高一化學素材：備課資料第二單元化學反應中的熱量

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精備課資料1.對反應熱ΔH的單位kJ·mol—1的教學處置教材對“反應熱ΔH的單位用kJ·mol-1”未作任何解釋。北京師大五院校合編的《無機化學》（高等教育出版社1996版）第253頁上的解釋是:這里的反應熱ΔH就是摩爾焓變（298K、101kPa時，下同），表示某反應按給定的反應方程式進行1mol反應，即ξ=1mol時的焓變.因反應進度ξ的量綱是mol,故ΔH的單位是kJ·mol—1與新版教科書配套的人教社版教師教學參考書（第三冊）第40頁上的解釋：ΔH的單位用kJ·mol-1。焓是容量性質，ΔH的大小與物質的量成正比。在書寫反應化學方程式時須注意焓變值應該與一定的反應式相對應(如在298K)。H2（g)+1/2O2（g）====H2O(l)；ΔH=-286kJ·mol—1而2H2（g)+O2（g)====2H2O（l);ΔH=-572kJ·mol—1在此mol-1已不是指1molH2或1molO2,而是指“1mol反應”。所謂1mol反應可以是1molH2和1/2molO2起反應，也可以是2molH2和1molO2起反應，前者放熱286kJ，后者放熱572kJ。這種單位表示方法是1977國際純粹與應用化學(IUPAC)物理化學分會所推薦的。所以ΔH應和化學方程式相對應，以使“1mol反應"有明確的含義，籠統地說反應熱是多少kJ·mol—1,容易引起誤解。新版教科書中還有“燃燒熱"和“中和熱”兩種特殊反應熱ΔH的概念,第42頁上寫道：燃燒熱和中和熱不同,燃燒熱是以1mol物質完全燃燒所放出的熱量來定義的,而中和熱是以生成1molH2O（l)所放出的熱量來定義的。因此在書寫它們的熱化學方程式時，應以燃燒1mol物質或生成1molH2O（l）為標準來配平其余物質的化學計量數。受此啟發(fā)，教學中我們把反應熱ΔH概念的含義變通為：在對應的化學反應中，其中的一種物質的物質的量為1mol變化量時的熱量變化值。如對于合成氨反應的熱化學方程式可以有如下三種形式：(1）N2（g）+3H2(g)2NH3（g)；ΔH1=—92.2kJ·mol—1(2）1/2N2（g)+3/2H2（g)NH3(g);ΔH2=-46。1kJ·mol-1(3)1/3N2(g)+H2（g)2/3NH3(g);ΔH3=—30.7kJ·mol—1分別可看作：(1）式的ΔH1表示合成氨反應中每消耗1mol氮氣可放出92。2kJ的熱；（2）式的ΔH2表示合成氨反應中每生成1mol氨氣可放出熱量46。1kJ的熱;(3)式的ΔH3表示合成氨反應中每消耗1mol氫氣可放出30.7kJ的熱。三者的關系是ΔH1=2ΔH2=3ΔH3。如此，在熱化學方程式中的化學計量數不再是任意數比了，而是至少有一種物質(反應物或產物)前面的化學計量數要等于1，這時的ΔH(kJ·mol-1)才是與熱化學方程式對應的確切值。當然其余物質的化學計量數可以是分數或整數。這樣學生就能正確地理解反應熱ΔH的單位—-kJ·mol—1了。2。自發(fā)反應和非自發(fā)反應人們在研究化學反應時發(fā)現，有的反應如鋼鐵在空氣中生銹，氧化鈣跟水生成消石灰等在常溫時就能自發(fā)地進行。有的反應，如氫氣在氧氣中燃燒，碳燃燒,鐵粉跟硫粉的反應等雖然需要點燃或加熱，但反應一旦發(fā)生，就能自發(fā)地進行下去.