第一節(jié)

化學(xué)反應(yīng)與能量變化

第六章

化學(xué)反應(yīng)與能量思考：火箭發(fā)射的動(dòng)力是什么？

2022年6月5日10時(shí)44分，搭載神舟十四號(hào)載人飛船的長(zhǎng)征二號(hào)F遙十四運(yùn)載火箭在酒泉發(fā)射中心精準(zhǔn)點(diǎn)火發(fā)射。情境引入

發(fā)射神舟十三號(hào)飛船的運(yùn)載火箭使用的燃料是偏二甲肼，氧化劑是四氧化二氮。

放出大量的熱

能量轉(zhuǎn)化：化學(xué)能內(nèi)能機(jī)械能第1課時(shí)化學(xué)反應(yīng)與熱能

現(xiàn)代社會(huì)中，人類(lèi)的一切活動(dòng)（從衣食住行到文化娛樂(lè)，從社會(huì)生產(chǎn)到學(xué)科研究等）都離不開(kāi)能量，而許多能量的利用與化學(xué)反應(yīng)中能量變化密切相關(guān)。從煤、石油、天然氣等提供的熱能，到各種化學(xué)電池提供的電能，都是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)獲得的。實(shí)驗(yàn)探究【6-1】【6-2】

注：（1）吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)屬于化學(xué)反應(yīng)，一些物質(zhì)溶于水，也會(huì)有吸熱和放熱現(xiàn)象：濃H2SO4、NaOH(s)等溶于水要放熱；NH4NO3(s)、KNO3(s)、NH4Cl(s)等溶于水要吸熱，但不能說(shuō)是放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。

（2）物質(zhì)的三態(tài)變化也會(huì)有吸熱和放熱現(xiàn)象，但也不能說(shuō)是放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。一、吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)1.分類(lèi)

放熱反應(yīng)：把釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)吸熱反應(yīng)：把吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)常見(jiàn)放熱反應(yīng)所有燃燒反應(yīng)酸堿中和反應(yīng)活潑金屬與水或酸的反應(yīng)大多數(shù)化合反應(yīng)物質(zhì)的緩慢氧化鋁熱反應(yīng)大多數(shù)分解反應(yīng)NH4Cl和Ba(OH)2?8H2O的反應(yīng)

以C、H2、CO為還原劑的部分氧化還原反應(yīng)：如C與CO2、C與H2O的反應(yīng)NaHCO3與鹽酸/醋酸的反應(yīng)常見(jiàn)吸熱反應(yīng)思考一：我們常見(jiàn)的化學(xué)反應(yīng)哪些是放熱反應(yīng)？哪些是吸熱反應(yīng)？注意：吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)是指反應(yīng)過(guò)程中吸收還是放出熱量，與反應(yīng)是否需要加熱等條件沒(méi)有直接聯(lián)系。

如：大多數(shù)燃燒反應(yīng)都需要加熱，但燃燒反應(yīng)都是放熱反應(yīng)；NH4Cl和Ba(OH)2?8H2O的反應(yīng)

在常溫下就可反生，但它是吸熱反應(yīng)。思考二：吸熱反應(yīng)一定需要加熱，放熱反應(yīng)一定不需要加熱，這種說(shuō)法正確嗎？討論一：化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中為什么有能量變化？討論二：為什么有的化學(xué)反應(yīng)釋放熱量，有的化學(xué)反應(yīng)吸收熱量？探究討論2.化學(xué)反應(yīng)伴隨能量變化的原因舊物質(zhì)反應(yīng)生成新物質(zhì)

舊化學(xué)鍵斷裂、新化學(xué)鍵形成

化學(xué)反應(yīng)實(shí)質(zhì)宏觀：微觀：反應(yīng)物和生成物能量不同化學(xué)鍵斷裂吸收能量化學(xué)鍵形成釋放能量吸收和釋放能量不同生成物反應(yīng)物的總能量生成物的總能量能量生成物反應(yīng)物圖1反應(yīng)物圖2能量反應(yīng)物的總能量生成物的總能量吸收熱量放出熱量①反應(yīng)物總能量

