高中化学人教版 (2019)必修 第二册化学反应与能量变化说课ppt课件

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第一节化学反应与能量变化 化学能与热能的相互转化1.两条基本的自然规律（1）质量守恒定律：自然界的物质发生反应前后，物质的总质量保持不变。（2）能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，但体系包含的总能量不变。2.化学能与热能的相互转化化学反应一定伴随着能量的变化，化学反应中能量的变化主要表现为热量的变化。（1）吸热反应和放热反应①吸热反应：化学上把吸收热量的化学反应称为吸热反应。常见的吸热反应有八水合氢氧化钡与氯化铵的反应、盐酸与碳酸氢钠的反应、灼热的碳与二氧化碳的反应等。②放热反应：化学上把释放热量的化学反应称为放热反应。常见的放热反应有物质的燃烧、酸碱中和、活泼金属与酸的反应等。 吸、放热反应 ，而浓硫酸、NaOH固体等溶于水放热，NH4NO3、KNO3、NH4Cl等固体溶于水吸热，以上变化过程均为物理变化，不是吸、放热反应。都属于化学反应（2）实验探究 化学反应中的能量变化1.化学反应中能量变化的原因（1）从化学键变化的角度理解能量变化的原因（微观探析）①图示 根据上图计算1 mol H2和1 mol Cl2断键吸收的总能量为679 kJ，形成2 mol HCl共释放862 kJ能量，断键吸收的总能量＜成键释放的总能量，因此该反应为放热反应。（2）从反应物及生成物总能量高低的角度理解能量变化的原因（宏观辨识）①原因：物质的组成、结构与状态不同，所具有的能量不同。因此，一个化学反应的能量变化取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小。②图示 人类对能源的利用1.化石燃料利用过程中亟待解决的问题（1）短期内不可再生，储量有限。（2）煤和石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源。2.在燃料利用过程中节能的主要环节（1）燃料燃烧阶段——可通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的燃烧效率。（2）能量利用阶段——可通过使用节能灯，改进电动机的材料和结构，以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用，有效提高能源利用率。3.新能源（1）理想的新能源特点：资源丰富、可以再生、对环境无污染等。（2）人们比较关注的新能源：太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能。   2.原电池——化学能直接转化为电能（1）实验探究（2）原电池的工作原理（以铜－锌－稀硫酸原电池为例）①图示②原电池是将化学能转化为电能的装置，本质是发生氧化还原反应。③原电池工作时电子、离子的移动方向a.电子的移动方向：从负极流出，经导线流向正极。b.离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。（3）原电池的构成条件①反应：能自发进行的、放热的氧化还原反应；②电极：具有活动性不同的两个电极（金属与金属或金属与能导电的非金属）；③溶液：两电极均插入电解质溶液中；④导线：两电极用导线相连，形成闭合回路。 电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料。 化学电源1.一次电池（1）特点：放电之后不能充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行）。（2）锌锰干电池石墨棒作正极，锌筒作负极，氯化铵糊作电解质溶液。在使用过程中，电子由锌筒流向石墨棒，锌逐渐被消耗，二氧化锰不断被还原，电池电压逐渐降低，最后失效。  铅酸蓄电池放电时，电解质溶液中的H＋移向正极（PbO2极），电解质溶液中硫酸溶液浓度减小。3.燃料电池（1）概念：一种将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。（2）特点①清洁、安全、高效等；②能量转化率可以达到80％；③反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供，供电量易于调节。 对放热反应与吸热反应的理解1.常见的放热反应和吸热反应 一个反应是吸热反应还是放热反应，与反应条件无关。2.放热反应与吸热反应的比较3.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关系判断断裂反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中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来判断。 （1）需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应（如木炭的燃烧），不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应[如Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl晶体的反应]。（2）化学反应都伴随着物质与能量的变化，有的放出能量，有的吸收能量。（3）化学反应中能量变化的原因宏观解释：反应物与生成物的总能量不同。微观角度：反应物断键吸收的能量与生成物成键释放的能量不同。 （2025·山东莱州市第一中学高一月考）根据下列信息判断氢气燃烧生成水时的热量变化，其中一定正确的是（　　）A.H2O分解为H2与O2时释放热量B.生成1 mol H2O（g）时吸收热量245 kJC.甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙＞甲＞丙D.氢气和氧气的总能量小于水的能量 1 mol氢气和0.5 mol氧气断键吸收了685 kJ的热量，生成1 mol水释放930 kJ的热量，成键释放的热量大于断键吸收的热量，因此氢气和氧气反应生成水的反应是放热反应，故水分解为氢气与氧气时吸收热量，A错误；1 mol氢气和0.5 mol氧气断键吸收了685 kJ的热量，生成1 mol水释放930 kJ的热量，故生成1 mol H2O（g）时放出热量930 kJ－685 kJ＝245 kJ，B错误；甲到乙是吸收热量，因此甲、乙中物质所具有的总能量大小关系为乙＞甲，乙到丙是释放热量，因此乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙＞丙，甲到丙是放热反应，因此甲、丙中物质所具有的总能量大小关系为甲＞丙，所以甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙＞甲＞丙，C正确；由上述分析可知，1 mol氢气和0.5 mol 氧气的总能量大于1 mol水的能量，D错误。C 根据化学键变化计算化学反应吸收或释放的能量的方法（1）从题中找出反应物断键吸收的能量；（2）从题中找出生成物成键释放的能量；（3）二者之差即为反应吸收或放出的能量。需注意物质所含化学键的物质的量的大小和物质状态。 原电池的工作原理及电极反应式的书写1.原电池的工作原理（1）两反应：正极——还原反应；负极——氧化反应。（2）三方向①电流方向：正极→导线→负极；②电子流动方向：负极→导线→正极；③阴、阳离子移动方向（电解质溶液中）：阳离子：负极→正极；阴离子：正极→负极。2.确定原电池正、负极时应注意的问题（1）构成原电池的两电极材料不一定都是金属，两极材料可以为导电的非金属，如石墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。（2）两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中，不一定构成原电池，必须有一个能自发进行氧化还原反应。（3）在判断原电池正、负极时，既要考虑金属的活动性强弱，也要考虑电解质溶液的性质。如Mg－Al－盐酸构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg－Al－NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al。在Cu－Fe（或Al）－浓硝酸构成的原电池中，负极为Cu。 4.正极反应式的书写（1）当负极材料与电解质溶液能自发地发生氧化反应时，在正极上发生电极反应的物质是电解质溶液中的某种粒子。（2）当负极材料与电解质溶液不能自发地发生氧化反应时，在正极上发生电极反应的可能是溶解在电解质溶液中的O2。（3）燃料电池中，在正极发生电极反应的物质是作氧化剂的物质。  C 燃料电池的分析思路 原电池原理1.原电池原理的应用（1）加快反应速率：如实验室制H2用粗锌与酸反应。（2）比较金属活动性：原电池中一般负极金属活动性比正极金属活动性强。2.设计原电池  C 原电池中“电子不下水，离子不上岸”，即电子不能通过电解质溶液（只能通过外电路），离子不能通过外电路（只能通过电解质溶液）。（1）判断原电池中电子移动方向：在外电路中，电子由负极移向正极。（2）“阳正阴负”法判断原电池中离子移动方向：在电解质溶液中，阳离子移向正极，即“阳正”，阴离子移向负极，即“阴负”。