化學反應與能量變化

1、必修 4第一章化學反應與能量第一節(jié) 化學反應與能量的變化 一、教材分析 1、地位和作用化學反應和能量變化作為主要線索貫穿在整個高中化學教學中，這是教材體系的總體安排，新教材除了以物質(zhì)結構知識統(tǒng)帥整個化學教材外，還以化學變化中的能量變化來組織教材。其原因是化學反應過程的能量變化對人類十分重要。能源又是人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)條件。人們目前使用的能源大多是化學反應產(chǎn)生的，又通過化學反應來利用能量，因此研究化學反應中的能量變化具有十分重要的意義。它不僅可以使學生獲得充分利用能源的方法，更可促使學生找到新能源以及確保社會的可持續(xù)發(fā)展。 本節(jié)內(nèi)容定量的探討“質(zhì)”“能”關系，來進一步理解化學反應的本質(zhì)，同

2、時引入了焓的概念，是整個化學反應原理學習的基礎。 2、內(nèi)容分析本節(jié)教材包含了三個方面的內(nèi)容：一是化學反應中的能量變化，包括焓變、反應熱的概念、符號和單位，并從微觀的角度舉例定量的探討反應中的能量變化。二是熱化學方程式的書寫。三是附加有實踐活動“中和反應反應熱的測定”。 二、化學新課程標準1了解化學反應中能量轉(zhuǎn)化的原因，能說出常見的能量轉(zhuǎn)化形式。2能舉例說明化學能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，了解反應熱和焓變的涵義。活動與探究建議：觀看影像或討論：化學反應與能量轉(zhuǎn)化。三、學生情況分析本屆高二學生分為三個層次的班級，班級層次較大，班內(nèi)個體學生之間的差異也較大。因此，需要教師在授課的過程中分層對待。學生在必修2

3、中已經(jīng)學習過斷開化學鍵吸收能量，形成化學鍵要放出能量，知道化學能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，了解化學能可以轉(zhuǎn)化為電能，化學反應過程中有能量變化這一事實已經(jīng)接受并認可，但只有定性的認識，沒有定量的認識和計算。因此在教學過程中，要讓學生獨立思考與計算，同時結合課本及與同學相互探討，相互學習的過程，總結提煉出自己的知識體系，并加以應用。 四、教學目標 1知識與技能：使學生了解化學反應中能量轉(zhuǎn)化的原因和常見的能量轉(zhuǎn)化形式；認識化學反應過程中同時存在著物質(zhì)和能量的變化，而且能量的釋放或吸收是以發(fā)生的物質(zhì)為基礎的，能量的多少決定于反應物和生成物的質(zhì)量；了解反應熱和焓變的含義；認識熱化學方程式的意義并能正確書寫熱化學

4、方程式。 2過程與方法：通過化學反應的實質(zhì)的回顧，逐步探究引起反應熱效應內(nèi)在原因的方法，引起學生在學習過程中主動探索化學原理的學習方法，通過討論、分析、對比的方法，培養(yǎng)學生的分析能力和主動探究能力。 3情感態(tài)度價值觀：激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生從微觀的角度理解化學反應，培養(yǎng)學生尊重科學、嚴謹求學、勤于思考的態(tài)度,樹立透過現(xiàn)象看本質(zhì)的唯物主義觀點。 五、教學重難點 本節(jié)教學重點：化學反應中的能量變化，熱化學方程式的書寫。本節(jié)教學難點：焓變，H的“+”與“”，熱化學方程式的書寫。 六、教學方法采用對比法，探究法，為學生創(chuàng)設好學習、研究的環(huán)境：把接受知識時間和空間留給學生；把探究過程留給學生；把交