小于

生成物總能量，為吸熱反應(yīng)。②反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量時(shí)為放熱反應(yīng)放熱還是吸熱取決于反應(yīng)物和生成物總能量的相對(duì)大小化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因---宏觀角度以H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反應(yīng)過(guò)程如圖所示：H—HCl—ClHHClClH—ClH—Cl吸收能量釋放能量

舊鍵斷裂

新鍵形成化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因---微觀角度在25℃、101kPa條件下H2+Cl2

═2HCl反應(yīng)為例反應(yīng)進(jìn)程能量HClCl-H-H-ClH-Cl斷1molH-H鍵吸收436kJ斷1molCl-Cl鍵吸收243kJHClClH形成2molH-Cl鍵放出2×431kJ即862kJ能量放出能量183kJ<反應(yīng)結(jié)果：放出能量=(431+431)—(436+243)KJ=183KJ吸收的能量

(436+243)KJ

(431+431)KJ

釋放的能量

吸收的能量

(436+243)KJ

晉中市高中化學(xué)“空中課堂”歸納總結(jié)化學(xué)鍵的斷裂與形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。(微觀角度)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中放出的能量多于吸收的能量，則有能量向環(huán)境釋放，為放熱反應(yīng)；化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中放出的能量小于吸收的能量，則需從環(huán)境中吸收能量，為吸熱反應(yīng)。放熱還是吸熱取決于斷鍵吸收的總能量與成鍵放出的總能量的相對(duì)大小歸納總結(jié)1．宏觀角度：反應(yīng)物和生成物的總能量相對(duì)大小判斷Q(反應(yīng)物)>Q(生成物)→放熱反應(yīng)；

Q(反應(yīng)物)<Q(生成物)→吸熱反應(yīng)。2．微觀角度：化學(xué)鍵斷裂和形成時(shí)能量變化大小判斷E(反應(yīng)物斷鍵吸收能量)<E(產(chǎn)物成鍵放出能量)→放熱反應(yīng)；

E(反應(yīng)物斷鍵吸收能量)>E(產(chǎn)物成鍵放出能量)→吸熱反應(yīng)。判斷吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的兩種方法：討論一：你知道人類(lèi)是如何利用化學(xué)反應(yīng)中熱能的？舉例說(shuō)明。討論二：目前能源的利用面臨那些問(wèn)題？討論三：你們有什么解決以上問(wèn)題的好辦法？探究討論1.人類(lèi)利用能源的三個(gè)階段二、化學(xué)反應(yīng)中熱能的利用柴草時(shí)期化石能源時(shí)期多能源結(jié)構(gòu)時(shí)期2.現(xiàn)階段人類(lèi)獲取熱能的主要途徑煤的燃燒石油的燃燒其他物質(zhì)的燃燒天然氣的燃燒主要形式3.化石燃料獲取能量面臨的問(wèn)題儲(chǔ)量有限，短期內(nèi)不可再生影響環(huán)境煤、石油產(chǎn)品燃燒排放的粉塵、SO2、NOx、CO等是大氣污染物的主要來(lái)源。4.能源可持續(xù)發(fā)展的措施提高燃料的燃燒效率提高能源的利用率開(kāi)發(fā)使用新能源節(jié)能節(jié)能:

