高中化学鲁科版 (2019)必修第二册第2章化学键化学反应规律第2节化学反应与能量转化课堂教学ppt课件

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这是一份高中化学鲁科版 (2019)必修第二册第2章化学键化学反应规律第2节化学反应与能量转化课堂教学ppt课件，共41页。PPT课件主要包含了知识铺垫，新知预习，自主测试，任务一，任务二，素养脉络，随堂检测，答案C等内容，欢迎下载使用。

1.化学反应的实质是旧化学键断裂,新化学键形成。2.化学反应中旧键的断裂需要吸收能量,新化学键的生成需要释放能量,二者能量差异造成了化学反应中能量的转化。3.甲烷、氢气等可燃物燃烧会放出热量。
一、化学反应中的能量变化1.木炭在空气中燃烧,化学能要转化成热能和光能。2.电解水时电能转化为化学能,化学能也可以转化成电能。二、活动探究——感受化学反应中的能量变化
结论:化学反应都会伴随能量的变化,有的释放能量,有的吸收能量。吸热反应:吸收热量的化学反应。放热反应:放出热量的化学反应。
三、化学反应中能量变化的原因1.从化学键的变化角度分析
E1E2时,反应吸收能量,反应吸收能量数值=E1-E2。
2.从物质所具有的总能量关系分析
反应物总能量>生成物总能量,反应释放能量。反应物总能量<生成物总能量,反应吸收能量。
四、能量转化形式化学能热能、电能或光能等。
【微思考1】需要加热才能发生的反应一定是吸热反应吗?提示:不一定。加热只是反应所需的一种条件,并不能证明一定是吸热反应。反应放热还是吸热取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小。只要反应物总能量大于生成物总能量,反应一定放热。【微思考2】有热量放出的变化都是放热反应吗?吸收热量的变化都是吸热反应吗?提示:不一定。如图,物质的各种状态之间的转化也伴随热量的变化,但它们属于物理变化;而放热反应和吸热反应指的是化学变化。
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)任何化学反应都伴随能量变化。 (　　)(2)反应物的总能量高于生成物的总能量时,反应放热。 (　　)(3)化学键断裂需要吸收能量,化学键形成会放出能量。 (　　)(4)相同质量的氢气在氧气中燃烧比与氧气混合发生爆炸反应放出的热量少。 (　　)(5)化学反应中的能量变化全部是以热量的形式转化的。 (　　)答案:(1)√　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×
2.下列反应属于放热反应的是(　　)
B.Zn与稀盐酸反应制备氢气C.NaOH溶于水D.石灰石分解制备氧化钙答案:B解析:C与CO2反应生成CO是吸热反应,故A项错误;锌与稀盐酸反应属于放热反应,故B项正确;NaOH溶于水是物理变化,而放热反应首先应该是化学变化,故C项错误;石灰石受热分解是吸热反应,故D项错误。
3.放热反应一定是(　　)A.断开反应物中的化学键吸收的能量比形成生成物中的化学键放出的能量多B.贮存能量C.反应物的总能量高于生成物的总能量D.反应物的总能量低于生成物的总能量答案:C解析:放热反应的判断可从能量的变化分析,亦可从化学反应的本质(微观结构角度)上分析。放热反应放出的热量(Q)=形成化学键放出的能量-断裂化学键吸收的能量=反应物的总能量-生成物的总能量>0,C项正确。
化学反应中的能量变化的原因问题探究某学生用如图所示装置进行化学反应X+2Y=2Z能量变化情况的研究。当往试管中滴加试剂Y时,看到U形管中液面甲处降、乙处升。试分析产生该现象的原因是什么?
