第一节化学反应的热效应教案.docx
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第一节化学反应的热效应教案
第一节化学反应的热效应
<教材编写意图>：
本节以定量描述化学反应的热效应为主线索，首先定义反应热的概念，并介绍定量测定反应热的试验方法，使学生对定量描述反应的热效应有总体认识；其次针对一种常见的反应条件〔等温、等压〕介绍其反应热——焓变的概念与计算，使学生能够比较深入地了解化学热力学定量处理反应热效应的一些重要思想和方法。
出于定量描述一个反应的反应热的需要，本节介绍了热力学规定的描述方法——热化学方程式。
为了定量计算反应的焓变，尤其是为了通过理论方法获得无法实验测得的反应焓变，本节介绍了重要的盖斯定律。
本节教学的目的是让学生对化学热力学的本质和研究方法的特点有所了解，并了解在实际研究或生产中计算反应热的一种重要方法，使他们对化学热力学产生兴趣。
<本节教材内容的知识框架>：
【课标三维定向】
１.知识与技能
⑴了解化学反应中能量变化的实质，理解反应热、放热反应、吸热反应、焓及焓变等概念。
⑵明确测定中和反应热的要点，测定中和反应热的基本原理和方法。
⑶能熟练书写热化学方程式，能利用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算
２.过程与方法
⑴通过化学反应中的能量变化，理解放热反应和吸热反应的实质。
且会利用量热计测定反应热。
⑵能从能量的角度说明“焓”及“焓变”的意义，能熟练书写热化学方程式。
⑶掌握盖斯定律，并能进行有关发应热的计算。
３.情感态度与价值观
通过常见的化学反应的热效应，结合物质的结构，体会化学反应的实质，感受化学反应中的能量变化及能源危机，培养学习化学的兴趣，乐于探究物质变化的奥秘，感受化学世界的奇妙，培养创新精神和实践能力。
<教学目标>：
1.通过反应热定义的学习，使学生了解反应热效应的定量描述与反应条件有关。
2.通过中和热测定活动，使学生初步接触反应热效应的定量测定原理及方法，培养他们动手、动脑的能力以及分析、处理实验数据的能力。
3.通过学习反应焓变的定义以及热化学方程式，使学生初步感受到热力学的严谨性及其意义。
4.通过学习根据盖斯定律求算反应焓变，使学生初步接触热力学状态函数的变化与变化途径无关这一重要的基本性质，并能初步运用这一性质正确处理具有实际意义的等压反应热效应数据。
5.通过本节内容的学习，使学生从能量的角度理解化学科学的重要性。
<教学重点>：
反应热概念的含义、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。
<高考题再现>考察方法：
运用盖斯定律进行反应焓变的计算
〔07山东〕用CH4催化复原NO，可以消除氮氧化物的污染。
例如：
CH4〔g〕+4NO2〔g〕=4NO〔g〕+CO2〔g〕+2H2O〔g〕∆H=—574kJ/mol
CH4〔g〕+4NO〔g〕=2N2〔g〕+CO2〔g〕+2H2O〔g〕∆H=—1160kJ/mol
假设用标准状况下4.48LCH4复原NO2至N2，整个过程中转移的电子总数为〔阿伏加德罗常用NA表示〕。
放出的热量为kJ。
〔08山东〕丙烷脱氢可得丙烯。
已知：
C3H8〔g〕==CH4〔g〕+HC≡CH〔g〕+H2〔g〕∆H1=156.6kJ/mol
CH3CH=CH2〔g〕==CH4〔g〕+HC≡CH〔g〕∆H2=32.4kJ/mol
则相同条件下，反应C3H8〔g〕==CH3CH=CH2〔g〕+H2〔g〕的∆H=kJ/mol
〔09山东〕已知：
O2（g）=O2+（g）+e- ∆H1=1175.7kJ·mol-1
PtF6（g）+e-=PtF6-（g） ∆H2=—771.1kJ·mol-1
O2+（g）+PtF6-（g）=O2+PtF6-〔s〕 ∆H3=482.2kJ·mol-1
则反应O2〔g〕+PtF6（g）=O2+PtF6-（s）的H=________kJ·mol-1。
（10山东-28）〔4〕以H2为燃料可制成氢氧燃料电池。
已知2H2〔g〕+O2〔g〕===2H2O（l）△H=-572KJ．mol-1
某氢氧燃料电池释放228．8KJ电能时，生成1mol液态水，该电池的能量转化率—为。
〔11山东-28〕
〔2〕已知：
2SO2〔g〕+O2〔g〕===2SO3〔g〕ΔH=-196.6kJ·mol-1
2NO〔g〕+O2〔g〕===2NO2〔g〕ΔH=-113.0kJ·mol-1
