魯科版必修第二冊(cè)第2章第2節(jié)第1課時(shí)化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)及轉(zhuǎn)化形式課件（42張）

第2節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第1課時(shí)化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)及轉(zhuǎn)化形式學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過生產(chǎn)、生活、實(shí)驗(yàn)中的實(shí)例,了解化學(xué)能與熱能、電能及光能的相互轉(zhuǎn)化,建立吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)的概念。2.通過認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)中能量變化的實(shí)質(zhì),認(rèn)識(shí)到物質(zhì)具有能量,進(jìn)一步深化對(duì)化學(xué)反應(yīng)的微觀認(rèn)識(shí)。3.通過了解與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題,認(rèn)識(shí)提高燃料燃燒效率、開發(fā)高能清潔燃料的重要性。任務(wù)分項(xiàng)突破課堂小結(jié)提升學(xué)科素養(yǎng)測(cè)評(píng)任務(wù)分項(xiàng)突破學(xué)習(xí)任務(wù)1化學(xué)反應(yīng)中的能量變化自主梳理1.生活中化學(xué)過程中的能量變化(1)木炭在空氣中燃燒時(shí),化學(xué)能會(huì)轉(zhuǎn)化成

和

。(2)電解水時(shí)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,通過其他方法化學(xué)能也可以轉(zhuǎn)化成電能。熱能光能2.實(shí)驗(yàn)探究化學(xué)反應(yīng)過程的能量變化(1)實(shí)驗(yàn)過程。(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。每一個(gè)化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化,有的反應(yīng)吸收能量,有的反應(yīng)釋放能量。3.吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)(1)吸熱反應(yīng):最終表現(xiàn)為吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)。(2)放熱反應(yīng):最終表現(xiàn)為釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)。互動(dòng)探究在學(xué)習(xí)了化學(xué)反應(yīng)在生成新物質(zhì)的同時(shí)還伴隨著能量變化后,一位同學(xué)為了能更明確地觀察物質(zhì)變化過程中的能量變化,設(shè)計(jì)了如圖所示裝置(為使現(xiàn)象明顯,玻璃管中放入紅色墨水)進(jìn)行驗(yàn)證。探究化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化問題1:在實(shí)驗(yàn)甲裝置中向盛有水的試管中加入CaO后,為什么A液面低于B液面?提示:CaO與水反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng),使錐形瓶?jī)?nèi)空氣體積膨脹。問題2:在實(shí)驗(yàn)乙裝置中將NH4Cl固體與Ba(OH)2·8H2O晶體攪拌后,拿起燒杯,發(fā)現(xiàn)玻璃片被凍在燒杯上,這說明了什么?提示:這說明NH4Cl固體與Ba(OH)2·8H2O晶體反應(yīng)是一個(gè)吸熱反應(yīng),造成玻璃片上的水結(jié)冰。問題3:若在實(shí)驗(yàn)甲裝置中將NH4NO3加入水中后,玻璃管A液面上升,B液面下降,是否表明發(fā)生了吸熱的化學(xué)反應(yīng)?提示:不是。NH4NO3溶于水是吸熱的物理變化過程。問題4:化學(xué)反應(yīng)一定伴隨著能量變化。出現(xiàn)能量變化的過程,一定是化學(xué)反應(yīng)嗎?提示:不一定。物理變化過程也會(huì)出現(xiàn)能量變化。歸納拓展常見的放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)1.常見的放熱反應(yīng)(1)所有的燃燒反應(yīng),如木炭、H2、CH4等在氧氣中的燃燒,H2在Cl2中的燃燒。(4)檸檬酸與NaHCO3的反應(yīng)。題組例練B題點(diǎn)一能量的轉(zhuǎn)化1.下列物質(zhì)加入水中,會(huì)顯著放熱的是(

)A.食鹽 B.生石灰

C.硝酸銨 D.蔗糖解析:CaO與H2O的反應(yīng)是放熱反應(yīng),會(huì)放出大量的熱,硝酸銨溶于水吸熱,食鹽與蔗糖溶于水的熱變化不明顯。C解析:水電站,是勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能,不是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,故C不正確。題點(diǎn)二放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)3.(2022·北京順義區(qū)期末)下列反應(yīng)中屬于吸熱反應(yīng)的是(

)A.氫氧化鈉溶液與稀硫酸混合B.甲烷燃燒C.氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體混合攪拌D.氧化鈣溶于水C解析:氫氧化鈉溶液與稀硫酸混合,發(fā)生中和反應(yīng),屬于放熱反應(yīng),故A不符合題意;燃燒反應(yīng)均為放熱反應(yīng),故B不符合題意;氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體反應(yīng)時(shí)溫度降低,為吸熱反應(yīng),故C符合題意;氧化鈣溶于水,發(fā)生放熱反應(yīng),故D不符合題意。4.(2022·甘肅金昌期末)下列變化過程屬于放熱反應(yīng)的是(

