蓋斯定律教學設計

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1、《蓋斯定律》教學設計 一、教學目標 【知識與技能】 了解蓋斯定律的涵義，能用蓋斯定律進行有關反應熱的簡單計算。 【過程與方法】 1．通過對蓋斯定律的涵義的分析和論證，培養(yǎng)學生分析問題的能力； 2．通過蓋斯定律的有關計算，培養(yǎng)學生的計算能力。 【情感態(tài)度與價值觀】 1．通過對蓋斯定律的發(fā)現(xiàn)過程及其應用的學習，感受化學科學對人類生活和社會發(fā)展的貢獻。激發(fā)參與化學科技活動的熱情。 2．樹立辯證唯物主義的世界觀，幫助學生養(yǎng)成務實、求真、嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。 二、教學重難點 【教學重點】 蓋斯定律的涵義和根據(jù)蓋斯定律進行反應熱的計算 【教學難點】 蓋斯定律的應用 三、教學方法

2、 探究式教學，多媒體輔助教學 四、教學用具 多媒體設備 五、教學過程： 【新課引入】 （1）生活引入 通過生活中的天然氣燃燒、實驗室中的酒精燃燒、祥云火炬燃燒以及火箭發(fā)射的圖片和肼的燃燒提出設疑。 【設疑】在化學科研中，經(jīng)常要測量化學反應的反應熱，如天然氣的燃燒，實驗室酒精的燃燒，祥云火炬的燃燒，火箭發(fā)射時肼的燃燒等等，但是某些物質(zhì)的反應熱，由于種種原因不能直接測得，只能通過化學計算的方式間接獲得。如對于反應： C(s)+1/2O2(g) = CO(g)，因為C燃燒時不可能完全生成CO，總有一部分CO2生成，因此這個反應的△H 無法直接用實驗測得，那么該反應的反應熱是如何

3、確定的呢？學習了今天的內(nèi)容你將知道答案。 （2）溫故知新 【教師】首先，我們看一個具體的例子： 已知 H2(g)+1/2O2(g)==H2O(g) △H1= -241.8kJ/mol 請問241.8kJ/mol是不是H2的燃燒熱？為什么? 【學生】不是，因為當水為液態(tài)時的反應熱才是燃燒熱。 【教師】如果，已知： H2O(g)==H2O(l) △H2=-44kJ/mol H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l) △H=-285.8kJ/mol △H與△H1、△H2之間有什么關系？ 【學生】△H=

4、△H1+△H2 【教師】在一定壓強下，1mol氫氣不管是直接變?yōu)橐簯B(tài)水，還是經(jīng)氣態(tài)水變?yōu)橐簯B(tài)水，反應熱一定，這就是著名的蓋斯定律。 【板書】第三節(jié) 化學反應熱的計算 一、蓋斯定律 【蓋斯定律的介紹】 【教師】蓋斯定律，顧名思義，化學家蓋斯通過大量研究發(fā)現(xiàn)的客觀規(guī)律。大家也許會問“蓋斯是何許人也”。蓋斯，瑞典化學家。一生致力于化學熱效應的測定工作。于1836年發(fā)現(xiàn)，在任何一個化學反應過程中,不論該反應過程是一步完成還是分成幾步完成,反應所放出的總熱量相同，并于1840年以熱的加和性守恒定律公諸于世。 【教師】為了紀念蓋斯，后來人們把熱的加和性守恒定律稱為蓋斯定律。我們再來具體看一看什

5、么是蓋斯定律。 (P11)1840年，瑞典化學家蓋斯通過大量的實驗證明，不管化學反應是一步完成或分幾步完成，其反應熱是相同的。也就是說，化學反應的反應熱只與反應的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應的途徑無關。這就是蓋斯定律。 【板書】1、 蓋斯定律：不管化學反應是一步完成或分幾步完成，其反應熱是相同的。 即，化學反應的反應熱只與反應的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應的途徑無關。 【教師】如何來理解呢？ 2、蓋斯定律直觀化理解 【教師】為了理解蓋斯定律，可以以登山為例，A（綿中實驗學校）→B（九州大道）可以有多條路徑，不管選擇哪條路，A→B的位移一定，克服重力做的功一定，山的海拔不變；因此，反應熱只與

6、始態(tài)、終態(tài)有關，與過程無關。我們從山的高度與上山途徑無關的實例中抽象出圖1，△H1、△H2與△H之間的關系如何？ 【教師】觀察后，完成下列表格。 圖2 H2O（l） △H2 △H H2O（g） H2(g)+1/2O 2 △H1 A C 圖1 C △H1 △H2 A B △H A C

7、 圖1 圖2 找起點 A H2(g) 找終點 B H2O(l) 過程 A→C→B A→B H2(g)→H2O(g)→H2O(l) H2(g)→H2O(l) 列式 △H=△H1+△H2 △H=△H1+△H2 由圖1到圖2完成表格，即從一般到個別，加深學生對蓋斯定律的理解，解開最初的謎團。 【教師】我們還可以應用能量守恒定律對蓋斯定律進行論證。請同學們思考蓋斯定律是哪些自然規(guī)律的必然結(jié)果？ 【學生】能量守恒 【師】應該是質(zhì)量守恒和能量守恒定律的共同體現(xiàn)，反應時一步完成還是多

