魯科版選修4《化學反應原理》全套教案

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課題：第1章 化學反應與能量轉化 第1節(jié) 化學反應的熱效應 知識與技能：通過反應熱定義的學習，了解反應熱效應的定量描述與反應條件有關；通過中和熱的實驗，了解反應熱效應的定量測定原理和方法；通過反應焓變定義的學習，了解反應熱和反應焓變的關系；通過熱化學方程式的學習，了解熱化學方程式的意義，了解燃燒熱的概念，體會熱力學的嚴謹性；通過蓋斯定律求算反應焓變，了解反應焓變與變化途徑無關，僅僅與狀態(tài)有關；通過鍵能的變化求算反應焓變，了解物質的結構與其能量變化的關系。 過程與方法：通過反應熱定義的學習，理解實驗研究和理論研究在科學探究方面的意義；在學習過程中，學會運用觀察、對比、分析、思考等方法對所獲得的信息進行處理；通過反應焓變概念的學習，了解實驗研究和理論研究在科學探究方面的意義；在學習過程中，學會運用觀察、分析、遷移等思維方法來建構新的概念；通過蓋斯定律求算反應焓變的過程，體會數學、物理在學習化學中的重要性，注意理科之間的相互滲透和影響。 情感態(tài)度與價值觀：體會實驗成功的喜悅，感悟科學探究的樂趣；養(yǎng)成良好的實事求是的科學態(tài)度；體會思考帶給人的愉快情感體驗，感悟化學學科學習的樂趣；養(yǎng)成良好的實事求是的科學態(tài)度。 教學重點：反應熱概念的含義；熱化學方程式的正確書寫；熱化學方程式的正確書寫以及反應焓變的計算。 教學難點：反應焓變的計算 課時安排：共五課時(新課3課時 復習練習2課時) 教學過程： 第一課時 【引入新課】從物質結構的角度看，化學反應的實質是舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的 生成，因此幾乎所有的化學反應都伴隨著能量的釋放或吸收。通過過去對化學的學習，我們知道在化學反應中，化學能可以與多種形式的能量發(fā)生轉化，其中最普遍的能量轉化是化學能與熱能之間的轉化。因此可以將化學反應分為放熱反應和吸熱反應。 【板書】第1章 化學反應與能量轉化 第1節(jié) 化學反應的熱效應 【投影】 類型比較 放熱反應 吸熱反應 定義 有熱量放出的化學反應 吸收熱量的化學反應 形成原因 反應物具有的總能量大于生成物具有的總能量 反應物具有的總能量小于生成物具有的總能量 與化學鍵強弱關系 生成物分子成鍵時釋放出的總能量大于反應物分子斷裂舊鍵時吸收的總能量 生成物分子成鍵時釋放出的總能量小于反應物分子斷裂舊鍵時吸收的總能量 【提問】常見的放熱反應和吸熱反應有哪些類型？ 【學生】常見的放熱反應： ①活潑金屬與水或酸的反應 ②酸堿中和反應 ③燃燒反應 ④多數化合反應 常見的吸熱反應： ①多數分解反應，如CaCO3 CaO+CO2↑ ②2NH4Cl（s）+Ba(OH)28H2O（s）＝BaCl2+2NH3 ↑+10H2O ③C(s)+H2O(g) CO+H2 ④CO2+C 2CO 【講解】注意：化學反應是放熱還是吸熱，與反應條件（加熱或不加熱）沒有關系。放熱反應和吸熱反應我們還可以借助下面的圖像來理解。 生成物 反應物 能量 反應過程 放熱反應 生成物 反應物 能量 反應過程 吸熱反應 【投影】 【練習】下列對化學反應熱現象的說法不正確的是（ AC ） A.放熱反應時不必加熱 B.化學反應一定有能量變化 C.一般地說，吸熱反應加熱后才能發(fā)生 D.化學反應的熱效應的數值與參加反應的物質的多少有關 【講解】為了定量描述化學反應中釋放或吸收的熱能，化學上把化學反應在一定溫度下進行時，反應所釋放或吸收的熱量稱之為該溫度下的熱效應，簡稱反應熱。 