化學反應原理[魯科版]全冊教案.doc

第1節(jié) 化學反應的熱效應【導入】：神舟十號火箭上臺致詞【新授】：同學們，從物質結構的角度看，化學反應的實質是舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的生成，因此幾乎所有的化學反應都伴隨著能量的變化。其中最普遍的能量轉化是化學能與熱能之間的轉化。為了定量描述化學反應中釋放或吸收的熱能，化學上把化學反應在一定溫度下進行時，反應所釋放或吸收的熱量稱之為該溫度下的熱效應，簡稱反應熱。對于反應熱的定義老師要強調以下幾點：（一）反應熱1、定義：當化學反應在一定的溫度下進行時，反應所釋放或吸收的熱量稱為該反應在此溫度下的熱效應。【提問】那有沒有哪位同學能告訴老師，你認為反應熱的意義是什么？2、反應熱的意義：描述化學反應釋放或吸收熱量的物理量.，我們用一個字母Q來表示，對于絕大多數(shù)化學反應來說，當反應溫度升高了，說明反應放熱Q大于零。當反應溫度降低了，說明反應是吸熱的，Q小于零。好，同學們根據之前學過的，我們知道反應熱可以根據反應的類型分為多種，比如中和反應放出的熱量叫中和熱，燃燒反應放出的熱量為燃燒熱等等。下面我們來看看什么是中和熱以及如何進行中和熱的測定?！景鍟浚ǘ┲泻蜔帷緦嶒灐坑值搅送瑢W們最感興趣的實驗環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)有的同學眼睛都亮了，很好！興趣啊是你們最好的老師，本節(jié)課呢老師將采取分組的方式，同學們利用手頭的實驗材料，相互探究中和熱的測定，我看看哪組的同學動手能力最強思維最活躍，好,動起來吧！好同學們停下來，我看到大部分同學已經探究完成了，那老師有幾個問題要問大家，同學們準備好搶答！1、你用到了哪些實驗儀器？答：燒杯，環(huán)形玻璃棒，溫度計2、實驗儀器選定了，你用到了哪些實驗試劑？答：濃度均為1mol/L的氫氧化鈉和鹽酸，氫氧化鈉和硝酸，氫氧化鉀和鹽酸3、你所測得的中和熱值是多少？答：57.3kj/mol這位同學你說說你是怎么算的？原理是什么？答：Q= C m (T2T1)（C為比熱容）4、同學們老師現(xiàn)在有個疑惑為什么大家用了不同的試劑所測得的中和熱值都一樣呢？老師給大家一點提示你們可以從中和熱的實質出發(fā)？1、定義：在稀溶液中，強酸跟強堿發(fā)生中和反應，生成了水，其實質是H+和OH化合生成 H20。因為實驗過程中所用的試劑均為1mol/L所以放出的熱量：57.3kJ/mol【練習】多媒體【小結】課代表【作業(yè)】生活不缺少美而是缺少一雙發(fā)現(xiàn)美的眼睛，同學們可以回到家后利用家里的材料制作一個量熱備小手工，來激發(fā)自己的學習興趣。第2節(jié) 電能轉化為化學能電解【導入】氯化鈉先生通電得病了【新授】同學們，已知金屬鈉與氯氣反應的熱化學方程：2Na(s)+Cl2=2NaCl(s)如果要整個反應反方向進行，則需要外界提供能量，那么大家想一想我們可以采用什么樣的外界能量。我聽到有的同學說電能。那么這樣的反應是什么能轉化為什么能？對，電能轉化為化學能而電能轉化為化學能的一中重要方法就是電解，首先我們來以電解熔融NaCl了解一下電解的原理【實驗】又到了同學們最感興趣的實驗環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)有的同學眼睛都亮了，很好！