则反应NO2〔g〕+SO2〔g〕===SO3〔g〕+NO〔g〕的ΔH=kJ·mol-1。
<教学课时安排>：
3课时〔新授课2节+习题课1节〕
§1.1化学反应的热效应〔1〕
教学目标：
1、了解反应热和焓变的含义，理解化学变化过程中能量变化的原因，能说出常见的能量转化形式。
2、初步学习测定化学反应的反应热的实验方法，能正确分析误差产生的原因并能采取适当措施减小误差。
教学设计：
一、板书设计
二、教学过程
【课前延伸】——学生自主学习
教学要求：
〔1〕要求学生课前自学填写相应学案部分。
〔2〕上正课前用ppt展示答案，并要求学生上课前大声背诵。
〔3〕检查三名同学的掌握情况，并展示反应热的ppt〔第4页〕。
【学习目标】——用ppt展示
【课堂探究】——小组合作进行
一、反应热的测定〔阅读P3—P4活动·探究测定中和反应的反应热〕
1、教学要求：
〔1〕学生分组实验：
按课本P3的实验步骤进行
每小组6名同学分工如下：
一名同学量取100mL的盐酸，一名同学测量其温度；一名同学量取100mL的氢氧化钠溶液，一名同学测量其温度；一名同学混合溶液操作，测量体系的最高温度；一名同学记录实验数据。
第2、3个实验的分工可以交换进行。
〔2〕给出实验数据〔用ppt展示〕，并讲明实验数据处理的方法，要求学生进行计算并得出实验结论。
2、[思考]〔1〕如何解释上述结论？
〔用ppt展示〕
参加反应的物质都是强酸或强碱，它们在水中是完全电离的，因此所发生的反应都是溶
液中的H+和OH-结合生成水。
H++OH-=H2O
三个实验中所用溶液的体积是相同的，溶液中H+和OH-的浓度也是相同的。
三个反应都是在室温下进行的。
〔2〕认真反思实验过程以及数据处理的过程，答复以下问题：
〔填增大、减小或不变〕
设100mL1.0mol·L-1NaOH溶液与100mL1.0mol·L-1盐酸反应的反应热为Q。
如果将上述实验中盐酸的浓度变为1.1mol·L-1，其它条件均不变，则反应热为。
如果将上述实验中的体积变为200mL，其它条件均不变，则反应热为。
如果将上述实验中的浓度均变为1.1mol·L-1，其它条件均不变，则反应热为。
如果将上述实验中的NaOH溶液换为氨水，其它条件均不变，则反应热。
如果将上述实验中的盐酸换为醋酸，其它条件均不变，则反应热。
如果将上述实验中的100mL1.0mol·L-1盐酸换为适当的浓硫酸，其它条件均不变，则反应热。
〔用ppt展示〕
①Q不变②2Q增大③1.1Q增大④减小⑤减小⑥增大
〔3〕实验室假设没有量热计，可改用如右图所示的简易装置来测定反应热：
在大烧杯底部垫碎泡沫塑料〔或碎纸条〕，使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。
然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料〔或碎纸条〕，到达保温隔热、减少实验过程中热量损失的目的。
大烧杯上用泡沫塑料板〔或硬纸板〕做盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过。
请答复以下问题：
环形玻璃搅拌棒的作用是什么？
可以用环形金属搅拌棒代替吗？
为什么？
泡沫塑料板〔或碎纸条、碎泡沫塑料〕的作用是什么？
结合实验的具体操作步骤，请思考是反应热测定结果往往偏低的原因有哪些？
〔至少4点〕
实验时，经常将NaOH溶液的浓度改为1.05mol·L-1，为什么？
放出的热量与原来的一样吗？
〔用ppt展示答案〕
①使酸碱溶液混合均匀并快速完成反应不可以散热较快
②保温作用
③碎纸条较少，保温效果差测定时间太长泡沫塑料板未盖严反应未完成即测量温度未测到最高温度酸或碱溶液的体积偏少酸或碱溶液的浓度偏小等
④使盐酸更加充分的反应一样
二、化学反应的焓变〔阅读课本P5的有关内容〕
１、焓：
物质所具有的能量是物质的固有性质，可以用一个物理量焓表示，符号为H，用它的变化〔焓变〕来描述化学反应的反应热。
2、反应焓变
①定义：
反应产物的总焓与反应物的总焓之差。
②数学表达式：
△H=H（反应产物）-H（反应物）
③单位：
J·mol-1或kJ·mol-1
3、化学反应的焓变示意图〔画示意图〕
[思考]在什么条件下，反应焓变△H等于该反应的反应热？
〔用ppt展示答案〕
•对于在等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则反应热即反应焓变等于反应产物的焓与反应物的焓之差：
