高中化學選修4第一章第一節(jié) 化學反應(yīng)與能量變化教案

1、高中化學選修4第一章第一節(jié) 化學反應(yīng)與能量變化教案課題：第一章 化學反應(yīng)與能量第一節(jié) 化學反應(yīng)與能量變化授課班級課 時2教學目的知識與技能1、了解化學反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因和常見的能量轉(zhuǎn)化形式；2、認識化學反應(yīng)過程中同時存在著物質(zhì)和能量的關(guān)系 3、了解反應(yīng)熱和焓變的含義4、認識熱化學方程式的意義并能正確書寫熱化學方程式過程與方法1、通過化學反應(yīng)的實質(zhì)的回顧，逐步探究引起反應(yīng)熱內(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，2、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(yīng)，培養(yǎng)學生尊重科學、嚴謹求學

2、、勤于思考的態(tài)度，樹立透過現(xiàn)象看本質(zhì)的唯物主義觀點重 點化學反應(yīng)中的能量變化，熱化學方程式的書寫難 點焓變，H的“+”與“-”，熱化學方程式的書寫知識結(jié)構(gòu)與板書設(shè)計第一章 化學反應(yīng)與能量 第一節(jié) 化學反應(yīng)與能量變化一、反應(yīng)熱 焓變1、定義：恒壓條件下，反應(yīng)的熱效應(yīng)等于焓變2、符號：H3、單位：kJ/mol或kJmol-14、反應(yīng)熱表示方法：H為“”或H0時為吸熱反應(yīng)；H為“一”或H0時為放熱反應(yīng)。5、H計算的三種表達式：(1) H = 化學鍵斷裂所吸收的總能量化學鍵生成所釋放的總能量 (2) H = 生成的總能量 反應(yīng)物的總能量(3) H = 反應(yīng)物的鍵能之和 生成物的鍵能之和二、熱化學方程式

3、(thermochemical equation)1定義：表明反應(yīng)所放出或吸收的熱量的化學方程式，叫做熱化學方程式。 例：H2(g)I2(g) =2HI(g)；H=14.9 kJ/mol2書寫熱化學方程式的注意事項：(1)需注明反應(yīng)的溫度和壓強。因反應(yīng)的溫度和壓強不同時，其H不同。(2)要注明反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)。物質(zhì)的聚集狀態(tài)，與它們所具有的能量有關(guān)。(3)熱化學方程式各物質(zhì)前的化學計量數(shù)不表示分子個數(shù)，它可以是整數(shù)也可以是分數(shù)。對于相同物質(zhì)的反應(yīng)，當化學計量數(shù)不同時，其H也不同。4熱化學方程式的應(yīng)用教學過程教學步驟、內(nèi)容教學方法【引入】相信大家都聽過這句名言：“給我一個支點和足夠長的杠桿，

4、我可以撬動地球?！敝恢朗钦l說的呢？【回答】阿基米德【提問】推動人類社會進步的這個支點和杠桿是什么呢？【講解】對，能量就是推動人類進步的“杠桿”！能量使人類脫離了“茹毛飲血”的野蠻，進入繁華多姿的文明?；瘜W反應(yīng)所釋放的能量是現(xiàn)代能量的主要來源之一（一般以熱和功的形式與外界環(huán)境進行能量交換）。所以，研究化學反應(yīng)中的能量變化，就顯得極為重要。下面讓我們一同進入選修4 化學反應(yīng)原理的學習【板書】第一章 化學反應(yīng)與能量第一節(jié) 化學反應(yīng)與能量變【回憶】通過必修二的學習，我們知道化學反應(yīng)過程中不僅有物質(zhì)的變化，還有能量的變化。那么常見的能量變化形式有哪些？【學生】閱讀本章引言回答：熱能、電能、光能等【過

5、渡】當能量以熱的形式表現(xiàn)時，我們把化學反應(yīng)分為放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)，你能列舉常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)嗎？【回答】放熱反應(yīng)如燃燒反應(yīng)、酸堿中和反應(yīng)、大多數(shù)化合反應(yīng)等；吸熱反應(yīng)如大多數(shù)分解反應(yīng)、金屬氧化物的還原反應(yīng)等【質(zhì)疑】為什么化學反應(yīng)過程中有的放熱、有的吸熱？為什么說“化學反應(yīng)過程中能量的變化是以物質(zhì)的變化為基礎(chǔ)的”？【回憶】我們知道化學反應(yīng)的實質(zhì)就是舊的化學鍵斷裂和新的化學鍵形成的過程，那么化學鍵斷裂的過程中能量是如何變化的？【提問】當水從液態(tài)變成氣態(tài)的時候能量是如何變化的？能否從微觀的角度解釋能量變化的原因？【回答】水分子之間存在分子間作用力，當水從液態(tài)變成氣態(tài)時，分子間距離增大，所以要吸收

