高一化學(xué)教案：第二單元化學(xué)反應(yīng)中的熱量

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第二單元化學(xué)反應(yīng)中的熱量單元規(guī)劃本單元內(nèi)容的編寫遵循從感性到理性、從現(xiàn)象到本質(zhì)、從生動(dòng)直觀到抽象思維、再?gòu)某橄笏季S到實(shí)踐的認(rèn)識(shí)過程。本單元內(nèi)容的編排體系可以表示如下:課時(shí)安排:化學(xué)反應(yīng)中的熱量變化1課時(shí)燃料燃燒釋放的熱量1課時(shí)化學(xué)反應(yīng)中的熱量變化從容說課本課時(shí)的主要內(nèi)容是化學(xué)反應(yīng)中的熱量變化。化學(xué)反應(yīng)有吸熱和放熱之分，學(xué)生在日常生活和化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，已經(jīng)接觸過許多的吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)，因而，教學(xué)中，可以首先要求學(xué)生舉例加以說明。能量守恒定律可以說是學(xué)生十分了解的一個(gè)定律。可以要求學(xué)生從能量守恒的角度來說明,反應(yīng)前后,反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的大小比較的方法，是從宏觀角度進(jìn)行的判斷。還要引導(dǎo)學(xué)生從微觀的角度進(jìn)行分析,理解化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)與化學(xué)鍵的鍵能大小之間的關(guān)系，鞏固對(duì)“破壞化學(xué)鍵需要吸熱、形成化學(xué)鍵需要放熱”的理解，幫助學(xué)生掌握鍵能與熱效應(yīng)之間的有關(guān)計(jì)算方法。熱化學(xué)方程式的書寫是一個(gè)重要的內(nèi)容。向?qū)W生講清幾條嚴(yán)格的書寫要求是很必要的。熱化學(xué)方程式所代表的含義也要分析透徹，因?yàn)?有關(guān)的計(jì)算與熱化學(xué)方程式是聯(lián)系在一起的。教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)重點(diǎn)熱化學(xué)方程式的書寫教學(xué)難點(diǎn)ΔH的“—"和“+”。教具準(zhǔn)備投影片若干化學(xué)試劑：鎂條、HCl、Ca（OH)2、NH4Cl三維目標(biāo)知識(shí)與技能1.了解放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。2.知道熱化學(xué)方程式的書寫方法和它所代表的含義。過程與方法通過與普通方程式對(duì)比的方法來學(xué)習(xí)熱化學(xué)方程式的書寫.情感、態(tài)度與價(jià)值觀1。通過介紹反應(yīng)熱與生產(chǎn)生活實(shí)際密切相關(guān)，認(rèn)識(shí)合理利用化學(xué)反應(yīng)的熱量的重要性。2.通過熱化學(xué)方程式書寫格式的規(guī)范，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)過程導(dǎo)入新課師在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌锏耐瑫r(shí)，必然伴隨著能量的變化，請(qǐng)同學(xué)們分析教材P32，圖2-3,討論一下這里都發(fā)生了哪些能量變化。生1鎂條的燃燒是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能、熱能。生2石油氣的燃燒是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能.生3閃電生成氮氧化物及原電池放電是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能.…………師化學(xué)反應(yīng)常伴有能量變化，我們接觸最多的還是熱量的變化，這節(jié)課我們來學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)中的熱量變化.推進(jìn)新課板書：第二單元化學(xué)反應(yīng)中的熱量化學(xué)反應(yīng)中的熱量變化師在物理和生物等學(xué)科的學(xué)習(xí)中，我們也一直提到“能量守恒定律"，這個(gè)定律的內(nèi)容是——生(回答）在反應(yīng)前后，能量的形式可以改變，但是能量的總值不變。師為什么化學(xué)反應(yīng)過程中會(huì)有放熱或吸熱現(xiàn)象?在化學(xué)反應(yīng)過程中能量的形式是如何改變的？生（思考）師（講解并板書）板書：一、化學(xué)反應(yīng)過程中反應(yīng)物、生成物能量的變化投影:①化學(xué)反應(yīng)必有新物質(zhì)生成，新舊物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)不同，本身能量有所不同。②化學(xué)反應(yīng)前后能量守恒.