2022年人教版高中化學(xué)選修四 1-1 化學(xué)反應(yīng)與能量變化第1、2課時 教案

2022年人教版高中化學(xué)選修四 1-1 化學(xué)反應(yīng)與能量變化第1、2課時 教案課題：第一章 化學(xué)反應(yīng)與能量授課班級課 時2教學(xué)目的知識與技能1、了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因和常見的能量轉(zhuǎn)化形式；2、認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)過程中同時存在著物質(zhì)和能量的關(guān)系 3、了解反應(yīng)熱和焓變的含義4、認(rèn)識熱化學(xué)方程式的意義并能正確書寫熱化學(xué)方程式過程與方法1、通過化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)的回顧，逐步探究引起反應(yīng)熱內(nèi)在原因的方法，引起學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中主動探索化學(xué)原理的學(xué)習(xí)方法，2、通過討論、分析、對比的方法，培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和主動探究能力情感態(tài)度價值觀 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生從微觀的角度理解化學(xué)反應(yīng)，培養(yǎng)學(xué)生尊重科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)求學(xué)、勤于思考的態(tài)度，樹立透過現(xiàn)象看本質(zhì)的唯物主義觀點重 點化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，熱化學(xué)方程式的書寫難 點焓變，H的“+”與“-”，熱化學(xué)方程式的書寫知識結(jié)構(gòu)與板書設(shè)計第一章 化學(xué)反應(yīng)與能量第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量變化一、反應(yīng)熱 焓變1、定義：恒壓條件下，反應(yīng)的熱效應(yīng)等于焓變2、符號：H3、單位：kJ/mol或kJmol-14、反應(yīng)熱表示方法：H為“”或H0時為吸熱反應(yīng)；H為“一”或H0時為放熱反應(yīng)。5、H計算的三種表達式：(1) H = 化學(xué)鍵斷裂所吸收的總能量化學(xué)鍵生成所釋放的總能量 (2) H = 生成的總能量 反應(yīng)物的總能量(3) H = 反應(yīng)物的鍵能之和 生成物的鍵能之和二、熱化學(xué)方程式(thermochemical equation)1定義：表明反應(yīng)所放出或吸收的熱量的化學(xué)方程式，叫做熱化學(xué)方程式。 例：H2(g)I2(g) 2HI(g)；H=14.9 kJ/mol2書寫熱化學(xué)方程式的注意事項：(1)需注明反應(yīng)的溫度和壓強。因反應(yīng)的溫度和壓強不同時，其H不同。(2)要注明反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)。物質(zhì)的聚集狀態(tài)，與它們所具有的能量有關(guān)。 (3)熱化學(xué)方程式各物質(zhì)前的化學(xué)計量數(shù)不表示分子個數(shù)，它可以是整數(shù)也可以是分?jǐn)?shù)。對于相同物質(zhì)的反應(yīng)，當(dāng)化學(xué)計量數(shù)不同時，其H也不同。4熱化學(xué)方程式的應(yīng)用教學(xué)過程教學(xué)步驟、內(nèi)容教學(xué)方法、手段、師生活動引入相信大家都聽過這句名言：“給我一個支點和足夠長的杠桿，我可以撬動地球?！敝恢朗钦l說的呢？阿基米德問推動人類社會進步的這個支點和杠桿是什么呢？講對，能量就是推動人類進步的“杠桿”！能量使人類脫離了“茹毛飲血”的野蠻，進入繁華多姿的文明?；瘜W(xué)反應(yīng)所釋放的能量是現(xiàn)代能量的主要來源之一（一般以熱和功的形式與外界環(huán)境進行能量交換）。