化学反应与能量变化

1、必修 4第一章化学反应与能量第一节 化学反应与能量的变化 一、教材分析 1、地位和作用化学反应和能量变化作为主要线索贯穿在整个高中化学教学中，这是教材体系的总体安排，新教材除了以物质结构知识统帅整个化学教材外，还以化学变化中的能量变化来组织教材。其原因是化学反应过程的能量变化对人类十分重要。能源又是人类生存和发展的重要物质条件。人们目前使用的能源大多是化学反应产生的，又通过化学反应来利用能量，因此研究化学反应中的能量变化具有十分重要的意义。它不仅可以使学生获得充分利用能源的方法，更可促使学生找到新能源以及确保社会的可持续发展。 本节内容定量的探讨“质”“能”关系，来进一步理解化学反应的本质，同

2、时引入了焓的概念，是整个化学反应原理学习的基础。 2、内容分析本节教材包含了三个方面的内容：一是化学反应中的能量变化，包括焓变、反应热的概念、符号和单位，并从微观的角度举例定量的探讨反应中的能量变化。二是热化学方程式的书写。三是附加有实践活动“中和反应反应热的测定”。 二、化学新课程标准1了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。2能举例说明化学能与热能的相互转化，了解反应热和焓变的涵义。活动与探究建议：观看影像或讨论：化学反应与能量转化。三、学生情况分析本届高二学生分为三个层次的班级，班级层次较大，班内个体学生之间的差异也较大。因此，需要教师在授课的过程中分层对待。学生在必修2

3、中已经学习过断开化学键吸收能量，形成化学键要放出能量，知道化学能与热能的相互转化，了解化学能可以转化为电能，化学反应过程中有能量变化这一事实已经接受并认可，但只有定性的认识，没有定量的认识和计算。因此在教学过程中，要让学生独立思考与计算，同时结合课本及与同学相互探讨，相互学习的过程，总结提炼出自己的知识体系，并加以应用。 四、教学目标 1知识与技能：使学生了解化学反应中能量转化的原因和常见的能量转化形式；认识化学反应过程中同时存在着物质和能量的变化，而且能量的释放或吸收是以发生的物质为基础的，能量的多少决定于反应物和生成物的质量；了解反应热和焓变的含义；认识热化学方程式的意义并能正确书写热化学

4、方程式。 2过程与方法：通过化学反应的实质的回顾，逐步探究引起反应热效应内在原因的方法，引起学生在学习过程中主动探索化学原理的学习方法，通过讨论、分析、对比的方法，培养学生的分析能力和主动探究能力。 3情感态度价值观：激发学生的学习兴趣，培养学生从微观的角度理解化学反应，培养学生尊重科学、严谨求学、勤于思考的态度,树立透过现象看本质的唯物主义观点。 五、教学重难点 本节教学重点：化学反应中的能量变化，热化学方程式的书写。本节教学难点：焓变，H的“+”与“”，热化学方程式的书写。 六、教学方法采用对比法，探究法，为学生创设好学习、研究的环境：把接受知识时间和空间留给学生；把探究过程留给学生；把交

5、流与评价的权力留给学生。在讲授的过程中，注重遵循启发式原则，精心设计知识台阶，减缓知识坡度，循序渐进的引导学生不断设疑，析疑，解疑。恰当地运用现代信息技术，遵守直观性教学的原则。 七、课时安排： 3课时 八、教学过程设计【引言】我们知道：一个化学反应过程中，除了生成了新物质外，还有能量变化。能量变化的形式可以是热能、光能、电能等。从能量变化的角度来看，化学反应又分为放热反应和吸热反应。【思考交流1】你所知道的化学反应中有哪些是放热反应？能作一个简单的总结吗？你所知道的化学反应中有哪些是吸热反应？能作一个简单的总结吗？【归纳】常见的放热反应有：活泼金属与水或酸的反应、酸碱中和反应、燃烧反应、多数

6、化合反应。常见的吸热反应：多数的分解反应、氯化铵固体与氢氧化钡晶体的反应、水煤气的生成反应、炭与二氧化碳生成一氧化碳。【思考交流2】为什么有的反应会放出热量有的需要吸收热量呢？【归纳】一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。反应物具有的总能量生成物具有的总能量；反应物具有的总能量生成物具有的总能量。【投影】反应过程中能量变化曲线图：【板书】若E反> E生，放出能量，放热反应；若E反< E生，吸收能量，吸热反应。【讲解】我们知道，一个化学反应同时遵守质量守恒定律和能量守恒，那么一个反应中的质量与能量有没有关系呢？有能量的释

