2020-2021学年人教版高中化学必修2课件：2.1 化学能与热能

关键能力·合作学习
知识点一 化学键与化学反应中能量变化的关系 1.化学反应中能量变化的本质原因(微观角度)
(1)E1>E2,反应吸收能量;E1<E2,反应放出能量。 (2)计算公式: 化学反应中的能量变化值=反应物断键吸收的总能量(或总键能)-生成物成键放 出的总能量(或总键能)。 (3)计算出的数值如果为正值,则该反应为吸热反应;计算出的数值如果是负值, 则该反应为放热反应。
(3)(情境思考)人们冬天时想吃得热一些,夏天时想喝得冷一 些,于是发明了微波炉、冰箱等设备,但这些设备太大,不方便 携带。现在就有了一拉就会热的食品,摇一摇就会冷的食品, 非常方便,也非常有趣。利用固体溶解吸热的原理可以制作 “摇摇冰”。“摇摇冰”是一种即用即冷的饮料。吸食时将 饮料罐隔离层中的化学物质和水混合后摇动即会制冷。 “摇摇冰”的原理是什么? 提示:铵盐溶于水能吸热。
③煤、石油、天然气是可再生能源。 ( ) 提示:×。煤、石油、天然气在短时间内无法生成,是在自然界中长期积累的结 果,是不可再生能源。
(2)下列反应中,哪些属于放热反应?哪些属于吸热反应? ①煅烧石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰(CaO); ②燃烧蜂窝煤取暖; ③炸药爆炸; ④硫酸与氢氧化钾溶液反应; ⑤生石灰与水作用制熟石灰; ⑥食物腐败; ⑦碳与水蒸气反应制得水煤气。 提示:放热反应:②③④⑤⑥;吸热反应:①⑦。
2.化学反应中能量变化的决定因素(宏观角度) (1)物质的稳定性与能量的关系
(2)化学反应中能量变化的决定因素(用E表示物质能量)
3.同一物质的不同状态下的能量变化 注意s表示固态,g表示气态,l表示液态。
【合作探究】 (1)(思维升华)原子形成1 mol化学键所放出的能量与断开1 mol该化学键所吸 收的能量有什么关系?(宏观辨识与微观探析) 提示:相等。
现有1 mol H2和1 mol Cl2在25 ℃、101 kPa下完全反应。请根据上述信息回答 下列有关问题: ①反应物断键吸收的总能量是多少? ②生成物成键放出的总能量是多少? ③H2+Cl2====2HCl是吸热还是放热反应? ④反应物的总能量与生成物的总能量哪个大?
【典例示范】 【典例】断开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键分别需要吸收的能 量为436 kJ、391 kJ、946 kJ。 (1)1 mol N2完全反应生成NH3需______________(填“吸收”或“放出”)能量 __________kJ。 (2)1 mol H2完全反应生成NH3需______________(填“吸收”或“放出”)能量 ________kJ。(不考虑可逆反应)
②实例。 断裂1 mol H—H键(H—H→2H)_吸__收__436 kJ能量, 形成1 mol H—H键(2H→H—H)_放__出__436 kJ能量; 断裂4 mol C—H 键(CH4→C+4H)_吸__收__1 660 kJ能量, 形成1 mol C—H 键(C+H→C—H)_放__出__415 kJ能量。 ③结论。 化学反应中能量变化的主要原因是_化__学__键__的__断__裂__和__形__成__。
第二章 化学反应与能量 第一节 化学能与热能
必备知识·自主学习
一、化学键与化学反应中能量变化的关系 1.化学反应中能量变化的原因——微观角度 (1)化学反应的实质:原子的重新组合,即反应物中旧化学键的_断__裂__和生成物中 新化学键的_形__成__的过程。 (2)化学反应中能量变化的原因。 ①原因。
二、化学能与热能的相互转化 1.两个基本的自然定律——“质量守恒”和“能量守恒” 质量守恒定律:自然界中的物质发生转化时,_总__质__量__不变; 能量守恒定律:不同形式的能量发生转化时,_总__能__量__不变。 2.吸热反应和放热反应
(2)实验探究 ①铝与盐酸反应
②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体反应
③NaOH与盐酸的反应
3.人类利用能源的三个阶段
【自主探索】 (1)判断下列说法是否正确。 ①碳在空气中燃烧了转化为热能还转化为光能等其他形式的能量。 ②硝酸铵溶于水温度降低,该变化是吸热反应。 ( ) 提示:×。硝酸铵溶于水温度降低是物理变化,不是化学变化,吸热反应必须是化 学变化。
2.化学反应中能量变化的决定因素——宏观角度
结论:化学反应中的能量变化决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对 大小。
【自主探索】 (情境思考)目前市面上有一种新型盒饭“即热盒饭”(如下左图),该盒饭能迅 速加热,其原理是在饭盒底部有两层,一层存放水,另一层存放CaO(如下右图)。 使用时打开隔离层,即发生以下反应:CaO+H2O====Ca(OH)2。
【思维建模】解答利用键能计算热量的试题思路:
【规律方法】反应热与化学键键能的关系 (1)键能:在标准状况下,将1 mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)、B(g)所 需的能量,用符号E表示,单位为kJ·mol-1。 (2)反应热与化学键键能的关系:反应热Q=反应物的键能之和-生成物的键能之 和,Q<0,反应放热,Q>0,反应吸热。以反应H2+Cl2====2HCl为例: H—H键、Cl—Cl键和H—Cl键的键能分别为436 kJ·mol-1、243 kJ·mol-1、 431 kJ·mol-1,则反应热Q=(436 kJ·mol-1+243 kJ·mol-1)-2×431 kJ·mol-1 =-183 kJ·mol-1<0,反应放热。
(2)(教材二次开发)教材中描述“又如,1 mol CH4中含4 mol C—H键,断开 1 mol C—H键要吸收415 kJ的能量,断开1 mol CH4中的所有C—H键则要吸收 4 mol×415 kJ·mol-1=1 660 kJ的能量”。反应H2+Cl2====2HCl反应中的能量 变化可用如图表示:
(1)该饭盒底部是如何实现加热的? (2)化学反应能量变化的原因是什么?化学能与热能是如何转化的? 提示:(1)打开隔离层,发生反应CaO+H2O====Ca(OH)2的同时放出热量,起到加热 的作用。(2)化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成,旧化学键断 裂时吸热,新化学键形成时放热,故化学能转化为热能,化学反应伴随能量变化。