鲁科版 (2019)必修 第二册第2节 化学反应与能量转化多媒体教学课件ppt

这是一份鲁科版 (2019)必修 第二册第2节 化学反应与能量转化多媒体教学课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了必备知识·自主学习，逐渐溶解，E2-E1，E1-E2，关键能力·合作学习，课堂小结，化学反应与能量变化，吸收能量，放出能量，反应物等内容，欢迎下载使用。

一、化学反应中的能量变化1.化学反应中的能量变化(1)木炭在空气中燃烧,化学能要转化成___能和___能。(2)电解水时___能转化为_____能,化学能也可以转化成电能。
2.活动探究——感受化学反应中的能量变化(1)实验探究
(2)结论:化学反应都会伴随_____的变化,有的_____能量,有的_____能量。(3)放热反应和吸热反应①吸热反应:_____热量的化学反应。②放热反应:_____热量的化学反应。
　 【自主探索】 (情境思考)氧化钙干燥剂常常被添加在食品包装袋里面,用来吸湿、保存食品,具有较好的干燥效果。氧化钙干燥剂干燥时的反应是放热反应还是吸热反应?提示:氧化钙干燥时发生了氧化钙和水反应生成了氢氧化钙,是放热反应。
二、化学反应中能量变化的实质1.从化学键的变化角度分析
注:E1为破坏旧化学键吸收的能量,E2为形成新化学键释放的能量。(1)E1E2时,反应_____能量,反应吸收能量数值=_____。
2.从物质所具有的总能量关系分析(1)反应物总能量>生成物总能量,反应_____能量。(2)反应物总能量<生成物总能量,反应_____能量。
3.能量转化的形式化学能 _________、_________或_________等。 
　 【自主探索】 1.是不是放热反应不需要加热就能发生?吸热反应需要加热才能发生?提示:不是。反应是放热反应还是吸热反应与反应的条件无关,如煤的燃烧是放热反应,但一般需要加热才能发生;氯化铵和氢氧化钙的反应是吸热反应,但不加热就能发生。
2.(教材二次开发)教材中“焊接钢轨利用了铝与氧化铁反应产生的热量”,请写出反应的化学方程式,并判断反应类型,这类反应都是放热反应吗?提示:发生了:2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe。为置换反应。并不是所有的置换反应都是放热反应,如氢气还原氧化铜就是吸热反应。
　知识点一　化学反应中能量变化的实质及计算 1.化学反应中能量变化的实质
化学反应中能量的变化ΔQ=反应物的总键能(断开旧键吸收的能量)-生成物的总键能(形成新键放出的能量)。计算得到的值如果是正值,则该反应为吸热反应;如果是负值,该反应为放热反应。
2.化学反应中能量计算的步骤(1)根据化学方程式确定断键、成键的物质的量。(2)确定断键吸收的总能量和成键释放的总能量。(3)计算反应的能量变化:①若反应释放能量。E=成键时释放能量之和-断键时吸收能量之和②若反应吸收能量。E=断键时吸收能量之和-成键时释放能量之和
【易错提醒】分析化学反应中的能量变化时,应注意以下两点:(1)物质所含能量越低越稳定。化学反应中的能量变化与化学键的断裂和形成有关,断裂化学键吸收的能量等于形成该化学键时释放的能量,能量值越大,化学键越牢固,物质本身越稳定,物质的能量越低。(2)由于任何化学反应中都存在化学键的断裂与生成,因此,任何化学反应在发生物质变化的同时必然发生能量的变化。也就是说任何化学反应中反应物具有的总能量与生成物具有的总能量一定不相等。
　 【合作探究】(1)(教材二次开发)结合教材中的“交流·研讨”,探究H2和O2反应中能量变化的实质。燃烧1 ml H2生成水蒸气的能量变化:
①吸收的总能量为多少?②释放的总能量为多少?(证据推理与模型认知)③这个反应释放出能量还是吸收能量?释放或吸收多少能量?(证据推理与模型认知)提示:燃烧1 ml H2生成水蒸气的能量变化为①E总吸=436 kJ+249 kJ=685 kJ;②E总放=930 kJ;③E总放>E总吸,反应释放的能量为930 kJ-685 kJ=245 kJ。
(2)(情境应用)《石灰吟》: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。
这是一首托物言志诗。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。通过古诗的描述,制取石灰的反应是放热反应还是吸热反应?石灰遇水的反应呢?(证据推理与模型认知)提示: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。
【典例示范】【典例】(2020·德州高一检测)下表中的数据表示破坏1 ml化学键需消耗的能量,根据表中数据计算以下反应生成1 ml CO2时的热量变化(　　)CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)A.放出热量800 kJB.放出热量1 520 kJC.吸收热量110 kJD.放出热量610 kJ
