2019-2020年高二化学《化学反应的热效应》教案4.doc

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2019-2020年高二化学《化学反应的热效应》教案4 知识与技能：通过反应热定义的学习，了解反应热效应的定量描述与反应条件有关；通过中和热的实验，了解反应热效应的定量测定原理和方法；通过反应焓变定义的学习，了解反应热和反应焓变的关系；通过热化学方程式的学习，了解热化学方程式的意义，了解燃烧热的概念，体会热力学的严谨性；通过盖斯定律求算反应焓变，了解反应焓变与变化途径无关，仅仅与状态有关；通过键能的变化求算反应焓变，了解物质的结构与其能量变化的关系。 过程与方法：通过反应热定义的学习，理解实验研究和理论研究在科学探究方面的意义；在学习过程中，学会运用观察、对比、分析、思考等方法对所获得的信息进行处理；通过反应焓变概念的学习，了解实验研究和理论研究在科学探究方面的意义；在学习过程中，学会运用观察、分析、迁移等思维方法来建构新的概念；通过盖斯定律求算反应焓变的过程，体会数学、物理在学习化学中的重要性，注意理科之间的相互渗透和影响。 情感态度与价值观：体会实验成功的喜悦，感悟科学探究的乐趣；养成良好的实事求是的科学态度；体会思考带给人的愉快情感体验，感悟化学学科学习的乐趣；养成良好的实事求是的科学态度。 教学重点：反应热概念的含义；热化学方程式的正确书写；热化学方程式的正确书写以及反应焓变的计算。 教学难点：反应焓变的计算 课时安排：3课时 第二课时 【复习提问】1、什么是反应热？ 2、什么是中和热？如何测定中和热？ 【引入新课】化学反应的反应热是由于反应前后物质所具有的能量不同而产生的。能量正如质量一样，也是物质固有的性质。物质具有的这个能量可以用一个物理量来描述，为此，科学家们定义了一个称之为“焓”的物理量，下面我们来看看这个物理量。 【板书】二、化学反应的焓变 （一）焓与焓变 【阅读预习】1、焓和焓变分别是用来描述什么的物理量？ 2、反应焓变与反应热有什么关系？在什么条件下，该关系成立？ 【板书】1、焓（H）：用来描述物质所具有的能量的物理量。 【注意】① 焓是一个物理量；②焓是物质固有的性质，与密度相似 【板书】2、焓变（△H）：反应产物的总焓与反应物的总焓之差，称为反应焓变。是用来描述反应热的物理量。 （1）单位：J•mol—1或kJ•mol—1 （2）表达式： △H=H（反应产物) — H（反应物） 【学生分析】从能量角度分析焓变与吸热反应、放热反应的关系： 吸热反应：△H>0，即产物的焓（产物具有的总能量）大于反应物的焓(反应物具有的总能量 )，当由反应物生成产物时，需吸收能量。 放热反应：△H<0，即产物的焓（产物具有的总能量）小于反应物的焓(反应物具有的总能量 )，当由反应物生成产物时，需释放能量。 【板书】 △H>0 或“+”反应放热 （3）△H △H<0 或“—”反应吸热 （4）对于等压条件下的化学反应，若只存在化学能与热能之间的相互转化，则该反应的反应热等于焓变，表示为：Qp=△H （Qp为等压反应热） 【投影】我们可以借助于反应焓变示意图来理解反应焓变与反应热之间的关系。 焓 焓 反应物 反应产物 反应物 △H > 0 △H < 0 反应吸热 反应放热 反应产物 化学反应中的焓变示意图 △H = ∑E(反应产物） —∑E(反应物) 【过渡】我们以前讲的化学反应方程式仅表示物质的变化，没有将反应过程中的能量表示出来。如果既要将物质变化表示出来，也要将能量变化表示出来的话我们就要借助于热化学方程式了。 【板书】（二）热化学方程式 1、定义：表明反应所放出或吸收热量的化学方程式。 2、含义：不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。 【举例】H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H (298K)=—285.8kJ•mol—1的意义：1molH2和molO2反应生成1mol液态H2O时放出285.8kJ的热量。 【交流与讨论】观察上述热化学方程式与普通的化学方程式有什么不同？ 【学生】回答。 【交流与讨论】1、 △H的单位中 mol—1的含义是什么？ 