(1)燃料燃燒階段——可通過(guò)改進(jìn)鍋爐的爐型和燃料空氣比、清理積灰等方法提高燃料的燃燒效率;(2)能量利用階段——可通過(guò)使用節(jié)能燈，改進(jìn)電動(dòng)機(jī)的材料和結(jié)構(gòu)，以及發(fā)電廠(chǎng)、鋼鐵廠(chǎng)余熱與城市供熱聯(lián)產(chǎn)等措施促進(jìn)能源循環(huán)利用，有效提高能量利用率。尋找新能源：(1)特點(diǎn):資源豐富、可以再生，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。(2)人們比較關(guān)注的新能源：太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽芎蜌淠艿取？稍偕茉矗涸谧匀唤缰锌梢圆粩嘣偕⒂幸?guī)律地得到補(bǔ)充的能源非再生能源：經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年的形成，短期內(nèi)無(wú)法恢復(fù)的能源。能量變化物質(zhì)變化化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化形式光能、電能等熱能常見(jiàn)吸熱反應(yīng)（1）氫氧化鋇與氯化銨反應(yīng)（2）鹽酸與碳酸氫鈉反應(yīng)（3）大多數(shù)分解反應(yīng)（4）用C、H2、CO作為還原劑的氧化還原反應(yīng)（自身燃燒除外）常見(jiàn)放熱反應(yīng)（1）活潑金屬與酸反應(yīng)（2）燃燒反應(yīng)（3）酸堿中和反應(yīng)（4）大多數(shù)化合反應(yīng)變化原因微觀角度：舊鍵斷裂吸收能量

新鍵形成釋放能量E吸>E放吸收能量E吸<E放釋放能量宏觀角度：反應(yīng)物、生成物的總能量存在差異E反應(yīng)物<E生成物吸收能量E反應(yīng)物>E生成物

釋放能量課堂小結(jié)我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾娔苤饕獊?lái)自火力發(fā)電。火力發(fā)電是通過(guò)化石燃料燃燒時(shí)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，加熱水使之汽化為蒸汽以推動(dòng)蒸汽輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。火力發(fā)電過(guò)程中，化學(xué)能經(jīng)過(guò)一系列能量轉(zhuǎn)化過(guò)程，間接轉(zhuǎn)化為電能。其中，燃燒（氧化還原反應(yīng)）是關(guān)鍵。第2課時(shí)化學(xué)反應(yīng)與電能化學(xué)能

電能

機(jī)械能

熱能

燃燒

蒸汽發(fā)電機(jī)？【實(shí)驗(yàn)6-3】(1)將鋅片和銅片插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現(xiàn)象。(2)用導(dǎo)線(xiàn)連接鋅片和銅片，觀察、比較導(dǎo)線(xiàn)連接前后的現(xiàn)象。(3)如圖6-6所示，用導(dǎo)線(xiàn)在鋅片和銅片之間串聯(lián)一個(gè)電流表，觀察電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)。1.實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象原因解釋Zn片：___________________________Cu片：_______反應(yīng)的離子方程式：________________________Cu片表面無(wú)明顯變化的原因：________________________________________________________鋅片溶解，表面產(chǎn)生無(wú)色氣泡無(wú)變化Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑銅排在金屬活動(dòng)性順序表氫的后面，不能從酸溶液中置換出氫氣一、原電池Zn片是否溶解：_____Cu片上是否有氣泡：_______電流表A指針_____電流表指針偏轉(zhuǎn)說(shuō)明：______________Cu片上有氣泡說(shuō)明：____________________________________________________________________溶解有氣泡偏轉(zhuǎn)導(dǎo)線(xiàn)中有電流

溶液中的氫離子在銅片表面獲得電子發(fā)生還原反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，從銅片上放出2.定義：將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能的裝置，稱(chēng)為原電池。+-3.電極反應(yīng)：電極材料原電池正負(fù)極電極反應(yīng)式發(fā)生的反應(yīng)Zn片Cu片電極總離子反應(yīng)負(fù)極正極Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑氧化反應(yīng)還原反應(yīng)Zn+2H+=Zn2++H2↑（兩個(gè)電極反應(yīng)之和）小結(jié)：負(fù)極失去電子的一極氧化反應(yīng)活性強(qiáng)正極得到電子的一極還原反應(yīng)活性弱CuZn---Zn2+H+H+Zn－2e－=Zn2+氧化反應(yīng)還原反應(yīng)負(fù)極正極陽(yáng)離子陰離子SO42-發(fā)生溶解產(chǎn)生氣泡原電池總反應(yīng)：Zn+2H+=Zn2++H2↑電子流向：負(fù)極

沿導(dǎo)線(xiàn)