5、流與評價的權力留給學生。在講授的過程中，注重遵循啟發(fā)式原則，精心設計知識臺階，減緩知識坡度，循序漸進的引導學生不斷設疑，析疑，解疑。恰當?shù)剡\用現(xiàn)代信息技術，遵守直觀性教學的原則。 七、課時安排： 3課時 八、教學過程設計【引言】我們知道：一個化學反應過程中，除了生成了新物質(zhì)外，還有能量變化。能量變化的形式可以是熱能、光能、電能等。從能量變化的角度來看，化學反應又分為放熱反應和吸熱反應。【思考交流1】你所知道的化學反應中有哪些是放熱反應？能作一個簡單的總結嗎？你所知道的化學反應中有哪些是吸熱反應？能作一個簡單的總結嗎？【歸納】常見的放熱反應有：活潑金屬與水或酸的反應、酸堿中和反應、燃燒反應、多數(shù)

6、化合反應。常見的吸熱反應：多數(shù)的分解反應、氯化銨固體與氫氧化鋇晶體的反應、水煤氣的生成反應、炭與二氧化碳生成一氧化碳?！舅伎冀涣?】為什么有的反應會放出熱量有的需要吸收熱量呢？【歸納】一個確定的化學反應在發(fā)生過程中是吸收能量還是放出能量，取決于反應物的總能量與生成物的總能量的相對大小。反應物具有的總能量生成物具有的總能量；反應物具有的總能量生成物具有的總能量?！就队啊糠磻^程中能量變化曲線圖：【板書】若E反> E生，放出能量，放熱反應；若E反< E生，吸收能量，吸熱反應?！局v解】我們知道，一個化學反應同時遵守質(zhì)量守恒定律和能量守恒，那么一個反應中的質(zhì)量與能量有沒有關系呢？有能量的釋

7、放或吸收是以發(fā)生變化的物質(zhì)為基礎，二者密不可分，但以物質(zhì)為主。能量的多少則以反應物和產(chǎn)物的質(zhì)量為基礎?！舅伎冀涣?】化學反應的實質(zhì)是什么？化學反應過程中為什么會有能量的變化？（用學過的知識回答）【歸納】化學反應的實質(zhì)就是反應物分子中化學鍵斷裂，形成新的化學鍵，從新組合成生成物的分子的過程。舊鍵斷裂需要吸收能量，新鍵形成需要放出能量。而一般化學反應中，舊鍵的斷裂所吸收的總能量與新鍵形成所放出的總能量是不相等的，而這個差值就是反應中能量的變化。所以化學反應過程中會有能量的變化，且常常主要表現(xiàn)為熱量的變化，叫做反應熱?！景鍟恳弧⒎磻獰犰首?、概念：反應熱：化學反應過程中所釋放或吸收的能量，都可以用

8、熱量（或換算成相應的熱量）來表述，叫做反應熱。焓：是與內(nèi)能有關的物理量。在一定條件下，某一反應是吸熱反應還是放熱反應，由生成 物與反應物的焓值差即焓變（H）決定。即HH（生成物）H（反應物）。焓變：恒壓條件下，反應的熱效應等于焓變。反應熱用H表示。2、符號：H3、單位：kJ/mol 4、規(guī)定：放熱反應：H0或 H為“”表示體系的能量降低。吸熱反應：H0 或H為“”表示體系的能量增加?！就队啊俊具^渡】化學變化的實質(zhì)是舊化學鍵的破壞和新化學鍵的形成，而舊化學鍵的破壞需要吸收能量，新化學鍵的形成則放出能量，那么焓變（H）與化學鍵的鍵能有什么關系呢？【投影】【討論】對于反應H2(g)I2(g)2HI(

9、g)來說舊鍵斷裂吸收能量679kJ/mol（反應物鍵能總和）新鍵形成放出能量862 kJ/mol（生成物鍵能總和）H679kJ/mol862kJ/mol 183kJ/mol【講解】這個結果與該反應的實驗測定值為184.6 kJ/mol非常接近（一般用實驗數(shù)據(jù)來表示反應熱）。所以，一個化學反應的反應熱（H）可以用鍵能推算?！景鍟?、焓變與鍵能的關系H E（反應物的鍵能） E （生成物的鍵能）【投影】例 1、1 mol C與 1 mol H2O(g) 反應生成 l mol CO(g) 和1 mol H2(g)，需要吸收131.5 kJ的熱量，該反應的反應熱為H = +131.5 kJ/mol。例