所以，研究化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，就顯得極為重要。下面讓我們一同進入選修4 化學(xué)反應(yīng)原理的學(xué)習(xí)板書第一章 化學(xué)反應(yīng)與能量第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量變化回憶化學(xué)鍵在形成和斷裂的過程中能量的變化講化學(xué)鍵形成的時候放出能量，斷裂的時候吸收能量；問當(dāng)水從液態(tài)變成氣態(tài)的時候能量是如何變化的？能否從微觀的角度解釋能量變化的原因？水分子之間存在分子間作用力，當(dāng)水從液態(tài)變成氣態(tài)時，分子間距離增大，所以要吸收能量講雖然力的種類和大小不同，但是本質(zhì)都一樣，就是形成作用力時要放出能量；破壞作用力時要吸收能量，即物質(zhì)的變化常常伴隨能量的變化投影問為什么化學(xué)反應(yīng)過程中會有能量的變化？從兩個角度來考慮：1、從化學(xué)鍵的角度看化學(xué)反應(yīng)是怎樣發(fā)生的？與能量有什么關(guān)系？2、反應(yīng)物和生成物的相對能量的大小圖像分析1molH2 和1molCl2 反應(yīng)得到2molHCl要放出183kJ的能量；斷開1molH-H鍵需要吸收436kJ的能量；斷開1molCl-Cl鍵需要吸收243kJ的能量；形成1molH-Cl鍵能放出431kJ的能量；講從化學(xué)鍵的角度看化學(xué)反應(yīng)包含兩個過程：舊的化學(xué)鍵斷裂和新的化學(xué)鍵形成。斷裂化學(xué)鍵需要吸收能量，形成化學(xué)鍵要釋放出能量，斷開化學(xué)鍵吸收的能量和形成化學(xué)鍵釋放的能量通常不相等；2、反應(yīng)物和生成物的總能量通常不相等，當(dāng)反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量時，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量釋放出來，當(dāng)反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量時，化學(xué)反應(yīng)將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來，所以化學(xué)反應(yīng)過程中總會伴隨著能量的變化。過斷開化學(xué)鍵和形成化學(xué)鍵所吸收和放出的能量的數(shù)值是可以定量測定出來的，可以在工具書上查到，這樣我們就可以計算到反應(yīng)中的能量的具體數(shù)值了，在以上的例子中我們對反應(yīng)的討論和研究中，我們的研究對象是什么？ 反應(yīng)物和生成物講我們對反應(yīng)研究的對象是反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物，我們把它們稱為反應(yīng)體系，而把除它們之外的物質(zhì)稱為環(huán)境，我們把反應(yīng)體系在化學(xué)反應(yīng)過程中所釋放或吸收的能量，用熱量（或換算成相應(yīng)的熱量）來表述，叫做反應(yīng)熱，又稱作為“焓變”，用符號“H”表示，單位常采用kJ/mol或kJmol1板書一、反應(yīng)熱 焓變1、定義：恒壓條件下，反應(yīng)的熱效應(yīng)等于焓變2、符號：H3、單位：kJ/mol或kJmol-1思考我們看看H的單位是kJ/mol，這個單位的分子和分母分別代表的是什么物理量？我們可以怎樣計算H的數(shù)值？講化學(xué)反應(yīng)的過程同時存在著物質(zhì)和能量的變化，而且能量的釋放和吸收是以發(fā)生變化的物質(zhì)為基礎(chǔ)的，能量的多少與發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)物質(zhì)量及物質(zhì)的量成正比。焓變的單位中的“mol”的基本單元不是某一反應(yīng)物或生成物分子或原子，而是按熱化學(xué)方程式所表示的那些粒子的特定組合。反應(yīng)熱就是“每摩爾”該特定組合完全反應(yīng)的熱效應(yīng)講化學(xué)反應(yīng)都伴隨能量的變化，所以可以將化學(xué)反應(yīng)分為兩類。