无污染,是理想的能源,故应充分利用太阳能,故A正确;风能、水能、地热能、潮汐能绿色无污染,故应因地制宜合理开发利用,故B正确;氢能来源广、热值高、无污染,核能安全开发后也是理想能源,故C正确;人类利用的能源不一定都是通过化学反应获得的,如水力发电等,故D错误。
5.某同学设计如下三种实验方案以探究某反应是放热反应还是吸热反应。方案一:如图甲,在小烧杯里放一些已除去氧化铝保护膜的铝片,然后向烧杯里加入10 mL 2 ml·L-1稀硫酸,再插入一支温度计,温度计的温度由20 ℃逐渐升至75 ℃,随后,温度逐渐下降至30 ℃,最终停留在20 ℃。方案二:如图乙,在烧杯底部用熔融的蜡烛黏一块小木片,在烧杯里加入10 mL 2 ml·L-1稀硫酸,再向其中加入氢氧化钠溶液,片刻后提起烧杯,发现小木片脱落下来。
方案三:如图丙,A试管中发生某化学反应,实验前U形管中的红墨水液面相平,在化学反应过程中,通过观察U形管两侧红墨水液面高低变化判断该反应是吸热反应还是放热反应。
根据上述实验回答相关问题:(1)铝片与稀硫酸的反应是________(填“吸热”或“放热”)反应,写出该反应的离子方程式:__________________。 (2)方案一中,温度升至最大值后又下降的原因是__________________。 (3)方案二中,小木片脱落的原因是________________________________,由此得出的结论是__________________。 (4)方案三中,如果A试管里发生的反应是放热反应,则U形管中红墨水液面高度:左边________(填“高于”“低于”或“等于”)右边。
(5)由方案三的现象得出结论:①③④组物质发生的反应都是________(填“吸热”或“放热”)反应,如果放置较长时间,可观察到U形管里的现象是__ __________。 (6)方案三实验②的U形管中的现象为__________, 说明反应物的总能量________(填“大于”“小于”或“等于”)生成物的总能量。
【解析】(1)金属与酸的反应是放热反应,因此铝片与稀硫酸的反应是放热反应,该反应的离子方程式为2Al+6H+====2Al3++3H2↑。(2)方案一中,温度升至最大值后又下降的原因可能是反应完全后,热量向空气中传递,烧杯里物质的温度降低。(3)方案二中,反应放出的热量使蜡烛熔化,小木片脱落。(4)方案三中,如果A试管里发生的反应是放热反应,锥形瓶中气体的压强增大,U形管中红墨水液面左边低于右边。(5)由方案三的现象得出结论:①③④组物质发生的反应都是放热反应,如果放置较长时间,热量散失,装置中气体的压强与外界压强相等,U形管中红墨水液面左右相平。(6)方案三中的实验②属于吸热反应,U形管中红墨水液面左高右低。
相关课件
这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 化学反应与能量变化教课内容ppt课件,共39页。PPT课件主要包含了原电池工作原理,知识点一,氧化还原,活动性不同,电解质,氧化反应,还原反应,铜或石墨,FeCl3溶液,常见化学电源等内容,欢迎下载使用。
这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 化学反应与能量变化课文配套课件ppt,共57页。PPT课件主要包含了必备知识·自主学习,逐渐溶解,刺激性,化学键的断裂和形成,对大小,不可再生,SO2,NOx,燃烧效率,能源利用等内容,欢迎下载使用。
这是一份人教版 (2019)必修 第二册第一节 化学反应与能量变化背景图ppt课件,共57页。PPT课件主要包含了必备知识·自主学习,化学能转化为热能,汽化为蒸汽,逐渐溶解,发生改变,2工作原理分析,石墨棒,二次电池,发展中的燃料电池,关键能力·合作学习等内容,欢迎下载使用。