10、 2：拆開 1 mol HH鍵、1 mol NH鍵、1 mol NN鍵分別需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，則1mol N2生成NH3的反應熱為H= 92.0 kJ/mol ?！拘〗Y】反應熱、焓變、鍵能的概念及其關系概念反應熱：化學反應中吸收或者放出的熱量。焓變：恒壓條件下的反應熱，符號: H， H0（放熱反應）； H>0 （吸熱反應）鍵能：破壞1mol化學鍵所吸收的能量(或形成1mol化學鍵所放出的能量)。三者的關系：宏觀H=生成物的總能量反應物的總能量微觀 H=反應物鍵能的和生成物鍵能的和【練習】1下列敘述正確的是（C ）A化學反應一定伴隨熱量的變化B.凡是吸熱或

11、放熱過程中熱量的變化均稱為反應熱C若H<0，則反應物的能量高于生成物的能量D若H>0，則反應物的能量高于生成物的能量2已知：H + H H2； H = 436KJ/mol，則下列敘述正確的是（ AD ） AH 原子的能量高于 H2 的能量 B H 原子的能量低于 H2 的能量 CH 原子比 H2分子穩(wěn)定 DH2分子比 H 原子穩(wěn)定4下列過程中，需要吸收能量的是（ C ） AH+H=H2 BH+Cl=HCl CI2I+I DS+O2=SO2 第二課時化學能與熱能的相互轉(zhuǎn)化【復習引入】宏觀：HE（生成物的總能量） E（反應物的總能量）微觀：HE（反應物的鍵能） E（生成物的鍵能）我們已

12、經(jīng)認識了反應熱，那么如何在化學方程式中正確反映其熱量的變化？【板書】二、熱化學方程式能量變化物質(zhì)變化H2(g)+I2(g)2HI(g) H14.9kJ/mol【交流與討論】【歸納】1、定義：能表示參加反應物質(zhì)的量和反應熱的關系的化學方程式叫做熱化學方程式。2、特點：熱化學方程式包含物質(zhì)變化和能量變化兩個部分，二者缺一不可。普通化學方程式只包含物質(zhì)變化一個部分?！窘涣髋c討論】H2(g)+I2(g) 2HI(g) H=14.9kJ/molH2(g)+1/2 O2(g)H2O(g)H241.8kJ/mol【歸納】熱化學方程式需注明反應時的溫度和壓強。對于 25 101kPa時進行的反應可不注明?！窘?/p>

13、流與討論】H2(g)+1/2 O2(g)H2O(g)H241.8kJ/molH2(g)+1/2 O2(g)H2O(l) H285.8kJ/mol【歸納】熱化學方程式需注明各物質(zhì)的狀態(tài)。【交流與討論】H2(g)+1/2 O2(g)H2O(g)H241.8kJ/mol2H2(g)+O2(g)2H2O(g)H483.6kJ/mol【歸納】熱化學方程式中化學計量數(shù)表示參加反應的各物質(zhì)的物質(zhì)的量，可為整數(shù)或分數(shù)，其H與系數(shù)對應成比例。【交流與討論】2H2(g)+ O2(g)2H2O(g) H483.6kJ/mol2H2O(g)2H2(g)+O2(g) H483.6kJ/mol【歸納】若反應逆向進行，則H

14、改變符號，但絕對值不變，即遵循能量守恒?！景鍟?、書寫【講解】注意事項：化學方程式的后邊必須寫上H，并用“空格”隔開， H：吸熱用“+”，放熱用：“”，單位是kJ/mol或J/mol需注明反應的溫度和壓強，如不注明條件，即指: 25 1.01×105Pa；物質(zhì)后需標聚集狀態(tài)（s、l、g、aq）步驟：“寫”寫出化學方程式、H的符號和單位；“標”標明溫度壓強；“注”注明物質(zhì)的聚焦狀態(tài)；“算”計算反應熱數(shù)值。計算方法：找基準物質(zhì)，看方程式中的系數(shù)（即（物質(zhì)的量），以此為基準計算?！纠}】1、當1mol氣態(tài)H2與1mol氣態(tài)Cl2反應生成2 mol氣態(tài)HCl，放出184.6 kJ的熱量，請

