2.1化学能与热能 情境互动课型 高中化学必修二同课异构教学课件PPT .ppt

1、第二章 化学反应与能量 第一节 化学能与热能 煤、石油、天然气燃烧能放煤、石油、天然气燃烧能放 出大量的热量；节日放烟出大量的热量；节日放烟 花，产生五光十色、色彩斑花，产生五光十色、色彩斑 斓的美景，是化学能转化成斓的美景，是化学能转化成 了热能和光能。所有的化学了热能和光能。所有的化学 反应都伴随着能量的变化。反应都伴随着能量的变化。 今天，我们学习化学反应中今天，我们学习化学反应中 能量变化的有关知识。能量变化的有关知识。 节日烟花节日烟花 1.1.知道化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化知道化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化 的主要原因。的主要原因。（重点）（重点） 2.2.知道

2、反应物与生成物总能量的相对高低是反应过知道反应物与生成物总能量的相对高低是反应过 程中能量变化的决定因素。程中能量变化的决定因素。（重点）（重点） 3.3.了解化学能与热能的相互转化。了解化学能与热能的相互转化。 4.4.了解能量转化在生产、生活中的应用。了解能量转化在生产、生活中的应用。 体会课堂探究的乐趣，体会课堂探究的乐趣， 汲取新知识的营养，汲取新知识的营养， 让我们一起让我们一起 吧！吧！ 进进 走走 课课 堂堂 一、化学键与化学反应中能量变化的关系一、化学键与化学反应中能量变化的关系 1.1.从微观角度分析化学反应中能量的变化从微观角度分析化学反应中能量的变化 以氢气在氯气中燃烧为

3、例以氢气在氯气中燃烧为例 H H2 2+Cl+Cl2 2 = 2HCl = 2HCl 点燃点燃 化学键与能量变化关系化学键与能量变化关系 H HH H ClClClCl 吸 收 能 量 吸 收 能 量 断 开 断 开 断 开 断 开 吸 收 能 量 吸 收 能 量 H H2 2 + Cl+ Cl2 2 = 2HCl= 2HCl 点燃点燃 HCl + HCl H HClCl 化学反应本质：旧化学键断裂和新化学键形成的过程。化学反应本质：旧化学键断裂和新化学键形成的过程。 化学键与能量变化关系化学键与能量变化关系 E E （kJ/molkJ/mol） 反应历程反应历程 H H2 2+Cl+Cl2

4、2 2 2H+H+2 2ClCl 2 2HClHCl E=E=183183 kJ/molkJ/mol 436436 kJ/molkJ/mol (H(H2 2) ) 243243 kJ/molkJ/mol (Cl(Cl2 2) ) 2 2431431 kJ/molkJ/mol = = 862862 kJ/molkJ/mol 断开断开1molH1molH- -H H键或键或ClCl- -ClCl键键 所吸收的能量所吸收的能量 形成形成2molH2molH- -ClCl键所放键所放 出的能量出的能量 形成形成2molH2molH- -ClCl键所放出的键所放出的 能量减去断开能量减去断开1molH1

5、molH- -H H键和键和 ClCl- -ClCl键所吸收的总能量键所吸收的总能量 化学键与能量变化关系化学键与能量变化关系 化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要 原因。原因。 物质的化学变化与体系的能量变化是同时发生的。物质的化学变化与体系的能量变化是同时发生的。 【小结】【小结】 化学键与能量变化关系化学键与能量变化关系 在化学反应中，随着物质的变化，既有反应在化学反应中，随着物质的变化，既有反应 物中化学键的断裂，又有生成物中化学键的形成，物中化学键的断裂，又有生成物中化学键的形成， 化学能也随之改变。那么，一个化学反应是吸收化学能也

6、随之改变。那么，一个化学反应是吸收 能量还是放出能量是由什么决定的呢？能量还是放出能量是由什么决定的呢？ 2.2.从宏观角度来分析化学反应中能量的变化从宏观角度来分析化学反应中能量的变化 【思考与交流】【思考与交流】 化学键与能量变化关系化学键与能量变化关系 水由高处向低处流释放能量水由高处向低处流释放能量 【想一想】【想一想】 水由低处抽向高处需提供能量水由低处抽向高处需提供能量 化学键与能量变化关系化学键与能量变化关系 化学反应化学反应 放出能量放出能量 化学反应化学反应 吸收能量吸收能量 化学键与能量变化关系化学键与能量变化关系 能能 量量 反应过程反应过程 反应过程反应过程 反应物反应

