【教案】反應熱的計算（教學設計）（人教版2019選擇性必修1）

第一章化學反應的熱效應第2節(jié)反應熱的計算課題：1.2.2反應熱的計算課時1授課年級高二教學內(nèi)容1、用蓋斯定律計算反應熱2、用鍵能計算反應熱3、用反應物和生成物的總能量計算反應熱教材分析

上一節(jié)內(nèi)容介紹了蓋斯定律。通過實例使學生感受蓋斯定律的應用，并以此說明蓋斯定律在科學研究中的重要意義。本節(jié)課是第二部分，利用反應熱的概念、蓋斯定律和熱化學方程式進行有關反應熱的計算，通過不同類型的例題加以展示。幫助學生進步鞏固概念、應用定律、理解熱化學方程式的意義。教學目標[能力目標]①掌握運用蓋斯定律解決具體問題②學會化學反應熱的有關計算。[素養(yǎng)目標]通過實例感受蓋斯定律，并以此說明蓋斯定律在科學研究中的重要作用。體會化學對生活的貢獻。教學重、難點重點：反應熱的計算難點：反應熱的計算學情分析前面學生已經(jīng)學習蓋斯定律，并從定量的角度來進一步認識物質(zhì)發(fā)生化學反應伴隨的熱效應。注意引導學生準確理解反應熱、燃燒熱、蓋斯定律等理論概念，熟悉熱化學方程式的書寫，重視概念和熱化學方程式的應用。處于高中學習階段的學生，已經(jīng)具備了逆向思維和舉一反三的能力，而且在他們的腦海中，已經(jīng)構建起化學反應與能量在宏觀和微觀上的聯(lián)系以及其能相互轉化的知識。有關反應熱的計算與有關物質(zhì)的量的計算聯(lián)系很緊密，在計算過程中要注意培養(yǎng)學生綜合運用知識的能力。可適當補充一些不同類型的習題作為課堂練習，發(fā)現(xiàn)問題并及時解決。不僅鞏固、落實了知識和計算技能，還能通過計算的結果說明有些物質(zhì)燃燒時，其?H的數(shù)值都很大。教學方法自主學習、合作交流、探究與驗證教學環(huán)節(jié)一：溫故知新引出課題。教師活動學生活動設計意圖1、溫故知新：復習蓋斯定律內(nèi)容：一個化學反應，不管是一步完成的還是分幾步完成的，其反應熱是相同的。也就是說，化學反應的反應熱與體系的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應的途徑無關，這就是蓋斯定律。學生思考回答。2.已知下列熱化學方程式：反應Ⅰ.Hg(l)＋EQ\f(1,2)O2(g)=HgO(s)ΔH1；反應Ⅱ.Zn(s)＋EQ\f(1,2)O2(g)=ZnO(s)ΔH2；則反應ⅢZn(s)＋HgO(s)=Hg(l)＋ZnO(s)ΔH3值為（）ΔH2-ΔH1 ΔH2＋ΔH1 ΔH1-ΔH2 -ΔH1-ΔH2【答案】A【解析】根據(jù)蓋斯定律：Ⅲ=Ⅱ-Ⅰ，則ΔH3=ΔH2-ΔH1，故選A。復習鞏固蓋斯定律內(nèi)容教學環(huán)節(jié)二：用蓋斯定律計算反應熱教師活動學生活動設計意圖1.例題講解【典例1】已知下列熱化學方程式：①Fe2O3(s)＋3CO(g)=2Fe(s)＋3CO2(g)ΔH1＝－26.7kJ·mol－1②3Fe2O3(s)＋CO(g)=2Fe3O4(s)＋CO2(g)ΔH2＝－50.75kJ·mol－1③Fe3O4(s)＋CO(g)=3FeO(s)＋CO2(g)ΔH3＝－36.5kJ·mol－1則反應FeO(s)＋CO(g)=Fe(s)＋CO2(g)的焓變?yōu)?)A.＋7.28kJ·mol－1 B.－7.28kJ·mol－1C.＋43.68kJ·mol－1 D.－43.68kJ·mol－1【答案】A【解析】根據(jù)蓋斯定律，首先考慮目標反應與三個已知反應的關系，三個反應中，F(xiàn)eO、CO、Fe、CO2是要保留的，而與這四種物質(zhì)無關的Fe2O3、Fe3O4要通過熱化學方程式的疊加處理予以消去，因此將①×3－②－③×2得到：6FeO(s)＋6CO(g)=6Fe(s)＋6CO2(g)ΔH＝＋43.65kJ·mol－1化簡后得FeO(s)＋CO(g)=Fe(s)＋CO2(g)ΔH＝＋7.28kJ·mol－1。