【板書】一、化學反應的反應熱 （一）反應熱 1、定義：當化學反應在一定的溫度下進行時，反應所釋放或吸收的熱量稱為該反應在此溫度下的熱效應，簡稱反應熱。 2、反應熱的意義：描述化學反應釋放或吸收熱量的物理量. 3、符號： Q>0 反應放熱 Q Q<0 反應吸熱 4、獲得Q值的方法：（1）實驗測量法 （2）理論計算法 【講解】反應熱可以根據反應的類型分為多種，比如中和反應放出的熱量叫中和熱，燃燒反應放出的熱量為燃燒熱等等。 【板書】 ①中和熱 5、反應熱的分類：②燃燒熱 ③生成熱…… 【講解】下面我們來看看什么是中和熱和如何進行中和熱的測定。 【板書】（二）中和熱 1、定義：在稀溶液中，強酸跟強堿發(fā)生中和反應，生成1mol水時的反應熱叫做中和熱。 【投影】理解要點： ①條件：稀溶液。稀溶液是指溶于大量水的離子。 ②反應物：（強）酸與（強）堿。中和熱不包括離子在水溶液中的生成熱、電解質電離的吸熱所伴隨的熱效應。 ③生成1mol水，中和反應的實質是H+和OH—化合生成 H20，若反應過程中有其他物質生成，這部分反應熱也不在中和熱內。 ④放出的熱量：57.3kJ/mol 【板書】2、中和熱的表示：H+(aq)+OH-(aq)=H2O (l)；Q=-57.3kJ 【練習】1、已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)；△ H=-57.3kJ/mol ，求下列中和反應中放出的熱量。 （1）用20gNaOH配稀溶液跟足量稀鹽酸反應放出____________kJ的熱量。 （2）用2molH2SO4配稀溶液跟足量稀NaOH反應，放出____________kJ的熱量。 【練習】2、為了減小誤差，某同學在實驗中兩次測定中和熱。第一次用50mL0.5mol?L—1的鹽酸和50mL0.5mol?L—1NaOH溶液，第二次是用100mL0.5mol?L—1的鹽酸和100mL0.5mol?L—1的NaOH溶液。請你預測該同學兩次測得的中和熱結果 （相等或者不相等）。 【講解】我們來看看中和熱的測量及有關問題。 【閱讀】指導學生閱讀課本P3頁，完成： 1、測定中和熱的儀器； 2、測定中和熱的原理； 3、測定中和熱中應該要注意哪些問題？ 【視頻】中和熱的測定。 【板書】3、中和熱的測量 （1）儀器：量熱計（環(huán)形玻璃攪拌棒、溫度計、燒杯） 【投影】 【板書】（2）原理：Q= —C(T2—T1) (C為熱容) 或Q= —C m (T2—T1)（C為比熱容） 中和熱：Q= = 與酸、堿的用量無關。 【講解】根據單位判斷到底是熱容還是比熱容。 【板書】（3）步驟： 【投影】步驟： 1）組裝量熱器 在大燒杯底部墊泡沫塑料（或紙條），使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平(防止熱量擴散到周圍的空氣中，造成誤差)。然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料（或紙條），大燒杯上用泡沫塑料板（或硬紙板）作蓋板，在板中間開兩個小孔，正好使溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒通過，如上圖所示。 2）藥品取用 用一個量筒最取50 mL 1.0 mol/L鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計測量鹽酸的溫度，記入下表。然后把溫度計上的酸用水沖洗干凈。用另一個量筒量取50 mL 1.0mol/LNaOH溶液，并用溫度計測量NaOH溶液的溫度，記入下表。 3）酸堿混合 把量筒中的NaOH溶液迅速倒入量熱計（注意不要灑到外面）。