8、步完成，最初的反應物和最終的生成物是一樣，如果物質(zhì)沒有變化,就不能引發(fā)能量的變化，前者為因，后者為果。 【教師】假設一個反應體系的始態(tài)為S ,終態(tài)為L，它們之間的變化用兩段弧線(可以包含著任意數(shù)目的中間步驟)連接如下： 可以得到這樣的結(jié)論:ΔH1 +ΔH2 ≡ 0。為什么會有這樣的結(jié)論? 【學生】思考后回答：先從S變化到L，這是體系放出熱量（△H1<0）,然后由L變回到S(△H2>0).經(jīng)過了一個循環(huán)，體系仍然處于S態(tài)，所有的反應物都和反應前完全一樣。若ΔH1 +ΔH2 ≠0 ,那么在物質(zhì)絲毫未損的情況下體系能量發(fā)生了變化，這就違背了能量守恒定律。所以ΔH1 +ΔH2≡ 0一定成立。這也

9、證明了蓋斯定律是成立的。因為化學反應的反應熱只與反應的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應的途徑無關，而在此始態(tài)和終態(tài)一樣，所以ΔH1 +ΔH2 = 0。 能量變化是以發(fā)生變化的物質(zhì)為基礎的，二者密不可分，但以物質(zhì)為主。 【教師】有的同學可能會想，為什么我們不直接去測定反應熱，還要通過定律來計算呢？水的燃燒熱是我們可以直接測定的，但是，在化學科研中有些反應很慢，有些反應不容易進行，有些反應的產(chǎn)品不純，這給測定反應熱造成了困難。而蓋斯定律的應用很好地解決了這一難題。 3.蓋斯定律的應用 有些化學反應進行很慢或不易直接發(fā)生，很難直接測得這些反應的反應熱，可通過蓋斯定律獲得它們的反應熱數(shù)據(jù)。 【教

10、師】觀察下面的熱化學方程式，并思考問題： C(s)+1/2O2(g)==CO(g) ΔH2=? 能直接測出這個反應的反應熱嗎？為什么？ 【學生】討論發(fā)現(xiàn)：不能直接測出。在O2供應充分時,可燃燒生成CO2；O2供應不充分時，雖可生成CO，但同時還有部分CO被繼續(xù)氧化生成CO2。 【教師】那么，C（s)+1/2 O2 (g) = CO(g)的反應熱如何獲得呢？請同學們自己根據(jù)蓋斯定律設計一個方案。 【學生】我們可以測得C與O2反應生成CO2以及CO與O2反應生成CO2的反應熱： （1）C（s）＋O2（g）=CO2（g） ΔH1=－393．5 kJ／mol （2）CO（g

11、）+ O2（g）=CO2（g） ΔH3=－283．0 kJ／mol 根據(jù)蓋斯定律.可以很容易求算出C（s）+ O2（g）=CO（g）的ΔH。 ∵ΔH1=ΔH2+ΔH3∴ΔH2=ΔH1－ΔH3=－393．5kJ/mol－（－283．0kJ/mol）＝－110．5 kJ／mol 即：C（s）+ O2（g）=CO（g）的ΔH2=－110．5 kJ／mol 【教師】請同學分析解題思路。 【學生】以蓋斯定律原理求解， 以反應(1)為基準，利用圖形解題。 （1）找起點C(s), （2）終點是CO2(g), （3）總共經(jīng)歷了兩個反應 C→CO2 ；C→CO→CO2 （4）也就

12、說C→CO2的焓變?yōu)镃→CO；CO→CO2之和。 則△H1=△H3+△H2 （5）求解：C→CO △H2=△H1— △H3=-110.5 KJ·mol-1 【教師】方法1：虛擬路徑法----從能量變化入手 以蓋斯定律原理求解， 以給出的反應為基準 （1）找起點C(s), （2）終點是CO2(g), （3）總共經(jīng)歷了兩個反應 C→CO2 ；C→CO→CO2。 （4）也就說C→CO2的焓變?yōu)镃→CO； CO→CO2之和。 則△H1=△H3+△H2 以蓋斯定律原理求解， 以要求的反應為基準 （1）找起點C(s), （2）終點是CO(g), （3

13、）總共經(jīng)歷了兩個反應 C→CO2→CO。 （4）也就說C→CO的焓變?yōu)镃→CO2； CO2→CO之和。 注意：CO→CO2 焓變就是△H2 那 CO2→CO 焓變就是 —△H2 方法2：加減消元法----從物質(zhì)變化入手 (遵循數(shù)學基本原則) （1）寫出目標方程式確定“過渡物質(zhì)”（要消去的物質(zhì)）： （2）用消元法逐一消去“過渡物質(zhì)”，導出“四則運算式”。① + （－②）＝ ③ （3）列式：△H2=△H1— △H3=-110.5 KJ·mol-1 歸納解題思路： ①確定待求的反應方程式；②找出待求方程式中各物質(zhì)出現(xiàn)在已知方程式的什么位