6、能量【分析】雖然力的種類和大小不同，但是本質(zhì)都一樣，就是形成作用力時要放出能量；破壞作用力時要吸收能量，即物質(zhì)的變化常常伴隨能量的變化【探究】給出具體實例，圖例，請學生分析圖中包含的信息【引導(dǎo)】在化學反應(yīng)H2 +Cl2 =2HCl的過程中能量變化如何？【投影】【提問】為什么化學反應(yīng)過程中會有能量的變化？從兩個角度來考慮：1、從化學鍵的角度看化學反應(yīng)是怎樣發(fā)生的？與能量有什么關(guān)系？2、反應(yīng)物和生成物的相對能量的大小【圖像分析】1molH2 和1molCl2 反應(yīng)得到2molHCl要放出183kJ的能量；斷開1molH-H鍵需要吸收436kJ的能量；斷開1molCl-Cl鍵需要吸收243kJ的能量

7、；形成1molH-Cl鍵能放出431kJ的能量；【講解】1、從化學鍵的角度看化學反應(yīng)包含兩個過程：舊的化學鍵斷裂和新的化學鍵形成。斷裂化學鍵需要吸收能量，形成化學鍵要釋放出能量，斷開化學鍵吸收的能量和形成化學鍵釋放的能量通常不相等；2、反應(yīng)物和生成物的總能量通常不相等，當反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量時，化學能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量釋放出來，當反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量時，化學反應(yīng)將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為化學能儲存起來，所以化學反應(yīng)過程中總會伴隨著能量的變化?！具^渡】斷開化學鍵和形成化學鍵所吸收和放出的能量的數(shù)值是可以定量測定出來的，可以在工具書上查到，這樣我們就可以計算到反應(yīng)中的能量的具

8、體數(shù)值了?！咎釂枴?如何表示反應(yīng)過程是放熱還是吸熱呢？【講解】我們對反應(yīng)研究的對象是反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物，我們把它們稱為反應(yīng)體系，而把除它們之外的物質(zhì)稱為環(huán)境，我們把反應(yīng)體系在化學反應(yīng)過程中所釋放或吸收的能量，用熱量（或換算成相應(yīng)的熱量）來表述，叫做反應(yīng)熱，又稱作為“焓變”，用符號“H”表示，單位常采用kJ/mol或kJmol1【板書】一、反應(yīng)熱 焓變1、定義：恒壓條件下，反應(yīng)的熱效應(yīng)等于焓變2、符號：H3、單位：kJ/mol或kJmol-1【思考】我們看看H的單位是kJ/mol，這個單位的分子和分母分別代表的是什么物理量？我們可以怎樣計算H的數(shù)值？【講解】當生成物釋放的總能量大于反應(yīng)物吸收的

9、總能量時，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，使反應(yīng)本身能量降低，規(guī)定放熱反應(yīng)H為“一”，所以H為“一”或H0時為放熱反應(yīng)。 上述反應(yīng) H2(g)Cl2(g) = 2HCl(g)，反應(yīng)熱測量的實驗數(shù)據(jù)為184.6 kJ/mol，與計算數(shù)據(jù) 183kJ/mol很接近，一般用實驗數(shù)據(jù)表示，所以H =-184.6 kJ/mol。當生成物釋放的總能量小于反應(yīng)物吸收的總能量時，反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，通過加熱、光照等方法吸收能量，使反應(yīng)本身能量升高，規(guī)定H為“”，所以H為“”或H0時為吸熱反應(yīng)?！就队啊俊景鍟?、反應(yīng)熱表示方法：H為“”或H0 時為吸熱反應(yīng)；H為“一”或H0 時為放熱反應(yīng)。【講解】如果反應(yīng)物所具有的總能量高于生物

10、成具有的總能量，反應(yīng)時就會以熱能的形式放出，反之，則吸熱?！景鍟?、H計算的三種表達式：(1) H = 化學鍵斷裂所吸收的總能量化學鍵生成所釋放的總能量 (2) H = 生成的總能量 反應(yīng)物的總能量【講解】化學鍵斷裂或生成所吸收或放出的能量叫做化學鍵的鍵能。反應(yīng)鍵能越小，穩(wěn)定性越弱，能量就越高破壞它需要的能量就越??；生成物的鍵能越大，穩(wěn)定性越強，能量就越低，釋放的能量就越大，故需要放出能量，H為負，反應(yīng)之為正【板書】 (3) H = 反應(yīng)物的鍵能之和 生成物的鍵能之和【講解】H有正負之分，因此比較H大小時，要連同“+”、“-”包含在內(nèi)，類似于數(shù)學上的正負數(shù)比較，如果只比較反應(yīng)放出熱量變化，則