立即蓋上蓋板,用環(huán)形玻璃攪拌棒上下輕輕攪動溶液，并準確讀取混合溶液的最高溫度，記為終止溫度，記入下表。 4）數據處理 5）重復以上實驗兩次 【提問】我們測得中和熱為52.5kJ，小于57.3kJ，你們認為造成誤差的原因可能有哪些？ 【交流與討論】學生匯報討論的結果。 【投影】產生誤差的原因有： （1）量取溶液的體積有誤差 （2）藥品的選用不當引起的誤差 （3）實驗過程中有液體灑在外面 （4）混合酸、堿溶液時，動作緩慢 （5）隔熱操作不到位，致使實驗過程中熱量損失而導致誤差 （6）測了酸后的溫度計未用水清洗而便立即去測堿的溫度，致使熱量損失而引起誤差。 【提問】 （1）大、小燒杯放置時，為何要使兩杯口相平？填碎紙條的作用是什么？ （2） 酸、堿混合時，為何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯而不能緩緩倒入？ （3） 實驗中能否用環(huán)形銅絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒？為什么？ （4） 有人建議用50mL1.1mol/LNaOH進行上述實驗，測得的中和熱數值會更加準確。為什么？ 【答案】（1）減少熱量損失 （2）減少熱量損失 （3）不能。因為銅絲易導熱，使熱量損失較大 （4）可以保證鹽酸完全反應。使測得的熱量更加準確。 【練習】3、50ml0.50molL-1鹽酸與50mL0.55molL-1NaOH溶液在如下圖所 示的裝置中進行中和反應。通過測定反應過程中放出的熱量可 計算中和熱。回答下列問題： （1）從實驗裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃儀器是 。 （2）燒杯間填滿碎紙條的作用是 。 （3）若大燒杯上不蓋硬紙板，求得的反應熱數值 （填“偏大”“偏小”或“無影響”）。 （4）實驗中該用60mL0.50molL-1鹽酸跟50mL0.55molL-1NaOH溶液進行反應，與上述實驗相比，所放出的熱量 （填“相等”或“不相等”），簡述理由： 。 （5）用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進行上述實驗，測得的中和熱數值會 ；用50mL0.50mol/LNaOH溶液進行上述驗，測得的放出的熱量數值可能會 （填“偏大”“偏小”或“無影響”）。 【小結】小結本節(jié)課的內容。 【作業(yè)】完成練習冊中的有關練習 【板書設計】第1章 化學反應與能量轉化 第1節(jié) 化學反應的熱效應 一、化學反應的反應熱 （一）反應熱 1、定義：當化學反應在一定的溫度下進行時，反應所釋放或吸收的熱量稱為該反應在此溫度下的熱效應，簡稱反應熱。 2、反應熱的意義：描述化學反應釋放或吸收熱量的物理量. 3、符號： Q>0 反應放熱 Q Q<0 反應吸熱 4、獲得Q值的方法：（1）實驗測量法 （2）理論計算法 ①中和熱 5、反應熱的分類：②燃燒熱 ③生成熱…… （二）中和熱 1、定義：在稀溶液中，強酸跟強堿發(fā)生中和反應，生成1mol水時的反應熱叫做中和熱。 2、中和熱的表示：H+(aq)+OH-(aq)=H2O (l)；Q=-57.3kJ 3、中和熱的測量 （1）儀器：量熱計（環(huán)形玻璃攪拌棒、溫度計、燒杯） （2）原理：Q= —C(T2—T1) (C為熱容) 或Q= —C m (T2—T1)（C為比熱容） 中和熱：Q= = 與酸、堿的用量無關。 （3）步驟 第二課時 【復習提問】1、什么是反應熱？ 2、什么是中和熱？如何測定中和熱？ 【引入新課】化學反應的反應熱是由于反應前后物質所具有的能量不同而產生的。