興趣啊是你們最好的老師，本節(jié)課呢老師將采取分組的方式，同學們利用手頭的實驗材料，相互探究電解的原理，我看看哪組的同學動手能力最強思維最活躍，好,動起來吧！好同學們停下來，我看到大部分同學已經探究完成了，那老師有幾個問題要問大家，同學們準備好搶答！1）、通電前，熔融氯化鈉中存在哪些離子？這些離子的運動情況怎樣？答：在熔融NaCl中，存在自由移動的Na+和Cl-，做雜亂無章的運動2）、通電后，外電路上的電流方向怎樣？答：通電后，電子由電源的負極流出，聚集到鐵電極上。3）、接通電源后，熔融氯化鈉中Na+、Cl-各向那個方向運動？ 答：由于正負電荷相互吸引，Na+要移向鐵電Na+在鐵電極上得到電子，Na+ + e- = Na，發(fā)生還原反應4）、電子要流向正極，那么石墨電極上哪來的電子？答：對，Cl-要移到石墨電極上，失去電子，2Cl- 2e- = Cl2，發(fā)生氧化反應。e-e-Cl-Na+石墨電極鐵電極 熔融NaCl為了維持電流，Cl-要不斷地失去電子，不斷地定向移動到石墨電極上。這樣在通電的情況下NaCl就分解成了Na和 Cl2，電能就轉化為化學能儲存在Na和 Cl2里面了。這個過程就稱之為電解。下面我們看看有關電解的幾個概念。 （一）概念1、電解：當直流電通入熔融電解質后，在兩極上分別發(fā)生氧化反應和還原反應的的過程我們就叫做電解，而能夠發(fā)生電解的裝置叫電解池?！咎釂枴看蠹医Y合電解熔融NaCl的例子，說說構成電解池的條件有哪些？答：很好！構成電解池的條件有（1）外加直流電源（2）兩個固體電極，我們將這兩個電極分別叫著陰、陽極，那同學們結合電解熔融NaCl的例子?！揪毩暋慷嗝襟w【小結】課代表【作業(yè)】生活不缺少美而是缺少一雙發(fā)現(xiàn)美的眼睛，同學們老師問大家這樣一個問題，古時候皇帝，老佛爺吃飯用的碗筷當真的是實打實黃金做的嗎？同學課下可以上網查閱資料，看看電鍍是怎么一回事，下節(jié)課帶著問題進課堂。第3節(jié) 化學能轉化為電能電池【導入】蘋果電池【新授】同學們通過上節(jié)課的學習我們知道電解將化學能轉化為電能，而通過原電池可以將化學能轉化為電能。那么原電池是怎樣將化學能轉化為電能的呢？原電池的工作原理又是什么呢？下面我們就以典型的原電池為例討論電池化學電源的工作原理?！緦嶒灐坑值搅送瑢W們最感興趣的實驗環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)有的同學眼睛都亮了，很好！興趣啊是你們最好的老師，本節(jié)課呢老師將采取分組的方式，同學們利用手頭的實驗材料，相互探究化學電源的工作原理，我看看哪組的同學動手能力最強思維最活躍，好,動起來吧！CuSO4溶液 G Zn Cu 好同學們停下來，我看到大部分同學已經探究完成了，那老師有幾個問題要問大家，同學們準備好搶答！ 1、同學們將鋅粉倒入CuSO4溶液中后都觀察到了哪些實驗現(xiàn)象？【現(xiàn)象】（1）電流表指針發(fā)生偏轉； （2）鋅片溶解，其表面出現(xiàn)一層紅色的固體物質； （3） CuSO4溶液顏色變淺； （4）銅表面也出現(xiàn)一層紅色的固體物質； （5）溶液溫度略有升高?！痉治觥浚?）說明有電流產生，即發(fā)生了化學能裝化為電能的過程（2）說明Zn失去電子變成Zn2+，故在鋅片上發(fā)生的反應為： Zn Zn2+ + 2e （氧化反應）Zn原子失去的電子通過導線流向Cu片（4）說明溶液中的Cu2+在銅片上得到電子變成Cu，故在銅片上發(fā)生的反應為： Cu2+ + 2e Cu （還原反應）整個實驗即說明化學能轉化為電能，電化學上將這種能把化學能轉化成電能的裝置稱為原電池，下面我們來看看原電池的幾個概念。