第六章

第六章

化學反應與能量第一節

化學反應與能量變化

第1課時

化學反應與熱能wan火的歷史，遠比人類的歷史要長得多。據考古學家發現：云南的元謀人約在170萬年前就開始用火了，人類開始利用燃燒產生的熱量進行了第一次燒烤。1970年4月24日，我國第一顆人造地球衛星“東方紅一號”成功發射，把太空“聽得到”《東方紅》的豪邁撒向寰宇，開啟了中國航天的新紀元。此后，我國航天事業迅速發展，從承載通信、導航、遙感等各項服務和任務的衛星遍布近地軌道，到飛船、空間站巡天；從“嫦娥”探月，到“天問”探火、“羲和”逐日……中國人在廣袤太空留下一個個堅實足跡。燃燒是化學變化，思考：化學反應中能量是怎樣變化的？化學能與熱能——從火說起實驗步驟在一支試管中加入2mL2mol/L鹽酸，并用溫度計測量其溫度。再向試管中放入用砂紙打磨光亮的鎂條，觀察現象，并測量溶液溫度的變化實驗探究化學反應過程中存在熱量變化——鹽酸與鎂反應鎂條2mol/L鹽酸任務一

認識化學能與熱能環節一

感受放熱反應

環節一

感受放熱反應

實驗探究化學反應過程中存在熱量變化——鹽酸與鎂反應實驗現象看到有氣泡產生大鹿化學工作室制作用溫度計測得反應后溫度升高實驗結論反應產生________，__________熱量氣體放出環節二

感受吸熱反應

實驗步驟將20gBa(OH)2·8H2O晶體研細后與10gNH4Cl晶體一起放入燒杯中，并將燒杯放在滴有幾滴水的木片上。用玻璃棒快速攪拌，聞到氣味后迅速用玻璃片蓋上燒杯，用手觸摸杯壁下部，試著用手拿起燒杯。觀察現象實驗探究化學反應過程中存在熱量變化——氫氧化鋇與氯化銨反應環節二

感受吸熱反應

環節二

感受吸熱反應

實驗現象實驗結論該反應產生NH3和H2O，吸收熱量燒杯內的反應物呈糊狀有刺激性氣味氣體產生觸摸杯壁有冰涼的感覺燒杯與木片間的水凝結成冰實驗探究化學反應過程中存在熱量變化——氫氧化鋇與氯化銨反應環節三

建立化學反應與熱能轉化模型

化學反應中總會伴隨著能量變化，通常主要表現為熱能的變化，有的______熱量，有的______熱量。放出吸收歸納總結

除轉化為熱能外，還轉化為機械能、光、聲、電等多種能量形式。機械能光能聲能電能化學反應過程中存在熱量變化環節三

建立化學反應與熱能轉化模型

氫氧化鋇與氯化銨釋放熱量鹽酸與鎂吸收熱量放熱反應吸熱反應環節三

建立化學反應與熱能轉化模型

所有燃燒反應01酸堿中和反應02大多數化合反應03物質的緩慢氧化05活潑金屬與水或酸的反應042Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑C＋O2

CO2點燃NaOH＋HCl＝NaCl＋H2OCaO＋H2O＝Ca(OH)2常見的放熱反應環節三

建立化學反應與熱能轉化模型

(固態銨鹽與堿的反應)(C、H2為還原劑的氧化還原反應)NaHCO3與鹽酸的反應大多數分解反應01CaCO3CaO＋CO2↑高溫C＋CO22CO高溫Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl＝BaCl2＋2NH3↑＋10H2OC＋H2O(g)

CO＋H2高溫02特殊的吸熱反應常見的吸熱反應環節三

建立化學反應與熱能轉化模型

需加熱才能發生的反應不一定是吸熱反應，如碳和氧氣的反應，前期需加熱引發，但為放熱反應放熱反應常溫下不一定容易發生吸熱反應不一定需要加熱，如Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應在常溫下就能進行吸熱反應和放熱反應都是化學變化。NaOH固體溶于水是放熱過程，但不是放熱反應，為物理變化過程；另外升華、蒸發等過程是吸熱過程，但不是吸熱反應判斷易錯點任務二

分析化學反應中能量變化的原因思考：化學反應過程中為什么會有能量變化？為什么有的化學反應釋放熱量，有的化學反應吸收熱量？方法指引：在實際學習和研究中，人們往往按照以下邏輯順序逐步深入：從宏觀現象入手，觀察并描述物質的性質和變化。深入到微觀結構，探究造成這些現象的根本原因。借助理論工具（如量子化學計算），進一步解釋和預測相關現象。回歸應用實踐，利用所學知識解決實際問題和開發新技術。總之，化學認識世界是一個由表及里、由淺入深、不斷綜合與細化的動態過程。任務二

分析化學反應中能量變化的原因微觀角度——分子和原子的角度化學變化中，分子破裂成原子，原子又重新組合成新的分子電解水水分子的變化化學變化的實質任務二

分析化學反應中能量變化的原因一個化學反應過程，本質上就是舊化學鍵的_____和新化學鍵的_____過程斷裂形成以氫氣在氯氣中燃燒為例，用化學鍵的觀點分析反應的本質過程化學變化的實質微觀角度——化學鍵任務二