師通過研究化學(xué)反應(yīng)中的能量變化的原理可知,化學(xué)反應(yīng)過程也可以看成是“儲(chǔ)存"在物質(zhì)內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)化為熱能而被釋放出來，或者是熱能轉(zhuǎn)化為物質(zhì)內(nèi)部的能量而被“儲(chǔ)存”起來的過程。板書:二、化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的實(shí)質(zhì)師打破化學(xué)鍵需要吸收熱量,而形成化學(xué)鍵需要放出熱量……生思考：如果說,打破化學(xué)鍵需要吸收的熱量>形成化學(xué)鍵需要放出的熱量，那么，反應(yīng)肯定就是吸熱反應(yīng)了。反之，如果打破化學(xué)鍵需要吸收的熱量〈形成化學(xué)鍵需要放出的熱量,那么，反應(yīng)肯定就是放熱反應(yīng)了。板書：拆開化學(xué)鍵：吸收熱量形成化學(xué)鍵：放出熱量在化學(xué)反應(yīng)中,發(fā)生物質(zhì)變化的同時(shí)，還伴隨有能量變化,這種能量變化，常以熱能的形式表現(xiàn)出來。例如,我們?cè)鲞^鋁片與鹽酸，以及氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體在迅速攪拌下反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，前者反應(yīng)時(shí)放出熱量,為放熱反應(yīng)；后者反應(yīng)時(shí)吸收熱量,為吸熱反應(yīng)。在化學(xué)反應(yīng)過程中放出或吸收的熱量，通常叫做反應(yīng)熱。反應(yīng)熱用符號(hào)ΔH表示，單位一般采用kJ·mol—1。許多化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱是可以直接測(cè)量的，其測(cè)量?jī)x器叫做量熱計(jì).在中學(xué)化學(xué)中，一般研究的是在一定壓強(qiáng)下，在敞開容器中發(fā)生的反應(yīng)所放出或吸收的熱量。板書：三、放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)［演示實(shí)驗(yàn)］實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所得結(jié)論1.向一支試管中放入用砂紙打磨光亮的鎂條,加入5mL2mol·L-1的鹽，用手觸摸試管外壁2.向完好的塑料薄膜袋中加入約7gCa（OH）2，再加入約10gNH4Cl晶體，排出空氣，扎緊袋口，將固體混合使之反應(yīng)充分,用手觸摸生觀察現(xiàn)象，填寫表格中內(nèi)容。交流、討論教材第33頁(yè)問題生（回答）1.（1）放熱反應(yīng)（2)吸熱反應(yīng)(3)放熱反應(yīng)2。放熱反應(yīng)師任何化學(xué)反應(yīng)都有反應(yīng)熱，這是由于在化學(xué)反應(yīng)過程中，當(dāng)反應(yīng)物分子間的化學(xué)鍵斷裂時(shí)，需要克服原子間的相互作用，這需要吸收能量；當(dāng)原子重新組合成生成物分子，即新化學(xué)鍵形成時(shí)，又要釋放能量。就上述反應(yīng)來說，當(dāng)1molH2與1molCl2在一定條件下反應(yīng)生成2molHCl時(shí)，1molH2分子中的化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收436.4kJ的能量，1molCl2分子中的化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收242.7kJ的能量，而2molHCl分子中的化學(xué)鍵形成時(shí)要釋放431.8kJ·mol—1×2mol=863。6kJ的能量，如下圖所示。投影：H2（g）+Cl2（g）2HCl(g）的反應(yīng)熱,應(yīng)等于生成物分子形成時(shí)所釋放的總能量（863.6kJ·mol-1)與反應(yīng)物分子斷裂時(shí)所吸收的總能量(679。1kJ·mol-1)的差，即放出184。5kJ·mol—1的能量。顯然,這個(gè)分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的該反應(yīng)的反應(yīng)熱（184.6kJ·mol—1）很接近(一般用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來表示反應(yīng)熱）.1molH2與1molCl2反應(yīng)生成2molHCl時(shí)放出184.6kJ的熱量，這是該反應(yīng)的反應(yīng)熱。這說明該反應(yīng)完成時(shí),生成物釋放的總能量比反應(yīng)物吸收的總能量大,這是放熱反應(yīng)。對(duì)于放熱反應(yīng)，由于反應(yīng)后放出熱量而使反應(yīng)本身的能量降低。因此，規(guī)定放熱反應(yīng)的ΔH為“－”,即上述反應(yīng)的反應(yīng)熱為：ΔH=－184.6kJ·mol-1反之,對(duì)于吸熱反應(yīng)，由于反應(yīng)通過加熱、光照等吸收能量，而使反應(yīng)本身的能量升高。