化學上把這一類反應稱為自發(fā)反應。另有一類反應，如氧化銅在氫氣中的還原反應、室溫時水電解生成氫氣和氧氣的反應等，它們不能自發(fā)地進行，反應發(fā)生后，還需要持續(xù)地加熱，或者持續(xù)地通電。一旦停止加熱或通電，反應立即停止下來。發(fā)生這類反應，需要某種“外力”的推動.化學上把這一類反應稱為非自發(fā)反應。為什么有的化學反應能自發(fā)進行，而有的化學反應卻不能自發(fā)進行呢？那些能自發(fā)進行的化學反應的推動力是什么呢？在化學熱力學的研究中,有兩條最基本的自然規(guī)律,那就是:(1）任何體系都有取得最低勢能的傾向。（2）任何體系都有取得最大混亂度的傾向。例如，手中拿的一只盒子，手一松開,盒子就會落到地面上,從而取得了較低的勢能狀態(tài)。如果在盒子里裝了一套整齊的積木,盒子跌落后積木就會變得較為混亂，更為無序。因為一個體系變得更為混亂的途徑比它變得更為整齊、有序的途徑多得多。所以它變得混亂和無序的幾率比變得整齊和有序的幾率大。這兩條最基本的自然規(guī)律跟自發(fā)反應的推動力有關。燃料燃燒釋放的熱量從容說課本課時“燃料燃燒釋放的熱量"可以先從日常生活中觀察到的現象著手，認識物質能量的轉化四處可見，多種多樣。比如，化石燃料的燃燒、植物的光合作用、閃電時產生氮氧化物、高溫冶煉鐵、鋼鐵的電化學腐蝕、鎂條的燃燒等等。自從人類懂得了用火，便以草、木為燃料，利用燃燒所放出的熱量從事各種活動。煤、石油、天然氣等化石燃料目前仍然是當今社會的主要能源，為人們的生活和生產提供了重要的基礎。在學生回顧了化石燃料燃燒放熱的事實后，可以以此為突破口,進行化學反應的熱效應本質的探究——化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因。此內容的教學,應在回顧前一專題所學的化學鍵內容的基礎上進行，先使學生了解打破化學鍵需要吸收熱量，而形成化學鍵需要放出熱量，比較吸收熱量和放出熱量的多少，就能確定該反應是吸熱反應還是放熱反應.接著，通過“拓展視野"內容,引導學生應用與燃料燃燒有關的化學知識,認識合理利用化石燃料的重要性、當前化石燃料利用中存在的急待解決的3個問題、以及解決這些問題的研究方向：防止環(huán)境污染、科學利用提高熱效率、開發(fā)高能清潔新能源.這部分內容的教學可以采用課前探究、課堂討論的形式，將任務事前布置給學生，讓他們去查閱相關資料，進行探究,而后在課堂上進行交流展示.本課為極好的聯系社會實際的素材。資源、能源、環(huán)保是當今社會的重要熱點問題,教學中結合教材要滲透資源、能源和環(huán)保的意識，以培養(yǎng)學生的社會責任感、使命感。通過分析空氣用量對燃料燃燒的利與弊，適時對學生進行一分為二的辯證唯物主義觀點的教育。在教學策略上本課盡可能采用資料、投影、錄像等教學手段以激發(fā)學生的學習興趣，通過分析、討論、閱讀、思考等教學方法,訓練學生思維能力、閱讀能力等，同時促進師生之間、學生之間的合作.教學設計教學重點化學反應熱效應的實質。教學難點從化學鍵的斷裂和形成角度，了解化學反應熱效應的實質。教具準備電腦圖片若干投影片若干三維目標知識與技能通過生產生活中的實例了解化學能和熱能的相互轉化，了解提高燃料的燃燒效率、合理利用化石燃料、開發(fā)高能清潔燃料的重要性。過程與方法1.遵循由淺入深、從感性到理性、再由理性到實踐的認識過程來設計教學。2。運用活動與探究方式,認識提高燃料的燃燒效率的重要性。