高中化學(xué) 第2章 化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率 第1節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的方向教案（1）魯科版選修

1、第1節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)（共3課時）第1課時 化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱與焓變【教學(xué)目標(biāo)】1.知識與技能目標(biāo)（1）通過反應(yīng)熱定義的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解反應(yīng)熱效應(yīng)的定量描述與反應(yīng)條件有關(guān)。（2）通過中和熱測定活動，使學(xué)生初步接觸反應(yīng)熱效應(yīng)的定量測定原理及方法，培養(yǎng)他們動手、動腦的能力以及分析處理數(shù)據(jù)的能力。（3）通過學(xué)習(xí)焓變的定義，使學(xué)生初步感受熱力學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性。2.過程與方法目標(biāo)（1）通過“聯(lián)想質(zhì)疑”“活動探究”等活動，逐漸形成一種邏輯嚴(yán)密的思維方法在生活經(jīng)驗中發(fā)現(xiàn)問題，利用已有的知識解釋問題，掌握自然規(guī)律，利用這些規(guī)律深化認(rèn)識，深化實(shí)踐活動。（2）通過測定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱等實(shí)踐活動，對學(xué)生進(jìn)行定量實(shí)驗的基本

2、訓(xùn)練； （3）通過“交流研討”等活動，培養(yǎng)學(xué)生準(zhǔn)確表達(dá)自己的思想、與他人交流的能力，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神。 3.情感態(tài)度價值觀目標(biāo)（1）通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生從能量的角度理解化學(xué)科學(xué)的重要性。（2）通過進(jìn)一步了解化學(xué)的研究特點(diǎn)，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)科學(xué)思維的靈活性、深刻性等良好的品質(zhì)。（3）通過實(shí)驗活動，感受親自測量數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗結(jié)論的快樂。【重點(diǎn)難點(diǎn)】1.重點(diǎn)（1）反應(yīng)熱的含義（2）中和反應(yīng)的反應(yīng)熱的測定2.難點(diǎn)中和反應(yīng)的反應(yīng)熱測定的準(zhǔn)確性。案例一【教學(xué)設(shè)計】復(fù)習(xí)導(dǎo)入1我們以前所學(xué)過的化學(xué)反應(yīng)中能量的變化是從哪個角度來說明的？2化學(xué)反應(yīng)中的能量變化的形式有哪些？教師引言所有的化學(xué)反

3、應(yīng)都有能量的變化，其中大部分都是熱量的變化，為了更準(zhǔn)確的描述反應(yīng)，我們引入了反應(yīng)熱的定義。一、反應(yīng)熱1.定義：（講述）（ppt）當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在一定溫度下進(jìn)行時，反應(yīng)釋放或吸收的熱量稱為該反應(yīng)在此溫度下的熱效應(yīng)，簡稱反應(yīng)熱。2.表示符號：Q辨析 （ppt） Q0 反應(yīng)吸熱 QQ2 B. Q1Q2 C. Q1=Q2 D.無法判斷【解析】H=H（產(chǎn)物）-H（反應(yīng)物），根據(jù)膽礬溶于水吸熱，無水硫酸銅溶于水放熱及膽礬分解的熱化學(xué)方程式可知，膽礬、無水硫酸銅及硫酸銅溶液的能量高低如下圖所示：CuSO45H2O反應(yīng)過程吸收能量吸收能量H1=-Q1kJmol-1無水CuSO4H2=+Q2kJmol-1放出能量C

4、uSO4溶液能量從圖中可以得出：Q10 反應(yīng)吸熱 Q0 反應(yīng)放熱3.單位：J或kJ4.反應(yīng)熱產(chǎn)生的原因：反應(yīng)熱是由于反應(yīng)前后物質(zhì)所具有的能量不同而產(chǎn)生的。反應(yīng)熱Q的大小與反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)、物質(zhì)的量等有關(guān)。反應(yīng)熱Q的大小與物質(zhì)的量成正比。（1）反應(yīng)熱與物質(zhì)能量的關(guān)系：當(dāng)反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量時，是反熱反應(yīng)，如圖一所示：能量反應(yīng)物的總能量生成物的總能量反應(yīng)物生成物放出能量化學(xué)反應(yīng)放出能量圖一當(dāng)反應(yīng)物具有的總能量小于生成物具有的總能量時，是吸熱反應(yīng)，如圖二所示：能量反應(yīng)物的總能量生成物的總能量反應(yīng)物生成物吸收能量化學(xué)反應(yīng)吸收能量圖二（2）反應(yīng)熱與鍵能的關(guān)系對于反應(yīng)物和生成物均為

