选修四苏教版反应热的测量与计算教案.doc

【教学目标】 （二课时） 1、知识与技能：通过测定中和热的实验，理解测定反应热的基本原理，初步学会测定反应热的实验方法。知道盖斯定律的内容，能运用盖斯定律计算化学反应的反应热。 2、过程与方法：通过测定中和热等实验活动，让学生体会到定量实验研究方法对研究和学习化学的重要作用。通过实验的设计、实施等活动，培养学生动手、动脑的能力以及分析、处理实验数据的能力。 3、情感态度与价值观：认识化学变化所遵循的基本原理，增强探索化学反应原理的兴趣，树立学习和研究化学的志向。【教学重点、难点】 1、重点：反应热的测量实验、盖斯定律的运用 2、难点：盖斯定律的运用【教法与学法】 启发式、讨论法【教学准备】 多媒体、实验用品【教学过程设计】第一课时引入前面我们已经学习了热化学方程式的有关知识，在热化学方程式中提供了反应热的数据，那么，这些数据是通过什么途径获得的呢？板书一、反应热的测定师在最初，一些基本的、容易控制的反应的反应热是通过实验测定的，而一些难以控制的反应的反应热是在此基础上通过间接计算获得的。下面我们先来学习实验测定反应热效应的简单原理。 板书1、中和热：强酸、强碱的稀溶液发生中和反应生成1mol水所放出的热量。讲述强酸与强碱的稀溶液反应生成1mol水所放出的热量都是57.3 kj h+(aq)+ oh- (aq) = h2o (l) h=57.3 kjmol-1酸和碱的浓溶液或固体在溶解和稀释时会放出热量，使所测定的中和热的数值偏大 由于电离过程是吸热的，而弱酸、弱碱都较难电离，所以，强酸与弱碱、强碱与弱酸、弱酸与弱碱反应生成1mol水时所放出的热量都小于57.3 kj。板书2、中和热的测定活动与探究书p6，介绍反应热测定实验。1）、实验原理：q=mctq：中和反应放出的热量。m：反应混合液的质量。t：反应前后溶液温度的差值。c：反应混合液的比热容。 （比热容：单位质量的某种物质温度升高1吸收的热量或降低1释放的热量）提问酸、碱反应时，我们用的是它的稀溶液，它们的质量应怎样得到？生量出它们的体积，再乘以它们的密度即可。（参考：q=（v酸酸v碱碱）c（t2t1）本实验中，我们所用一元酸、一元碱的体积均为50 ml，它们的浓度分别为0.50 mol/l。由于是稀溶液，且为了计算简便，我们近似地认为，所用酸、碱溶液的密度均为1 g/cm3，且中和后所得溶液的比热容为 4.18 j/（g)v酸=v碱=50 ml。c酸=0.50 mol/l c碱=0.50 mol/l酸=碱=1 g/cm3 稀溶液的密度近似为水的密度，所以实验不能用浓溶液进行反应c= 4.18 j/（g）q= 418（t2t1）j 0.418（t2t1）kj思考q表示的是不是该反应的反应热？是中和热吗？为什么？生q不是该反应的反应热，因为反应热是有正负的，中和反应放热，故其h为“”。中和热是稀的酸、碱中和生成 1 mol水的反应热，而50 ml 0.50 mol/l的盐酸与50 ml 0.55 mol/l 氢氧化钠反应后生成的水只有0.025 mol，故q表示的也不是中和热。 提问该反应的中和热应怎样表示呢？2）实验药品：50 ml0.50 mol/l的盐酸、50 ml0.50 mol/l的氢氧化钠溶液3）实验仪器：简易量热计、大烧杯（500 ml）、小烧杯（100 ml）、温度计、量筒（50 ml）两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）、环形玻璃搅拌棒。4）实验步骤： 组装量热器：在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），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（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，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，如下图所示。提问大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎纸条的作用是什么？对此装置，你有何更好的建议？生两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减少热量损失；填碎纸条的作用是为了达到保温隔热、减少实验过程中热量损失的目的。若换用隔热、密封性能更好的装置（如保温杯）会使实验结果更准确。药品取用：用一个量筒最取50 ml 0.50 mol/l盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。提问温度计上的酸为何要用水冲洗干净？冲洗后的溶液能否倒入小烧杯？为什么？ 生因为该温度计还要用来测碱液的温度，若不冲洗，温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失，故要冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒入小烧杯，若倒入，会使总溶液的质量增加，而导致实验结果误差。师用另一个量筒量取50 ml 0.50 mol/l naoh溶液，并用温度计测量naoh溶液的温度。 师酸碱混合：把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的naoh溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒到外面）。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度。提问酸、碱混合时，为何要把量筒中的naoh溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？生因为本实验的关键是测反应的反应热，若动作迟缓，将会使热量损失而使误差增大。数据处理 师重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。 数据分析： 议一议你所测得的数据是否为57.3 kj/mol，若不是，分析产生误差的原因。讨论归纳误差分析可能的原因有：1）量取溶液的体积有误差（测量结果是按50 ml的酸、碱进行计算，若实际量取时，多于50 ml或小于50 ml都会造成误差）2）温度计的读数有误。3）实验过程中有液体洒在外面。