鲁科版选修4第1章《第1节 化学反应热效应》教学案.docx

鲁科版选修4第1章《第1节 化学反应热效应》教学案.docx

《鲁科版选修4第1章《第1节 化学反应热效应》教学案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《鲁科版选修4第1章《第1节 化学反应热效应》教学案.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

鲁科版选修4第1章《第1节化学反应热效应》教学案

第1章化学反应与能量变化

第1节化学反应的热效应

一、反应热：

通常情况下，化学反应中能量的变化主要是__________和__________之间的转化，几乎所有化学反应都伴随着________的释放和吸收。

⑴化学上规定，当化学反应在　　　　　下进行时，反应所　　　或　　　的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称　　　　，通常用符号　　　　表示。

⑵反应　　热时，反应热（Q）为正值；反应　　　热时，反应热（Q）为负值。

⑶确定某一反应的反应热通常方法有用　　　　测定的实验方法和通过理论计算来求得。

反应热测定时的计算公式Q=–C（T1–T2）中，C表示_____________，T1、T2分别表示_______________________________________。

二、放热反应和吸热反应

⑴①　　　　　　的化学反应为放热反应，这是一个把　　　　　　　　　　能量转化为热能等而被释放出来的过程。

如　　　　　　　　　　　　等。

②　　　　　热量的化学反应为吸热反应，这是一个把热能等转化为　　　　　　　能量被“贮存”起来的过程。

如：

灼　　　　　　　　　　　　　　　　等。

⑵①常见的放热反应有：

Ⅰ.活泼金属与酸或水的反应。

如：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

Ⅱ.酸碱中和反应。

如：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

Ⅲ.燃烧反应。

如：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

Ⅳ.大多数的化合反应。

如：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

②常见的吸热反应有：

Ⅰ.大多数的分解反应。

如：

　　　　　　　　　。

Ⅱ.大多数持续加热或高温的反应。

如：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

Ⅲ.Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应

三、焓和焓变

⑴反应的“焓”是描述　　　　　　　　　　　，符号是“　　”，单位是“　　　　”。

物质所聚集的状态不同，所具有的能量也不同，“焓”也不同，一般来说，　　＞　　＞　　。

⑵热化学研究表明，对于等压条件下进行的化学反应，除去伴随着反应体系体积的改变做功所消耗的能量，如果反应中物质的能量变化全部转化为　　　能，而没有转化为电能、光能等其它形式的能，则反应前后物质的　　　的改变（反应的“焓变”）就等于该反应的反应热。

⑶其表达式是：

△H＝　　　　　　　　　　

如果△H＞0，即反应产物的焓　　　　　反应物的焓，说明反应是　　　　能量的，为　　　　热反应。

如果△H＜0，即反应产物的焓　　　　　反应物的焓，说明反应是　　　能量的，为　　　热反应。

四、热化学方程式

在热化学中，常用热化学方程式把一个化学反应中_____________的变化和____________的变化同时表示出来。

H2（g）+1/2O2（g）==H2O（l）；△H（298K）=－285.8KJ·mol-1表示__________________________，若将方程式改为2H2（g）+O2（g）==2H2O（l）；△H（298K）=－571.6KJ·mol-1则表示___________________________________,两者的意义______（填“相同”或“不同”）

热化学方程式书写时应注意：

⑴要在△H后面注明反应的温度；不标，则特指298K。

⑵要注明反应物和生成物的聚集状态，常用s、l和g分别表示固态、液态和气态。

水溶液中的溶质则用aq表示。

若是同分异构体，则在标明状态的同时，还要注明同分异构体的名称。

热化学方程式中不用“↑”、“↓”。

⑶注意△H中“＋”、“－”的意义（“＋”为△H＞0，吸热反应；“－”为△H＜0，放热反应）及单位kJ·mo－1。

⑷△H与方程式中计量数有关，计量数以“mol”为单位，可为小数或分数。

依据焓的性质，若化学方程式中各物质的系数加倍，则△H的数值也加倍，若反应逆向进行，则△H改变符号，但绝对值不变。

五、盖斯定律的

⑴盖斯定律的内容是:

不管化学反应是　　　　　　　　　完成，其反应热是相同的。

即化学反应的反应热只与反应的　　　　　　　　有关，而与反应的　　　　无关。

对于那些进行很慢和难以测量的反应，可通过盖斯定律计算出该反应的反应热。

⑵△H1、△H2、△H3三者的关系为：

（3）反应热的计算

由盖斯定律可知：

反应热的大小与反应的　　　　无关，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热是　　　　的。

我们可以将两个或多个热化学方程式包括其△H相　　　或相　　，得到一个新的热化学方程式。

即热化学方程式具有　　　　性，可以进行加、减、乘、除四则运算。

化学反应的热效应也可根据键能进行计算，其公式为：

△H＝。

第1章化学反应与能量变化

第2节电能转化的化学能---电解

【实验·探讨1】　　电解熔融NaCl制备金属Na。

1、电解熔融NaCl的现象：

2、电极反应式：

总反应：

一、电解原理

1、电解：

在的作用下，在两个电极上分别发生和的过程

2、电解池：

将转化为的装置

①由电解熔融NaCl的装置可知，构成电解池的要素为：

①

②③

②电极反应：

每个电极上进行的得电子或失电子的半反应为电极反应。

阳极：

与电源相连，阳极上发生反应

阴极：

与电源相连，阴极上发生反应

③电子的流向:

注意：

电子只在定向移动，不能从移动

离子定向移动的方向:

阳离子向极移动,阴离子向极移动.

3、惰性电极与活性电极：

惰性电极（铂、金、石墨）：

仅仅，不参与反应

活性电极（除铂、金外的金属）：

既可以，又可以参与电极反应

4、用惰性电极（如石墨）电解氯化铜溶液

（1）通电前，分析电解质溶液中的离子情况。

（2）接通电源后，这些微粒如何运动？

会发生什么变化？

（3）阳极现象：

阴极现象：

电极反应：

阳极：

阴极：

总反应：

CuCl2浓度将（填不变、增大、减小）

二、　1、

（1）阳极产物判断

　　首先看，如果是电极，则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子。

如果是电极（Pt、Au、石墨），则要再看溶液中的阴离子的失电子能力，此时根据阴离子放电顺序加以判断。

　　阴离子放电顺序：

　⑵阴极产物的判断　　阳离子放电顺序：

2、写出下列电解池的电极反应式和总反应式

（1）用惰性电极电解硫酸钠溶液：

若要恢复到原溶液浓度，加入一定量____________

阳极电极反应式:

阴极电极反应式:

。

总反应式:

。

（2）用惰性电极电解氯化铜溶液：

若要恢复到原溶液浓度，加入一定量____________

阳极电极反应式:

阴极电极反应式:

总反应式:

。

（3）用惰性电极电解饱和NaCl溶液：

若要恢复到原溶液浓度，加入一定量_____

现象：

。

阳极电极反应式:

阴极电极反应式:

。

总反应式：

。

氯碱工业：

用______离子交换膜法，目的是____________________________________

（4）电解硫酸铜溶液：

若要恢复到原溶液浓度，加入一定量____________

阳极电极反应式:

极电极反应式:

。

总反应式:

。

4、应用：

（1）精炼铜：

阳极电极反应式:

阴极电极反应式:

溶液中C（Cu2+）___________，阳极减少的质量_________阴极增加的质量（“＝”或“≠”）

（2）电镀（镀铜）镀件必须作极.镀层金属必须作极.电解质溶液中必须含有金属离子。

阳极电极反应式:

阴极电极反应式:

溶液中C（Cu2+）___________，阳极减少的质量_________阴极增加的质量（“＝”或“≠”）

电解类型

实例

阴极

阳极

电解反应式

溶液pH

恢复

电解水

H2SO4

NaOH

Na2SO4

电解自身

HBr

CuCl2

放氢生碱

NaCl

放氧生酸

CuSO4

第1章化学反应与能量变化

第3节化学能转化为电能

一、原电池原理

Ⅰ.复习:

右图是一个池，其中Zn为极，Cu为极，电极反应式分别是Zn:

Cu:

；

总反应方程式为。

该装置将能转化为能。

请在右图上标出正负极名称和电子的流动方向。

Ⅱ.实验探究

实验1Zn与CuSO4溶液反应中的能量变化

反应原理

实验现象

能量变化

实验2Zn与CuSO4溶液反应中的能量转化

实验装置图

实验现象

能量

转化

装置

名称

工作原理

电极反应式（注明发生反应的类型）

负极（）：

正极（）：

电池反应：

在装置图上注明电子流向

内电路中阴阳离子的移动方向：

Ⅲ.概念1．原电池的工作原理

原电池是_____________________________________的装置。

原电池根据两极活泼性的不同，分为_______和________。

正极：

通常是活泼性较弱的金属或非金属导体，电子流____（填“出”或“入”）的一极，电极上发生________（填“氧化”或“还原”反应）。

负极：

通常是活泼性较强的金属，电子流_____（填“出”或“入”）的一极，电极被________

（填“氧化”或“还原”），电极发生________（填“氧化”或“还原”反应）。

工作原理：

还原剂（一般为较活泼的金属）发生反应,电子从较活泼的金属（负极）通过外电路流向较不活泼的金属（正极），在正极上转移给氧化剂，使氧化剂发生还原反应，从而产生电流。

2.原电池的构成条件:

二、常见的化学电源

1．常见的锌锰干电池

⑴酸性锌锰干电池：

　　　　　作负极，　　　作正极，　　　　是电解质溶液中的溶质，负极：

　　　　　　　　　　　　　，正极：

　　　　　　　　　　　　，　；总反应式为：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

⑵碱性锌锰干电池：

　　　　　　　作负极，　　　　　作正极，　　　　　　　是电解质溶液中的溶质，负极：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，正极：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；总反应式为：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