能量正如質量一樣，也是物質固有的性質。物質具有的這個能量可以用一個物理量來描述，為此，科學家們定義了一個稱之為“焓”的物理量，下面我們來看看這個物理量。 【板書】二、化學反應的焓變 （一）焓與焓變 【閱讀預習】1、焓和焓變分別是用來描述什么的物理量？ 2、反應焓變與反應熱有什么關系？在什么條件下，該關系成立？ 【板書】1、焓（H）：用來描述物質所具有的能量的物理量。 【注意】① 焓是一個物理量；②焓是物質固有的性質，與密度相似 【板書】2、焓變（△H）：反應產物的總焓與反應物的總焓之差，稱為反應焓變。是用來描述反應熱的物理量。 （1）單位：J?mol—1或kJ?mol—1 （2）表達式： △H=H（反應產物) — H（反應物） 【學生分析】從能量角度分析焓變與吸熱反應、放熱反應的關系： 吸熱反應：△H>0，即產物的焓（產物具有的總能量）大于反應物的焓(反應物具有的總能量 )，當由反應物生成產物時，需吸收能量。 放熱反應：△H<0，即產物的焓（產物具有的總能量）小于反應物的焓(反應物具有的總能量 )，當由反應物生成產物時，需釋放能量。 【板書】 △H>0 或“+”反應放熱 （3）△H △H<0 或“—”反應吸熱 （4）對于等壓條件下的化學反應，若只存在化學能與熱能之間的相互轉化，則該反應的反應熱等于焓變，表示為：Qp=△H （Qp為等壓反應熱） 【投影】我們可以借助于反應焓變示意圖來理解反應焓變與反應熱之間的關系。 焓 焓 反應物 反應產物 反應物 △H > 0 △H < 0 反應吸熱 反應放熱 反應產物 化學反應中的焓變示意圖 △H = ∑E(反應產物） —∑E(反應物) 【過渡】我們以前講的化學反應方程式僅表示物質的變化，沒有將反應過程中的能量表示出來。如果既要將物質變化表示出來，也要將能量變化表示出來的話我們就要借助于熱化學方程式了。 【板書】（二）熱化學方程式 1、定義：表明反應所放出或吸收熱量的化學方程式。 2、含義：不僅表明了化學反應中的物質變化，也表明了化學反應中的能量變化。 【舉例】H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H (298K)=—285.8kJ?mol—1的意義：1molH2和molO2反應生成1mol液態(tài)H2O時放出285.8kJ的熱量。 【交流與討論】觀察上述熱化學方程式與普通的化學方程式有什么不同？ 【學生】回答。 【交流與討論】1、 △H的單位中 mol—1的含義是什么？ 2、 觀察下面三個熱化學方程式： ①H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H (298K)=—241.8kJ?mol—1 ② H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H (298K)=—285.8kJ?mol—1 ③ 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H (298K)=—571.6kJ?mol—1 試回答： 為什么① 中的△H 的值要比②中的 △H值要大？ ③中的△H的值為什么是②中的 △H值的2倍？ 3、 298K，101kPa時，合成氨反應的熱化學方程式N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H= -92.38kJ/mol。 在該溫度下，取1 mol N2(g)和3 mol H2(g)放在一密閉容器中，在催化劑存在進行反應，測得反應放出的熱量總是少于92.38kJ，其原因是什么。 