分析反應(yīng)熱之前，先弄清楚兩個概念：環(huán)境和體系投影放熱反應(yīng)：體系 環(huán)境 H H < 0 為“-” Q > 0吸熱反應(yīng)體系 環(huán)境 H H>0為“+” Q< 0結(jié)論H 和Q的角度不同，H從體系的角度，Q從環(huán)境的角度講當(dāng)生成物釋放的總能量大于反應(yīng)物吸收的總能量時，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，使反應(yīng)本身能量降低，規(guī)定放熱反應(yīng)H為“一”，所以H為“一”或H0時為放熱反應(yīng)。 上述反應(yīng) H2(g)Cl2(g) = 2HCl(g)，反應(yīng)熱測量的實驗數(shù)據(jù)為 184.6 kJ/mol，與計算數(shù)據(jù) 183kJ/mol很接近，一般用實驗數(shù)據(jù)表示，所以H =-184.6 kJ/mol。當(dāng)生成物釋放的總能量小于反應(yīng)物吸收的總能量時，反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，通過加熱、光照等方法吸收能量，使反應(yīng)本身能量升高，規(guī)定H為“”，所以H為“”或H0時為吸熱反應(yīng)。投影板書4、反應(yīng)熱表示方法：H為“”或H0時為吸熱反應(yīng)；H為“一”或H0時為放熱反應(yīng)。講如果反應(yīng)物所具有的總能量高于生物成具有的總能量，反應(yīng)時就會以熱能的形式放出，反之，則吸熱。板書5、H計算的三種表達式：(1) H = 化學(xué)鍵斷裂所吸收的總能量化學(xué)鍵生成所釋放的總能量 (2) H = 生成的總能量 反應(yīng)物的總能量講化學(xué)鍵斷裂或生成所吸收或放出的能量叫做化學(xué)鍵的鍵能。反應(yīng)鍵能越小，穩(wěn)定性越弱，能量就越高破壞它需要的能量就越??；生成物的鍵能越大，穩(wěn)定性越強，能量就越低，釋放的能量就越大，故需要放出能量，H為負(fù)，反應(yīng)之為正板書 (3) H = 反應(yīng)物的鍵能之和 生成物的鍵能之和講H有正負(fù)之分，因此比較H大小時，要連同“+”、“-”包含在內(nèi)，類似于數(shù)學(xué)上的正負(fù)數(shù)比較，如果只比較反應(yīng)放出熱量變化，則只比較數(shù)值大小。過渡什么是化學(xué)反應(yīng)熱？如何表示？如何準(zhǔn)確地描述物質(zhì)間的化學(xué)反應(yīng)及其能量變化？下面我們來學(xué)習(xí)熱化學(xué)方程式。板書二、熱化學(xué)方程式(thermochemical equation)1定義：表明反應(yīng)所放出或吸收的熱量的化學(xué)方程式，叫做熱化學(xué)方程式。 例：H2(g)I2(g) 2HI(g)；H=14.9 kJ/mol投影例：H2(g)O2(g) = H2O(g)；H=-241.8 kJ/mol，表示 lmol氣態(tài) H2和mol氣態(tài) O2反應(yīng)生成 lmol水蒸氣，放出 241.8kJ的熱量。(在 101kPa和 25時) H2(g)十O2 (g)H2O(l)；H=-285.8kJ/mol，表示lmol氣態(tài)H2與mo氣態(tài)O2反應(yīng)在101 kPa和 25時，生成lmol液態(tài)水，放出285.8kJ的熱量。小結(jié)描述在一定條件下，一定量某狀態(tài)下的物質(zhì)，充分反應(yīng)后所吸收或放出熱量的多少。講熱化學(xué)方程式不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，也表明了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。那么熱化學(xué)方程式的書寫有什么要求或者需要注意哪些事項呢？板書2書寫熱化學(xué)方程式的注意事項：講與普通化學(xué)方程式相比，書寫熱化學(xué)方程式除了要遵循書寫化學(xué)方程式的要求外還應(yīng)注意以下幾點：學(xué)生活動閱讀教材歸納、總結(jié)板書 (1)需注明反應(yīng)的溫度和壓強。因反應(yīng)的溫度和壓強不同時，其H不同。講但中學(xué)化學(xué)中所用的H的數(shù)據(jù)，一般都是在101 kPa和 25時的數(shù)據(jù)，因此可不特別注明。但需注明H的“”與“”。