【板書】一、原電池的工作原理1、原電池：通過氧化還原反應，將化學能轉化為電能的裝置?！咎釂枴看蠹铱纯催@個原電池，它由幾個部分組成？答：原電池的構成（1）自發(fā)的氧化還原反應（2）兩個活潑性不同的電極（3）電解質溶液或熔融液（4）閉合電路 【提問】大家都知道，電池由正負極，那么如何判斷電池的正負極呢？（1）負極：電流的流入極，失去電子，發(fā)生氧化反應的電極（2）正極：電流的流出極，得到電子，發(fā)生還原反應的電極【練習】多媒體【小結】課代表【作業(yè)】生活不缺少美而是缺少一雙發(fā)現(xiàn)美的眼睛，關于電池我們常常用到的有南孚干電池，手機里的鋰電池，電動車的鉛蓄電池等等，同學們課下可以上網查閱資料，了解一下化學電源都有哪些，下節(jié)課帶著問題進課堂。課題：第二章 第一節(jié) 化學反應的方向【導入】天空的嘆息【新授】同學們，通過預習有哪位同學能告訴老師反應的自發(fā)性與哪些因素有關？對！科學家根據自然界中能量有由高到低的自發(fā)性和有序到無序的混亂的程度來研究化學反應方向。而根據之前學過的我們知道化學反應的能量與焓變有關，熵代表混亂程度。因此我們要學習兩個概念，反應焓變和反應熵變。首先來看看反應焓變與化學反應方向，【板書】一、反應焓變與反應方向 在19世紀，化學家們曾認為決定化學反應能否自發(fā)進行的因素是反應焓，放熱反應可以自發(fā)進行，而吸熱反應則不能自發(fā)進行，你認同這種觀點嗎？我聽到同學都說不認同那有哪位同學能給老師舉個例子。答：1氫氧化亞鐵被氧化成氫氧化鐵反應放熱可以自發(fā)進行。還有呢？2有不少吸熱反應也可以自發(fā)進行比如碳酸氫銨和醋酸的反應，很好！甚至有些吸熱反應在常溫下不能進行在較高的溫度下能進行，比如煅燒石灰石。以上這些反應都可以說明反應焓變是反應能否自發(fā)進行的一個因素，但不是唯一因素。好同學們再思考這樣一個問題：NaC1(s)和蔗糖都能溶于水，它們的溶解過焓變微乎其微？是什么因素決定它們的溶解能自發(fā)進行？接下來我們一起看看什么是反應熵變與反應方向。【板書】二、反應熵變與反應方向哪位同學能大膽猜測一下想氯化鈉，蔗糖這樣的固體溶解過程的一個共同點是什么？答：固體整齊排列的離子或分子進入溶液，就像一頭頭脫了韁繩的駿馬，從有序變?yōu)闊o序，形成均勻的溶液，溶液的混亂程度增大。對于一個 有大量離子組成的體系，人們規(guī)定了一個物理量熵來表述體系的混亂度，所以1.熵：描述體系混亂度的物理量2.符號：S 單位：Jmol-1K-13.大小判據：（1）物質的混亂度：體系混亂度越大，熵值越大；（2）同一條件：不同物質的熵值不同；（3）物質的存在狀態(tài)：S(g) S(l) S(s)。 4.反應熵變用S表示，S = S總和(生成物) S總和(反應物)(3)正負判斷： 氣體體積增大的反應，S0,熵增加反應氣體體積減小的反應，S0,熵減小反應那么決定反應方向的因素是什么呢？經許多化學家在研究大量的化學反應后得出化學反應的方向與反應的焓變及熵變都由關系。欲知此部分知識，且聽下回分解！【練習】多媒體【小結】課代表【作業(yè)】生活不缺少美而是缺少一雙發(fā)現(xiàn)美的眼睛，老師就給大家舉個例子，比如汽車裝了尾氣凈化裝置來促使反應NO和CO反應生成氮氣和二氧化碳，生活中還有哪些例子與化學反應方向有關呢，請同學們課下上網查閱資料，下節(jié)課帶著問題進課堂。