【思维建模】利用化学键计算反应中能量变化的解答思路如下:
【解析】选A。1个CH4中含4个C—H键,1个O2中含1个O＝O键,1个CO2中含2个C＝O键,1个H2O中含2个H—O键。生成1 ml CO2时,断裂4 ml C—H键和2 ml O＝O键,吸收的热量为Q吸=4EC-H+2 =4×415 kJ+2×498 kJ=2 656 kJ。形成4 ml H—O键和2 ml C＝O键,释放的热量为Q放=4EO-H+2 =4×465 kJ+2×798 kJ=3 456 kJ,因为Q放>Q吸,所以反应放热。放出的热量为ΔQ=Q放-Q吸=3 456 kJ-2 656 kJ=800 kJ。
【母题追问】(1)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大于二氧化碳?提示:不可以。放热反应是指反应物总能量大于生成物总能量。(2)当反应生成液态水时,反应放出的热量是变多还是变少?提示:变多。气态水变为液态水时放热。
　 【误区警示】 (1)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,即能量越低越稳定。(2)通过化学键的断裂、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。
　 【素养训练】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20世纪初期形成,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。德国化学家哈伯从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨,于1908年申请专利,即“循环法”。
氨的合成反应为N2+3H2 2NH3,1 ml N2完全反应时放出的能量为92.4 kJ。若断开1 ml H—H键吸收的能量为436 kJ,形成1 ml H—N键放出的能量为391 kJ,请判断断开1 ml N≡N键需吸收的能量是多少?提示:945.6 kJ。设断开1 ml N≡N键需吸收的能量为x,根据反应放出的能量=形成新键放出的能量-断开旧键吸收的能量,代入数据:92.4 kJ=6×391 kJ-3×436 kJ-x,x=945.6 kJ。
【加固训练】　　化学反应的实质是旧键断裂,新键形成。已知断裂1 ml C—H键,要吸收热量415 kJ;断裂1 ml C—C键,要吸收热量347.4 kJ;生成1 ml C＝C键,会放出热量615.3 kJ;生成1 ml H—H键,会放出热量436 kJ,某有机物分解的反应可表示为若在反应中消耗了1 ml乙烷,该过程中吸收多少热量?
提示:126.1 kJ。1 ml乙烷含有1 ml C—C键,6 ml C—H键,生成物含1 ml C＝C键,4 ml C—H键和1 ml H—H键。断键吸收的热量为Q吸=6EC-H+EC-C=415 kJ×6+347.4 kJ=2 837.4 kJ。成键释放的热量为Q放=4EC-H+EC=C+EH-H=4×415 kJ+615.3 kJ+436 kJ=2 711.3 kJ,因为Q吸>Q放,所以该反应吸热。吸收的热量为ΔQ=Q吸-Q放=2 837.4 kJ-2711.3 kJ=126.1 kJ。
　知识点二　放热反应和吸热反应的比较 
【易错提醒】化学反应中能量变化的“不一定”(1)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。(2)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Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。(4)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。
【合作探究】　(情境应用)白磷在高压下隔绝空气加热后急速冷却,可得钢灰色固体黑磷,其转化过程中的能量变化如图所示。
①黑磷与白磷哪一个更稳定?提示:由于黑磷的能量比白磷的能量低,因此黑磷更稳定。②白磷转化为黑磷是氧化还原反应吗?(宏观辨识与微观探析)提示:不是。白磷转化为黑磷的过程中元素化合价未变,不属于氧化还原反应。③白磷转化为黑磷是吸热反应吗?(宏观辨识与微观探析)提示:由于白磷的能量比黑磷的能量高,白磷转化为黑磷为放热反应。
　(思维升华)已知H2(g)+ O2(g)====H2O(g),反应过程中能量变化如图所示,则:
①a、b、c分别代表什么意义?(宏观辨识与微观探析)a____________________________; b___________________________; c___________________________。 
提示:H2(g)和 O2(g)与2H(g)和O(g)之间的能量差是H2(g) 2H(g)和 O2(g)→O(g)过程中断裂H—H键和O＝O键需吸收的能量和。所以a代表旧键断裂吸收的能量,b代表新键形成放出的能量,c则代表断键所吸收的能量与成键所释放的能量之差,即反应热。