14、置； ③根據(jù)待求方程式中各物質(zhì)計量數(shù)和位置的需要對已知方程式進行處理； ④實施疊加并檢驗上述分析的正確與否。 【例2】寫出石墨變成金剛石的熱化學方程式 (25℃,101kPa時) 查燃燒熱表知： ①C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5kJ/mol ②C(金剛石，s)+O2(g)=CO2(g) △H2=-395.0kJ/mol 所以， ①- ②得：

15、 C(石墨，s)=C(金剛石，s) △H=+1.5kJ/mol 【教師】學習一個定律的目的在于運用，下面我們看幾個例子。 【例3】某次發(fā)射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃燒，生成N2、液態(tài)H2O。已知： ①N2(g)+2O2(g)==2NO2(g) △H1=+67.2kJ/mol ②N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l) △H2=-534kJ/mol 假如都在相同狀態(tài)下，請寫出發(fā)射火箭反應的熱化學方程式。 2 × ②－①： 2 N2H4(g)+ 2NO2(g)= 3N2(g)+4H2O(l) △H=-1135.2kJ/mol

16、 ◆◆◆小結(jié)： （1）熱化學方程式與數(shù)學上的方程式相似，可以移項同時改變正、負號；當熱化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)改變，其反應熱數(shù)值改變相同的倍數(shù) （2）根據(jù)蓋斯定律，可以將兩個或兩個以上的熱化學方程式包括其△H相加或相減，得到一個新的熱化學方程式。 【例4】已知下列各反應的焓變 ①Ca(s)+C(s,石墨)+3/2O2(g)=CaCO3(s) △H = -1206.8 kJ/mol ②Ca(s)+1/2O2(g)=CaO(s) △H = -635.1 kJ/mol ③C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g)

17、 △H = -393.5 kJ/mol 試求④CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)的焓變 ④=②＋③－① △H=178.2 kJ/mol 注意事項： （1）熱化學方程式乘上某一個數(shù)時，反應熱數(shù)值也須乘上該數(shù)； （2）熱化學方程式相加減時，同種物質(zhì)之間可相加減，反應熱也隨之相加減； （3）將一個熱化學方程式顛倒時， △H的“+” “-”號必須隨之改變。 【練習】 1、同素異形體相互轉(zhuǎn)化但反應熱相當小而且轉(zhuǎn)化速率慢，有時還很不完全，測定反應熱很困難。現(xiàn)在可根據(jù)蓋斯提出的觀點“不管化學反應是一步完成或分幾步完成，這個總過程的熱

18、效應是相同的”。已知： ①P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s)△H1=-2983.2 kJ/mol ②P(s、紅磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s) △H2= -738.5 kJ/mol 試寫出白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學方程式 。 ①- 4×②： P4(s、白磷)=4P(s、紅磷) △=-29.2kJ/mol 2、已知石墨的燃燒熱：△H=-393.5kJ/mol (1)寫出石墨的完全燃燒的熱化學方程式 (2)二氧化碳轉(zhuǎn)化為石墨和氧氣的熱化學方程式 ①C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g) △H =-393.5kJ/mol ②CO2(g)=

19、C(石墨，s)+O2(g) △H =+393.5kJ/mol 正逆反應的反應熱效應數(shù)值相等，符號相反?！?”不能省去。 思考：為什么在熱化學反應方程式中通?？刹槐砻鞣磻獥l件？ 熱化學方程式還可以表示理論可進行實際難進行的化學反應 3、 已知 ① CO(g) + 1/2 O2(g) ====CO2(g) ΔH1= －283.0 kJ/mol ② H2(g) + 1/2 O2(g) ==== H2O(l) ΔH2= －285.8 kJ/mol ③C2H5OH(l) + 3 O2(g) ==== 2

20、CO2(g) + 3 H2O(l) ΔH3=-1370 kJ/mol 試計算④2CO(g)＋ 4 H2(g)==== H2O(l)＋ C2H5OH(l) 的ΔH = ？ 根據(jù)蓋斯定律，反應④不論是一步完成還是分幾步完成，其反應熱效應都是相同的。下面就看看反應④能不能由①②③三個反應通過加減乘除組合而成，也就是說，看看反應④能不能分成①②③幾步完成。 ①×2 + ②×4 - ③ = ④ 　　　所以，ΔH＝ΔH1×2 ＋ΔH2×4 －ΔH3＝－283.2×2 －285.8×4 ＋1370 kJ/mol

21、 ＝－339.2 kJ/mol 4、 在100 g 碳不完全燃燒所得氣體中，CO占1/3體積，CO2占2/3體積，且 C(s)+1/2O2(g)=CO(g) △H=－110.35kJ/mol CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H=－282.57kJ/mol 與這些碳完全燃燒相比，損失的熱量是（ C ） A. 392.92 kJ B. 2489.44 kJ C. 784.92 kJ D. 3274.3 kJ 4.小結(jié) 反應物A變?yōu)樯晌顳，可以有兩個途徑：①由A直接變成D，反應熱為ΔH；②由A經(jīng)過B變成C，再由C變成D，每步的反應熱分別是ΔH1、ΔH2、ΔH3。如下圖所示：