•Qp=△H=H（反应产物）-H（反应物）
[总结梳理]——学生自主进行〔用ppt展示答案〕
•1、当一个化学反应在一定温度下进行时，反应释放或吸收的热量称为此反应在该温度下的反应热。
•2、反应热可以用量热计测量。
在测定反应热的实验中，反应释放或吸收的热量可通过反应前后体系温度的变化来计算。
Q=-C（T2-T1）
•3、对于在等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则反应热即反应焓变等于反应产物的焓与反应物的焓之差：
•Qp=△H=H（反应产物）-H（反应物）
[稳固检测]——当堂进行〔用ppt展示答案〕
•1.AC2.B3.D4.C
【教学反思】
【课后作业】1、整理第一课时学案，预习第二课时相应内容
2、完成第一课时的跟踪练习。
【作业反馈出的问题】
§1.1化学反应的热效应〔2〕
【学习目标 】
1、掌握热化学方程式的正确书写和准确表达。
使学生感受热力学的严谨性及其意义。
2、掌握利用盖斯定律计算反应焓变的方法和步骤。
【重点难点】热化学方程式的正确书写以及反应焓变的计算
教学设计：
一、板书设计
二、教学过程
【课前延伸】——学生自主学习
教学要求：
〔1〕要求学生课前自学填写相应学案部分。
〔2〕上正课前用ppt展示答案，并要求学生上课前大声背诵。
〔3〕检查三名同学的掌握情况，并展示反应热的ppt〔第13、14页〕。
【学习目标】——用ppt展示
【课堂探究】——小组合作进行
一、热化学方程式〔检查学生背诵及以下热化学方程式的意义表达〕
2H2（g）＋O2（g）＝2H2O
（1）∆H＝－571.6kJ•mol－1
〔用ppt展示相关答案〕
热化学方程式的意义：
2molH2（g）与1molO2（g）完全反应，生成2molH2O
（1）时，放出571.6kJ的热量。
例题：
1molC（s）与1molH2O（g）反应生成1molCO（g）和1molH2（g），需要吸收131.5kJ的热量，此反应的热化学方程式可写为：
C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）∆H＝+131.5kJ•mol-1
其中∆H的单位中mol－1的含义：
说明参加反应的各物质的物质的量与化学方程式中各物质的化学式的系数相同。
书写步骤：
〔用ppt展示相关答案〕
•1、写出并配平化学方程式。
•2、注明各物质的聚集状态。
•3、算出与各物质的系数相一致的∆H数值，并注明温度写在化学方程式之后。
课堂练习：
〔要求学生独立完成并认真思考〕
已知在298k时，由氢气和氮气反应生成，放热46.11kJ，将以下化学方程式写成热化学方程式：
3/2H2+1/2N2=NH3
1/2N2（g）+3/2H2（g）=NH3（g）∆H（298k）＝-46.11kJ•mol-1
3H2+N2=2NH3
N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）∆H（298k）＝-92.22kJ•mol-1
NH3=3/2H2+1/2N2
NH3（g）=1/2N2（g）+3/2H2（g）∆H（298k）＝46.11kJ•mol-1
分组讨论五组热化学方程式并总结书写热化学方程式的注意事项：
〔用ppt展示相关答案〕
•1、要注明反应物和生成物的聚集状态〔第一组和第二组〕。
•2、要注明反应温度〔第三组〕。
•3、化学方程式中各物质的系数加倍，∆H数值的绝对值也加倍〔第四组〕。
•4、反应逆向进行，∆H的数值改变符号，但绝对值不变〔第五组
要求学生背诵加深认识。
深入思考：
298K，101kPa时，合成氨反应的热化学方程式为N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）∆H（298K）＝－92.4kJ•mol－1。
在该温度下，取3molH2（g）和1molN2（g）和放在一密闭容器中，在催化剂存在进行反应，测得反应放出的热量总是小于92.4kJ，其原因是什么？
〔用ppt展示相关答案〕
由于合成氨反应是可逆反应，当3molH2（g）和1molN2（g）反应时，不可能完全反应生成2molNH3（g），所以放出的热量总是小于92.4kJ。
二、反应焓变的计算
1、盖斯定律〔要求学生阅读课本p7填写〕
（1）定义：
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）实质：