【板書】3、熱化學方程式的書寫要點 【投影】熱化學方程式的書寫要點： ① 注明各物質的聚集狀態(tài)；氣體用“g”，液體用“l(fā)”，固體用“s”，溶液用“aq”。熱化學方程式中不標反應條件，也不用↑和↓。 ② 注意反應熱△H與測定條件（溫度、壓強等）有關。因此書寫熱化學方程式時應注明△H的測定條件。 絕大多數△H是在298K、101325Pa下測定的，可不注明溫度和壓強。 ③ △H的單位J?mol—1或kJ?mol—1； ④ 注意熱化學方程式中各物質化學式前面的化學計量數僅表示該物質的物質的量，并不表示物質的分子數或原子數。因此化學計量數可以是整數、也可以是分數。 ⑤△H的的值與方程式中的物質前的系數成正比，若反應逆向進行，△H的數值改變符號，但絕對值不變。 ⑥△H的的值指的是反應物完成轉化為產物所放出的熱量。 【練習】1、比較下列各組熱化學方程式中△H1與△H2 的大小，并說明理由。 （1） 2H2(g) + O2(g) = 2H2O (g) △H1 2H2(g) + O2(g) = 2H2O (l) △H2 （2） S(g) + O2(g) = SO2 (g) △H1 S(s) + O2(g) = SO2 (g) △H2 （3） H2(g) + Cl2(g) = 2HCl (g) △H1 H2(g) + Cl2(g) = HCl (g) △H2 （4） C(s) + O2(g) = CO (g) △H1 C(s) + O2(g) = CO2 (g) △H2 2、在101325Pa和298K條件下,2molH2生成水蒸汽放出484kJ熱量,下列熱化學方程式正確的是( ) A.2H2+O2=2H2O ， △H= -484kJ/mol B.H2O(g)= H2(g)+ O2(g) △H= +242kJ/mol C.2H2(g)+ O2(g)=2H2O(l)， △H= -484kJ/mol D.H2(g)+ O2(g)= H2O(g) △H= +242kJ/mol 3、0.3mol的氣態(tài)高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧氣中燃燒，生成固態(tài)B2O3和液態(tài)水，放出649.5kJ熱量，乙硼烷燃燒的熱化學方程式為： 。 4、在101kPa時，0.5molCH4完全燃燒生成CO2和液態(tài)H2O放出495.2kJ的熱量，寫出該反應的熱化學方程式。并計算1000L（標準狀況）甲烷燃燒放出的熱量為多少？480g呢？ 【小結】小結本節(jié)課的內容。 【作業(yè)】P9 1 P10 2 【板書設計】二、化學反應的焓變 （一）焓與焓變 1、焓（H）：用來描述物質所具有的能量的物理量。 2、焓變（△H）：反應產物的總焓與反應物的總焓之差，稱為反應焓變。是用來描述反應熱的物理量。 （1）單位：J?mol—1或kJ?mol—1 （2）表達式： △H=H（反應產物) — H（反應物） △H>0 或“+”反應放熱 （3）△H △H<0 或“—”反應吸熱 （4）對于等壓條件下的化學反應，若只存在化學能與熱能之間的相互轉化，則該反應的反應熱等于焓變，表示為：Qp=△H （Qp為等壓反應熱） （二）熱化學方程式 1、定義：表明反應所放出或吸收熱量的化學方程式。 2、含義：不僅表明了化學反應中的物質變化，也表明了化學反應中的能量變化。 3、熱化學方程式的書寫要點 第三課時 【復習提問】1、什么是熱化學方程式？書寫熱化學方程式要注意哪些要點？ 2、 寫出下列反應的熱化學方程式 （1）1molC2H5OH(l)與適量O2(g)反應，生成CO2(g)和H2O(l)，放出1366.8kJ熱量。 。 （2）18g葡萄糖與適量O2(g)反應，生成CO2(g)和H2O(l)， 放出280.4kJ熱量。 