②该反应是________反应(填“吸热”或“放热”)。(证据推理与模型认知) 提示:由图可知该反应中反应物总能量大于生成物总能量,所以该反应为放热反应。
【典例示范】 【典例】(2020·聊城高一检测)由如图分析,有关叙述正确的是(　　)
A.A B+C和B+C A两个反应吸收或放出的能量不等B.A B+C是放热反应C.A具有的能量高于B和C具有的能量总和D.A B+C是吸热反应,则B+C A必然是放热反应
【解题指南】解答本题注意以下两点:(1)化学反应过程一定伴随着能量变化。(2)一个反应若为放热反应,其逆反应为吸热反应且吸、放热相反,数值相等。
【解析】选D。本题考查化学反应中的能量变化,由图可知,B+C的能量高于A的能量,则反应B+C A一定是放热反应;反之,A B+C则是吸热反应。根据能量守恒定律,两反应的反应热在数值上相等,符号相反。
【规律方法】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。(2)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——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。
【素养训练】1.下列反应既属于氧化还原反应,又属于吸热反应的是(　　)A.铝片与稀盐酸的反应B.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应C.灼热的碳与CO2的反应D.甲烷在氧气中的燃烧反应【解析】选C。A和D都是放热的氧化还原反应,C是吸热的氧化还原反应,B是吸热反应,但不是氧化还原反应,答案选C。
2.(2020·焦作高一检测)(1)某化学兴趣小组的同学进行了如图所示的实验,来探究复分解反应的热效应。在一个小烧杯中加入20 g Ba(OH)2·8H2O粉末,将小烧杯放在事先已滴有4～5滴水的玻璃片上。然后向小烧杯中加入10 g NH4Cl晶体,并用玻璃棒迅速搅拌(如图所示,其中玻璃片与烧杯底部之间有一层水)。稍后手拿起烧杯时发现玻璃片与烧杯黏结在一起。
①实验中玻璃棒的作用是________,所发生反应的化学方程式是__ __。 ②若用手触摸烧杯外壁,将会有________的感觉,说明该反应为________反应。由该实验能否得出复分解反应就是吸热反应或就是放热反应的结论?________(填“能”或“不能”),原因是__ __。 (2)据图可判断出反应物的总能量________(填“>”“<”或“=”)生成物的总能量,则该反应为____________ 反应。 
【解析】(1)由实验现象可知,该反应是一个吸收热量的反应,反应中体系温度下降,手触摸烧杯外壁时会有冰凉感,故该反应为吸热反应,反应热ΔH>0;因为只研究了一个复分解反应的热效应,故无法确定其他复分解反应的热效应类型。(2)该反应是一个放热反应,反应物的总能量大于生成物总能量。答案:(1)①使混合物充分接触并发生反应　Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl====BaCl2+2NH3↑+10H2O　②冰凉　吸热　不能　只进行了一个复分解反应的实验,不能科学地得出结论　(2)>　放热
【三言两语话重点】 1.化学反应一定伴随着能量变化。2.化学反应的实质是旧键断裂,新键形成,因此可以通过键能进行反应热的计算。3.化学反应属于吸热反应还是放热反应取决于反应物和生成物的能量高低。
所有的燃烧大多数的化合反应活泼金属与酸或水的反应酸碱中和反应缓慢氧化、铝热反应
大多数的分解反应Ba(OH)2和NH4Cl的反应C+H2O＝CO+H2C+CO2＝2CO
观察物质变化的现象（颜色、状态等）
对物质的变化进行分类（化学变化、物理变化）
微粒之间的重新组合，化学键的断裂与形成
1.(2020·成都高一检测)下列有关说法中正确的是(　　)A.能量的变化是相互的B.物质在氧气中燃烧时,化学能只转化为光能C.植物的光合作用是将化学能转化为生物能D.旧化学键断裂所放出的能量大于形成新化学键吸收的能量时,反应放热
【解析】选A。物质燃烧时,化学能不仅转化为光能,也转化为热能,故B项错误;光合作用是将光能转化为化学能,故C项错误;旧化学键断裂需要吸收能量,形成新化学键释放能量,故D项错误;能量的变化是相互的,如电能可转化为化学能,化学能也可转化为电能,热能可转化为化学能,化学能也可转化为热能等,故A项正确。
2.(2020·郑州高一检测)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的能量,Y的能量一定低于N的能量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的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。X+Y====M+N吸热,说明X和Y的总能量低于M和N的总能量,A错误,D正确;破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中的化学键所放出的能量,C错误;吸热反应有的不需要加热也可反应,如氢氧化钡晶体与氯化铵搅拌即可,B错误。