熱化學(xué)方程式一般不要求寫條件投影例如：H2(g)O2(g) = H2O(g)；H=-241.8 kJ/mol H2(g)十O2 (g)H2O(l)；H=-285.8kJ/mol講從上述兩個熱化學(xué)方程式可看出，lmol H2反應(yīng)生成H2O(l)比生成H2O(g)多放出44kJ/mol的熱量。產(chǎn)生的熱量為什么不同？ 板書(2)要注明反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)。物質(zhì)的聚集狀態(tài)，與它們所具有的能量有關(guān)。講通常氣體用“g”、液體用”l”、固體用“s”、溶液用“aq”，且熱化學(xué)方程式通常不用“”、“”。投影例如：H2(g)+C12(g) = 2HCl(g)；H=-184.6 kJ/mol H2(g)+ Cl2(g) = HCl(g)；H92.3 kJ/mol板書(3)熱化學(xué)方程式各物質(zhì)前的化學(xué)計量數(shù)不表示分子個數(shù)，它可以是整數(shù)也可以是分?jǐn)?shù)。對于相同物質(zhì)的反應(yīng)，當(dāng)化學(xué)計量數(shù)不同時，其H也不同。 講我們還需要注意的是，熱化學(xué)方程式是表示反應(yīng)已完成的量，而不管反應(yīng)是否真正完成。H與反應(yīng)完成的物質(zhì)的量有關(guān)，而方程式中化學(xué)計量數(shù)只表示物質(zhì)的量的多少，并不表示物質(zhì)的分子數(shù)或原子數(shù)，所以化學(xué)計量數(shù)必須與H相對應(yīng)，如果化學(xué)計量數(shù)加倍，則H也要加倍。當(dāng)反應(yīng)逆向進行時，其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號相反。板書4熱化學(xué)方程式的應(yīng)用點擊試題已知在25，101kPa下，1g (辛烷)燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水時放出48.40kJ熱量表示上述反應(yīng)的熱化學(xué)方程式正確的是 A；H48.40kJ/molB；H5518kJ/molC；H+5518kJ/molD；H11036kJ/mol答案 BD實踐活動中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定投影一、實驗原理講中和熱的定義是在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)而生成 1 mol H2O 時的反應(yīng)熱叫中和熱。在中學(xué)階段，只討論強酸和強堿反應(yīng)的中和熱?；仡櫛匦?第二章30頁關(guān)于“中和熱”的內(nèi)容： 酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol H2O時所釋放的熱量稱為中和熱。 實驗2-3：在50mL燒杯中加入20mL 2mol/L的鹽酸，測其溫度。另用量筒量取20mL 2mol/L NaOH溶液，測其溫度，并緩緩地傾入燒杯中，邊加邊用玻璃棒攪拌。觀察反應(yīng)中溶液溫度的變化過程，并作好記錄。鹽酸溫度/NaOH溶液溫度/中和反應(yīng)后溫度/t(HCl)t(NaOH)t2 數(shù)據(jù)處理：HQ/ncmt/n 其中：c4.18J/(g·)，m為酸堿溶液的質(zhì)量和，tt2t1，t1是鹽酸溫度與NaOH溶液溫度的平均值，n為生成水的物質(zhì)的量。投影二、實驗操作討論上述實驗裝置和操作存在哪些問題？熱量的散失投影問課本第5頁圖1-3與實驗2-3相比，作了哪些改進？改進的目的是什么？ 1雙層燒杯、2碎泡沫塑料、3蓋板、都是為了減少熱量的散失。思考與交流課本第5頁實驗用品，想一想，每件用品的用途， NaOH溶液為什么不用0.50mol/L而用0.55mol/L？ 為了保證0.50mol/L的鹽酸完全被NaOH中和，采用堿稍過量。講閱讀課本第5頁實驗步驟，強調(diào)下列問題投影注意事項：1、為了保證0.50mol· L1的鹽酸完全被NaOH中和，采用0.55mol·L1NaOH溶液，使堿稍稍過量，因為過量的堿并不參加中和反應(yīng)。2、實驗中若用弱酸代替強酸，或用弱堿代替強堿，因中和過程中電離吸熱，會使測得中和熱的數(shù)值偏低。3、要使用同一支溫度計。分別先后測量酸、堿及混合液的溫度時，測定一種溶液后必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干。溫度計的水銀球部分要完全浸入溶液中，且要穩(wěn)定一段時間再記下讀數(shù)。