。 【講解】化學反應的反應熱，有的能夠測量，有的不能測量。比如將一些生成不穩(wěn)定物質的化學反應，例有C CO，CO或多或少的要轉化為CO2，還有一些反應進行的比較慢，要幾天，幾個月，幾年，甚至幾十年，肯定不能測量。對于這樣的反應熱，我們就要進行計算才能得到。這節(jié)課我們就來講講反應焓變的計算。 【板書】三、反應焓變的計算 【講解】反應焓變之所以能夠有計算得出，要歸功于瑞士科學家蓋斯提出的蓋斯定律，我們來看看該定律的內容。 【板書】（一）蓋斯定律： 1、內容：對于一個化學反應，無論是一步完成還是分幾步完成，其反應焓變都是一樣的。 【講解】這就說明對于化學反應，只要其反應物和反應產物確定了，不管它中間經歷了多少步，反應焓變總是一定的。好比一個人登山，不管他選擇什么途徑，只要他從山腳到了山頂，他攀爬的高度總是一定的。這也說明了反應焓變有點像物理學中的矢量。究其原因是焓是一個狀態(tài)函數。 【板書】2、理解要點： （1）反應焓變（反應熱效應）只與始態(tài)（反應物）、終態(tài)（生成物）有關，與反應過程無關。 （2）焓變（反應熱）總值一定。 反應物 a 生成物 △H △H2 △H1 c b △H5 △H4 △H3 【投影】 △H = △H1 + △H2 = △H3 + △H4 + △H5 【講解】下面就結合例題，利用蓋斯定律來求反應焓變。 【板書】（二）焓變的計算方法 1、利用已知焓變求未知焓變——熱化學方程式相加減 【例1】試利用298K時下述反應的實驗數據，計算此溫度下 C（s，石墨）+O2（g）=CO（g）的反應焓變。 C（s，石墨）+ O2（g）= CO2（g） △H1 = —393.5kJ?mol—1 CO （g） + O2（g）= CO2（g） △H2 = —283.0kJ?mol—1 解：設此反應分兩步進行： 第一步：C（s，石墨）+ O2（g）= CO2（g） △H1 = —393.5kJ?mol—1 第二步：CO2（g）= CO （g） + O2（g）△H2 ′= —△H2 = 283.0kJ?mol—1 將上述兩步反應相加得總反應為： C（s，石墨）+O2（g）=CO（g） △H3 = ？ 根據蓋斯定律，△H3 =△H1 + △H2 ′ =—393.5kJ?mol—1 + 283.0kJ?mol—1 =—110.5kJ?mol—1 答：298KC（s，石墨）+O2（g）=CO（g）的△H為—110.5kJ?mol—1。 【例2】試利用298K時下述反應的實驗數據，計算此溫度下P4（s，白磷）= 4P（ s，紅磷）的反應焓變。 P4（s，白磷）+ 5O2（g）= P4O10（S） △H1 = —2983.2kJ?mol—1 P（s，紅磷）+ O2（g）= P4O10（S） △H2 = —738.5kJ?mol—1 — 29.2 kJ?mol—1 【練習1】試利用298K時下述反應的實驗數據，計算此溫度下 2N2H4(g) + 2NO2(g) == 3N2(g) + 4H2O(g)的反應焓變。 N2（g） + 2O2（g） == 2NO2（g） △H1 = + 67.7kJ?mol—1 N2H4（g）+ O2（g） == N2（g）+ H2O（g） △H2 = — 534kJ?mol—1 — 1135.7 kJ?mol—1 【練習2】試利用298K時下述反應的實驗數據，計算此溫度下 Zn（s）+ HgO（s） == ZnO（s）+ Hg（l）的反應焓變。 Zn（s） + O2（g）== ZnO（s） △H1 = —351.1kJ?mol—1 Hg（s） + O2（g）== HgO（s） △H2= —90.7kJ?mol—1 — 260.4 kJ?mol—1 【講解】下面我們看看用另外一種方法來求反應焓變的方法—— 【板書】2、利用化學鍵的鍵能求焓變 【講解】首先，我們要知道什么是鍵能。 