3.下列装置工作时都伴随有能量的变化,其中由电能转化为化学能的是(　　)
【解析】选A。A项,水在通电条件下发生分解反应生成氢气和氧气,是电能转化为化学能;B项,风能、太阳能转化为电能;C项,太阳能转化为热能;D项,化学能转化为电能。
4.下列有关能量的叙述错误的是(　　)A.化石能源物质内部蕴藏着大量的能量B.绿色植物进行光合作用时,将太阳能转化为化学能“贮存”起来C.吸热反应中由于反应物总能量小于生成物总能量,因而没有利用价值D.物质的化学能可以在一定条件下转化为热能、电能为人类所利用
【解析】选C。C项中可以利用吸热反应的发生,使周围环境的温度降低。
5.(双选)如图是自热火锅的结构示意图。这种火锅使用起来非常方便,撤去底部的隔板几分钟后,火锅中的饭菜就变热了。该过程中涉及的化学反应是Mg+2H2O Mg(OH)2+H2↑。下列有关说法不正确的是(　　)A.自热火锅利用的能量变化是化学能转化为热能B.该反应中Mg为氧化剂C.H2O是催化剂D.铁粉的作用类似于催化剂,加快反应速率
【解析】选B、C。由“自热火锅”的工作原理可知工作过程中化学能转化为热能,A项正确。由题给的化学方程式可知:Mg为还原剂,H2O为氧化剂,B项、C项错误。铁粉是催化剂,D项正确。
6.(双选)下列说法正确的是(　　)A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应B.放热反应在常温下均很容易发生C.可以通过比较反应物所具有的总能量和生成物所具有的总能量判断反应是放热还是吸热反应D.吸热反应在一定条件下也能发生【解析】选C、D。本题的易错点是对吸热反应与放热反应的发生条件的理解存在误区。有些放热反应也要加热,如燃烧反应等,A、B错误;判断化学反应的能量变化关键在于比较反应物总能量与生成物总能量的相对大小,C正确;如 Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应,在常温下也能进行,D正确。
7.据报道,科学家首次用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。反应过程的示意图如下:
(1)CO和O生成CO2是________反应。 (2)在该过程中,是否有CO断键形成C和O?________。 (3)CO和O生成了CO2,该产物中的化学键类型为________共价键。 (4)状态Ⅰ→状态Ⅲ表示________与______反应生成________的过程。 
【解析】(1)根据图象可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,因此正反应是放热反应;(2)根据状态Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可以看出整个过程中的CO没有断裂成C和O;(3)CO2中的共价键是不同的非金属元素之间形成的,因此是极性键;(4)状态Ⅰ→状态Ⅲ表示的是CO与O形成CO2的过程。答案:(1)放热　(2)否　(3)极性　(4)CO　O　CO2
【加固训练】　　(2020·济宁高一检测)利用如图所示装置可以判断某反应是放热反应还是吸热反应,例如将镁片加入小试管内,然后注入足量的盐酸。请完成下列问题:
(1)所发生反应的离子方程式为____________________,试管中产生的现象是________________________。 (2)U形管左侧液面________________________(填“上升”或“下降”),原因是________;说明所发生的反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。 (3)由实验推知,MgCl2溶液和H2的总能量________(填“高于”“低于”或“等于”)镁片和盐酸的总能量。 
【解析】镁片与盐酸的反应是放热反应,其反应物的总能量高于生成物的总能量,反应放出的热量使锥形瓶内温度升高,气体膨胀,导致U形管左侧液面下降,右侧液面上升。答案:(1)Mg+2H+====Mg2++H2↑　镁片溶解,有气泡产生　(2)下降　反应放出的热量使锥形瓶内温度升高,气体膨胀　放热　(3)低于
【素养新思维】8.随着人们生活节奏的加快,市场上出现了多种类型的“即热饭盒”等快速给食物加热的产品。
下面让我们探究它们的工作原理。(1)有一“自热米饭”的广告播得很火,它介绍在食用时,将一无色液体加入一白色固体中,放上装米饭的盒子,过几分钟米饭就热气腾腾,可以食用了,非常方便。请你推测其白色固体和无色液体可能是如下哪个组合?A.硝酸铵和水B.浓硫酸和水C.氧化钙和水D.固体酒精和水
提示:C。硝酸铵溶于水吸热,A选项错误;浓硫酸具有腐蚀性,且操作不方便,B选项错误;氧化钙与水反应放出大量的热量,C选项正确;酒精溶于水时热效应不明显,D选项错误。