2．铅蓄电池

铅蓄电池是二次电池，　　　　　　作负极，　　　　　作正极，　　　　　　是电解质溶液，负极：

　　　　　　　　　　　，正极：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；总反应式为：

　　　　　　　　　　　　　　　　。

3．氢氧燃料电池⑴碱性条件下的氢氧燃料电池

正负极材料均为　　　　　　　，　　　　　　和　　　　　　　　　源源不断的通到电极上，　　　　　　　　　　　是电解质溶液，负极：

　　　　　　　　　　　　　，正极：

　　　　　　　　　　　　；总反应式为：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

⑵酸性条件下的氢氧燃料电池

正负极材料均为　　　　　　　　　，　　　　　和　　　　　　　　　　源源不断的通到电极上，　　　　　　　　　　是电解质溶液，负极：

　　　　　　　　　　　　，正极：

　　　　　　　　　　　　；总反应式为：

　　　　　　　　　　　　　　。

[要点强化指导]H2和O2在不同介质中的电极反应式

1．H2在不同介质中的电极反应式：

⑴在碱性条件下负极：

H2＋2OH－→2H2O＋2e－；⑵在酸性或中性条件下负极：

H2→2H＋＋2e－。

2．O2在不同介质中的电极反应式：

⑴在碱性、中性或弱酸性条件下正极：

O2＋2H2O＋4e－→4OH－；

⑵在较强酸性条件下正极：

O2＋4H＋＋4e－→2H2O；

⑶在熔融的金属氧化物中正极：

O2＋4e－→2O2－；

⑷在其它介质中的电极反应式。

如：

在熔融的碳酸盐中，正极反应物是O2和CO2时，正极电极反应式：

O2＋2CO2＋4e－→2CO32－。

三、金属腐蚀与防护

1．金属的腐蚀

⑴金属腐蚀的含义

金属表面与周围的物质发生或因作用而遭到破坏，称为金属腐蚀。

⑵金属腐蚀的实质

金属原子电子被变成金属的过程。

可用方程式表示为：

。

⑶金属腐蚀的类型

金属腐蚀可分为和，而电化学腐蚀依据环境的酸碱性可分为

和。

[合作探究1]：

化学腐蚀和电化学腐蚀

腐蚀的类型

化学腐蚀

电化学腐蚀

含义

条件

腐蚀的速度

相互关系

[合作探究2]：

析氢腐蚀和吸氧腐蚀的异同？

（以Fe为例）

析氢腐蚀

吸氧腐蚀

相同点

腐蚀的本质

负极反应式

不同点

条件不同

氧化剂不同

正极反应式不同

产物不同

其它反应式

2．金属的防护

金属的防护就是依据电化学腐蚀的原理，要防止金属发生腐蚀，关键在于阻止金属成为原电池的极，避免发生阳极反应而溶解。

即其本质就是阻止。

因此常用的方法有：

⑴在金属表面覆盖。

如：

可以在其表面加耐腐蚀的、、、、橡胶等，也可以通过电镀而覆盖于被保护金属表面的耐腐蚀性较强的。

⑵改变金属的内部。

如：

等。

⑶牺牲阴极保护法。

如：

镶嵌的闸门、航海船底、铁塔以及底下铁管道等。

⑷外加电源的保护法。

如：

化工厂中盛酸性溶液的容器或管道。

⑸经、外加电源的极等方法进行钝化。

如：

合成氨厂中防止反应塔腐蚀。

[合作探究]：

金属腐蚀快慢规律

⑴作电解池极引起的腐蚀＞作原电池极引起的腐蚀＞腐蚀＞有防护措施的腐蚀；

⑵对于同一金属来说，在电解质溶液中腐蚀速度＞在电解质溶液中腐蚀速度＞在电解质溶液中腐蚀速度；

⑶活泼性不同的两金属，活泼性差别越，腐蚀越快；

⑷对于同一电解质溶液来说，电解质溶液浓度越，腐蚀越快。

练习：

1.如图所示，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：

⑴铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于腐蚀。

⑵若试管内液面上升，则原溶液是性，发生腐蚀，电极反应：

负极：

，正极：

。

⑶若试管内液面下降，则原溶液是性，发生腐蚀，电极反应：

负极：

，正极：

。

⑷若溶液甲为水，溶液乙为海水，则铁钉在（填“甲”或“乙”）溶液中腐蚀的速度快。

2．如图所示，装置中都盛有0.1mol/L的NaCl溶液，放置一定时间后，装置中的四块相同的锌片腐蚀速率由快到慢的正确顺序是（）

A．①②③④　　　B．①②④③C．③①④②　　　D．②①④③

第2章化学反应的方向、限度与速率

第1节化学反应的方向

自发过程：

一、反应焓变与反应方向

问题1：

能自发进行的化学反应都是放热反应吗？

试着举一些学过的化学反应的例子。

2：

反应焓变是的一个因素，但不是唯一因素。

二、反应熵变与反应方向

1.固体硝酸铵溶解是过程，NaOH溶解是过程，而NaCl、蔗糖的溶解过程焓变。

固体溶解的共同特点是：

，即，或者说。

2、熵：

符号为____，单位______，是描述_____________的物理量，熵值越大，___________。

3、同一条件下，不同物质的熵；同一物质的不同聚集状态的熵的关系：

4、举出一些熵增加（即体系的混乱度增大）过程的例子：

5、熵变：

，符号：

。

产生气体的反应，气体的物质的量增大的反应，为熵值______（增大，减小，不变）的反应，熵变为______（正，负）值。

6、熵增加的反应有利于反应自发进行，有些反应是熵增加的反应，如：

、

。

7、只有熵增加的反应可以自发进行吗？

，

试举例：

。

熵变是

有关的又一个因素，但不是唯一因素。

三、焓变与熵变对反应方向的共同影响

1、在温度、压强一定的条件下，化学反应的方向是反应的和共同影响的结果，反应方向的判据为：

△H－T△S＜0

△H－T△S=0

△H－T△S＞0

2.由化学反应方向的判断可以得出，对于、的反应一定能自发进行，而

、的反应一定不能自发进行；当焓变与熵变作用相反时，若相差悬殊，某一因素可占主导地位，若相差不大，可能对反应方向起决定作用。

请完整温度与反应方向的关系图：

3、判据△H－T△S指出的是在一定条件下，即反应发生的可能性，它并不能说明，因为反应能否进行还涉及。

[课堂检测]

练习1.判断下列物质混合后在给定条件下能否反应，若能反应请写出化学方程式。

NaOH溶液与盐酸混合：

NaCl溶液与水混合：

氢气、氮气在高温、高压和催化剂条件下混合：

氢气、氧气在常温下混合：

氢气、氧气混合后点燃：

2、

（1）写出下列反应的热化学方程式：

1molFe（OH）2（s）与O2（g）、H2O（l）反应生成1molFe（OH）3（s）放出的热量为111.1KJ

1molNH4HCO3（s）与足量CH3COOH溶液反应，吸收的热量为37.30KJ

1molCaCO3（s）分解成CaO（s）和CO2（g）吸收的热量为176.5KJ

（2）判断：

所有的自发进行的反应都是放热反应。

（）

反应焓变是与反应能自发进行有关的唯一因素。

（）

3、反应熵变与反应方向

列举熵增加的过程：

列举熵减小的过程：

判断：

熵变是反应能否自发进行的因素，但不是唯一因素。

（）

熵增加有利于反应的自发进行。

（）