情感、態(tài)度與價值觀從化學的視角認識自然、環(huán)境、能源和社會的關系。教學過程導入新課在原始社會，人類過的是茹毛飲血的生活，在發(fā)現了什么之后，人類的生活才逐步走向文明的呢?生在懂得了用“火”之后。師對！在懂得了用“火"之后，人類便以草、木為燃料，利用燃燒所放出的熱量從事各種活動.請思考下列問題：1.當今世界上使用最廣泛的能源有哪些?(石油、天然氣、煤）你身邊接觸最多的能源是什么能源？（煤、天然氣）.2.說說生活區(qū)使用管道煤氣（氫氣、一氧化碳）及石油液化氣（丙烷、丁烷)等是利用了化學反應中的什么變化?（燃燒釋放能量）（如右圖)師從人類祖先發(fā)現野火起，就開始利用化學反應所釋放的能量，如今人類所需能量的絕大部分仍由化學反應產生?；瘜W反應一般是以熱和功的形式跟外界環(huán)境進行能量交換的。其中多以熱能的形式進行能量交換。所以研究化學反應中的能量變化主要集中在熱能問題上.煤、石油、天然氣等化石燃料目前仍然是當今社會的主要能源，為人們的生活和生產提供了重要的基礎。師是否化學反應均有能量放出?生不一定，也有些化學反應是要吸收熱量的.比如，鋁片與鹽酸的反應放出熱量，NH4Cl晶體與Ba（OH）2·8H2O晶體反應要吸收熱量。師化學反應均伴有能量變化，常表現為熱量變化（還有光能、電能等）。本節(jié)課主要討論學習燃料燃燒釋放的熱量。板書：燃料燃燒釋放的熱量1。燃燒：可燃物與氧氣發(fā)生的發(fā)光、發(fā)熱的劇烈的化學反應.燃料燃燒的實例：煤、石油、天然氣等化石燃料的燃燒師試舉幾個放熱反應和吸熱反應的例子。生（回答）吸熱:CaCO3固體分解；放熱：CaO固體溶解，酸堿中和反應，燃燒。請閱讀教材第35頁表2—3中數據師不同的燃料，其組成不同，燃燒后放出的熱量也不同。你們有沒有思考過，為什么不同的燃料燃燒時放出的熱量會不同？燃料在燃燒中放出的熱量從何而來呢？師燃料燃燒過程中放出熱量的大小,取決于反應物的總能量和生成物的總能量的相對大小。燃料燃燒放出熱量的大小等于形成生成物分子中化學鍵放出的總能量與燃燒時斷裂反應物分子中化學鍵吸收的總能量之差?，F在，我們就以氫氣在氧氣中燃燒生成水為例，從化學鍵的角度來解釋它的放熱本質：已知拆開1mol氫氣中的共價鍵需要吸收熱量436kJ,拆開1mol氧氣中的共價鍵需要吸收熱量496kJ，形成水分子中的1mol氫氧鍵需要放出熱量463kJ，那么，2mol氫氣和1mol氧氣反應生成2mol水時,就會放出熱量：4×463kJ－（2×436kJ+1×496kJ）投影:化學鍵的拆開和形成的能量變化圖近年來我國能源總消費量與人均能源消費量師我們所使用的最多的燃料是煤、天然氣、石油，它們都是古代動植物遺體埋在地層下,并在地殼中經過一系列非常復雜的變化而形成的，因此，它們被稱為化石燃料?；剂鲜墙涍^億萬年才形成的蘊藏量有限的非再生能源,用一些少一些，而隨著社會的發(fā)展，人類對能源的需求量越來越大。據美國能源部和世界能源理事會的一項預測表明：全球的石油生產將在2010~2025年之間達到頂峰。他們預計全球化石類燃料資源的可開采期，石油為39年，天然氣為60年，煤為221年.因此如何合理利用能源以及開發(fā)新能源等是擺在人類面前的一個非常重要的問題.板書:2.提高燃料的使用效率請閱讀教材第36頁“拓展視野”內容，思考相應的問題生閱讀、思考師如何防止化石燃料燃燒時產生的某些物質對環(huán)境的污染?