学年高中化学化学反应与能量第一节化学反应与能量的变化教案新人教版选修4.docx

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学年高中化学化学反应与能量第一节化学反应与能量的变化教案新人教版选修4

一、1化学反应与能量的变化

【教学目标】

一、知识与技能：

1.了解化学反应中能量转化的原因和常见的能量转化形式。

2.认识化学反应过程中同时存在着物质和能量的关系。

3.了解反应热和焓变的含义。

4.认识热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式。

二、过程与方法：

1.通过化学反应的实质的回顾，逐步探究引起反应热的内在原因的方法，引起学生在学习过程中主动探索化学原理的学习方法。

2.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。

三、情感态度与价值观：

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。

【教学重点】化学反应中的能量变化；热化学方程式的书写。

【教学难点】焓变，△H的“+”与“—”，热化学方程式的书写。

【教学方法】视频引入、逐步抽象、揭示实质、清晰脉络关系、结合练习

【教学用品】大烧杯（500mL）、小烧杯（100mL）、温度计、量筒（50mL）两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板、环形玻璃搅拌棒、多媒体

0.50mol/L盐酸、0.55mol/L氢氧化钠溶液

【教学课时】4课时

【教学过程】

第一课时旧知识的温习（化学能与热能的转化）

〖教学流程〗温习课本→总结知识点→数据分析→习题强化→归纳方法→练习巩固。

（温习）化学能与热能的转化

（总结）一、化学反应的本质和特征

二、化学反应中的能量变化

1.化学反应中发生能量变化的主要原因：

化学键的断裂和形成。

断键吸热，成键放热。

（微观）

（1）旧化学键断裂时需要吸收能量来克服原子间的相互作用，形成新化学键时由于原子间的相互作用而放出能量。

即化学反应的热效应来源于反应过程中化学键断裂和形成时的能量变化。

（2）形成和断裂相同数量的某种化学键，放出和吸收的能量相等。

（3）键能越大，物质储存的能量就越低，物质越稳定。

（4）同一类型反应中（如卤素单质和氢气反应），在相同状况下，生成一定量的某种物质时放出的能量越多，生成的物质就越稳定。

（5）元素的非金属性越强，得到电子放出的能量越多。

2.化学反应吸收能量还是放出能量取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小。

（宏观）

3.判断吸热反应和放热反应的方法（化学反应中的能量变化，主要表现为热量的变化）

（1）反应物的总能量和生成物的总能量的大小比较

反应物的总能量＞生成物的总能量，反应放热；

反应物的总能量＜生成物的总能量，反应吸热。

（2）根据断键和成键时吸收和放出能量的大小

断键吸收的总能量＞成键放出的总能量，反应吸热；

断键吸收的总能量＜成键放出的总能量，反应放热。

反应物的键能总和＞生成物的键能总和，反应吸热；

反应物的键能总和＜生成物的键能总和，反应放热。

a表示活化能（旧键断裂吸收的能量）；b表示活化分子变成生成物分子放出的能量（生成新键放出的能量）；c表示生成2molH2O（g）放出的能量。

（3）常见的放热反应：

①金属和水或酸的反应；②酸碱中和反应；③物质燃烧；④多数的化合反应；⑤铝热反应。

常见的吸热反应：

①多数的分解反应；②氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应；③C与H2O、CO2的反应；④电离；⑤水解。

（4）根据热化学方程式中的△H的正负：

△H＞0为吸热，△H＜0为放热。

〖相关习题〗

1.拆开1molH─H键、1molN─H键、1molN≡N键分别需要吸收的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则1molN2完全反应生成NH3时（吸收或放出）能量。