2.【溫馨提示】（1）運用熱化學方程式進行反應熱的計算，可以從反應式中各物質(zhì)的物質(zhì)的量、質(zhì)量、標準狀況下氣體體積、反應熱等對應關系，列式進行簡單計算。（2）注意熱化學方程式中化學計量數(shù)只表示物質(zhì)的物質(zhì)的量，必須與ΔH相對應，如果化學計量數(shù)加倍，則ΔH也要加倍。尤其是利用蓋斯定律計算反應熱時，熱化學方程式可以直接相加減，化學計量數(shù)必須與ΔH相對應。（3）熱化學方程式中的反應熱是指按所給形式反應完全時的反應熱。（4）正、逆反應的反應熱數(shù)值相等，符號相反。(5)熱化學方程式相加減時，同種物質(zhì)之間可相加減，反應熱也隨之相加減，所求之和為其代數(shù)和。(6)將一個熱化學方程式顛倒時，ΔH的“＋”、“－”號必須隨之改變?！緦懸粚憽俊咀兪?】甲烷和水蒸氣催化制氫主要有如下兩個反應：①CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)ΔH＝＋206kJ/mol②CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41kJ/mol寫出CH4與CO2生成H2和CO的熱化學方程式：________________________【變式2】已知下列熱化學方程式：①CH3COOH（l）+2O2(g)═2CO2（g）+2H2O（l）ΔH1＝﹣870.3kJ/mol②C(s)+O2（g）═CO2（g）ΔH2＝﹣393.5kJ/mol③H2(g)+O2（g）═H2O（l）ΔH3＝﹣285.8kJ/mol則反應2C(s)+2H2（g）+O2（g）＝CH3COOH（l）的焓變ΔH為（D）A．244.15kJ?mol﹣1 B．﹣224.15kJC．488.3kJ?mol﹣1 D．﹣488.3kJ?mol﹣1B．﹣224.15kJ?mol﹣1 C．488.3kJ?mol﹣1D．﹣488.3kJ?mol﹣1 D．﹣488.3kJ?mol﹣1【變式3】CH4-CO2催化重整不僅可以得到合成氣（CO和H2），還對溫室氣體的減排具有重要意義?；卮鹣铝袉栴}：CH4-CO2催化重整反應為：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。①C(s)+2H2(g)=CH4(g)ΔH=-75kJ·mol?1②C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-394kJ·mol?1③C(s)+(g)=CO(g)ΔH=-111kJ·mol?1該催化重整反應的ΔH=______kJ·mol?1，【答案】+247【解析】催化重整反應可以由如下過程的到：1/2[③×2-(①+②)?！炯记芍笇А竣倌繕朔匠讨姓椅ㄒ荒繕朔匠淌街械奈镔|(zhì)：在給出的各個已知方程式中只出現(xiàn)一次的物質(zhì)②化系數(shù)把已知方程式中的系數(shù)化成與目標方程式中物質(zhì)的系數(shù)一致。③同加異減目標方程式中的物質(zhì)：與已知方程式中物質(zhì)在方程式的同側，則相加；與已知方程式中物質(zhì)在方程式的異側，則相減；通過歸納總結，強化學法指導。知識問題化，突出重點，突破難點。鞏固所學，檢測目標達成度。教學環(huán)節(jié)三：用鍵能計算反應熱教師活動學生活動設計意圖1.例題講解【典例1】化學反應可視為舊鍵斷裂和新鍵形成的過程。共價鍵的鍵能是兩種原子間形成1mol共價鍵(或逆過程)時釋放(或吸收)的能量。已知H—H鍵的鍵能為436kJ·mol－1，Cl—Cl鍵的鍵能為243kJ·mol－1，H—Cl鍵的鍵能為431kJ·mol－1，則H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)的反應熱(ΔH)等于()A．183kJ·mol－1 B．－183kJ·mol－1C．－862kJ·mol－1 D．862kJ·mol－1【答案】B【解析】ΔH＝436kJ·mol－1＋243kJ·mol－1－2×431kJ·mol－1＝－183kJ·mol－1。2.【技巧指導】關鍵：利用鍵能計算反應熱的關鍵，就是要算清物質(zhì)中化學鍵的種類和數(shù)目。注意特殊物質(zhì)中鍵數(shù)的判斷反應熱ΔH的計算公式:ΔH＝E(反應物的總鍵能之和)－E(生成物的總鍵能之和)【做一做】【變式1】已知幾種化學鍵的鍵能如表所示：化學鍵鍵能a436463750根據(jù)熱化學方程式：