4）混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。5）隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。6）测了酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。 讨论1、实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒？为什么？（不能。因为铜丝易导热，使热量损失较大）2、有人建议用50ml0.55mol/lnaoh进行上述实验，测得的中和热数值会更加准确。为什么？ （可以保证盐酸完全反应，使测得的热量更加准确。）3、判断下列实验操作对中和热测定的数值有如何影响？填变大、变小或者不变。大烧杯上没有盖硬纸板 （变 小）用相同浓度和体积的氨水代替naoh溶液进行实验 （变 小）用相同浓度和体积的醋酸代替稀盐酸溶液 进行实验 （变 小）实验中改用100 ml 0.50 mol/l盐酸跟100 ml 0.50 mol/l naoh溶液进行实验 （不变）4、本实验中若把50 ml 0.50 mol/l的盐酸改为50 ml 0.50 mol/l醋酸，所测结果是否会有所变化？为什么？5、如果用同样的方法测定氢氧化钾溶液与盐酸反应、氢氧化钠溶液与硝酸反应的反应热，请预测其反应热是否相同。讨论4、会有所变化。因为醋酸为弱电解质，其电离时要吸热，故将使测得结果偏小。5反应实质相同，反应热也相同课堂练习 作业：导学p第二课时引入在科学研究中，科学家利用实验的方法测量出反应热，目前，科学家已经用实验的方法精确测定了许多反应的反应热。但是，并不是所有反应的反应热均可由实验直接测定。如果不能由实验直接测定反应热，就需通过间接的计算来求得反应热。板书二、反应热的计算 讨论如何测出这个反应的反应热：c(s)+1/2o2(g) = co(g) h1=?，因为在反应中总会有二氧化碳生成，所以就不能由实验直接测定。1840年，俄国化学家盖斯在分析了许多化学反应的热效应的基础上，总结出一条规律，被称为盖斯定律。盖斯定律：一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相同的。一个化学反应的焓变只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。板书1、盖斯定律：一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相同的。要点：一个化学反应的焓变h仅与反应的起始状态和反应的最终状态有关。 分析c(s)+1/2o2(g)= =co(g) h1=? co(g)+1/2o2(g)= co2(g) h2=-283.0kj/molc(s)+o2(g)=co2(g) h3=-393.5kj/mol + = ，则 h1 + h2 =h3h1 =h3 h2 = - 393.5kj/mol + 283.0kj/mol = - 110.5kj/mol能量c(s) + o2(g)co(g)+ 1/2 o2(g)co2(g)h1h2h3h1 + h2 =h3提问如何理解盖斯定律？归纳总结规律：若多步化学反应相加可得到新的化学反应，则新反应的反应热即为上述多步反应的反应热之和。提问如何利用盖斯定律计算反应热？板书2、计算利用已知反应的焓变求未知反应的焓变1）若一个反应的化学方程式可由另外几个反应的化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变亦可以由这几个反应的焓变相加减而得到；若一个反应的焓变h=akj/mol，则其逆反应的焓变h=- akj/mol。例题讲解例1、已知 co(g) + 1/2 o2(g) =co2(g) h1= 283.0 kj/mol h2(g) + 1/2 o2(g) =h2o(l) h2= 285.8 kj/molc2h5oh(l) + 3 o2(g) = 2 co2(g) + 3 h2o(l) h3=-1370 kj/mol 试计算2co(g) 4 h2(g)= h2o(l) c2h5oh(l) 的h【解】：根据盖斯定律，反应不论是一步完成还是分几步完成，其反应热效应都是相同的。下面就看看反应能不能由三个反应通过加减乘除组合而成，也就是说，看看反应能不能分成几步完成。 = 2 + 4 - 所以，hh12 h24 h3 283.22 285.84 1370 339.2 kj/mol例2、某次发射火箭，用n2h4（肼）在no2中燃烧，生成n2、液态h2o。已知： n2(g)+2o2(g)=2no2(g) h1=+67.2kj/mol n2h4(g)+o2(g)=n2(g)+2h2o(l) h2=-534kj/mol 假如都在相同状态下，请写出发射火箭反应的热化学方程式。2n2h4(g)+ 2no2(g)= 3n2(g)+4h2o(l) h=-1135.2kj/mol 练习：p8 问题解决例3、同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的观点“不管化学反应是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”。已知：p4(s、白磷)+5o2(g)=p4o10(s)； = -2983.2 kj/molp(s、红磷)+5/4o2(g)=1/4p4o10(s)； = -738.5 kj/mol试写出白磷转化为红磷的热化学方程式 。（p4(s、白磷)=4 p(s、红磷)； h = -29.2 kj/mol）思考：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，在催化剂存在下进行反应，测得反应放出的热量总是少于92.38kj，其原因是什么？该反应是可逆反应，在密闭容器中进行该反应将达到平衡状态， 1 mol n2 (g)和3 mol h2(g)不能完全反应生成2 mol nh3(g)，因而放出的热量总小于92.38kj。 思考在用方程式叠加计算反应热时要注意哪些问题？讨论注意：1、计量数的变化与焓变数值的变化要对应2、反应方向发生改变焓变的符号也要改变 生讨论交流小结若某一化学反应可分为多步进行，则其总反应热为各步反应的反应热之和。即h= h1+ h2+ h3+若多步化学反应相加可得到新的化学反应，则新反应的反应热即为上述多步反应的反应热之和。总结 本节课重点掌握