因此，規(guī)定吸熱反應(yīng)的ΔH為“+”。例如,1molC與1mol水蒸氣起反應(yīng),生成1molCO和1molH2，需要吸收131。5kJ的熱量，即該反應(yīng)的反應(yīng)熱為：ΔH=+131.5kJ·mol—1綜上所述，板書：當(dāng)ΔH為“－”或ΔH＜0時(shí),為放熱反應(yīng)；當(dāng)ΔH為“+”或ΔH＞0時(shí)，為吸熱反應(yīng)?；瘜W(xué)變化過程中的能量變化如下圖所示：化學(xué)反應(yīng)過程中能量變化示意圖師化學(xué)反應(yīng)中放出或吸收的熱量，又該如何表示出來呢？對(duì)于化學(xué)方程式：H2+Cl22HCl可以表明1份（如1個(gè)、1mol等，下同)H2與1份Cl2在點(diǎn)燃條件下反應(yīng)生成2份HCl?；瘜W(xué)方程式只表明了反應(yīng)物分子轉(zhuǎn)化為生成物分子時(shí)原子重新組合的情況，即只表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化,但它不能表明化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。如果我們把上述化學(xué)方程式改寫為下述形式：H2（g）+Cl2（g）====2HCl（g)；ΔH=－184.6kJ·mol-1即表明了1mol氣態(tài)H2與1mol氣態(tài)Cl2反應(yīng)生成2mol氣態(tài)HCl，放出了184.6kJ的熱量。這種表明反應(yīng)所放出或吸收的熱量的化學(xué)方程式，叫做熱化學(xué)方程式。熱化學(xué)方程式不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，也表明了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化.板書：四、熱化學(xué)方程式師如何書寫熱化學(xué)方程式？熱化學(xué)方程式是學(xué)習(xí)熱化學(xué)的重要工具，首先要理解熱化學(xué)方程式的含義。而熱化學(xué)方程式的含義和一般化學(xué)方程式略有不同，必須注意以下幾點(diǎn)：板書:(1)右端注上熱量的數(shù)值與符號(hào)，放出熱量ΔH為“-”，吸收熱量ΔH為“+”。(2）反應(yīng)物和生成物要注明其聚集狀態(tài)。（3)化學(xué)式前的化學(xué)計(jì)量數(shù)只表示物質(zhì)的量，不表示分子數(shù)，因此必要時(shí)可以用分?jǐn)?shù)。以下列三個(gè)化學(xué)方程式和熱化學(xué)方程式為例：2H2+O22H2OH2（g）+(1/2)O2（g）====H2O（l）；ΔH=—285.8kJ·mol-1H2(g）+(1/2）O2（g）====H2O(g)；ΔH=-241.8kJ·mol—1從熱化學(xué)方程式可以明顯地看出反應(yīng)過程中需要吸收或放出的熱量。例如，1mol氣態(tài)H2與1/2mol氣態(tài)O2反應(yīng)生成1mol水蒸氣，放出241。8kJ的熱量；1mol氣態(tài)H2與1/2mol氣態(tài)O2反應(yīng)生成1mol液態(tài)水，放出285.8kJ的熱量,上述兩個(gè)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式可以表示如下:H2(g)+O2（g)====H2O（g）；ΔH=—241.8kJ·mol—1H2(g)+O2(g)====H2O（l）;ΔH=-285。8kJ·mol—1從上述熱化學(xué)方程式可以明顯地看出，由H2與O2反應(yīng)生成H2O(l）比生成H2O（g）多放出44kJ·mol—1的熱量。板書:五、書寫熱化學(xué)方程式時(shí)應(yīng)注意的問題正確的表示方法為:1。需注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)，因反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)不同時(shí),其ΔH也不同.但中學(xué)化學(xué)中所用的ΔH的數(shù)據(jù)，一般都是在101kPa和25℃時(shí)的數(shù)據(jù)，因此可不特別注明。但需注明ΔH的“+”與“－"。水發(fā)生狀態(tài)變化時(shí)的能量變化2。要注明反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)。物質(zhì)呈現(xiàn)哪一種聚集狀態(tài)，與它們所具有的能量有關(guān)。例如,冰融化為水時(shí),需要吸收熱量，而水蒸發(fā)為水蒸氣時(shí),也需要吸收熱量，如右圖所示。因此，水在蒸氣狀態(tài)時(shí)所具有的能量與液態(tài)或固態(tài)時(shí)所具有的能量是不相同的.這也就是為什么H2與O2反應(yīng)生成2mol液態(tài)水與生成2mol水蒸氣時(shí)所放出的熱量不同的原因。3.與化學(xué)方程式不同，熱化學(xué)方程式各物質(zhì)前的化學(xué)計(jì)量數(shù)不表示分子個(gè)數(shù)，因此，它可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)。