分析化學反應中能量變化的原因以氫氣在氯氣中燃燒為例，用化學鍵的觀點分析反應的本質過程斷開吸收能量斷開吸收能量形成釋放能量釋放能量形成微觀角度——化學鍵任務二

分析化學反應中能量變化的原因E1＞E2，反應

能量(吸熱反應)E1＜E2，反應

能量(放熱反應)舊化學鍵斷裂生成物新化學鍵形成反應物吸收能量(E1)釋放能量(E2)吸收放出化學鍵的斷裂與形成是化學反應中能量變化的主要原因任務二

分析化學反應中能量變化的原因【例】氫氣在氯氣中燃燒的反應過程如下圖所示：(1)根據上圖填寫下表：化學鍵斷裂或形成1mol化學鍵時能量變化反應中能量變化Cl—Cl吸收243kJ共吸收______kJH—H吸收436kJH—Cl放出431kJ共放出______kJ679862(2)該反應______(填“放出”或“吸收”)______kJ熱量。放出183任務三

分析化學反應中能量變化的原因化學反應中，隨著物質的變化，既有反應物中化學鍵的斷裂，又有生成物中化學鍵的形成，化學能也隨之而改變。思考：一個化學反應是吸收能量還是放出能量是由什么決定的呢？物質的能量高低決定物質穩定性強弱，能量越低，物質越穩定。而物質越穩定，形成的化學鍵就越牢固，斷鍵所需的能量就越大(或形成化學鍵所釋放的能量就大)反應物具有的總能量高生成物具有的總能量低化學反應向環境釋放能量水由高處向低處流要釋放能量宏觀角度——物質的能量圖示放熱反應任務三

分析化學反應中能量變化的原因任務三

分析化學反應中能量變化的原因水由低處抽向高處流需提供能量物質的能量高低決定物質穩定性強弱，能量越低，物質越穩定。而物質越穩定，形成的化學鍵就越牢固，斷鍵所需的能量就越大(或形成化學鍵所釋放的能量就大)生成物具有的總能量高反應物具有的總能量低化學反應從環境吸收能量圖示宏觀角度——物質的能量吸熱反應【例】硅是太陽能電池的重要材料。工業冶煉純硅的原理是：化學反應與能量變化如圖所示，回答下列問題：(1)①是_____反應，②是_____反應，③是_____反應(填“吸熱”或“放熱”)。(2)反應②破壞反應物中的化學鍵所吸收的能量______(填“大于”或“小于”)形成生成物中化學鍵所放出的能量。吸熱放熱吸熱小于任務四

體會學能與熱能相互轉化的應用以樹枝雜草為主早期的主要能源以煤、石油和天然氣為主現代的主要能源人類獲取熱能的主要途徑都是通過物質的燃燒任務四

體會學能與熱能相互轉化的應用我國化石能源可開采年限儲量有限，短期內不可再生煤、石油產品燃燒排放的污染物大氣污染物的主要來源化石燃料獲取能量面臨的問題任務四

體會學能與熱能相互轉化的應用能量利用階段提高能源的利用率混動汽車燃料燃燒階段提高燃料的燃燒效率富氧鍋爐節能減排的措施任務四

體會學能與熱能相互轉化的應用開發新能源太陽能節能減排的措施總結練習【例】能源是經濟增長與社會發展的重要物質基礎，某研究人員對世界一次能源替代趨勢曾作如下預測：(1)上圖化石能源中屬于較清潔的能源的是________。天然氣總結練習(2)右圖是氫能的制備及利用的途徑之一①涉及能量轉化方式有____。(填代號)a.光能→化學能b.電能→化學能c.化學能→電能②與汽油相比，氫氣作為燃料的優點是___________________________ac污染小、可再生(合理即可)(3)“開源節流”是應對能源危機的重要舉措，下列做法有助于能源“開源節流”的是_____(填字母)。a.大力發展農村沼氣，將廢棄的秸稈轉化為清潔高效的能源b.大力開采煤、石油和天然氣以滿足人們日益增長的能源需求c.開發太陽能、水能、風能、地熱能等新能源，減少使用煤、石油等化石燃料d.減少資源消耗，增加資源的重復使用、資源的循環再生acd知識延伸西氣東輸“西氣東輸”，我國距離最長、口徑最大的輸氣管道，西起塔里木盆地的輪南，東至上海。供氣范圍覆蓋中原、華東、長江三角洲地區。東西橫貫新疆、甘肅、寧夏、陜西、山西、河南、安徽、江蘇、上海9個省區，全長4200千米。天然氣進入千家萬戶不僅讓老百姓免去了燒煤、燒柴和換煤氣罐的麻煩，而且對改善環境質量意義重大。僅以一、二線工程每年輸送的天然氣量計算，就可以少燒燃煤1200萬噸，減少二氧化碳排放2億噸、減少二氧化硫排放226萬噸。總結練習如圖為N2(g)與O2(g)反應生成NO(g)過程中的能量變化，下列說法中正確的是A．1molN2(g)與1molO2(g)反應放出的能量為180kJB．常溫下，N2