《反應(yīng)熱的計(jì)算-第2課時(shí)》公開課教學(xué)設(shè)計(jì)【化學(xué)人教版高中(新課標(biāo))】

第二節(jié)反應(yīng)熱的計(jì)算第2課時(shí)反應(yīng)熱的計(jì)算教材分析本節(jié)在學(xué)生已經(jīng)定性地了解了化學(xué)反應(yīng)與能量的關(guān)系，并通過實(shí)驗(yàn)學(xué)會(huì)了反應(yīng)熱的測量，了解了物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生能量變化與物質(zhì)的量的關(guān)系及燃燒熱的概念的基礎(chǔ)上，介紹了蓋斯定律。本節(jié)內(nèi)容分為兩部分：第一部分，介紹了蓋斯定律。教科書以登山經(jīng)驗(yàn)“山的高度與上山的途徑無關(guān)”，淺顯地對特定化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱進(jìn)行形象的比喻，幫助學(xué)生理解蓋斯定律。然后再通過對能量守恒定律的反證來論證蓋斯定律的正確性。最后通過實(shí)例使學(xué)生感受蓋斯定律的應(yīng)用，并以此說明蓋斯定律在科學(xué)研究中的重要意義。第二部分，利用反應(yīng)熱的概念、蓋斯定律和熱化學(xué)方程式進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算，通過不同類型的例題加以展示。幫助學(xué)生進(jìn)步鞏固概念、應(yīng)用定律、理解熱化學(xué)方程式的意義。學(xué)情分析處于高中學(xué)習(xí)階段的學(xué)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(gòu)建起化學(xué)反應(yīng)與能量在宏觀和微觀上的聯(lián)系以及其能相互轉(zhuǎn)化的知識(shí)。但是這種聯(lián)系已學(xué)知識(shí)與技能的能力并不完全，需要進(jìn)行必要的補(bǔ)充和拓展來使學(xué)生有一個(gè)整體的把握。注意引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確理解反應(yīng)熱、燃燒熱、蓋斯定律等，熟悉熱化學(xué)方程式的書寫，重視概念和熱化學(xué)方程式的應(yīng)用。進(jìn)行有關(guān)燃燒熱計(jì)算時(shí)，要強(qiáng)調(diào)燃燒熱規(guī)定以1mol純物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)，因此須注意熱化學(xué)方程式中物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)和反應(yīng)的?H相對應(yīng)(物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)常出現(xiàn)分?jǐn)?shù)的形式)。同時(shí)還要注意物質(zhì)的量、氣體的體積等之間的換算關(guān)系，但關(guān)鍵還是應(yīng)強(qiáng)調(diào)以1mol物質(zhì)完全燃燒作標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行計(jì)算。有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算與有關(guān)物質(zhì)的量的計(jì)算聯(lián)系很緊密，在計(jì)算過程中要注意培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力?？蛇m當(dāng)補(bǔ)充一些不同類型的習(xí)題作為課堂練習(xí)，發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)解決。不僅鞏固、落實(shí)了知識(shí)和計(jì)算技能，還能通過計(jì)算的結(jié)果說明有些物質(zhì)燃燒時(shí)，其?H的數(shù)值都很大。教學(xué)目標(biāo)【知識(shí)與技能】(1)熟練掌握熱化學(xué)方程式的書寫及正誤判斷。(2)應(yīng)用蓋斯定律進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱的計(jì)算。(3)掌握反應(yīng)熱計(jì)算的常見題型?！具^程與方法】綜合運(yùn)用反應(yīng)熱和蓋斯定律的知識(shí)解決能量變化的實(shí)際問題?！厩楦袘B(tài)度與價(jià)值觀】通過計(jì)算某些物質(zhì)燃燒時(shí)的?H數(shù)值，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)煤、石油、天然氣是當(dāng)今世界上最重要的化石燃料，喚起學(xué)生對資源利用和環(huán)境保護(hù)的意識(shí)和責(zé)任感。教學(xué)重難點(diǎn)反應(yīng)熱的計(jì)算，蓋斯定律的應(yīng)用。教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課【導(dǎo)入】上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了蓋斯定律的相關(guān)內(nèi)容，結(jié)合前兩節(jié)內(nèi)容，今天我們一起探究有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算的常見題型。二、講授新課【板書】二、反應(yīng)熱的計(jì)算教學(xué)環(huán)節(jié)一熱化學(xué)方程式的書寫及正誤判斷【板書】1.熱化學(xué)方程式的書寫及正誤判斷【典例1】化學(xué)反應(yīng)N2+3H22NH3的能量變化如圖所示，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是()A.N2(g)+3H2(g)=2NH3(l)ΔH=2(a-b-c)kJ·mol-1B.