高中第一节 化学反应与能量变化课前预习课件ppt

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为什么自热火锅仅用一瓶冷水就可以煮熟?你知道其中的奥秘吗?今天,我们就一起来学习“化学反应与热能”,共同探究其中的奥秘吧!
现代社会中,人类的一切活动(从衣食住行到文化娱乐,从社会生产到科学研究等)都离不开能量,而许多能量的利用与化学反应中的能量变化密切相关。而化学反应中的能量变化,通常表现为热量的变化。
一、吸热反应和放热反应
[视频播放]《盐酸与镁反应前后溶液温度的变化》
观察并记录实验现象,分析得出实验结论。
升高该反应产生了气体,且放出了大 量的热
试管中有气泡生成,试管外壁发热,溶液温度明显
[视频播放]《氢氧化钡与氯化铵的吸热反应》
该反应产生了 NH3,且吸收 了大量的热
烧杯外壁变凉,有刺激 性气味的气体产生,烧 杯底部的水结冰使烧 杯和木片结合在一起
1.化学反应不但有新物质生成,同时反应过程中还伴有热量的释放或吸收。 2.放热反应:释放热量的化学反应;吸热反应:吸收热量的化学反应。
[问题思考1]放出(或吸收)热量的变化一定是放热(或吸热)反应吗?
不一定。浓硫酸、NaOH 固体等溶于水放热,NH4NO3、KNO3、NH4Cl等固体溶于水吸热,这些变化过程均为物理变化,而吸热、放热反应都属于化学反应,故放出(或吸收)热量的变化不一定是放热(或吸热)反应。
[问题思考2]吸热反应一定需要加热才能发生吗?
不一定。吸热、放热反应与反应是否需要加热等条件没有直接联系,如 NH4Cl 晶体与 Ba(OH)2·8H2O晶体在常温下的反应为吸热反应,反应不需加热。
常见的放热反应和吸热反应:
①大多数的分解反应; ②铵盐与碱的反应,如Ba(OH)2·8H2O 晶体与 NH4Cl的晶体反应; ③以C、H2、CO 为还原剂的部分氧化还 原反应,如灼热的 C与 H2O(g)的反应, 灼热的C与CO2的反应; ④NaHCO3与盐酸的反应
①所有的燃烧反应;②酸碱中和反应; ③大多数的化合反应; ④活泼金属与水或酸的反应; ⑤物质的缓慢氧化; ⑥铝热反应
小试牛刀 暖贴的主要成分有木炭、铁粉、食盐,你能解释其发热的原理吗?
暖宝宝由铁、活性炭、无机盐、水等成分组成,可在空气中氧气的作用下发生放热反应。这个反应过程是从打开真空包装开始的,是一个缓慢氧化的过程。
二、化学反应中能量变化的原因
[问题思考1]化学反应过程中为什么会有能量的变化呢? 为什么有的化学反应释放热量,而 有的化学反应吸收热量呢?
物质中的原子之间是通过化学键相结合的,当化学反应发生时,反应物的化学键断裂要吸收能量,而生成物的化学键形成要放出能量。以氢气和氯气化合生成氯化氢的反应为例:在 25 ℃和 101 kPa条件下,1 ml H2和 1 ml Cl2断键吸收的总能量为 679 kJ, 2 ml HCl 成键释放的总能量为 862 kJ,断键吸收的总能量小于成键释放的总能量,因此该反应为放热反应。
从化学键变化的角度理解化学反应伴随能量变化的原因(微观探析):
画出放热反应、吸热反应的能量随反应过程的变化图。
[问题思考2]如何从物质能量高低的角度理解化学反应伴随能量变化的原因呢?
物质的组成、结构与状态不同,所具有的能量不同。因此,一个化学反应是释放热量还是吸收热量,与反应物总能量和生成物总能量的相对大小有关。
从总能量高低的角度理解化学反应伴随能量变化的原因(宏观辨识):
画出放热反应、吸热反应中反应物与生成物的总能量随反应过程的变化图。
小试牛刀 1.判断正误。(1)镁条在空气中燃烧是放热反应,反应过程中所释放的能量全部转化为热能。 ( ) (2)相同条件下,形成 1 ml H—Cl键放出的能量与断开 1 ml H—Cl键吸收的能量相 等。 ( ) (3)对于一个化学反应来说,当化学键断裂时吸收的能量大于化学键形成时放出的能量, 则该反应放热。 ( ) (4)已知Fe与稀盐酸的反应为放热反应,则Fe的能量大于 H2的能量。 ( )(5)石墨转化为金刚石需要吸收热量,所以金刚石更稳定。( )
2.下列反应既属于氧化还原反应,又属于吸热反应的是( )A.锌粒与稀硫酸的反应B.灼热的木炭与CO2的反应C.甲烷在氧气中的燃烧反应D.Ba(OH)2·8H2O晶体与 NH4Cl晶体的反应
判断吸热反应和放热反应的方法: 1.根据总能量(宏观角度)判断:E(反应物)>E(生成物),放热反应;E(反应物)＜E(生成物),放热反应。2.根据化学键(微观角度)判断:断裂反应物中化学键吸收的总能量大于形成生成物中化学键释放的总能量的反应为吸热反应,反之为放热反应。
三、化学反应中热能的利用
人类利用化学反应中的热能始于火的发现。从早期的以树枝杂草为主要能源,到现代以煤、石油和天然气为主要能源,人类获取热能的主要途径都是通过物质的燃烧。
化石燃料利用过程中面临的问题。 1.化石燃料短期内不可再生,储量有限,随着能源消费需求的不断增加,能源消费量与储量之间的矛盾日益突显。2.煤、石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源。
煤、汽油和柴油等作为燃料大量使用会造成空气污染,但不使用它们又会严重影响现代社会的生产和生活。怎么解决这个问题？
1.提高燃料的燃烧效率。如:燃料燃烧阶段,可通过改进锅炉的炉型和燃料空气比,清理积灰等方法提高燃料的燃烧效率。 2.提高能源的利用率。如:能量利用阶段,可通过使用节能灯,改进电动机的材料和结构,以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用。 3.开发使用新能源。如太阳能、风能、水能等清洁能源。
小试牛刀 1.下列有关新能源的说法不正确的是 ( ) A.绿色植物通过光合作用,将光能转化为化学能 B.风能、太阳能是清洁能源 C.氢能还未进入实用阶段的主要原因是:其燃烧所释放的热量低于相 同质量的矿物燃料 D.共享单车利用太阳能发电完成卫星定位,有利于节能环保
小试牛刀 2.(多选)下列对能源的看法合理的是 ( ) A.化石能源属于不可再生能源,只会越用越少 B.生物质能是一种可再生能源,有广阔的应用前景 C.太阳能、氢能、风能、地热能都属于新能源 D.我国人口众多、资源相对匮乏、环境承载能力较弱,因此要建设节约型社会
2.下列说法不正确的是 ( ) A.风力、化石燃料、天然铀矿、地热能都是一次能源 B.开发氢能、太阳能、风能、生物质能等新型能源是践行低碳生活的有效途径 C.电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最少的一种二次能源 D.用脱硫处理的煤代替原煤作燃料,可以有效减少空气中CO2气体的含量
3.(2)从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化,化学键的键能如下表所示,则生成1 ml H2O (g)可以放出热量_________kJ。