7、物 生成物生成物 能能 量量 放热放热 反应反应 吸热吸热 反应反应 反应物反应物 生成物生成物 化学键与能量变化关系化学键与能量变化关系 一个化学反应是吸收能量还是放出能量取决于反一个化学反应是吸收能量还是放出能量取决于反 应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。 E E( (反应物反应物) )E E( (生成物生成物) ) 放出能量放出能量 E E( (反应物反应物) )E E( (生成物生成物) ) 吸收能量吸收能量 【小结】 化学键与能量变化关系化学键与能量变化关系 化学反应过程中能量的变化（化学反应过程中能量的变化（1 1） 二、化学能与热能的

8、相互转化二、化学能与热能的相互转化 化学能与热能的相互转化化学能与热能的相互转化 实验现象实验现象 实验结论实验结论 铝条逐渐溶解并有气泡产生铝条逐渐溶解并有气泡产生; ; 用手触摸试管，试管发热；用手触摸试管，试管发热； 温度计显示温度升高。温度计显示温度升高。 金属铝与盐酸的金属铝与盐酸的 反应是放热反应反应是放热反应 化学反应过程中能量的变化（化学反应过程中能量的变化（1 1） 化学能与热能的相互转化化学能与热能的相互转化 化学反应过程中能量的变化化学反应过程中能量的变化(2)(2) 化学能与热能的相互转化化学能与热能的相互转化 实验现象实验现象 实验结论实验结论 有刺激性气味的气体产生

9、；有刺激性气味的气体产生； 反应混合物逐渐成糊状；反应混合物逐渐成糊状； 玻璃片上的水结成冰；玻璃片上的水结成冰； 玻璃片与烧杯粘在一起；玻璃片与烧杯粘在一起； 用手触摸杯壁下部，有冰凉用手触摸杯壁下部，有冰凉 的感觉。的感觉。 Ba(OH)Ba(OH)2 28H8H2 2O O 晶体与晶体与NHNH4 4ClCl 晶体的反应是晶体的反应是 吸热反应吸热反应 化学反应过程中能量的变化化学反应过程中能量的变化(2)(2) Ba(OH)Ba(OH)2 28H8H2 2O+2NHO+2NH4 4Cl=BaClCl=BaCl2 2+2NH+2NH3 3+10H+10H2 2O O 化学能与热能的相互转

10、化化学能与热能的相互转化 实验实验2 2 化学能与热能的相互转化化学能与热能的相互转化 依据能量守恒定律，依据能量守恒定律， 反应物的总能量反应物的总能量 = =生成物的总能量生成物的总能量 + + 热能热能 即为放热反应即为放热反应 反应物的总能量反应物的总能量 = =生成物的总能量生成物的总能量 - - 热能热能 即为吸热反应即为吸热反应 【小结】 化学能与热能的相互转化化学能与热能的相互转化 中和反应中和反应 中和热及其测定中和热及其测定 盐酸与氢氧化钠的反应盐酸与氢氧化钠的反应 盐酸温度盐酸温度/ NaOHNaOH溶液温度溶液温度 / 中和反应后温度中和反应后温度 / 实验结论：实验结

11、论： 盐酸与盐酸与NaOHNaOH溶液的反应是放热反应溶液的反应是放热反应 反应后反应后 温度升高温度升高 室温室温 室温室温 中和热及其测定中和热及其测定 中和热：中和热： 在稀的溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成在稀的溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1mol 1mol H H2 2O O时所释放的热量。时所释放的热量。 中和热及其测定中和热及其测定 （1 1）所有燃烧反应）所有燃烧反应 （2 2）中和反应）中和反应 （3 3）大多数化合反应）大多数化合反应 （4 4）活泼金属跟水或酸的反应）活泼金属跟水或酸的反应 （5 5）物质的缓慢氧化）物质的缓慢氧化 常见的放热反应：常见的放热反应：