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)ΔH=2(b-a)kJ·mol-1C.12N2(g)+32H2(g)=NH3(l)ΔH=(b+c-aD.12N2(g)+32H2(g)=NH3(g)ΔH=(a+b解析：通過圖分析起點(diǎn)12molN2(g)+32molH2(g)，變化三階段為①吸收能量akJ；②放出能量bkJ；③放出能量ckJ到1molNH12N2(g)+32H2(g)=NH3(l)ΔH=(a-b-c)kJ·mol答案：A【變式訓(xùn)練1】已知在1.01×105Pa、298K條件下，2mol氫氣燃燒生成水蒸氣放出484kJ的熱量，下列熱化學(xué)方程式正確的是()A.H2O(g)=H2(g)+12O2(g)ΔH=+242kJ·molB.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-484kJ·mol-1C.H2(g)+12O2(g)=H2O(g)ΔH=+242kJ·molD.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH=+484kJ·mol-1解析：2mol氫氣燃燒生成水蒸氣放出484kJ熱量，則1mol氫氣燃燒生成水蒸氣應(yīng)放出12×484kJ=242kJ熱量；放熱反應(yīng)ΔH為“-”，各物質(zhì)的狀態(tài)分別是H2(g)、O2(g)、H2O(g)；B項(xiàng)中的H2O的狀態(tài)應(yīng)為氣態(tài)；C、D項(xiàng)中ΔH的符號應(yīng)為“-”；A項(xiàng)是逆向進(jìn)行的反應(yīng)，ΔH答案：A【變式訓(xùn)練2】在298K時(shí)通過實(shí)驗(yàn)測得如下數(shù)據(jù)，寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。(1)NO2(g)與H2O(l)反應(yīng)生成2molHNO3(aq)時(shí)，放出138kJ熱量。________________________________________________________。(2)1molC2H5OH(l)與適量O2(g)反應(yīng)，生成CO2(g)和H2O(l)，放出1366.8kJ熱量。________________________________________________________。(3)2molAl(s)與適量O2(g)發(fā)生反應(yīng)，生成Al2O3(s)放出1669.8kJ熱量。________________________________________________________。答案：(1)3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g)ΔH=-138kJ·mol-1(2)C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)ΔH=-1366.8kJ·mol-1(3)2Al(s)+32O2(g)=Al2O3(s)ΔH=-1669.8kJ·mol【歸納】熱化學(xué)方程式的書寫及正誤判斷時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：1.注明各物質(zhì)的聚集狀態(tài)。聚集狀態(tài)之間的變化有能量變化，如H2與O2反應(yīng)分別生成1mol的氣態(tài)水和1mol的液態(tài)水放出的熱量不同，即ΔH的數(shù)值不同。2.熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，不表示微粒個(gè)數(shù)，故可以是整數(shù)也可以是分?jǐn)?shù)。3.熱化學(xué)方程式是指反應(yīng)已完成的量，而ΔH的值也與反應(yīng)完成的量有關(guān)，故方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)必須與ΔH相對應(yīng)。4.對于可逆反應(yīng)的情況，正反應(yīng)與逆反應(yīng)的ΔH數(shù)值相等，符號相反。尤其注意合成氨的反應(yīng)3H2(g)+N2(g)?2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1是指生成2molNH3(g)時(shí)放出92.4kJ的熱量，而不是3molH2(g)與1molN2(g)混合在一定條件下反應(yīng)就可放出92.4kJ的熱量，其實(shí)際放出的熱量小于92.4kJ。教學(xué)環(huán)節(jié)二利用蓋斯定律進(jìn)行反應(yīng)熱的計(jì)算【典例2】發(fā)射衛(wèi)星時(shí)可用肼(N2H4)為燃料，用二氧化氮為氧化劑，這兩種物質(zhì)反應(yīng)生成氮?dú)夂退魵狻Ｒ阎孩貼2(g)+2O2(g)=2NO2(g)ΔH1=+67.7kJ·mol-1②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)ΔH2=-534kJ·mol-1試計(jì)算1mol肼和二氧化氮完全反應(yīng)時(shí)放出的熱量為kJ；寫出肼與二氧化氮反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_____________________。