【板書】（1）鍵能：原子間形成（或斷裂）1mol化學鍵時釋放（或吸收）的能量。 （2）△H = ∑ (反應物的鍵能） —∑(反應產物的鍵能) 【例1】以下是部分共價鍵鍵能數據：H—S 364kJ?mol—1，S—S 266kJ?mol—1，S=O 522kJ?mol—1，H—O 464kJ?mol—1。試根據這些數據計算下面這個反應的焓變。 2H2S(g) + SO2(g) == 3S(g) + 2H2O(g) △H = ？ S8分子結構 —1484kJ?mol—1 【練習】以下是部分共價鍵鍵能數據：P—P 198kJ?mol—1，P—O360kJ?mol—1，O=O 498kJ?mol—1。 試根據這些數據計算下面這個反應的焓變。 P4(s,白磷) + 3O2(g) == P4O6(s) △H = ？ 氧原子 磷原子 P4 分子結構 P4O6 分子結構 —1638kJ?mol—1 【小結】小結本節(jié)課的內容。 【作業(yè)】 P10 3、4 【板書設計】三、反應焓變的計算 （一）蓋斯定律： 1、內容：對于一個化學反應，無論是一步完成還是分幾步完成，其反應焓變都是一樣的。 2、理解要點： （1）反應焓變（反應熱效應）只與始態(tài)（反應物）、終態(tài)（生成物）有關，與反應過程無關。 （2）焓變（反應熱）總值一定。 （二）焓變的計算方法 1、利用已知焓變求未知焓變——熱化學方程式相加減 2、利用化學鍵的鍵能求焓變 （1）鍵能：原子間形成（或斷裂）1mol化學鍵時釋放（或吸收）的能量。 （2）△H = ∑ (反應物的鍵能) —∑(反應產物的鍵能) （1） 根據蓋斯定律計算化學反應的焓變 （2） 由生成反應的焓變計算化學反應的焓變 （3） 利用化學鍵的鍵能求焓變 第四課時 化學反應的熱效應 反應熱 焓及焓變 2.意義：描述化學反應釋放或吸收熱量的物理量。 3.單位：J/mol或kJ/mol 4.分類： 燃燒熱：在101kPa時，1mol物質完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時所放出的熱量 中和熱：在稀溶液中，強酸和強堿發(fā)生中和反應而生成1mol水時所產生的反應熱 5.測定： （1） 儀器：量熱計 （2） 表達式：Q=-C(T2-T1) 或Q=-Cm(T2-T1) 焓：物質所具有的能量，是物質固有的性質，符號H 單位：kJ/mol或J/mol 焓 變 1. 定義：反應產物的總焓與反應物的總焓之差 2. 表達式：△H=H（反應產物）-H（反應物） 3. 表示方法：熱化學方程式 4. 意義：表明了物質變化情況，表明了化學反應中的焓變 書寫注意事項 5. 焓 變 的 計 算 【典例精析】 例1． 已知25℃、101kPa下，石墨、金剛石燃燒的熱化學方程式分別為 ①C(石墨)+O2(g)==CO2(g) ΔH=-393.51kJ/mol、②C(金剛石)+ O2(g)==CO2(g) ΔH=-395.41kJ/mol據此判斷，下列說法正確的是（A） A.由石墨制備金剛石是吸熱反應；等質量時，石墨的能量比金剛石的低 B.由石墨制備金剛石是吸熱反應；等質量時，石墨的能量比金剛石的高 C.由石墨制備金剛石是放熱反應；等質量時，石墨的能量比金剛石的低 D.由石墨制備金剛石是放熱反應；等質量時，石墨的能量比金剛石的高 【解析】根據蓋斯定律，將①式減去②式，得到下列熱化學方程式： C(石墨)== C(金剛石) ΔH=-1.90kJ/mol 說明由石墨制備金剛石是吸熱反應，吸收的熱量作為化學能的形式貯存在金剛石中，也就是等質量的金剛石具有的能量比石墨高。