課題：第二章 第二節(jié) 化學反應的限度【導入】富商嫌棄仆人【新授】同學們，我們利用H-TS來判斷一個反應的自發(fā)性時，如果它小于0，我們只能說這個反應有反應的可能性，有反應的趨勢。在實際上到底能不能進行反應，還要看有多少反應物發(fā)生反應轉變成了生成物，另外還要看反應的速率。所以要研究一個反應，首先要研究它的自發(fā)性問題，接下來就要看它進行的程度，也就是限度的問題，好，我們就先來來看看什么是反應限度。【板書】化學反應的限度：化學反應的限度是指有多少反應物轉變?yōu)樯晌锏摹咎釂枴磕敲慈绾蝸肀硎净瘜W反應的限度呢？答：最好用生成物與反應物的濃度的比值來反應。好反應限度會表示了，那么我們來看下面這個表。已知反應H2(g)I2(g) 2HI (g) ， 0?，F(xiàn)在698.6K時不同起始濃度的H2、I2(g)、HI進行反應，平衡后得到以下實驗數(shù)據。請同學們計算這個反應的反應限度。好，停下來我看到大部分同學已經算完了，同學們算得的結果是多少？答：54.5.都是54.5那老師又要問了為什么反應物的初始濃度平衡濃度不同，計算得到的反應限度是相同的呢？有哪個同學發(fā)現(xiàn)了規(guī)律？答：不管氫氣，碘氣，碘化氫的初始濃度是多大，只要保持反應體系的溫度不變，達到化學平衡狀態(tài)后，生成物濃度與反應物濃度比值是一個常數(shù)。我們將這個比值叫著這個反應的化學平衡常數(shù)。用字母K來表示。好老師在給同學們一個反應看看同學們會不會舉一反三：aA（g）+bB（g）cC（g）+ dD（g），試寫出其化學平衡常數(shù)的表達式。K = 各生成物物質的量濃度的系數(shù)次方的乘積與各反應物物質的量濃度的系數(shù)次方的乘積的比值K的意義：（1）K的大小反應了化學反應進行的限度（2）對于可逆反應既然要求反應溫度一定，說明K與溫度有關。（3）對于有固體或純溶劑參加的反應，他們將不列入平衡常數(shù)的表達式中【練習】多媒體【小結】課代表【作業(yè)】生活不缺少美而是缺少一雙發(fā)現(xiàn)美的眼睛，化學更是與我們的生活息息相關，比如爸爸媽媽給我們買回來的水果為什么放到冰箱里要比擱置在空氣中腐壞的慢的？同學們課下可以上網查閱資料預習一下影響化學反應的因素都有哪些？下節(jié)課帶著問題進課堂第3節(jié) 化學反應的速率【導入】氫氣和氧氣看煙花【新授】同學們，通過上述例子說明一個化學反應是否具有利用價值不僅決定于它是否有可能發(fā)生以及反應進行的程度，還決定于化學反應速率的快慢。要想有效地控制化學反應，必須要了解化學反應是怎樣進行的，今天這節(jié)課我們首先學習一下化學反應速率的表示方法，老師問大家，如何比較化學反應的速率答：反應物消耗的快慢或生成物增加的快慢那如何定量描述化學反應的速率，接下來又到了同學們最感興趣的實驗環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)有的同學眼睛都亮了，很好！興趣啊是你們最好的老師，本節(jié)課呢老師將采取分組的方式，同學們利用手頭的實驗材料，相互探究化學反應速率的表示方法，我看看哪組的同學動手能力最強思維最活躍，好,動起來吧！好同學們停下來，我看到大部分同學已經探究完成了，那老師有幾個問題要問大家，同學們準備好搶答！1、實驗中化學反應速率可用哪些方法表示？