2.H2+I2＝2HI的反应过程可表示如下：

第一步：

H─H→2H 能量，

 I─I→2I      能量；第二步：

2H+2I＝2H─I      能量。

又已知：

反应物和生成物的能量关系如右图所示：

请完成下列问题：

①完成上述空格；②化学反应不仅生成             ，还伴随          变化；③化学反应过程遵循两个守恒：

它们是                             。

④一个反应是吸热还是放热，决定与                               。

从整个反应看，该反应        能量。

3.对下列化学反应的热现象的说法不正确的是（C ）

①放热反应发生时不必加热；②化学反应一定有能量变化；

③吸热反应需要加热后才能发生，放热反应不加热就会发生；

④化学反应吸收或放出热量的多少与参加反应的物质的多少有关。

A.①②    B.②③    C.①③    D.②④

4.一种“即食即热快餐”适合外出旅游时使用，其内层是用铝箔包裹的并已加工好的真空包装食品，外层则是分别包装的两包化学物质，使用时拉动预留在外的拉线，使这两包化学物质反应，此时便可对食物进行加热，这两包化学物质最适合选择的是（ B ）

A.浓H2SO4与水B.生石灰与水 C.熟石灰与水 D.氯化钠与水

【课堂小结】化学反应不仅生成新物质，而且伴随着能量变化。

化学键的断裂和形成是化学反应中发生能量变化的主要原因，而化学反应是吸收能量还是放出能量决定于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小，我们从微观结构和宏观表现两方面对化学反应中的能量变化进行了探究。

【作业设计】预习课本内容。

【教学感悟】

第二课时焓变反应热

〖教学流程〗情景设疑→阅读了解电子的分层运动→分析教材表1—2数据→学生归纳1～20号元素的原子结构特点→思考与交流→得出原子核外电子排布的简单规律→练习巩固。

（导入）通过必修2的学习，我们知道化学反应伴随着能量变化，并从宏观和微观两方面进行了讨论。

请结合下图完成习题。

〖练习〗计算H2和Cl2反应生成2molHCl时放出或吸收的能量。

断开化学键吸收的总能量为：

436kJ+243kJ=679kJ，

形成化学键放出的总能量为：

431kJ+431kJ=862kJ，整个反应过程表现为放热，放出的热量为862kJ—679kJ=183kJ。

与实验值184.6kJ很接近。

（过渡）我们把像上述反应中放出或吸收的能量叫做反应热。

（阅读）P2，了解反应热的概念。

〖板书〗一、焓变反应热

1.焓：

与内能有关的物理量。

用“H”表示。

焓变：

生成物与反应物的焓值差。

用“△H”表示。

△H=H（生成物）—H（反应物）

在一定条件下，某一化学反应是吸热还是放热由焓变决定。

2.反应热：

化学反应过程中所释放或吸收的能量叫做反应热。

在恒压条件下，反应热等于焓变。

用“△H”表示，单位：

kJ/mol。

可用量热计直接测量。

（分析）

放热反应

体系能量环境

将能量释放给环境，使反应体系的能量降低

规定△H＜0为“—”

吸热反应

体系能量环境

能量来自环境，使反应体系的能量升高

规定△H＞0为“+”

例如：

上述反应的反应热为△H=—184.6kJ/mol

1molC与1molH2O（g）反应生成1molCO（g）和1molH2（g），需要吸收131.5kJ的热量，该反应的反应热为△H=+131.5kJ/mol

〖板书〗3.反应热的表示方法

当△H为“—”或△H＜0时，为放热反应当△H为“＋”或△H＞0时，为吸热反应

（讨论）反应热与化学键的断裂和形成时的能量变化、反应物和生成物的总能量的大小、反应物和生成物的键能的大小之间的关系。

〖板书〗4.△H计算的三种表达式：

（1）△H=化学键断裂所吸收的总能量—化学键生成所释放的总能量

（2）△H=生成物的总能量—反应物的总能量

（3）△H=反应物的键能之和—生成物的键能之和

（教学评价）1.下列各图中，表示正反应是吸热反应的图是（A）

2.拆开1molH─H键、1molN─H键、1molN≡N键分别需要吸收的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则1molN2完全反应生成NH3时的反应热为△H=—92kJ/mol；1molH2完全反应生成NH3时的反应热为△H=—30.6kJ/mol。