2、 观察下面三个热化学方程式： ①H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H (298K)=—241.8kJ•mol—1 ② H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H (298K)=—285.8kJ•mol—1 ③ 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H (298K)=—571.6kJ•mol—1 试回答： 为什么① 中的△H 的值要比②中的 △H值要大？ ③中的△H的值为什么是②中的 △H值的2倍？ 3、 298K，101kPa时，合成氨反应的热化学方程式N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H= -92.38kJ/mol。 在该温度下，取1 mol N2(g)和3 mol H2(g)放在一密闭容器中，在催化剂存在进行反应，测得反应放出的热量总是少于92.38kJ，其原因是什么。 【板书】3、热化学方程式的书写要点 【投影】热化学方程式的书写要点： ① 注明各物质的聚集状态；气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。热化学方程式中不标反应条件，也不用↑和↓。 ② 注意反应热△H与测定条件（温度、压强等）有关。因此书写热化学方程式时应注明△H的测定条件。 绝大多数△H是在298K、101325Pa下测定的，可不注明温度和压强。 ③ △H的单位J•mol—1或kJ•mol—1； ④ 注意热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子数或原子数。因此化学计量数可以是整数、也可以是分数。 ⑤△H的的值与方程式中的物质前的系数成正比，若反应逆向进行，△H的数值改变符号，但绝对值不变。 ⑥△H的的值指的是反应物完成转化为产物所放出的热量。 【练习】1、比较下列各组热化学方程式中△H1与△H2 的大小，并说明理由。 （1） 2H2(g) + O2(g) = 2H2O (g) △H1 2H2(g) + O2(g) = 2H2O (l) △H2 （2） S(g) + O2(g) = SO2 (g) △H1 S(s) + O2(g) = SO2 (g) △H2 （3） H2(g) + Cl2(g) = 2HCl (g) △H1 H2(g) + Cl2(g) = HCl (g) △H2 （4） C(s) + O2(g) = CO (g) △H1 C(s) + O2(g) = CO2 (g) △H2 2、在101325Pa和298K条件下,2molH2生成水蒸汽放出484kJ热量,下列热化学方程式正确的是( ) A.2H2+O2=2H2O ， △H= -484kJ/mol B.H2O(g)= H2(g)+ O2(g) △H= +242kJ/mol C.2H2(g)+ O2(g)=2H2O(l)， △H= -484kJ/mol D.H2(g)+ O2(g)= H2O(g) △H= +242kJ/mol 3、0.3mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧，生成固态B2O3和液态水，放出649.5kJ热量，乙硼烷燃烧的热化学方程式为： 。 4、在101kPa时，0.5molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O放出495.2kJ的热量，写出该反应的热化学方程式。并计算1000L（标准状况）甲烷燃烧放出的热量为多少？480g呢？ 【小结】小结本节课的内容。 【作业】P9 1 P10 2 【板书设计】二、化学反应的焓变 （一）焓与焓变 1、焓（H）：用来描述物质所具有的能量的物理量。 2、焓变（△H）：反应产物的总焓与反应物的总焓之差，称为反应焓变。是用来描述反应热的物理量。 （1）单位：J•mol—1或kJ•mol—1 （2）表达式： △H=H（反应产物) — H（反应物） △H>0 或“+”反应放热 （3）△H △H<0 或“—”反应吸热 （4）对于等压条件下的化学反应，若只存在化学能与热能之间的相互转化，则该反应的反应热等于焓变，表示为：Qp=△H （Qp为等压反应热） （二）热化学方程式 1、定义：表明反应所放出或吸收热量的化学方程式。 2、含义：不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。 3、热化学方程式的书写要点 第三课时 【复习提问】1、什么是热化学方程式？书写热化学方程式要注意哪些要点？ 