15、寫出該反應的熱化學方程式。2H2(g) + 2Cl2(g) 4HCl(g)H 369.2 kJ/mol2、1mol N2(g) 與適量O2(g) 反應生成NO2 (g)，需吸收68kJ的熱量；寫出熱化學方程式。N2(g) + 2O2(g) 2NO2 (g) H = + 68 kJ/mol3、沼氣的主要成分是甲烷。0.5 mol CH4完全燃燒生成CO2和H2O時，放出445 kJ的熱量。則下列熱化學方程式中正確的是（ C ）A、2CH4( g ) + 4O2( g ) 2CO2( g ) + 4H2O ( l ) H 890 kJ/mol B、CH4 2O2 CO2 H2O H 890 kJ/

16、mol C、CH4 ( g ) 2 O2 ( g ) CO2 ( g ) 2 H2O ( l )H 890 kJ/mol D、 1/2CH4 ( g ) O2 ( g ) 1/2CO2 ( g ) H2O ( l ) H 890 kJ/mol 4、已知在1×105Pa，298K條件下，2mol氫氣燃燒生成水蒸氣放出484kJ熱量，下列熱化學方程式正確的是( A)A、H2O（g）H2（g）1/2O2（g） H242kJ·mol1 B、2H2（g）O2（g）2H2O（l） H484kJ·mol1 C、H2（g）1/2O2（g）H2O（g） H242kJ·mo

17、l1 D、2H2（g）O2（g）2H2O（g） H484kJ·mol1 5、已知充分燃燒a g 乙炔氣體時生成1mol二氧化碳氣體和液態(tài)水，并放出熱量bkJ，則乙炔燃燒的熱化學方程式正確的是(A)A、2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H=4b kJ/molB、C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) H=+2b kJ/molC、 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H=2b kJ/molD、2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H=+b kJ/mol第三課時中和熱的測定實驗目的：

18、測定強酸與強堿反應的反應熱學習重點：中和反應反應熱的測定原理和方法。實驗用品：大燒杯（500 mL）、小燒杯（100 mL）溫度計、量筒（50 mL）兩個、泡沫塑料或紙條、泡沫塑料板或硬紙板（中心有兩個小孔）、環(huán)形玻璃攪拌棒。0.50 mol/L 鹽酸、0.55 mol/L NaOH溶液實驗裝置：簡易量熱計實驗步驟：閱讀P4-5并回答問題1、大、小燒杯放置時，為何要使兩杯口相平？填碎紙條的作用是什么？對此裝置，你有何更好的建議？2、溫度計上的酸為何要用水沖洗干凈？沖洗后的溶液能否倒入小燒杯？為什么？ 答案：1.兩杯口相平，可使蓋板把杯口盡量蓋嚴，從而減少熱量損失；填碎紙條的作用是為了達到保溫隔

19、熱、減少實驗過程中熱量損失的目的。若換用隔熱、密封性能更好的裝置（如保溫杯）會使實驗結果更準確。2、因為該溫度計還要用來測堿液的溫度，若不沖洗，溫度計上的酸會和堿發(fā)生中和反應而放熱使溫度計測量堿的溫度不準確，故要沖洗干凈；沖洗后的溶液不能倒入小燒杯，若倒入，會使總溶液的質(zhì)量增加，而導致實驗結果誤差。計算中和熱：如何求算一個體系放出或吸收的熱量呢？Q C(T2 -T1) C0m(T2-T1)C熱容，當物質(zhì)吸收熱量溫度升高時，溫度每升高1K所吸收的熱量，稱為該物質(zhì)的熱容；C0比熱容，單位質(zhì)量物質(zhì)的熱容；T熱力學溫度，也叫開爾文溫度，單位為K T(K )=t()+273.15.n(H2O)C0m(T2-T1)中和熱H【思考交流】測量中和反應熱應該注意哪些問題？1、保溫隔熱的效果一定要好。2、酸堿濃度要準確。3、溫度計要讀準，水銀球要全浸在溶液中，且要穩(wěn)定一段時