11、只比較數(shù)值大小?！具^渡】通過上一節(jié)的學習我們知道化學反應(yīng)過程中的反應(yīng)熱與斷裂反應(yīng)物中化學鍵吸收的能量和形成生成物中化學鍵放出的能量有關(guān)，即能量的變化時以發(fā)生變化的物質(zhì)為基礎(chǔ)的，那么如何更準確的表示一個化學反應(yīng)的熱效應(yīng)？如如何準確地描述物質(zhì)間的化學反應(yīng)及其能量變化？下面我們來學習熱化學方程式?！景鍟慷?、熱化學方程式(thermochemical equation)1 定義：表明反應(yīng)所放出或吸收的熱量的化學方程式，叫做熱化學方程式。 例：H2(g)I2(g) 2HI(g)；H= 14.9 kJ/mol【投影】例：H2(g)O2(g) = H2O(g)；H=-241.8 kJ/mol，表示 lmo

12、l氣態(tài) H2和mol氣態(tài) O2反應(yīng)生成 lmol水蒸氣，放出 241.8kJ的熱量。(在 101kPa和 25時) H2(g)十O2 (g)H2O(l)；H=-285.8kJ/mol，表示lmol氣態(tài)H2與mo氣態(tài)O2反應(yīng)在101 kPa和 25時，生成lmol液態(tài)水，放出285.8kJ的熱量?！拘〗Y(jié)】描述在一定條件下，一定量某狀態(tài)下的物質(zhì)，充分反應(yīng)后所吸收或放出熱量的多少?！局v解】熱化學方程式不僅表明了化學反應(yīng)中的物質(zhì)變化，也表明了化學反應(yīng)中的能量變化。那么熱化學方程式的書寫有什么要求或者需要注意哪些事項呢？【板書】2書寫熱化學方程式的注意事項：【講解】與普通化學方程式相比，書寫熱化學方程式

13、除了要遵循書寫化學方程式的要求外還應(yīng)注意以下幾點：【學生活動】閱讀教材歸納、總結(jié)【板書】(1)需注明反應(yīng)的溫度和壓強。因反應(yīng)的溫度和壓強不同時，其H不同?！局v解】但中學化學中所用的H的數(shù)據(jù)，一般都是在101 kPa和 25時的數(shù)據(jù)，因此可不特別注明。但需注明H的“”與“”。熱化學方程式一般不要求寫條件【投影】例如：H2(g)O2(g) = H2O(g)；H=-241.8 kJ/mol H2(g)十O2 (g)H2O(l)；H=-285.8kJ/mol【講解】從上述兩個熱化學方程式可看出，lmol H2反應(yīng)生成H2O(l)比生成H2O(g)多放出44kJ/mol的熱量。產(chǎn)生的熱量為什么不同？【板

14、書】(2)要注明反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)。物質(zhì)的聚集狀態(tài)，與它們所具有的能量有關(guān)。【講解】通常氣體用“g”、液體用”l”、固體用“s”、溶液用“aq”，且熱化學方程式通常不用“”、“”。【投影】例如：H2(g)+C12(g) = 2HCl(g)；H=-184.6 kJ/mol H2(g)+Cl2(g) = HCl(g)；H92.3 kJ/mol【板書】(3)熱化學方程式各物質(zhì)前的化學計量數(shù)不表示分子個數(shù)，它可以是整數(shù)也可以是分數(shù)。對于相同物質(zhì)的反應(yīng)，當化學計量數(shù)不同時，其H也不同。【講解】我們還需要注意的是，熱化學方程式是表示反應(yīng)已完成的量，而不管反應(yīng)是否真正完成。H與反應(yīng)完成的物質(zhì)的量有關(guān)，而方

15、程式中化學計量數(shù)只表示物質(zhì)的量的多少，并不表示物質(zhì)的分子數(shù)或原子數(shù)，所以化學計量數(shù)必須與H相對應(yīng)，如果化學計量數(shù)加倍，則H也要加倍。當反應(yīng)逆向進行時，其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號相反。【板書】4熱化學方程式的應(yīng)用【點擊試題】已知在25，101kPa下，1g (辛烷)燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水時放出48.40kJ熱量表示上述反應(yīng)的熱化學方程式正確的是A；H48.40kJ/molB；H5518kJ/molC；H+5518kJ/molD；H11036kJ/mol答案 BD【實踐活動】中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定【投影】一、實驗原理【講解】中和熱的定義是在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)而生成 1 mol