提示:当往试管中加入试剂Y时,看到U形管中液面甲处下降,乙处上升,说明该反应为放热反应,放出的热使得锥形瓶中的气压升高而出现该现象。反应物的能量高于生成物的能量,反应放热;该反应过程中可以看成是贮存在X、Y内部的部分能量转化为热量而释放出来。
知识归纳放热反应与吸热反应的比较
典例剖析例1为了探究化学能与热能的转化,某实验小组设计了如图所示三套实验装置。
(1)上述3个装置中,不能证明“铜与浓硝酸反应是吸热反应还是放热反应”的是　　　　。 (2)某同学选用装置Ⅰ进行实验(实验前U形管里液面左右相平),在甲试管里加入适量氢氧化钡溶液与稀硫酸,U形管中可观察到的现象是　　　　　　　　　　,说明该反应属于　　　　(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)为探究固体M溶于水的热效应,选择装置Ⅱ进行实验(溶解或化学反应在甲中进行)。①若M为钠,则实验过程中烧杯中可观察到的现象是　　　　。 ②若观察到烧杯里产生气泡,则说明M溶于水　　　　　　　　(填“一定是放热反应”“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”); ③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱,液面高于烧杯中液面,则M可能是　　　　。 (4)至少有两种实验方法能证明超氧化钾与水的反应(4KO2+2H2O=4KOH+3O2↑)是放热反应还是吸热反应。方法①:选择上述装置　　　　(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)进行实验; 方法②:取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上,向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水,片刻后,若观察到脱脂棉燃烧,则说明该反应是　　　　(填“吸热”或“放热”)反应。
答案:(1)Ⅲ　(2)左端液柱降低,右端液柱升高　放热　(3)①产生气泡,反应完毕后,冷却至室温,烧杯里的导管内液面上升　②可能是放热反应　③NH4NO3(合理即可)　(4)“Ⅰ”或“Ⅱ”　放热解析:(1)可通过装置Ⅰ的U形管中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热还是吸热;装置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的反应放热还是吸热;装置Ⅲ只是一个铜与浓硝酸反应并将生成的气体用水吸收的装置,不能证明该反应是放热反应还是吸热反应。(2)氢氧化钡与硫酸反应属于中和反应,中和反应都是放热反应,所以锥形瓶中气体受热膨胀,导致U形管左端液柱降低,右端液柱升高。
(3)①若M为钠,钠与水反应生成氢氧化钠和氢气,该反应为放热反应,放出的热量使大试管中温度升高,气体压强增大,所以右边烧杯中有气泡产生,反应完毕后,冷却至室温,烧杯里的导管内液面上升;②若观察到烧杯里产生气泡,说明M溶于水可能放出热量,由于放热反应一定属于化学变化,而有热量放出的过程不一定为化学变化,所以不一定属于放热反应,某些物质(如氢氧化钠)溶于水放热,但不是化学反应;③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱,液面高于烧杯中液面,说明装置中气体的压强减小,则M可能是硝酸铵,硝酸铵溶于水吸收热量,温度降低,气体压强减小。
(4)至少有两种实验方法能证明超氧化钾与水的反应(4KO2+2H2O=4KOH+3O2↑)是放热反应还是吸热反应,方法①:选择题给装置Ⅰ(或Ⅱ)进行实验,装置Ⅰ右边U形管中左端液柱降低,右端液柱升高(或装置Ⅱ烧杯中导管中有气泡放出),证明该反应为放热反应;方法②:取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上,向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水,片刻后,若观察到脱脂棉燃烧,则说明该反应放出大量热,使棉花燃烧,证明该反应是放热反应。
放热反应与吸热反应的判断方法(1)从化学键变化的角度判断,如果旧键断裂吸收的能量大于新键形成释放的能量,则该反应为吸热反应,反之则为放热反应。(2)从物质本身具有的能量高低判断,如果反应物的总能量大于生成物的总能量,则该反应为放热反应,反之则为吸热反应。(3)从反应的热效应判断,如果反应后体系温度降低,则该反应属于吸热反应,反之则属于放热反应。(4)从反应的加热方式判断,需要持续加热才能进行的反应一般是吸热反应,如碳酸钙的受热分解;若反应在开始时需要加热,反应开始后不再加热就能继续进行,则该反应为放热反应,如铁与硫的反应。
变式训练1-1化学反应中必然伴随着物质变化和能量变化,下列说法正确的是(　　)
A.NaOH溶于水共价键断裂并放出热量,所以该过程是放热反应B.吸热反应一定要在加热或高温条件下才能进行C.如图可表示放热反应中的能量变化D.焰色试验有能量变化,所以焰色试验是化学反应
答案:C解析:NaOH溶于水共价键断裂并放出大量的热,没有产生新物质,不是化学变化,不能称为放热反应,A项错误;吸热反应不一定要在加热或高温条件下才能进行,例如氢氧化钡与氯化铵固体之间的反应,B项错误;图中反应物总能量高于生成物总能量,因此可表示放热反应中的能量变化,C项正确;焰色试验属于物理变化,D项错误。
A.两步反应均为吸热反应B.三种物质中C最稳定C.A与C的能量差为E4
答案:B解析:从图看,题给反应分为两个阶段,第一阶段为吸热反应,第二阶段为放热反应,总反应A C为放热反应,A项错误;A、B、C三种物质,C的能量最低,性质最稳定,B项正确;A、C的能量差值为图中的E5,C项错误;A B反应是吸热反应,但不一定需要加热,D项错误。
化学反应中能量变化的计算问题探究用H2和O2反应的实例探究化学反应中能量变化的实质在25 ℃和101 kPa的条件下,
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?(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?