答：單位時間內鹽酸溶液或氯化鎂的濃度變化；單位時間內鎂的質量變化；單位時間內鎂的物質的量的變化。2、若用單位時間內鹽酸濃度的減小或氯化鎂濃度的增大來表示該化學反應的速率，需要哪些數(shù)據呢？答：需要準確量取鹽酸的體積，并利用關系式計算出反應中消耗的氯化氫或生成的氯化鎂的物質的量?？磥硗瑢W們探究的都很棒，老師感到很驕傲。那我們來一起看看化學反應速率的幾個概念。【板書】一、化學反應速率1、概念：對于反應體系體積不變的化學反應，通常用單位時間內反應物濃度的減少或生成物濃度的增大來表示化學反應速率。2、意義：描述化學反應快慢的物理量。3、計算公式：v(A)=單位：molL-1min-1 molL-1s-14、應用中應注意的問題：概念中的反應速率實際上是某段時間間隔內的平均反應速率。時間間隔越短，在這段時間發(fā)生的濃度變化越接近瞬時反應速率；對某一具體化學反應來說在用不同物質表示化學反應速率時所得數(shù)值往往不同。不能用固體或純液體表示反應速率（因為它們的濃度是一個常數(shù)）好同學們接下來我們來看一個例題：在2L的密閉容器中，加入1mol和3mol的H2和N2，發(fā)生 N2 + 3H22NH3 ，在2s末時，測得容器中含有0.4mol的NH3，求該反應的化學反應速率。對于aA + bB = dD + eE有：v(A)：v(B)：v(D)：v(E)=a：b：d：e用不同的物質表示同一時間的反應速率時其數(shù)值可能不同，但表達的意義是相同的，各物質表示的反應速率的數(shù)值有相互關系，因此.為了統(tǒng)一起見，將化學反應速率定義為：【板書】5、對于反應aA + bB = dD + eE，其化學反應速率為：= = = = 【練習】多媒體【小結】課代表【作業(yè)】生活不缺少美而是缺少一雙發(fā)現(xiàn)美的眼睛，化學更是與我們的生活息息相關，比如爸爸媽媽給我們買回來的水果為什么放到冰箱里要比擱置在空氣中腐壞的慢的？同學們課下可以上網查閱資料預習一下影響化學反應速率的因素都有哪些？下節(jié)課帶著問題進課堂課題：第4節(jié) 化學反應條件的優(yōu)化工業(yè)合成氨【導入】哈伯合成氨：同學們在上課之前老師要給大家介紹一個做了兩萬多次的實驗，20世紀初利用氮氣和氫氣合成氨是人們最大的愿望但卻一直沒有取得突破性的進展，哈伯決心攻克這一令人生畏的難題。哈伯以鍥而不舍的精神，經過不斷的實驗和計算，終于在1909年取得了鼓舞人心的成果，這就是在600的高溫、200個大氣壓和鋨為催化劑的條件下，能得到產率約為8的合成氨。根據哈伯的工藝流程，德國當時最大的化工企業(yè)將哈伯的設計付諸實施。工程師們改進了哈伯所使用的催化劑，兩年間，他們進行了多達6500次試驗，測試了2500種不同的配方，最后選定了含鉛鎂促進劑的鐵催化劑。哈伯的合成氨設想終于在1913年得以實現(xiàn)，一個日產30噸的合成氨工廠建成并投產。合成氨生產方法的創(chuàng)立不僅開辟了獲取固定氮的途徑，更重要的是這一生產工藝的實現(xiàn)對整個化學工藝的發(fā)展產生了重大的影響。鑒于合成氨工業(yè)生產的實現(xiàn)和它的研究對化學理論發(fā)展的推動，1918年諾貝爾化學獎授予了德國化學家哈伯?！拘率凇客瑢W們老師問大家影響化學反應速率和化學平衡的重要因素有哪些？答：濃度溫度壓強催化劑反應物的接觸面積今天這節(jié)課我們就看看如何利用化學反應的有關知識將一個化學反應實現(xiàn)工業(yè)化，我們以工業(yè)合成氨為例。