5、氣體的反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)來源于反應(yīng)過程中斷裂舊化學(xué)鍵并形成新化學(xué)鍵時的能量變化。圖示如下：反應(yīng)物具有的總能量（E3）新化學(xué)鍵形成吸收能量（E1）生成物具有的總能量（E4）舊化學(xué)鍵斷裂放出能量（E2）根據(jù)能量守恒定律，E3-E2+E1=E4；該反應(yīng)的反應(yīng)熱：Q=E1-E2，很顯然，Q=E4-E3?？衫没瘜W(xué)鍵的鍵能估算化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)：Q=生成物的鍵能總和-反應(yīng)物的鍵能總和。對于有固體、液體參加或生成以及在溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，不能直接利用化學(xué)鍵計算反應(yīng)熱。遷移應(yīng)用【例1】(2007年高考理綜重慶卷13)已知1 g氫氣完全燃燒生成水蒸氣時放出熱量121 kJ，且氧氣中1 mol O=O鍵完全斷裂

6、時吸收熱量496 kJ，水蒸氣中1 mol HO鍵形成時放出熱量463 kJ，則氫氣中1 mol HH鍵斷裂時吸收熱量為( )A.920 kJ B.557 kJ C.436 kJ D.188 kJ 【解析】1 g氫氣完全燃燒生成水蒸氣時放出熱量121 kJ，即1molH2完全燃燒放出熱量242kJ；1molH2O中含有2mol HO鍵，水蒸氣中1 mol HO鍵形成時放出熱量463 kJ，即HO鍵的鍵能是231.5kJ；根據(jù)H2+1/2O2=H2O，該反應(yīng)的H=2E(HO)-E(H-H)-1/2E(O=O)=463kJ-E(H-H)-1/2496kJ-242kJ=-463kJ+E(H-H)+

7、1/2496kJE(H-H)= 436 kJ即氫氣中1 mol HH鍵斷裂時吸收熱量436 kJ?！敬鸢浮緾。【方法指導(dǎo)】利用鍵能計算焓變時，要注意代入數(shù)值時的正負(fù)號，斷開化學(xué)鍵要吸收能量，用正號，形成化學(xué)鍵時放出能量，用負(fù)號。變式題：在相同條件下，反應(yīng)和反應(yīng)釋放的熱量幾乎相等，從化學(xué)鍵的角度分析，是什么原因？C2H4(g)+H2(g)=C2H6(g) C3H6(g)+H2(g)=C3H8(g) 【解析】因為兩個反應(yīng)都是斷開了C=C鍵中的不穩(wěn)定的一條，斷開了H-H鍵，吸收的能量基本是相同的，然后分別形成了兩條C-H鍵，放出的能量基本是相等的。因此這兩個反應(yīng)釋放的能量幾乎相等。【答案】因為兩個反

8、應(yīng)中均斷開了相同個數(shù)和類型的共價鍵，又形成了相同個數(shù)和類型的共價鍵，所以能量變化幾乎是相同?！疽?guī)律總結(jié)】斷開或形成同種類型的化學(xué)鍵時吸收或放出的能量是相等的。學(xué)點(diǎn)二、反應(yīng)熱的測定情景激疑閱讀教材中“活動探究”，總結(jié)下列幾個問題：1.實(shí)驗的目的是什么？2.簡述量熱器的結(jié)構(gòu)3.量熱器的工作原理是什么？4.為什么在實(shí)驗中使酸或堿稍過量？5.該實(shí)驗成功的關(guān)鍵是什么？學(xué)點(diǎn)歸納一、中和熱和燃燒熱1.中和熱和燃燒熱反應(yīng)熱的種類燃燒熱中和熱定義在1.01105Pa下,1mol物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量在25時，酸與堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)，生成1mol水時所放出的熱量單位kJmol-1或Jmol-1獲得數(shù)據(jù)的方法

9、理論計算、實(shí)驗方法測量儀器量熱計（定壓式和定容式）；微量熱計二、中和熱的測定實(shí)驗（1）原理：利用簡易量熱計測定室溫下中和反應(yīng)的反應(yīng)熱，測定反應(yīng)前后兩種溶液溫度的變化值，根據(jù)Q=-C(T2-T1),計算出反應(yīng)熱。（2）儀器用品：簡易量熱計、量筒、溫度計、玻璃攪拌棒、1.0mol/LNaOH、1.0mol/L鹽酸、1.0mol/LKOH、1.0mol/L硝酸（3）實(shí)驗步驟測量100mL1.0mol/L鹽酸的初溫；記錄數(shù)據(jù)；調(diào)節(jié)100mL1.0mol/LNaOH的溫度與鹽酸的初溫相同；快速混合兩種溶液，攪拌，測量體系的最高溫度；記錄數(shù)據(jù)；計算反應(yīng)熱。分別測定氫氧化鉀溶液與鹽酸、氫氧化鈉溶液與硝酸反應(yīng)