16、 H2O 時的反應(yīng)熱叫中和熱。在中學階段，只討論強酸和強堿反應(yīng)的中和熱。【回顧】必修2第二章30頁關(guān)于“中和熱”的內(nèi)容：【回答】酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol H2O時所釋放的熱量稱為中和熱?！緦嶒灐繉嶒?-3：在50mL燒杯中加入20mL 2mol/L的鹽酸，測其溫度。另用量筒量取20mL 2mol/L NaOH溶液，測其溫度，并緩緩地傾入燒杯中，邊加邊用玻璃棒攪拌。觀察反應(yīng)中溶液溫度的變化過程，并作好記錄。鹽酸溫度/NaOH溶液溫度/中和反應(yīng)后溫度/t(HCl)t(NaOH)t2 數(shù)據(jù)處理：HQ/ncmt/n 其中：c4.18J/(g)，m為酸堿溶液的質(zhì)量和，tt2t1，t1是鹽酸溫度與N

17、aOH溶液溫度的平均值，n為生成水的物質(zhì)的量。【投影】二、實驗操作【討論】上述實驗裝置和操作存在哪些問題？熱量的散失【投影】【提問】課本第5頁圖1-3與實驗2-3相比，作了哪些改進？改進的目的是什么？【回答】 1雙層燒杯、2碎泡沫塑料、3蓋板、都是為了減少熱量的散失?！舅伎寂c交流】課本第5頁實驗用品，想一想，每件用品的用途， NaOH溶液為什么不用0.50mol/L而用0.55mol/L？【回答】為了保證0.50mol/L的鹽酸完全被NaOH中和，采用堿稍過量。【講解】閱讀課本第5頁實驗步驟，強調(diào)下列問題【投影】注意事項：1、為了保證0.50mol L1的鹽酸完全被NaOH中和，采用0.55m

18、olL1NaOH溶液，使堿稍稍過量，因為過量的堿并不參加中和反應(yīng)。2、實驗中若用弱酸代替強酸，或用弱堿代替強堿，因中和過程中電離吸熱，會使測得中和熱的數(shù)值偏低。3、要使用同一支溫度計。分別先后測量酸、堿及混合液的溫度時，測定一種溶液后必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干。溫度計的水銀球部分要完全浸入溶液中，且要穩(wěn)定一段時間再記下讀數(shù)。4、實驗中所用的鹽酸和氫氧化鈉溶液配好后要充分冷卻至室溫，才能使用。5、操作時動作要快，盡量減少熱量的散失。6、實驗時亦可選用濃度體積都不相同的酸堿溶液進行中和熱的測定，但在計算時，應(yīng)取二者中量小的一種，因為過量的酸堿并不參加中和反應(yīng)。操作：學生按課本步驟做實驗，記錄相應(yīng)

19、數(shù)據(jù)?！就队啊咳?shù)據(jù)處理1、取三次測量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計算依據(jù) (t2t1)思考：如果某一次實驗的數(shù)據(jù)與另外兩次實驗的數(shù)據(jù)差異明顯，怎么辦？2、計算反應(yīng)熱：HQ/ncmt/n。其中：c4.18J/(g)，mm1m2100g，t(t2t1) ，n0.50mol L10.50mL0.025mol。H【總結(jié)】化學反應(yīng)伴隨能量變化是化學反應(yīng)的一大特征。我們可以利用化學能與熱能及其能量的相互轉(zhuǎn)變?yōu)槿祟惖纳a(chǎn)、生活及科學研究服務(wù)?；瘜W在能源的開發(fā)、利用及解決日益嚴重的全球能源危機中必將起帶越來越重要的作用，同學們平時可以通過各種渠道來關(guān)心、了解這方面的進展，從而深切體會化學的實用性和創(chuàng)造性?！倦S堂練習】1、下列說法不正確的是( A )A、放熱反應(yīng)不需加熱即可發(fā)生B、化學反應(yīng)過程中的能量變化除了熱能外，也可以是光能、電能等C、需要加熱才能進行的化學反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)D、化學反應(yīng)熱效應(yīng)數(shù)值與參加反應(yīng)的物質(zhì)多少有關(guān)2、已知 （1）H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( g ) H1 = a kJ/mol（2）2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( g ) H2 = b kJ/mol（3） H2 ( g )1/2 O2 ( g ) H2O ( l ) H3 = c kJ/mol（4