)①碳酸鈣高溫分解②H2在Cl2中燃燒③鎂與稀硫酸反應(yīng)④水蒸氣變成液態(tài)水⑤酸堿中和⑥NH4Cl晶體與Ba(OH)2·8H2O晶體混合攪拌⑦SO3與水反應(yīng)A.①②③⑤ B.②③④⑤C.②③⑤⑦ D.②⑤⑥⑦C解析:①碳酸鈣高溫分解是吸熱反應(yīng);②H2在Cl2中燃燒是放熱反應(yīng);③鎂與稀硫酸反應(yīng)是放熱反應(yīng);④水蒸氣變成液態(tài)水是放熱的物理過程,不是化學(xué)反應(yīng);⑤酸堿中和是放熱反應(yīng);⑥NH4Cl晶體與Ba(OH)2·8H2O晶體混合攪拌是吸熱反應(yīng);⑦SO3與水反應(yīng)是放熱反應(yīng);屬于放熱反應(yīng)的是②③⑤⑦,故選C。學(xué)習(xí)任務(wù)2化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)及轉(zhuǎn)化形式自主梳理1.從化學(xué)鍵變化角度理解化學(xué)反應(yīng)中能量變化(1)以氫氣燃燒生成水蒸氣(25℃和101kPa)為例,分析化學(xué)變化中能量變化的本質(zhì)。②釋放的總能量大于吸收的總能量,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),1molH2燃燒生成水蒸氣放出能量245kJ。(2)能量變化過程圖示。注:E1為破壞舊化學(xué)鍵吸收的能量,E2為形成新化學(xué)鍵釋放的能量。①若E1>E2,反應(yīng)吸收能量(吸熱反應(yīng))。②若E1<E2,反應(yīng)釋放能量(放熱反應(yīng))。2.從物質(zhì)本身的能量角度理解化學(xué)反應(yīng)中能量變化(1)圖示。(2)結(jié)論。①反應(yīng)物內(nèi)部的總能量小于生成物內(nèi)部的總能量,反應(yīng)吸收能量。②反應(yīng)物內(nèi)部的總能量大于生成物內(nèi)部的總能量,反應(yīng)釋放能量。3.從能量的轉(zhuǎn)化角度認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)(1)化學(xué)反應(yīng)過程可以看作是“儲(chǔ)存”在物質(zhì)內(nèi)部的能量(化學(xué)能)轉(zhuǎn)化為熱能、電能或光能等釋放出來的過程。(2)化學(xué)反應(yīng)過程也可以看作是熱能、電能或光能等轉(zhuǎn)化為物質(zhì)內(nèi)部的能量(化學(xué)能)被“儲(chǔ)存”起來的過程。4.化學(xué)反應(yīng)過程中能量變化的應(yīng)用(1)利用化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能、電能等其他形式的能量,用于生產(chǎn)、生活和科研。①焊接鋼軌利用了鋁與氧化鐵反應(yīng)產(chǎn)生的熱量。②鋁—空氣海洋電池則利用鋁與氧氣的反應(yīng)產(chǎn)生的電能供電。(2)利用熱能、電能等促使很多化學(xué)反應(yīng)發(fā)生,獲得所需要的物質(zhì)。①煅燒石灰石制取生石灰。②太陽能光解水制氫等。互動(dòng)探究為了便于描述化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化,化學(xué)上定義了鍵能的概念。斷開氣態(tài)物質(zhì)中1mol某種共價(jià)鍵生成氣態(tài)原子需要吸收的能量,就是該共價(jià)鍵的鍵能(或氣態(tài)原子之間通過形成1mol某種化學(xué)鍵而轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)分子而放出的能量)。共價(jià)鍵的鍵能越大,該共價(jià)鍵越牢固。部分共價(jià)鍵的鍵能如下表所示:共價(jià)鍵鍵能/(kJ·mol-1)共價(jià)鍵鍵能/(kJ·mol-1)H—H436.4C—C347.7Cl—Cl242.7H—Cl431.8H—O462.8941.7探究1根據(jù)鍵能判斷化學(xué)反應(yīng)的能量變化問題1:圖中Ea、Ea′的意義是什么?其數(shù)值分別是多少?提示:Ea是斷裂1molH2、1molCl2中的共價(jià)鍵所吸收的能量,也就是H—H鍵、Cl—Cl鍵的鍵能之和,Ea=436.4kJ+242.7kJ=679.1kJ;Ea′是2molH與2molCl形成2molH—Cl鍵放出的能量,Ea′=2×431.8kJ=863.6kJ。問題2:從上述數(shù)據(jù)你能確定該反應(yīng)是放熱還是吸熱嗎?提示:由于Ea′=863.6kJ>Ea=679.1kJ,即共價(jià)鍵形成放出的熱量大于共價(jià)鍵斷裂吸收的熱量,所以該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。探究2從能量狀態(tài)判斷化學(xué)反應(yīng)的能量變化問題3:從反應(yīng)物H2、Cl2以及生成物HCl的能量狀態(tài),確定該化學(xué)反應(yīng)是放熱還是吸熱反應(yīng)?提示:反應(yīng)物H2、Cl2的總能量要高于生成物HCl的總能量,所以該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。問題4:圖中物質(zhì)的三種狀態(tài),哪種最穩(wěn)定?哪種最不穩(wěn)定?判斷依據(jù)是什么?提示:HCl最穩(wěn)定,H、Cl最不穩(wěn)定。因?yàn)槟芰吭降驮椒€(wěn)定。歸納拓展化學(xué)反應(yīng)中能量變化大小的簡(jiǎn)單計(jì)算(1)根據(jù)反應(yīng)物、生成物的總能量計(jì)算。ΔE=|反應(yīng)物總能量-生成物總能量|(2)根據(jù)反應(yīng)物化學(xué)鍵斷裂吸收的能量和生成物化學(xué)鍵形成釋放的能量計(jì)算。①根據(jù)化學(xué)方程式確定斷鍵、成鍵的物質(zhì)的量。②確定斷鍵吸收的總能量和成鍵釋放的總能量。③計(jì)算反應(yīng)的能量變化大小。ΔE=|斷鍵時(shí)吸收能量之和-成鍵時(shí)釋放能量之和|題點(diǎn)一從化學(xué)鍵變化角度判斷化學(xué)反應(yīng)能量變化1.(2022·云南玉溪階段檢測(cè))氫氣在氯氣中燃燒產(chǎn)生蒼白色火焰。在反應(yīng)過程中,破壞1mol氫氣中的化學(xué)鍵消耗的能量為Q1kJ,破壞1mol氯氣中的化學(xué)鍵消耗的能量為Q2kJ,形成1mol氯化氫中的化學(xué)鍵釋放的能量為Q3kJ。下列關(guān)系式中正確的是(