10、的反應(yīng)熱。（4）數(shù)據(jù)記錄及處理實(shí)驗溶液溫度/K反應(yīng)熱/JT1T2NaOH溶液與鹽酸KOH溶液與鹽酸NaOH溶液與硝酸遷移應(yīng)用【例1】用50mL0.50mol/L鹽酸與50mL0.55mol/LNaOH溶液在如圖所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)。通過測定反應(yīng)過程中所放出的熱量可計算中和熱?；卮鹣铝袉栴}：（1）從實(shí)驗裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃用品是 。（2）燒杯間填滿碎紙條的作用是 。（3）大燒杯上如不蓋硬紙板，求得的中和熱數(shù)值 (填“偏大、偏小、無影響”)。（4）如果用60mL0.50mol/L鹽酸與50mL0.55mol/LNaOH溶液進(jìn)行反應(yīng)，與上述實(shí)驗相比，所放出的熱量 (填“相等、不相等”)

11、，所求中和熱 (填“相等、不相等”)，簡述理由 （5）用相同濃度和體積的氨水(NH3H2O)代替NaOH溶液進(jìn)行上述實(shí)驗，測得的中和熱的數(shù)值會 ；（填“偏大”、“偏小”、“無影響”）。【解析】（1）為了使得反應(yīng)比較充分地進(jìn)行，比較準(zhǔn)確地測定反應(yīng)后溶液的溫度，需要攪拌加快反應(yīng)的速率、使整個溶液反應(yīng)均勻。應(yīng)該使用玻璃攪拌棒進(jìn)行攪拌。所以缺少攪拌棒。（2）填充碎紙條的作用是為了保溫以減少熱量的散失。（3）大燒杯上如不蓋硬紙板，部分熱量散失，求得的中和熱數(shù)值偏低。（4）因為參加反應(yīng)的NaOH和HCl的物質(zhì)的量不相等，所以放出的熱量也不相等。但因為中和熱是指在25時，酸與堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)，生成1m

12、ol水時所放出的熱量，所以，只要發(fā)生中和反應(yīng)的酸和堿的成分不變，那么，中和熱的數(shù)值就不變。（5）因為NH3H2O是弱電解質(zhì)，其電離時要吸收熱量，所以與鹽酸進(jìn)行中和反應(yīng)放出的熱量部分用于其電離過程，所以，測得中和熱的數(shù)值會偏小。【答案】（1）玻璃攪拌棒（2）隔熱保溫（3）偏低（4）不相等，相等，因為前者與參加反應(yīng)的酸和堿的物質(zhì)的量成正比，所以不相等，后者只與參加反應(yīng)的微粒的形式有關(guān)（即氫離子和氫氧根離子），所以計算出來的值是相等的。（5）偏小?！疽?guī)律總結(jié)】在測定中和熱時，為了使獲得的實(shí)驗數(shù)據(jù)盡可能地準(zhǔn)確，在實(shí)驗過程中采取的措施1鹽酸、硝酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀四種溶液的物質(zhì)的量濃度盡可能準(zhǔn)確。2所

13、需酸和堿的濃度不宜太大，如都采用1.0molL-1。3為使中和反應(yīng)充分進(jìn)行，應(yīng)該使酸或者堿稍過量。4盡量使酸和堿的起始溫度相同，如在內(nèi)筒中加入酸時，插上溫度計后，勻速攪拌，記錄初始溫度；在加入堿之前調(diào)節(jié)其溫度，使其與量熱計中算的溫度相同。5使用分刻度較小的溫度計，測量時盡可能準(zhǔn)確，讀數(shù)至小數(shù)點(diǎn)后第二位。6實(shí)驗動作要快，盡量減少熱量的散失。變式題：已知反應(yīng)：101kPa時，2C(s)+O2(g)=2CO(g)；H=-221 kJ/mol稀溶液中H+(aq)+OH(aq)=H2O(l)；H=-57.3 kJ/mol下列結(jié)論正確的是A.碳的燃燒熱大于110.5 kJ/mol B.的反應(yīng)熱為221 k

14、J/molC.稀硫酸與稀NaOH溶液反應(yīng)的中和熱為-57.3 kJ/mol D.稀醋酸與稀NaOH溶液反應(yīng)生成1 mol水，放出57.3 kJ熱量【解析】所謂燃燒熱是指在1.01105Pa下,1mol物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量，碳完全燃燒產(chǎn)物是二氧化碳。一氧化碳燃燒放出熱量，從給定的熱化學(xué)方程式來看，1molC燃燒生成CO放出熱量110.5 kJ，碳的燃燒熱大于該數(shù)值。B選項的說法是正確的（第二課時學(xué)習(xí)熱化學(xué)方程式）。中和熱應(yīng)該是正值，題目中熱化學(xué)方程式中的-57.3 kJ/mol是該反應(yīng)的焓變，其值為負(fù)說明該反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)。因為醋酸是弱電解質(zhì)，電離需要吸收熱量，所以稀醋酸與稀NaOH溶液反應(yīng)生成1 mol水時，放出的熱量小于57.3 k