2、 写出下列反应的热化学方程式 （1）1molC2H5OH(l)与适量O2(g)反应，生成CO2(g)和H2O(l)，放出1366.8kJ热量。 。 （2）18g葡萄糖与适量O2(g)反应，生成CO2(g)和H2O(l)， 放出280.4kJ热量。 。 【讲解】化学反应的反应热，有的能够测量，有的不能测量。比如将一些生成不稳定物质的化学反应，例有C CO，CO或多或少的要转化为CO2，还有一些反应进行的比较慢，要几天，几个月，几年，甚至几十年，肯定不能测量。对于这样的反应热，我们就要进行计算才能得到。这节课我们就来讲讲反应焓变的计算。 【板书】三、反应焓变的计算 【讲解】反应焓变之所以能够有计算得出，要归功于瑞士科学家盖斯提出的盖斯定律，我们来看看该定律的内容。 【板书】（一）盖斯定律： 1、内容：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变都是一样的。 【讲解】这就说明对于化学反应，只要其反应物和反应产物确定了，不管它中间经历了多少步，反应焓变总是一定的。好比一个人登山，不管他选择什么途径，只要他从山脚到了山顶，他攀爬的高度总是一定的。这也说明了反应焓变有点像物理学中的矢量。究其原因是焓是一个状态函数。 【板书】2、理解要点： （1）反应焓变（反应热效应）只与始态（反应物）、终态（生成物）有关，与反应过程无关。 （2）焓变（反应热）总值一定。 反应物 a 生成物 △H △H2 △H1 c b △H5 △H4 △H3 【投影】 △H = △H1 + △H2 = △H3 + △H4 + △H5 【讲解】下面就结合例题，利用盖斯定律来求反应焓变。 【板书】（二）焓变的计算方法 1、利用已知焓变求未知焓变——热化学方程式相加减 【例1】试利用298K时下述反应的实验数据，计算此温度下 C（s，石墨）+O2（g）=CO（g）的反应焓变。 C（s，石墨）+ O2（g）= CO2（g） △H1 = —393.5kJ•mol—1 CO （g） + O2（g）= CO2（g） △H2 = —283.0kJ•mol—1 解：设此反应分两步进行： 第一步：C（s，石墨）+ O2（g）= CO2（g） △H1 = —393.5kJ•mol—1 第二步：CO2（g）= CO （g） + O2（g）△H2 ′= —△H2 = 283.0kJ•mol—1 将上述两步反应相加得总反应为： C（s，石墨）+O2（g）=CO（g） △H3 = ？ 根据盖斯定律，△H3 =△H1 + △H2 ′ =—393.5kJ•mol—1 + 283.0kJ•mol—1 =—110.5kJ•mol—1 答：298KC（s，石墨）+O2（g）=CO（g）的△H为—110.5kJ•mol—1。 【例2】试利用298K时下述反应的实验数据，计算此温度下P4（s，白磷）= 4P（ s，红磷）的反应焓变。 P4（s，白磷）+ 5O2（g）= P4O10（S） △H1 = —2983.2kJ•mol—1 P（s，红磷）+ O2（g）= P4O10（S） △H2 = —738.5kJ•mol—1 — 29.2 kJ•mol—1 【练习1】试利用298K时下述反应的实验数据，计算此温度下 2N2H4(g) + 2NO2(g) == 3N2(g) + 4H2O(g)的反应焓变。 N2（g） + 2O2（g） == 2NO2（g） △H1 = + 67.7kJ•mol—1 N2H4（g）+ O2（g） == N2（g）+ H2O（g） △H2 = — 534kJ•mol—1 — 1135.7 kJ•mol—1 【练习2】试利用298K时下述反应的实验数据，计算此温度下 Zn（s）+ HgO（s） == ZnO（s）+ Hg（l）的反应焓变。 Zn（s） + O2（g）== ZnO（s） △H1 = —351.1kJ•mol—1 Hg（s） + O2（g）== HgO（s） △H2= —90.7kJ•mol—1 — 260.4 kJ•mol—1 【小结】小结本节课的内容。 【作业】 P10 3、4 【板书设计】三、反应焓变的计算 （一）盖斯定律： 1、内容：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变都是一样的。 2、理解要点： （1）反应焓变（反应热效应）只与始态（反应物）、终态（生成物）有关，与反应过程无关。 （2）焓变（反应热）总值一定。 （二）焓变的计算方法 1、利用已知焓变求未知焓变——热化学方程式相加减