（评价）反应热有正负之分，在叙述反应热时用表达式并带上符号，如上述反应不能描述为1molN2完全反应生成NH3时的反应热为92kJ/mol。

3.已知：

2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）,反应过程中能量变化如图。

问：

（1）a、b、c分别代表什么意义？

a、活化能（旧键断裂吸收的能量）；b、活化分子变成生成物分子放出的能量（生成新键放出的能量）；c、反应热。

（2）该反应是放热还是吸热？

（放热）△H大于0还是小于0？

（小于0）

【课堂小结】引导回顾本节主要内容

【作业设计】练习册相关习题

【板书设计】一、焓变反应热

1.焓：

与内能有关的物理量。

用“H”表示。

焓变：

生成物与反应物的焓值差。

用“△H”表示。

△H=H（生成物）—H（反应物）

在一定条件下，某一化学反应是吸热还是放热由焓变决定。

2.反应热：

化学反应过程中所释放或吸收的能量叫做反应热。

在恒压条件下，反应热等于焓变。

用“△H”表示，单位：

kJ/mol。

可用量热计直接测量。

3.反应热的表示方法当△H为“—”或△H＜0时，为放热反应

当△H为“＋”或△H＞0时，为吸热反应

4.△H计算的三种表达式：

（1）△H=化学键断裂所吸收的总能量—化学键生成所释放的总能量

（2）△H=生成物的总能量—反应物的总能量

（3）△H=反应物的键能之和—生成物的键能之和

【教学感悟】

第三课时热化学方程式

〖教学流程〗回顾导入引出课题→阅读课本内容→分析总结书写方法→练习巩固→思考与交流→教学评价。

（导入）知道反应热与化学键断裂和形成时吸收和放出的能量有关，即能量的变化是以发生变化的物质为基础的，如何更准确地表示一个化学反应的热效应呢？

如何更直观地建立化学反应过程中的“质”“能”的关系呢？

〖板书〗二、热化学方程式

（阅读）课本P3～P4内容了解热化学方程式的书写

〖板书〗1.定义：

表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。

2.书写：

（1）注明反应的温度和压强，如果在101kPa和25℃时可以不注明，一般不写反应条件；H2（g）＋I2（g）

2HI（g）△H=－14.9kJ/mol

H2（g）＋

O2（g）=H2O（g）△H=─241.8kJ/mol

（2）注明反应物和生成物的状态，s表示固体，l表示液体，g表示气体，aq表示溶液，不使用“↓”或“↑”；

（3）在方程式右边写出△H的正负、数值及单位，方程式和△H中间留有空格；

（4）热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量，不表示分子数或原子数，因此可以是整数或分数；

（5）△H与参加反应的物质的量有关，化学计量数必须与△H相对应，如果化学计量数加倍，△H也要加倍；H2（g）+C12（g）=2HCl（g）△H=-184.6kJ/mol

H2（g）+

Cl2（g）=HCl（g）△H＝－92.3kJ/mol

（练习）已知在25℃，101kPa下，1g

（辛烷）燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ热量。

表示上述反应的热化学方程式正确的是（BD）

A.

△H＝－48.40kJ/mol

B.

△H＝－5518kJ/mol

C.

△H＝+5518kJ/mol

D.

△H＝－11036kJ/mol

（过渡）如何读热化学方程式呢，即热化学方程式表示的意义如何？

〖板书〗3.热化学方程式的意义：

（1）表示物质的变化；

（2）表示能量的变化。

例如：

H2（g）＋

O2（g）=H2O（g）△H=—241.8kJ/mol表示lmol气态H2和

mol气态O2反应生成lmol水蒸气，放出241.8kJ的热量，或者读作lmolH2（g）和

molO2（g）反应生成lmolH2O（g），放出241.8kJ的热量。

4.反应热的几点理解：

（1）热化学方程式中△H的数值只与物质的状态和计量数有关；

（2）△H是热化学方程式中的一部分，两者是一个整体；

（3）△H的单位是kJ/mol，它并不是指1mol物质反应时吸收或放出的热量是多少千焦；例如2H2（g）＋O2（g）=2H2O（g）△H=—571.6kJ/mol是指2molH2（g）和1molO2（g）反应生成2molH2O（g）时放出571.6kJ的热量，而不是指1molH2（g）反应放出571.6kJ的热量（取决于计量数）。