合成氨反應是一個可逆反應: N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，已知298K時: H= -92.2KJmol1 ， S = -198.2JK1mol11、請根據正反應的焓變和熵變分析298K下合成氨反應能否自發(fā)進行？答：假設H和S不隨溫度變化，算得T0V結晶V溶解V【新授】同學們，我們知道：物質的溶解是絕對的，不溶是相對的。下面我們來看看難溶電解質的溶解沉淀的相關知識，又到了同學們最感興趣的實驗環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)有的同學眼睛都亮了，很好！興趣啊是你們最好的老師，本節(jié)課呢老師將帶領同學們利用手頭的實驗材料，相互探究測定碘化鉛固體的溶解平衡，好老師在裝有少量難容的碘化鉛黃色固體的試管中，加入約3ml的蒸餾水充分振蕩后，出現(xiàn)了什么實驗現(xiàn)象？答：溶液分層，說明了什么？答PbI2(s) Pb2+(aq) + 2I(aq)，溶解就是固體變成水溶液中離子的過程。當V溶解=V結晶0時，溶液就達到了飽和，固體物質的質量就不再變化了，表面上看上去就像“不溶”了，實際上是溶解和結晶的速率相等事實是否像這位同學猜想的一樣呢？我們接著來驗證一下（2）取上層清液12ml，加入試管中，逐滴加入KI溶液，振蕩，觀察實驗現(xiàn)象。 【分析】分析（2）的現(xiàn)象，說明平衡發(fā)生了移動。研究表明盡管碘化鉛固體難溶于水，但仍有部分鉛離子和碘離子離開固體表面進入溶液，而進入溶液的鉛離子和碘離子又會形成固體沉積下來，當這兩個過程速率相等時，鉛離子和碘離子的沉積與碘化鉛固體的溶解達到平衡狀態(tài)。那么怎么定義這個平衡呢？【板書】一、 沉淀溶解平衡1、定義：一定溫度下，沉淀溶解成離子的速率等于離子重新結合成沉淀的速率，形成飽和溶液，固體質量和溶液中各離子的濃度保持不變的狀態(tài)?！窘處煛磕敲从绊戇@個平衡的因素有哪些呢？溶解是吸熱還是放熱的？內因：難溶物質本身性質主要決定因素外因：（1）溫度（2）濃度加水，（3）同離子效應【教師】對于PbI2(s) Pb2+ + 2I這個溶解沉淀平衡的可逆過程，它的平衡常數(shù)可以表示為：K = ，Ksp = KPbI2 = Pb2+I2 也是一個常數(shù)，我們把這個常數(shù)稱之為溶度積常數(shù)4、溶度積常數(shù)（Ksp）在一定溫度下，難溶電解質在溶液中達到沉淀溶解平衡時，離子濃度保持不變。其離子濃度的化學計量數(shù)次方的乘積為一個常數(shù)，稱之為溶度積常數(shù),簡稱溶度積，用Ksp表示。注：Ksp值的大小只與難溶電解質本身的 性質和溫度有關，與濃度無關。 【練習】多媒體【小結】課代表【作業(yè)】生活不缺少美而是缺少一雙發(fā)現(xiàn)美的眼睛，化學更是與我們的生活息息相關，比如牙齒表面有一層堅硬的牙釉質羥基磷酸鈣 Ca5(PO4)3(OH)，它對牙齒起到保護作用。使用含氟牙膏能生成更難溶且耐酸的氟磷酸鈣Ca5(PO4)3F覆蓋在牙齒表面，抵抗+的侵襲，也就是所謂的冷熱酸甜想吃就吃，生活中還有那些現(xiàn)象和沉淀溶解平衡有關呢，請同學們課下查閱資料預習下一課沉淀溶解平衡的應用，下節(jié)課帶著問題進課堂第4節(jié) 離子反應【導入】黑心富商換銀子【新授】有沒有哪位同學還記得什么叫做離子反應？答：.離子反應：溶液中有離子參與的化學反應稱之為