7、放或吸收是以发生变化的物质为基础，二者密不可分，但以物质为主。能量的多少则以反应物和产物的质量为基础。【思考交流3】化学反应的实质是什么？化学反应过程中为什么会有能量的变化？（用学过的知识回答）【归纳】化学反应的实质就是反应物分子中化学键断裂，形成新的化学键，从新组合成生成物的分子的过程。旧键断裂需要吸收能量，新键形成需要放出能量。而一般化学反应中，旧键的断裂所吸收的总能量与新键形成所放出的总能量是不相等的，而这个差值就是反应中能量的变化。所以化学反应过程中会有能量的变化，且常常主要表现为热量的变化，叫做反应热。【板书】一、反应热焓变1、概念：反应热：化学反应过程中所释放或吸收的能量，都可以用

8、热量（或换算成相应的热量）来表述，叫做反应热。焓：是与内能有关的物理量。在一定条件下，某一反应是吸热反应还是放热反应，由生成 物与反应物的焓值差即焓变（H）决定。即HH（生成物）H（反应物）。焓变：恒压条件下，反应的热效应等于焓变。反应热用H表示。2、符号：H3、单位：kJ/mol 4、规定：放热反应：H0或 H为“”表示体系的能量降低。吸热反应：H0 或H为“”表示体系的能量增加。【投影】【过渡】化学变化的实质是旧化学键的破坏和新化学键的形成，而旧化学键的破坏需要吸收能量，新化学键的形成则放出能量，那么焓变（H）与化学键的键能有什么关系呢？【投影】【讨论】对于反应H2(g)I2(g)2HI(

9、g)来说旧键断裂吸收能量679kJ/mol（反应物键能总和）新键形成放出能量862 kJ/mol（生成物键能总和）H679kJ/mol862kJ/mol 183kJ/mol【讲解】这个结果与该反应的实验测定值为184.6 kJ/mol非常接近（一般用实验数据来表示反应热）。所以，一个化学反应的反应热（H）可以用键能推算。【板书】5、焓变与键能的关系H E（反应物的键能） E （生成物的键能）【投影】例 1、1 mol C与 1 mol H2O(g) 反应生成 l mol CO(g) 和1 mol H2(g)，需要吸收131.5 kJ的热量，该反应的反应热为H = +131.5 kJ/mol。例

10、 2：拆开 1 mol HH键、1 mol NH键、1 mol NN键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则1mol N2生成NH3的反应热为H= 92.0 kJ/mol 。【小结】反应热、焓变、键能的概念及其关系概念反应热：化学反应中吸收或者放出的热量。焓变：恒压条件下的反应热，符号: H， H0（放热反应）； H>0 （吸热反应）键能：破坏1mol化学键所吸收的能量(或形成1mol化学键所放出的能量)。三者的关系：宏观H=生成物的总能量反应物的总能量微观 H=反应物键能的和生成物键能的和【练习】1下列叙述正确的是（C ）A化学反应一定伴随热量的变化B.凡是吸热或

11、放热过程中热量的变化均称为反应热C若H<0，则反应物的能量高于生成物的能量D若H>0，则反应物的能量高于生成物的能量2已知：H + H H2； H = 436KJ/mol，则下列叙述正确的是（ AD ） AH 原子的能量高于 H2 的能量 B H 原子的能量低于 H2 的能量 CH 原子比 H2分子稳定 DH2分子比 H 原子稳定4下列过程中，需要吸收能量的是（ C ） AH+H=H2 BH+Cl=HCl CI2I+I DS+O2=SO2 第二课时化学能与热能的相互转化【复习引入】宏观：HE（生成物的总能量） E（反应物的总能量）微观：HE（反应物的键能） E（生成物的键能）我们已

12、经认识了反应热，那么如何在化学方程式中正确反映其热量的变化？【板书】二、热化学方程式能量变化物质变化H2(g)+I2(g)2HI(g) H14.9kJ/mol【交流与讨论】【归纳】1、定义：能表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式叫做热化学方程式。2、特点：热化学方程式包含物质变化和能量变化两个部分，二者缺一不可。普通化学方程式只包含物质变化一个部分。【交流与讨论】H2(g)+I2(g) 2HI(g) H=14.9kJ/molH2(g)+1/2 O2(g)H2O(g)H241.8kJ/mol【归纳】热化学方程式需注明反应时的温度和压强。对于 25 101kPa时进行的反应可不注明。【交