，計算表中的a為A．484.5 B．969 C．872 D．1938C．779 D．538【變式3】科學家已獲得了氣態(tài)N4分子，其結構為正四面體形(如圖所示)。已知鍵能是指斷開1mol化學鍵變?yōu)闅鈶B(tài)原子所需要的能量，或形成1mol化學鍵所釋放的能量。下列說法正確的是化學鍵N≡NN?N鍵能/kJ?mol?1946193A．N4屬于一種新型的化合物B．N4(g)比N2(g)穩(wěn)定C．56gN4(g)轉化為N2(g)時要釋放734kJ能量D．N4(g)和N2(g)互為同位素，N4轉化為N2屬于化學變化通過歸納總結，強化學法指導。鞏固所學，檢測目標達成度。教學環(huán)節(jié)四：用反應物和生成物的總能量計算反應熱教師活動學生活動設計意圖1.【技巧指導】反應熱ΔH的計算公式:ΔH＝生成物的總能量-反應物的總能量ΔH＝(a－b)kJ·mol－1＝－ckJ·mol－1ΔH＝(a－b)kJ·mol－1＝＋ckJ·mol－12.例題講解【典例3】研究氮的氧化物的性質(zhì)對于消除城市中汽車尾氣的污染具有重要意義。NO2有較強的氧化性，能將SO2氧化成SO3，自身被還原為NO。已知下列兩反應過程中能量變化如圖1、圖2所示，則NO2氧化SO2生成SO3(g)的熱化學方程式為【變式1】電石氣是一種常見燃料，C2H2(g)+5/2O2(g)＝2CO2(g)+H2O(l)ΔH有關化學反應的能量變化如右圖所示，已知斷裂1mol化學鍵所需的能量（kJ）：O=O為500、C-H為410，則斷裂1molC≡C鍵所需的能量（kJ）是（）A．840 B．1590 C．900 D．1250【變式2】肼()是一種高能燃料，有關化學反應的能量變化如圖所示。已知斷裂1mol化學鍵所需的能量(kJ)：N=N鍵為942、O=O鍵為500、N-N鍵為154，則斷裂1molN-H鍵所需的能量是A．194kJ B．391kJC．516kJ D．658kJ【變式3】化學反應可視為舊鍵斷裂和新鍵形成的過程?；瘜W鍵的鍵能是形成(或拆開)1mol化學鍵時釋放(或吸收)的能量。一定條件下，氫氣與氧氣反應的能量變化如圖所示，下列說法中正確的是

A．該反應的反應熱B．該反應為吸熱反應C．斷裂和放出的能量D．燃燒熱的熱化學方程式為：知識問題化，突出重點，突破難點。鞏固所學，檢測目標達成度。教學環(huán)節(jié)五：板書設計教師活動學生活動設計意圖計算依據(jù)計算反應熱方法熱化學方程式熱化學方程式與數(shù)學上的方程式相似，可以左右顛倒同時改變正負號，各項的化學計量數(shù)包括ΔH的數(shù)值可以同時擴大或縮小相同的倍數(shù)根據(jù)蓋斯定律根據(jù)蓋斯定律，可以將兩個或兩個以上的熱化學方程式包括其ΔH相加或相減，得到一個新的熱化學方程式根據(jù)燃燒熱可燃物完全燃燒產(chǎn)生的熱量＝可燃物的物質(zhì)的量×其燃燒熱根據(jù)化學鍵的變化ΔH＝反應物的化學鍵斷裂所吸收的能量和－生成物的化學鍵形成所放出的能量和根據(jù)反應物和生成物的總能量ΔH＝E(生成物)－E(反應物)理論性知識，方便學生梳理本課知識點教學環(huán)節(jié)六：教學評價與反饋教師活動教學評價設計意圖教學反思：本課的設計采取課前下發(fā)預習學案，學生預習本節(jié)內(nèi)容，找出自己疑惑的地方。課堂上師生主要解決重點、難點、疑點、考點、探究點以及學生