（4）热化学方程式是表示反应已完成的量；例如

H2（g）+I2（g）2HI（g）△H=—12.84kJ/mol，并不代表将1molH2（g）和1molI2（g）放在一起就有12.84kJ的热量放出，而是只有反应1molH2（g）和1molI2（g）才有12.84kJ的热量放出。

〖思考与交流〗

化学方程式

热化学方程式

计量数

整数，表示个数或物质的量

整数或分数，只表示物质的量

状态

不要求注明

必须注明

△H及单位

必须注明

意义

只表示反应中的物质变化

表示反应中的物质变化和能量变化

遵循规律

原子守恒

原子守恒和能量守恒

（教学评价）若2.6g乙炔（C2H2，气态）完全燃烧生成液态水和CO2（g）时放热130kJ。

则乙炔燃烧的热化学方程式为。

【课堂小结】正确书写热化学方程式时其应用的前提。

【作业设计】P634

【教学感悟】

第四课时中和反应反应热的测定

（导入）通过前面的学习，我们知道可用实验的方法测定反应热，本节课我们就以中和反应反应热的测定为例来探究化学反应反应热的测定。

〖板书〗三、中和反应反应热的测定

（回顾）回顾必修2中中和热的概念。

（总结）中和热：

在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1molH2O时所释放出的热量。

△H＜0。

在热化学方程式中体现中和热时，H2O的计量数应为1。

〖实验〗按课本实验步骤完成实验操作。

〖板书〗1.实验操作

2.实验原理及数据处理

（1）先分别测出盐酸和NaOH溶液的起始温度，求其平均值（t1）为反应前混和液的起始温度；

（2）将两溶液混合充分反应后读取混合液的最高温度（t2）为终止温度；

（3）将两溶液密度都近似认为1g/cm3，则两溶液质量都为50g，此时产生的热量Q=cm△t=c（m1+m2）（t2—t1）=0.418（t2—t1）kJ；

（4）由盐酸（NaOH过量）的量计算出生成H2O的量为0.025mol，所以

△H=—

kJ/mol

3.注意事项

（1）保温隔热效果要好，热量损失会使t2变小，即△H偏小；

（2）要使用同一支温度计。

分别先后测量酸、碱及混合液的温度时，测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干（将温度计上的盐酸冲洗到小烧杯中）。

温度计的水银球部分要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间再记下读数。

（3）实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温，才能测量其温度。

（4）NaOH溶液稍稍过量目的使盐酸完全反应。

（5）将NaOH溶液一次性快速倒入小烧杯中，不能撒到外面。

（6）两溶液的浓度要小。

（7）用环形玻璃搅拌棒轻轻搅拌（或上下搅拌）溶液使其充分反应。

（8）操作时动作要快，尽量较少热量的损失。

（9）反应物的量改变后，反应放出的热量也改变，但所求的中和热不变。

（教学评价）50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。

通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。

回答下列问题：

（1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是。

（2）烧杯间填满碎纸条的作用是。

（3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。

（4）若上述HCl和NaOH溶液的密度都近似为1

，则该中和反应放出热量为KJ，△H=（均填表达式）。

（5）该实验NaOH的浓度大于HCl的浓度的作用是。

（6）实验中改用60mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所求中和热（填“相等”或“不相等”），简述理由：

。

（7）用相同浓度和体积的浓硫酸代替盐酸溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。

【作业设计】练习册相关习题

【教学感悟】