12、 常见的放热反应常见的放热反应 （1 1）大多数分解反应）大多数分解反应 （2 2）C+COC+CO2 2=2CO =2CO H H2 2+CuO=Cu+H+CuO=Cu+H2 2O O C+ HC+ H2 2O O（g g）=CO+H=CO+H2 2 Ba(OH)Ba(OH)2 28H8H2 2O+2NHO+2NH4 4Cl=BaClCl=BaCl2 2+2NH+2NH3 3+10H+10H2 2O O 常见的吸热反应：常见的吸热反应： 常见的吸热反应常见的吸热反应 如果要通过实验来测定盐酸与氢氧化钠溶液如果要通过实验来测定盐酸与氢氧化钠溶液 反应的中和热，你认为在设计实验装置和操作时反应的

13、中和热，你认为在设计实验装置和操作时 应该注意哪些问题？你准备如何设计并进行实验？应该注意哪些问题？你准备如何设计并进行实验？ 请与同学讨论、交流。请与同学讨论、交流。 【思考与交流】【思考与交流】 【提示】【提示】要精确地测定反应中的能量变化，要精确地测定反应中的能量变化， 一是要注重一是要注重“量的问题量的问题”， 二是要最大限度地减小实验误差。二是要最大限度地减小实验误差。 中和热及其测定中和热及其测定 具体方法及措施：具体方法及措施： （1 1）用隔热装置，尽量减少热量散失；）用隔热装置，尽量减少热量散失； （2 2）酸碱的量要准确：）酸碱的量要准确：n nc cV V a.a.浓度要

14、越精确越好浓度要越精确越好 b.b.量体积的容器越精确越好，最好用移液管量体积的容器越精确越好，最好用移液管 （3 3）温度计越精确越好）温度计越精确越好 （4 4）注意控制反应时间）注意控制反应时间 （5 5）多做几次，取平均值）多做几次，取平均值 中和热及其测定中和热及其测定 如图所示如图所示: : 在大烧杯底部垫泡沫塑料在大烧杯底部垫泡沫塑料 （或纸条），使放入的小烧杯杯口与（或纸条），使放入的小烧杯杯口与 大烧杯杯口相平。大烧杯杯口相平。 然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫 塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑 料板（或硬纸板）

15、作盖板，在板中间料板（或硬纸板）作盖板，在板中间 开两个小孔，正好使温度计和环形玻开两个小孔，正好使温度计和环形玻 璃搅拌棒通过，以达到保温、隔热、璃搅拌棒通过，以达到保温、隔热、 减少实验过程中热量损失的目的。减少实验过程中热量损失的目的。 该实验也可在保温杯中进行。该实验也可在保温杯中进行。 【拓展提升】【拓展提升】 中和热测定实验中和热测定实验 中和热及其测定中和热及其测定 生物体中的能量转化生物体中的能量转化 人体内发生的氧化还原反应与体外的燃烧本人体内发生的氧化还原反应与体外的燃烧本 质相同，都是放热反应。只是二者条件不同，且质相同，都是放热反应。只是二者条件不同，且 前者更加合理有

16、效。前者更加合理有效。 【科学视野】【科学视野】 生物体中的能量转化生物体中的能量转化 1.1.通过生物体的作用可以实现各种能量的相互转化；通过生物体的作用可以实现各种能量的相互转化； 2.2.通过生物体的作用可以使各种能量的相互转化通过生物体的作用可以使各种能量的相互转化 和利用更为合理有效。和利用更为合理有效。 太阳能与人类的生存太阳能与人类的生存 生物体中的能量转化生物体中的能量转化 社会的发展与能源的利用：社会的发展与能源的利用： 1.1.人对科学知识掌握越多，对能源的利用（人均耗人对科学知识掌握越多，对能源的利用（人均耗 能）越多；能）越多； 2.2.人类利用能源的三个时期人类利用能

17、源的三个时期 柴草时期柴草时期 化石能源时期化石能源时期 多能源结构时期多能源结构时期 社会发展与能源利用社会发展与能源利用 一、化学键与化学反应中能量变化的关系一、化学键与化学反应中能量变化的关系 反应物反应物 生成物生成物 吸收能量吸收能量E E1 1 放出能量放出能量E E2 2 旧化学键断裂旧化学键断裂 新化学键形成新化学键形成 E E1 1EE2 2 反应吸收能量反应吸收能量 E E1 1EE2 2 反应放出能量反应放出能量 二、化学能与热能的相互转化二、化学能与热能的相互转化 遵守能量守恒定律遵守能量守恒定律 微微 观观 宏宏 观观 1.1.下列说法不正确的是下列说法不正确的是 A