)A.Q1+Q2<2Q3 B.Q1+Q2>Q3C.Q1+Q2<Q3 D.Q1+Q2>2Q3題組例練A解析:氫氣在氯氣中燃燒的反應(yīng)為放熱反應(yīng),則破壞反應(yīng)物化學(xué)鍵所吸收的總能量Q1+Q2要小于形成2mol氯化氫中化學(xué)鍵所放出的總能量2Q3。2.根據(jù)H2與F2發(fā)生反應(yīng)生成HF過程中的能量變化示意圖判斷,下列說法正確的是(

)A.該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B.該反應(yīng)為放熱反應(yīng)C.Ⅰ與Ⅱ過程放出熱量D.Ⅲ過程吸收熱量解析:斷開化學(xué)鍵吸收能量,形成化學(xué)鍵放出能量。Ⅰ與Ⅱ過程斷開化學(xué)鍵吸收的能量為154kJ·mol-1+436kJ·mol-1=590kJ·mol-1,Ⅲ過程形成化學(xué)鍵放出的能量為2×565kJ·mol-1=1130kJ·mol-1,斷開化學(xué)鍵吸收的能量<形成化學(xué)鍵放出的能量,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),故A、C、D錯(cuò)誤,B正確。B題點(diǎn)二從物質(zhì)能量狀態(tài)判斷化學(xué)反應(yīng)能量變化3.(2022·湖南長(zhǎng)沙期末)屬于氧化還原反應(yīng)且反應(yīng)過程中能量變化符合如圖所示的是(