對(duì)于相同物質(zhì)的反應(yīng)，當(dāng)化學(xué)計(jì)量數(shù)不同時(shí)，其ΔH也不同。例如：H2（g）+Cl2（g）====2HCl（g)；ΔH=－184。6kJ·mol—1H2（g)+Cl2（g）====HCl(g)；ΔH=-92.3kJ·mol-12H2(g）+O2（g）====2H2O(g);ΔH=-483.6kJ·mol—1H2（g)+O2（g)====H2O（g)；ΔH=-241。8kJ·mol-1顯然，對(duì)于上述相同物質(zhì)的反應(yīng)，前者的ΔH是后者的兩倍.許多化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱可以直接測(cè)得，但有些化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱不能直接測(cè)得，需通過計(jì)算求得。正確書寫熱化學(xué)方程式對(duì)于生產(chǎn)和科學(xué)研究有重要意義。生進(jìn)行有關(guān)計(jì)算,得出結(jié)論師ΔH的大小與方程式中各物質(zhì)前的化學(xué)計(jì)量數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。無論從實(shí)踐的觀點(diǎn)還是從科學(xué)研究的觀點(diǎn)來看，利用熱化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算都是很重要的。通過計(jì)算，可以知道某個(gè)化學(xué)反應(yīng)完成時(shí)需要吸收或放出多少熱量，以便更好地控制反應(yīng)條件,充分利用能源。【例題1】葡萄糖是人體所需能量的重要來源之一.葡萄糖燃燒的熱化學(xué)方程式為：C6H12O6（s）+6O2(g)====6CO2（g）+6H2O（l）；ΔH=－2800kJ·mol-1葡萄糖在人體組織中氧化的熱化學(xué)方程式與它燃燒的熱化學(xué)方程式是相同的。計(jì)算100g葡萄糖在人體中完全氧化時(shí)所產(chǎn)生的熱量。解：根據(jù)題意，葡萄糖的燃燒熱為2800kJ·mol—1。100g葡萄糖的物質(zhì)的量為：n（C6H12O6)==0。556mol1molC6H12O6完全燃燒放出2800kJ的熱量，0。556molC6H12O6完全燃燒放出的熱量為：0.556mol×2800kJ·mol-1=1560kJ答:100g葡萄糖在人體中完全氧化時(shí)產(chǎn)生1560kJ的熱量。[學(xué)生練習(xí)］在101kPa時(shí),1molCH4完全燃燒生成CO2和液態(tài)H2O,放出890kJ的熱量,求1000LCH4（標(biāo)準(zhǔn)狀況)燃燒后所產(chǎn)生的熱量為多少？師在101kPa時(shí)，1molCH4完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量可寫出熱化學(xué)方程式,依據(jù)熱化學(xué)方程式可求出燃燒1000L（標(biāo)準(zhǔn)狀況)CH4所產(chǎn)生成的熱量。根據(jù)題意，在101kPa時(shí)，1molCH4完全燃燒的熱化學(xué)方程式為：CH4（g)+2O2（g）====CO2（g)+2H2O（l）；ΔH=—890kJ·mol-11000LCH4(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的物質(zhì)的量為：n（CH4)=1molCH4完全燃燒放出890kJ的熱量，44.6molCH4完全燃燒放出的熱量為：44。6mol×890kJ·mol—1=3.97×104kJ答：1000LCH4(標(biāo)準(zhǔn)狀況）完全燃燒產(chǎn)生的熱量為3。97×104kJ.投影:蓋斯定律及其應(yīng)用1840年，蓋斯(G.H.Hess,俄國(guó)化學(xué)家）從大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)中總結(jié)出一條規(guī)律:化學(xué)反應(yīng)不管是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的。也就是說,化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)(各反應(yīng)物）和終態(tài)（各生成物）有關(guān)，而與具體反應(yīng)進(jìn)行的途徑無關(guān)。如果一個(gè)反應(yīng)可以分幾步進(jìn)行，則各分步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和與該反應(yīng)一步完成時(shí)的反應(yīng)熱是相同的，這就是蓋斯定律。蓋斯定律在生產(chǎn)和科學(xué)研究中有很重要的意義.有些反應(yīng)的反應(yīng)熱雖然無法直接測(cè)得，但利用蓋斯定律不難間接計(jì)算求得。例如，對(duì)于反應(yīng):C(s）+O2（g）====CO（g)因?yàn)镃燃燒時(shí)不可能完全生成CO，總有一部分CO2生成，因此這個(gè)反應(yīng)的ΔH無法直接測(cè)得，但