18、 A化学反应中有新物质生成的同时，一定伴随着能化学反应中有新物质生成的同时，一定伴随着能 量的变化量的变化 B B破坏化学键，释放出一定的能量破坏化学键，释放出一定的能量 C C化学反应的过程可以看作是能量转化的过程化学反应的过程可以看作是能量转化的过程 D D等量的氢气完全燃烧分别生成液态水和气态水，等量的氢气完全燃烧分别生成液态水和气态水， 前者放出的热量多前者放出的热量多 【提示提示】等量的氢气完全燃烧生成液态水和气态水，前者释等量的氢气完全燃烧生成液态水和气态水，前者释 放的能量多，因为液态水变为气态水需要吸收能量。放的能量多，因为液态水变为气态水需要吸收能量。 2.2.化学反应化学反

19、应A A2 2B B2 2=2AB=2AB的能量变化如图所示，则下列的能量变化如图所示，则下列 说法中正确的是说法中正确的是 A A该反应是吸热反应该反应是吸热反应 B B断裂断裂1 mol A1 mol AA A键和键和1 mol B1 mol BB B键放出键放出x x kJkJ能量能量 C C断裂断裂2 mol A2 mol AB B键需要吸收键需要吸收y y kJkJ的能量的能量 D D2 mol AB2 mol AB的总能量高于的总能量高于1 mol A1 mol A2 2和和1 mol B1 mol B2 2的总能的总能 量量 3.3.下列反应属于放热反应的是下列反应属于放热反应的

20、是 A.Ba(OH)A.Ba(OH)2 28H8H2 2O O晶体和晶体和NHNH4 4ClCl晶体的反应晶体的反应 B.B.能量变化如右图所示的反应能量变化如右图所示的反应 C.C.不需要加热的反应不需要加热的反应 D.D.断键吸收的热量比成键放出断键吸收的热量比成键放出 的热量少的反应的热量少的反应 4.4.下列反应既属于氧化还原反应下列反应既属于氧化还原反应, ,又属于吸热反应的又属于吸热反应的 是是 A.A.铝片与稀盐酸的反应铝片与稀盐酸的反应 B.Ba(OH)B.Ba(OH)2 28H8H2 2O O和和NHNH4 4ClCl的反应的反应 C.C.灼热的炭与灼热的炭与COCO2 2的

21、反应的反应 D.D.甲烷在氧气中的燃烧反应甲烷在氧气中的燃烧反应 5.5.(2015(2015北京高考北京高考) )最新报道最新报道: :科学科学 家首次用家首次用X X射线激光技术观察到射线激光技术观察到COCO与与 O O在催化剂表面形成化学键的过程。在催化剂表面形成化学键的过程。 反应过程的示意图如下反应过程的示意图如下: : 下列说法正确的是下列说法正确的是 A.COA.CO和和O O生成生成COCO2 2是吸热反应是吸热反应 B.B.在该过程中在该过程中,CO,CO断键形成断键形成C C和和O O C.COC.CO和和O O生成了具有极性共价键的生成了具有极性共价键的COCO2 2

22、D.D.状态状态状态状态表示表示COCO与与O O2 2反应的过程反应的过程 6.6.强酸和强碱反应后生成强酸和强碱反应后生成1mol H1mol H2 2O O，放出，放出57.3kJ57.3kJ的热的热 量，用量，用500mL 0.6molL500mL 0.6molL- -1 1的稀硫酸跟足量的的稀硫酸跟足量的NaOHNaOH溶液溶液 反应，放出的热量是反应，放出的热量是 A.68.76kJ A.68.76kJ B.57.3kJB.57.3kJ C.34.38kJ C.34.38kJ D. 17.19kJD. 17.19kJ 120 kJ120 kJmolmol- -1 1 7.(20187.(2018天津高考天津高考节选节选) CO) CO2 2与与CHCH4 4经催化重整经催化重整, ,制得合制得合 成气成气:CH:CH4 4(g)+CO(g)+CO2 2(g) 2CO(g)+2H(g) 2CO(g)+2H2 2(g)(g) 已知上述反应中相关的化学键键能数据如下已知上述反应中相关的化学键键能数据如下: : 则该反应的则该反应的H H= = 。 不能忍受批评，就无法尝试新事物。