)C解析:從所給圖示可知,生成物能量狀態(tài)高于反應(yīng)物能量狀態(tài),所以該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。CaCO3分解反應(yīng),沒有元素的化合價(jià)變化,為非氧化還原反應(yīng),故A錯(cuò)誤;甲烷和氧氣的反應(yīng)為燃燒反應(yīng),燃燒為放熱反應(yīng),故B錯(cuò)誤;碳與二氧化碳的反應(yīng)為吸熱反應(yīng),符合題圖,且該反應(yīng)元素化合價(jià)發(fā)生改變,屬于氧化還原反應(yīng),故C正確;酸堿中和反應(yīng)為放熱反應(yīng),故D錯(cuò)誤。D解析:放熱反應(yīng)是指反應(yīng)物的總能量比生成物的總能量高,即參加反應(yīng)的A與B的總能量比生成的C與D的總能量高,與反應(yīng)條件無關(guān),故D正確。模型認(rèn)知在利用物質(zhì)能量狀態(tài)確定化學(xué)反應(yīng)的能量變化時(shí),注意吸熱反應(yīng)是所有生成物的總能量狀態(tài)高于所有反應(yīng)物的總能量狀態(tài)。課堂小結(jié)提升【知識(shí)整合】【易錯(cuò)提醒】1.誤認(rèn)為有能量變化的過程一定發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。其實(shí)不然,水蒸氣的冷凝也會(huì)放出熱量,但是一個(gè)物理變化。2.誤認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)中化學(xué)能只能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。其?shí)不然,化學(xué)能也可以轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能、電能、光能等。3.誤認(rèn)為需要加熱才能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)。其實(shí)不然,很多的放熱反應(yīng)也需要加熱才能發(fā)生。4.誤認(rèn)為放熱反應(yīng)中任意一種生成物的能量一定低于任意一種反應(yīng)物的能量。其實(shí)不然,是所有生成物總能量低于所有反應(yīng)物總能量。學(xué)科素養(yǎng)測(cè)評(píng)現(xiàn)在人們發(fā)現(xiàn)和合成了多種碳的同素異形體:金剛石、石墨、石墨烯、C60、直鏈乙炔碳、無定形碳、碳納米管、纖維碳等,其中金剛石和石墨是最常見的兩種碳的同素異形體,兩者只是碳原子的排列方式不同。人們已經(jīng)通過一定的條件實(shí)現(xiàn)了石墨到金剛石的轉(zhuǎn)化。它們?cè)谘鯕獠蛔銜r(shí)燃燒生成一氧化碳,在氧氣充足時(shí)完全燃燒生成二氧化碳。1mol金剛石和石墨分別與O2反應(yīng),放出的熱量如圖所示。(1)金剛石、石墨與O2反應(yīng)生成CO2均是

(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng),在通常狀況下,金剛石和石墨的穩(wěn)定性較大的是

(填“金剛石”或“石墨”)。

解析:(1)反應(yīng)物總能量大于生成物總能量的反應(yīng)為放熱反應(yīng),由圖知,金剛石、石墨與O2反應(yīng)生成CO2均是放熱反應(yīng)。在通常狀況下,能量越低越穩(wěn)定。由圖知,等物質(zhì)的量的金剛石所具有的總能量大于石墨的,則穩(wěn)定性較大的是石墨。答案:(1)放熱石墨現(xiàn)在人們發(fā)現(xiàn)和合成了多種碳的同素異形體:金剛石、石墨、石墨烯、C60、直鏈乙炔碳、無定形碳、碳納米管、纖維碳等,其中金剛石和石墨是最常見的兩種碳的同素異形體,兩者只是碳原子的排列方式不同。人們已經(jīng)通過一定的條件實(shí)現(xiàn)了石墨到金剛石的轉(zhuǎn)化。它們?cè)谘鯕獠蛔銜r(shí)燃燒生成一氧化碳,在氧氣充足時(shí)完全燃燒生成二氧化碳。1mol金剛石和石墨分別與O2反應(yīng),放出的熱量如圖所示。(2)1mol金剛石不完全燃燒放出的熱量為

kJ;把1mol石墨完全轉(zhuǎn)化為金剛石需要

能量

kJ。

解析:(2)1mol金剛石不完全燃燒生成CO,其能量變化為E1-E2=395.4kJ-283.0kJ=112.4kJ;從圖中的能量狀態(tài)看金剛石能量高,石墨能量低,石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸枰漳芰俊?mol石墨完全轉(zhuǎn)化為金剛石需要吸收的能量為E1-E2-E3=395.4kJ-283.0kJ-110.5kJ=1.9kJ。答案:(2)112.4吸收1.9現(xiàn)在人們發(fā)現(xiàn)和合成了多種碳的同素異形體:金剛石、石墨、石墨烯、C60、直鏈乙炔碳、無定形碳、碳納米管、纖維碳等,其中金剛石和石墨是最常見的兩種碳的同素異形體,兩者只是碳原子的排列方式不同。人們已經(jīng)通過一定的條件實(shí)現(xiàn)了石墨到金剛石的轉(zhuǎn)化。它們?cè)谘鯕獠蛔銜r(shí)燃燒生成一氧化碳,在氧