提示:燃烧1 ml H2生成水蒸气的能量变化为:(1)E总吸=436 kJ+249 kJ=685 kJ;(2)E总放=930 kJ;(3)E总放>E总吸,反应释放的能量为930 kJ-685 kJ=245 kJ。
知识归纳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。
典例剖析例2已知反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)中,每生成2 ml HI时会有a kJ的能量放出,已知可逆反应中反应物不能完全反应,又知有关化学键键能如下:
下列说法正确的是(　　)A.1 ml H2的能量比2 ml H(g)的能量高B.将0.5 ml H2与1 ml I2(g)混合充分反应后放出的热量为0.5a kJC.H—I键的键能为0.5(a+b+c)kJ·ml-1D.H(g)+I(g) HI(g)是吸热变化
变式训练2-1已知断开1 ml H—H键吸收的能量为436 kJ,形成1 ml N—H键放出的能量为391 kJ,根据化学方程式N2+3H2 2NH3,反应消耗1 ml N2放出的能量为92.4 kJ,则断开1 ml N≡N键吸收的能量是(　　)　　　　　　　　 A.945.6 kJB.869 kJC.649.6 kJD.431 kJ答案:A解析: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可知:92.4 kJ=6×391 kJ-3×436 kJ-x,解得x=945.6 kJ。
变式训练2-2如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化。下列说法不正确的是(　　)
A.通常情况下,N2比NO稳定B.“雷雨发庄稼”中涉及N2(g)和O2(g)的反应C.1 ml N2(g)和1 ml O2(g)反应吸收的能量为179.3 kJD.NO是酸性氧化物,可直接用氢氧化钠溶液吸收而除去
答案:D解析:氮气中键能很大,通常情况下,N2比NO稳定,A项正确;“雷雨发庄稼”中涉及N2(g)和O2(g)反应生成NO,B项正确;1 ml N2(g)和1 ml O2(g)反应吸收的能量为946 kJ+497.3 kJ-2×632 kJ=179.3 kJ,C项正确;NO不是酸性氧化物,与氢氧化钠溶液不反应,D项错误。
1.下列说法不正确的是(　　)A.放热反应不需加热即可发生B.化学反应过程中的能量变化除了热能外,也可以是光能、电能等C.需要加热才能进行的化学反应不一定是吸热反应D.化学反应中能量变化的数值与参加反应的物质多少有关答案:A解析:放热反应不一定不需加热即可发生,例如煤燃烧等,A项错误;化学反应过程中的能量变化除了热能外,也可以是光能、电能等,B项正确;需要加热才能进行的化学反应不一定是吸热反应,例如碳燃烧等,C项正确;化学反应中能量变化的数值与参加反应的物质多少有关,D项正确。
2.如图所示,有关化学反应和能量变化的说法正确的是 (　　)
A.图a表示的是吸热反应的能量变化B.图b中生成物比反应物稳定C.图b可以表示氯化铵固体与氢氧化钡晶体反应的能量变化D.图a不需要加热就一定能发生,图b一定需要加热才能发生
答案:C解析:图a中反应物总能量高于生成物总能量,故为放热反应,故A项错误;图b中反应物总能量低,反应物比生成物稳定,故B项错误;图b中反应物总能量低于生成物总能量,可以表示吸热反应,故C项正确;图a表示的是放热反应,所有的燃烧反应均为放热反应,但是多数的燃烧反应开始时需要加热,故D项错误。
3.(双选)下列关于能量变化的说法正确的是(　　)A.冰融化成水吸收热量B.金属与酸反应吸收能量C.生成物的总能量一定低于反应物的总能量D.化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因答案:AD解析:冰融化成水需要吸收热量,A项正确;金属与酸反应放出能量,B项错误;有放热反应也有吸热反应,所以生成物的总能量不一定低于反应物的总能量,C项错误;化学反应的过程,就是旧键断裂和新键形成的过程,断键和成键会吸收和释放能量,所以任何化学反应都有能量变化,就是化学键的断裂和形成导致的,D项正确。
4.根据下列信息判断氢气燃烧生成水时的热量变化,其中一定正确的是(　　)
A.H2O分解为H2与O2时放出热量B.生成1 ml H2O时吸收热量245 kJC.甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙>甲>丙D.氢气和氧气的总能量小于水的能量
答案:C解析:由图中信息可知,1 ml H2断裂共价键变为2 ml H要吸收436 kJ的能量,0.5 ml O2断裂共价键变为1 ml O要吸收249 kJ的能量,2 ml H和1 ml O结合成1 ml H2O要放出930 kJ的能量,因此可以算出1 ml H2和0.5 ml O2反应生成1 ml H2O要放出245 kJ的能量,同时可知水分解为H2与O2时吸收热量。
5.如图所示,把试管放入盛有25 ℃的饱和石灰水的烧杯中,试管中开始放入几小块镁片,再用滴管滴入5 mL盐酸于试管中。试回答下列问题:
(1)实验中观察到的现象是　　　　　　　　　(选填代号)。 A.试管中镁片逐渐溶解B.试管中产生无色气泡C.烧杯外壁变冷D.烧杯底部析出少量白色固体(2)试管中发生的反应属于　　　　　　　　　(选填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”)。 (3)写出有关反应的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)由实验推知,MgCl2溶液和H2的总能量　　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)镁片和盐酸的总能量。