由于在指定的状态下各种物质的焓值都是确定且唯一的，因此无论经过哪些步骤从反应物变成反应产物，它们的差值是不会改变的，也就是说，反应焓变都是一样的。
2、根据盖斯定律计算化学反应的焓变
例题：
在298K时，①石墨与氧气反应生成1molCO2，放热393.5kJ（∆H1）；②石墨与氧气反应生成1molCO，放热110.5kJ（∆H2）；③CO与氧气反应生成1molCO2，放热283.0kJ（）。
写出三个热化学方程式：
〔用ppt展示相关答案〕
①C（s,石墨）＋O2（g）＝CO2（g）△H1＝―393.5kJ/mol
②C（s,石墨）＋1/2O2（g）＝CO（g）△H2＝―110.5kJ/mol
③CO（g）＋1/2O2（g）＝CO2（g）△H3＝―283.0kJ/mol
讨论：
〔1〕∆H1，∆H2，∆H3三者之间的关系：
∆H1=∆H2+∆H3
〔2〕假设∆H2未知，求∆H2〔写出过程〕
〔用ppt展示方法一、方法二〕
课堂小结：
利用已知焓变求未知焓变的方法
假设一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为这几个化学反应焓变的代数和。
课堂跟踪练习：
〔要求学生认真思考后，然后稳固练习〕
在298K、101kPa时，已知：
①2C（s，石墨）＋2O2（g）＝2CO2（g）△H1＝－787kJ•mol－1
②H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O
（1）∆H2＝－285.8kJ•mol－1
③2CO2（g）＋H2O（l）＝C2H2（g）＋5/2O2（g）∆H3＝+1299.5kJ•mol－1
根据盖斯定律计算：
298K时，反应2C（s，石墨）+H2（g）=C2H2（g）的焓变。
△H＝△H1+∆H2+∆H3＝226.7kJ•mol－1
变式训练1：
在298K、101kPa时，已知：
①C（s，石墨）＋O2（g）＝CO2（g）△H1＝－393.5kJ/mol
②2H2（g）＋O2（g）＝2H2O
（1）∆H2＝－571.6kJ•mol－1
③2CO2（g）＋H2O（l）＝C2H2（g）＋5/2O2（g）∆H3＝+1299.5kJ•mol－1
根据盖斯定律计算：
298K时，反应2C（s，石墨）+H2（g）=C2H2（g）的焓变。
△H＝2△H1+1/2∆H2+∆H3＝226.7kJ•mol－1
变式训练2：
在298K、101kPa时，已知：
①C（s，石墨）＋O2（g）＝CO2（g）；△H1＝－393.5kJ/mol
②2H2（g）＋O2（g）＝2H2O
（1）；∆H2＝－571.6kJ•mol－1
③2C2H2（g）＋5O2（g）＝4CO2（g）＋2H2O（l）；∆H3＝－2599kJ•mol－1
根据盖斯定律计算：
298K时，反应2C（s，石墨）+H2（g）=C2H2（g）的焓变。
△H＝2△H1+1/2∆H2-1/2∆H3＝226.7kJ•mol－1
[总结梳理]——学生自主进行〔用ppt展示相关答案〕
•1、热化学方程式可用于定量描述化学反应的焓变。
书写热化学方程式时要注明反应物和反应产物的聚集状态及反应温度。
•2、反应焓变可以通过盖斯定律计算。
•如果一个化学方程式可以通过其他几个化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变为相关化学反应的焓变的代数和。
[稳固检测]——当堂进行〔用ppt展示相关答案〕
1、写出以下热化学方程式：
①N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）∆H（298k）＝-92.4kJ•mol-1
②CO（g）＋1/2O2（g）＝CO2（g）△H（298k）＝―283.0kJ/mol
③S（s）＋O2（g）＝SO2（g）△H（298k）＝―304kJ/mol
④CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）△H（298k）＝178.2kJ/mol
2、
2N2H4（g）+2NO2（g）=3N2（g）+4H2O（g）∆H＝-1135.7kJ•mol-1
【教学反思】
【课后作业】1、整理第2课时学案
2、完成第二课时跟踪训练
【作业反馈出的问题】
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