如何提高燃料的使用效率?開發(fā)哪些高能清潔能源？投影：1994年，我國自行建設的秦山核電站建成發(fā)電,結束了我國大陸無核電的歷史師在課前,我們已經布置了探究的問題，要求大家去查閱資料，現在就請大家來進行交流。生交流。生1太陽能是目前發(fā)展最快的能源，世界能源專家認為，太陽能將是下個世紀的主要能源。太陽能具有蘊藏豐富、可再生、世界各地均可獨立開采、不污染環(huán)境等優(yōu)點，所以世界各國競相開發(fā)利用，各種太陽能產品紛紛問世。生2除了太陽能外還有如核能、燃料電池、風能、氫能、生物能、地熱能、海洋能等。生3這些新能源的特點是：資源豐富、可以再生,對環(huán)境沒污染或很少污染。生4目前，人類對新能源還未能很好地開發(fā)、利用，此時，人類更應該注意的是:提高煤等化石燃料的燃燒效率。生5如果我們能把煤等化石燃料的燃燒利用率提高一倍，就相當于將這些燃料的使用時間延長了一倍，這將會為新能源的開發(fā)利用爭取足夠的時間.投影： 風力發(fā)電 太陽能熱水器師歸納整理：剛才大家的發(fā)言交流,歸納起來就是這樣一些內容：板書：a.防止環(huán)境污染、發(fā)展?jié)崈裘杭夹gb。提高熱效率c.開發(fā)高能清潔能源d。開發(fā)綜合利用煤的新技術師那如何才能提高燃料的利用率呢？燃料充分燃燒的條件是什么?投影:師燃料不充分燃燒會造成怎樣的結果？生產熱少,浪費資源，產生CO、煙塵等污染空氣、危害人體。師為使燃料充分燃燒，要通入足夠多的空氣?？諝膺^多行嗎?為什么“用扇子扇爐火,火越扇越旺，吹蠟燭一吹就滅"。生用扇子扇爐火，增加空氣量為主；吹蠟燭，主要是空氣量過多，帶走熱量，溫度降低至著火點以下。因此過多空氣會帶走部分熱量，同樣造成浪費，因此要控制適當。問：增大燃料與空氣接觸面積可采取哪些措施?（粉碎固體燃料，霧化液體燃料）師煤燃燒時會對環(huán)境產生哪些污染？(大量煙塵,產生SO2造成大氣污染，形成酸雨pH〈5。6的降雨）投影：酸雨的形成及危害。1952年12月5日至8日，英國倫敦全境被濃霧覆蓋，這是由于溫度遞增，致使燃煤產生的煙霧不斷積累，煙霧中的三氧化二鐵促使二氧化硫氧化產生硫酸泡沫，凝結在煙塵上面形成的酸霧.四天中死去人數比常年同期約多4000人。因患支氣管炎、肺炎、肺癌、肺結核、冠心病而死亡的人數成倍增加。接連幾次的煙霧，使13000人因此喪生.這就是震驚世界的“倫敦煙霧事件”。這次事件強烈震撼了人們的心靈,從此引起了人類對環(huán)境污染的重視.師因此,減少污染，提高煤的燃燒效率和發(fā)展?jié)崈裘杭夹g非常必要。高效、清潔利用煤炭的重要途徑有哪些？煤的氣化或液化：C(s）+H2O（g)CO（g)+H2(g）(水煤氣）干餾煤氣：H2、CO、CH4、CO2師實際中煤的用途只是作燃料而直接燃燒掉嗎?(綜合利用）生煤可用來制備氣體燃料、液體燃料甲醇、煤焦油、芳香族化合物等.師需進一步開發(fā)綜合利用煤的新技術.投影：課堂小結本節(jié)課主要學習了燃料燃燒釋放的熱量、放熱反應和吸熱反應的本質以及如何提高燃料的使用效率的問題。布置作業(yè)P371、5、6板書設計燃料燃燒釋放的熱量1.燃燒：可燃物與氧氣發(fā)生的發(fā)光、發(fā)熱的劇烈的化學反應。燃料燃燒的實例：煤、石油、天然氣等化石燃料的燃燒2。提高燃料的使用效率a.防止環(huán)境污染、發(fā)展?jié)崈裘杭夹gb.提高熱效率c.開發(fā)高