4、實驗中所用的鹽酸和氫氧化鈉溶液配好后要充分冷卻至室溫，才能使用。5、操作時動作要快，盡量減少熱量的散失。6、實驗時亦可選用濃度體積都不相同的酸堿溶液進行中和熱的測定，但在計算時，應(yīng)取二者中量小的一種，因為過量的酸堿并不參加中和反應(yīng)。操作：學(xué)生按課本步驟做實驗，記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)。投影三、數(shù)據(jù)處理1、取三次測量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計算依據(jù) (t2t1) 思考：如果某一次實驗的數(shù)據(jù)與另外兩次實驗的數(shù)據(jù)差異明顯，怎么辦？2、計算反應(yīng)熱：HQ/ncmt/n。其中：c4.18J/(g·)，mm1m2100g，t(t2t1) ，n0.50mol· L1×0.50mL0.025mol。H總結(jié)化學(xué)反應(yīng)伴隨能量變化是化學(xué)反應(yīng)的一大特征。我們可以利用化學(xué)能與熱能及其能量的相互轉(zhuǎn)變?yōu)槿祟惖纳a(chǎn)、生活及科學(xué)研究服務(wù)?；瘜W(xué)在能源的開發(fā)、利用及解決日益嚴(yán)重的全球能源危機中必將起帶越來越重要的作用，同學(xué)們平時可以通過各種渠道來關(guān)心、了解這方面的進展，從而深切體會化學(xué)的實用性和創(chuàng)造性。隨堂練習(xí)1、下列說法不正確的是( A )A、放熱反應(yīng)不需加熱即可發(fā)生B、化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化除了熱能外，也可以是光能、電能等C、需要加熱才能進行的化學(xué)反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)D、化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)數(shù)值與參加反應(yīng)的物質(zhì)多少有關(guān)2、已知 （1）H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( g ) H1 = a kJ/mol（2）2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( g ) H2 = b kJ/mol（3） H2 ( g )1/2 O2 ( g ) H2O ( l ) H3 = c kJ/mol（4） 2H2 ( g )O2 ( g ) 2H2O ( l ) H4 = d kJ/mol則a、b、c、d的關(guān)系正確的是 。A、a<c<0 B、b>d>0 C、2a=b< 0 D、2c=d>03、沼氣是一種能源，它的主要成分是CH4。0.5 mol CH4 完全燃燒生成CO2和H2O時，放出445 kJ的熱量。則下列熱化學(xué)方程式中正確的是A、2CH4( g )4O2( g )2CO2( g )4H2O ( l ) H = +890 kJ/molB、CH42O2CO2H2O H = 890 kJ/molC、 CH4 ( g )2 O2 ( g ) CO2 ( g ) 2 H2O ( l ) H = 890 kJ/molD、 1/2CH4 ( g )O2 ( g ) 1/2CO2 ( g ) H2O ( l ) H = -890 kJ/mol4、已知 1mol H2分子中化學(xué)鍵斷裂時需要吸收436 kJ的能量； 1mol Cl2分子中化學(xué)鍵斷裂時需要吸收243 kJ 由H原子和Cl原子形成1 mol HCl 分子時釋放431 kJ的能量。下列敘述正確的是( ) A、氫氣和氯氣反應(yīng)生成氯化氫氣體的熱化學(xué)方程式是 H2 (g) + Cl2(g) = 2HCl (g) B、氫氣和氯氣反應(yīng)生成2 mol氯化氫氣體，反應(yīng)的H=183 kJ/mol C、氫氣和氯氣反應(yīng)生成2 mol氯化氫氣體，反應(yīng)的H=-183 kJ/mol D、氫氣和氯氣反應(yīng)生成1mol氯化氫氣體，反應(yīng)的H=-183 kJ/mol吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)的考查反應(yīng)熱大小的比較熱化學(xué)方程式的書寫教學(xué)回顧：