13、流与讨论】H2(g)+1/2 O2(g)H2O(g)H241.8kJ/molH2(g)+1/2 O2(g)H2O(l) H285.8kJ/mol【归纳】热化学方程式需注明各物质的状态。【交流与讨论】H2(g)+1/2 O2(g)H2O(g)H241.8kJ/mol2H2(g)+O2(g)2H2O(g)H483.6kJ/mol【归纳】热化学方程式中化学计量数表示参加反应的各物质的物质的量，可为整数或分数，其H与系数对应成比例。【交流与讨论】2H2(g)+ O2(g)2H2O(g) H483.6kJ/mol2H2O(g)2H2(g)+O2(g) H483.6kJ/mol【归纳】若反应逆向进行，则H

14、改变符号，但绝对值不变，即遵循能量守恒。【板书】3、书写【讲解】注意事项：化学方程式的后边必须写上H，并用“空格”隔开， H：吸热用“+”，放热用：“”，单位是kJ/mol或J/mol需注明反应的温度和压强，如不注明条件，即指: 25 1.01×105Pa；物质后需标聚集状态（s、l、g、aq）步骤：“写”写出化学方程式、H的符号和单位；“标”标明温度压强；“注”注明物质的聚焦状态；“算”计算反应热数值。计算方法：找基准物质，看方程式中的系数（即（物质的量），以此为基准计算。【例题】1、当1mol气态H2与1mol气态Cl2反应生成2 mol气态HCl，放出184.6 kJ的热量，请

15、写出该反应的热化学方程式。2H2(g) + 2Cl2(g) 4HCl(g)H 369.2 kJ/mol2、1mol N2(g) 与适量O2(g) 反应生成NO2 (g)，需吸收68kJ的热量；写出热化学方程式。N2(g) + 2O2(g) 2NO2 (g) H = + 68 kJ/mol3、沼气的主要成分是甲烷。0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2和H2O时，放出445 kJ的热量。则下列热化学方程式中正确的是（ C ）A、2CH4( g ) + 4O2( g ) 2CO2( g ) + 4H2O ( l ) H 890 kJ/mol B、CH4 2O2 CO2 H2O H 890 kJ/

16、mol C、CH4 ( g ) 2 O2 ( g ) CO2 ( g ) 2 H2O ( l )H 890 kJ/mol D、 1/2CH4 ( g ) O2 ( g ) 1/2CO2 ( g ) H2O ( l ) H 890 kJ/mol 4、已知在1×105Pa，298K条件下，2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量，下列热化学方程式正确的是( A)A、H2O（g）H2（g）1/2O2（g） H242kJ·mol1 B、2H2（g）O2（g）2H2O（l） H484kJ·mol1 C、H2（g）1/2O2（g）H2O（g） H242kJ·mo

17、l1 D、2H2（g）O2（g）2H2O（g） H484kJ·mol1 5、已知充分燃烧a g 乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是(A)A、2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H=4b kJ/molB、C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) H=+2b kJ/molC、 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H=2b kJ/molD、2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H=+b kJ/mol第三课时中和热的测定实验目的：

18、测定强酸与强碱反应的反应热学习重点：中和反应反应热的测定原理和方法。实验用品：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。0.50 mol/L 盐酸、0.55 mol/L NaOH溶液实验装置：简易量热计实验步骤：阅读P4-5并回答问题1、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？2、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？ 答案：1.两杯口相平，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

19、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。2、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放热使温度计测量碱的温度不准确，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。计算中和热：如何求算一个体系放出或吸收的热量呢？Q C(T2 -T1) C0m(T2-T1)C热容，当物质吸收热量温度升高时，温度每升高1K所吸收的热量，称为该物质的热容；C0比热容，单位质量物质的热容；T热力学温度，也叫开尔文温度，单位为K T(K )=t()+273.15.n(H2O)C0m(T2-T1)中和热H【思考交流】测量中和反应热应该注意哪些问题？1、保温隔热的效果一定要好。2、酸碱浓度要准确。3、温度计要读准，水银球要全浸在溶液中，且要稳定一段时