正極電流方向：正極沿導(dǎo)線(xiàn)負(fù)極外電路：內(nèi)電路：陰離子負(fù)極陽(yáng)離子正極外電路內(nèi)電路2H++2e－=H2↑4.工作原理：5.實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件形成條件一：活潑性不同的兩個(gè)電極材料負(fù)極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等（可以）（不可以）形成條件二：電極材料需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中；形成條件三：必須形成閉合回路（不可以）

①兩種活潑性不同的金屬作電極（或其中一種為能導(dǎo)電的非金屬，如“碳棒”）其中較活潑金屬為負(fù)極較不活潑金屬（或非金屬）為正極

②電解質(zhì)溶液

③形成閉合回路

④能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)兩極一液一線(xiàn)一反應(yīng)構(gòu)成原電池的條件鋅銅稀硫酸判斷正、負(fù)極的方法負(fù)極正極導(dǎo)線(xiàn)電子流向流出流入導(dǎo)線(xiàn)電流流向流入流出溶液陰陽(yáng)離子流向陰離子流向陽(yáng)離子流向電極活潑性活潑不活潑反應(yīng)類(lèi)型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)反應(yīng)現(xiàn)象溶解/質(zhì)量減輕冒氣泡/質(zhì)量增加H+SO42-Zn2+H+SO42-Zn2+e-e-e-e-ＣuＺnH+H+H2H2SO42-H+H+

原電池以氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ)，使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個(gè)電極上進(jìn)行，并配合溶液中陰陽(yáng)離子的定向移動(dòng)，從而產(chǎn)生電流，實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化。e－6．原電池原理及應(yīng)用如實(shí)驗(yàn)室用Zn和稀H2SO4(或稀HCl)反應(yīng)制H2，常用粗鋅，它產(chǎn)生H2的速率快。

原因是粗鋅中的雜質(zhì)和鋅、稀H2SO4形成原電池，加快了鋅的腐蝕，使產(chǎn)生H2的速率加快。(1)加快氧化還原反應(yīng)速率原電池中，一般活動(dòng)性強(qiáng)的金屬為負(fù)極，活動(dòng)性弱的金屬為正極。

例如有兩種金屬A和B，用導(dǎo)線(xiàn)連接后插入到稀硫酸中，觀察到A極溶解，B極上有氣泡產(chǎn)生，

由原電池原理可知，金屬活動(dòng)性A＞B。(2)比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱(3)設(shè)計(jì)原電池在設(shè)計(jì)原電池時(shí)，若給出的是離子反應(yīng)方程式如：2Fe3+＋Cu==Cu2+＋2Fe2＋

1、電解液：硫酸鐵、氯化鐵、硝酸鐵等2、電極材料：

負(fù)極：銅正極：石墨或比銅不活潑的其他金屬3、電極反應(yīng)式

負(fù)極：Cu-

2e-=

Cu

2+正極：2Fe3+

+

2e-=

2

Fe2+簡(jiǎn)易電池的設(shè)計(jì)與制作【目的】根據(jù)原電池原理，設(shè)計(jì)和制作簡(jiǎn)易電池，體會(huì)原電池的構(gòu)成要素。【用品】水果（蘋(píng)果、柑橘或檸檬等），食鹽水，濾紙，銅片、鐵片、鋁片等金屬片，石墨棒，導(dǎo)線(xiàn)，小型用電器（發(fā)光二極管、電子音樂(lè)卡或小電動(dòng)機(jī)等），電流表。【實(shí)驗(yàn)】（1）水果電池（2）簡(jiǎn)易電池二、原電池的設(shè)計(jì)與制作1.一次電池——酸性鋅錳干電池工作原理負(fù)極鋅筒鋅被氧化,逐漸消耗電解質(zhì)氯化銨—正極石墨棒二氧化錳被還原特點(diǎn)放電后不能充電便于攜帶,價(jià)格低三、生活中的原電池(1)定義有些電池放電時(shí)所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),在充電時(shí)可以逆向進(jìn)行,