解析：由題意知：N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)ΔH1=+67.7kJ·mol-1①N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)ΔH2=-534kJ·mol-1②根據(jù)蓋斯定律，要在反應(yīng)物中消去O2并得到N2H4和NO2的反應(yīng)。令②×2-①得：2N2H4(g)-N2(g)=2N2(g)+4H2O(g)-2NO2(g)ΔH=2ΔH2-ΔH1整理得：2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g)ΔH=2ΔH2-ΔH1=-534kJ·mol-1×2-67.7kJ·mol-1=-1135.7kJ·mol-1則1molN2H4完全反應(yīng)放出的熱量為1135.答案：567.852N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g)ΔH=-1135.7kJ·mol-1【變式訓(xùn)練3】已知下列兩個(gè)熱化學(xué)方程式：H2(g)+12O2(g)=H2O(l)ΔH=-285.8kJ·molC3H8(g)+5O2(g)=4H2O(l)+3CO2(g)ΔH=-2220.0kJ·mol-1(1)實(shí)驗(yàn)測得H2和C3H8的混合氣體共5mol，完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放熱6264.5kJ，則混合氣體中H2和C3H8的體積比是。

(2)已知：H2O(l)=H2O(g)ΔH=+44.0kJ·mol-1，寫出丙烷燃燒生成CO2和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式：_________________。

解析：(1)混合氣體共5mol完全燃燒時(shí)，放出6264.5kJ的熱量，由熱化學(xué)方程式計(jì)算出n(H2)：n(C3H8)=1：1。(2)丙烷燃燒生成4mol水，當(dāng)生成氣態(tài)水時(shí)，放出的熱量減少，ΔH=-(2220.0-44×4)kJ·mol-1=-2044.0kJ·mol-1。答案：(1)1∶1(2)C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(g)ΔH=-2044.0kJ·mol-1【歸納】利用蓋斯定律進(jìn)行問題分析時(shí)，常采用熱化學(xué)方程式加合法和虛擬途徑法。(1)虛擬途徑法：先根據(jù)題意虛擬轉(zhuǎn)化過程，然后根據(jù)蓋斯定律列式求解，即可求得待求的反應(yīng)熱。(2)加合法：根據(jù)需要將熱化學(xué)方程式進(jìn)行代數(shù)轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行加減運(yùn)算，得出所需要的熱化學(xué)方程式。轉(zhuǎn)換時(shí)應(yīng)注意各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)與ΔH的數(shù)值同等倍數(shù)的改變，ΔH的符號也作相應(yīng)的改變。(設(shè)計(jì)意圖：進(jìn)一步熟悉蓋斯定律的應(yīng)用)教學(xué)環(huán)節(jié)三根據(jù)化學(xué)鍵的鍵能計(jì)算反應(yīng)熱【典例3】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(yīng)熱(ΔH)等于()A.-183kJ·mol-1 B.183kJ·mol-1C.-862kJ·mol-1 D.862kJ·mol-1解析：根據(jù)ΔH=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能知：ΔH=436kJ·mol-1+243kJ·mol-1-2×431kJ·mol-1=-183kJ·mol-1。答案：A【變式訓(xùn)練4】根據(jù)下表的鍵能的數(shù)據(jù)，可計(jì)算出CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)的ΔH為()化學(xué)鍵O=OC—HO—HC=O鍵能/kJ·mol-1497414463803A.-379kJ·mol-1 B.-808kJ·mol-1C.-1656kJ·mol-1 D.-2532kJ·mol-1解析：依題意有：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)ΔH=(4×414+2×497-2×803-4×463)kJ·mol-1=-808kJ·mol-1。答案：B【歸納】化學(xué)鍵的鍵能是形成(或拆開)1mol化學(xué)鍵時(shí)釋放(或吸收)的能量。反應(yīng)熱與鍵能的關(guān)系為ΔH=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能。(設(shè)計(jì)意圖：明確反應(yīng)熱與鍵能的定量關(guān)系為ΔH=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能，提高同學(xué)們答題的正確率)【典例4】已知：2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)ΔH=-196.6kJ·mol-1，計(jì)算每生產(chǎn)1萬噸98%的濃硫酸所需要的SO3的質(zhì)量和由SO2生產(chǎn)這些SO3所放出的熱量。解析：1萬噸98%的濃硫酸所含H2SO4的質(zhì)量為104×106g×98%=9.8×109g。設(shè)需要的SO3的質(zhì)量為x，反應(yīng)放出的熱量為y。由H2SO4~SO3~ΔH98g80g196.6kJ·mol-1×19.8×109gxy可得：x=9.8×109g×80g98g=8.0×10答案：8.0×103t9.83×109kJ【變式訓(xùn)練5】已知：1.00gCH4完全燃燒生成液態(tài)水和CO2放出59.6kJ熱量，C2H2的燃燒熱ΔH=-1298.3kJ·mol-1。試計(jì)算CH4的燃燒熱和1kgC2H2在O2中完全燃燒(生成液態(tài)水和CO2)所放出的熱量。【變式訓(xùn)練5】答案：ΔH=-(16g·mol-1×59.6kJ·g-1)=-953.6kJ·mol-1；Q=1000g26【歸納】熱化學(xué)方程式中ΔH與各物質(zhì)的物質(zhì)的量對應(yīng)成比例，已知熱化學(xué)方程式，便可計(jì)算一定量的反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)所放出的熱量或放出一定量的熱量時(shí)消耗或生成的物質(zhì)的質(zhì)量、體積和物質(zhì)的量。三、課堂小結(jié)通過本節(jié)課對反應(yīng)熱常見計(jì)算題型的練習(xí)，希望同