A選項正確。 例2． 氫氣、一氧化碳、辛烷(C8H18)、甲烷的熱化學方程式分別為 相同質量的H2、C8H18、CH4完全燃燒時放出熱量最少的是（B） A H2(g) B. CO(g) C. C8H18 (l) D. CH4 (g) 【解析】本題主要考查化學反應中的能量變化，假設其質量皆為1g，則它們放出的熱量分別為： H2： CO： C8H18： CH4： 例3． 在同溫同壓下，下列各組熱化學方程式中，ΔH1>ΔH2的是（AC） A. 2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH1 2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l) ΔH2 B. S(g)＋O2(g)=SO2(g) ΔH1 S(s)＋O2(g)=SO2(g) ΔH2 C. C(s)＋1/2O2(g)=CO(g) ΔH1 C(s)＋O2(g)=CO2 (g) ΔH2 D. H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g) ΔH1 1/2H2(g)＋1/2Cl2(g)=HCl(g) ΔH2 【解析】此類題目考查了學生運用熱化學方程式的有關知識和物質狀態(tài)與反應熱關系的知識來解決化學問題的能力.解題過程中容易混淆放出熱量的多少與ΔH大小的關系，突破方法：放熱反應，ΔH<0，為負值，所以放出熱量越多，ΔH就越小。A選項中氣態(tài)水變成液態(tài)水還要放熱，故ΔH1>ΔH2。B選項中固態(tài)硫變成氣態(tài)硫需吸熱，故ΔH1<ΔH2。C選項一氧化碳繼續(xù)燃燒生成二氧化碳放熱，故故ΔH1>ΔH2。D選項，后一反應的化學計量數為前一反應對應物質的一半，故ΔH1<ΔH2。 例4． 為了測定酸堿反應的中和熱，計算時至少需要的數據是①酸的濃度和體積 ②堿的濃度和體積 ③比熱容 ④反應后溶液的質量 ⑤生成水的物質的量 ⑥反應前后溫度變化 ⑦操作所需的時間 A. ①②③⑥ B. ①③④⑥ C.③④⑤⑥ D.全部 【解析】所謂中和熱，是指在稀溶液中酸跟堿發(fā)生中和反應而生成1mol水時的反應熱。在本題中，生成水的量可由酸、堿的量決定，而反應的熱效應可由公式Q=Cm(T2-T1)求算。由于酸、堿的稀溶液的密度可近似認為1g/cm-3，因此當知道①②時，也就確定了反應后溶液的質量，再利用溶液的比熱容和反應前后的溫度變化值，即可求出反應的熱效應。 【課堂練習】練習冊P9—P10 能力提升 【學生分析】 【歸納解析】1.C 從圖示的焓變可以看出其正反應是焓升高的反應，故ΔH>0，而逆反應是焓降低的反應，ΔH<0。 2.B 本題的關鍵是搞清楚題目中所涉及的各種量與NA的關系。該熱化學方程式表示有10NA個電子轉移、形成8NA個碳氧共用電子對，生成NA個液態(tài)水分子時放出1300kJ的熱量。 3.A 混合氣體中共有0.4mol甲烷，0.1mol氫氣，且燃燒后生成液態(tài)水，故放出的熱量為0.4Q1+0.1Q3/2=0.4Q1+0.05Q3 4.BC Q指生成2molSO3時放出的熱，若將2molSO2與1molO2混合反應達到平衡時生成的SO3小于2mol，則Q1ΔH2>ΔH3 B. ΔH2<ΔH1<ΔH3 C.ΔH1=ΔH2=ΔH3 D. ΔH1>ΔH3>ΔH2 【解析】用③稀硝酸是我們正常學習的中和熱57.3kJ/mol，若改用①稀醋酸這種酸為弱酸，部分電離，中和反應產生的熱量會被繼續(xù)電離所吸收，故釋放出的熱量數值會變??；若用②濃硫酸，濃硫酸有自己的特性，那就是溶于劇烈放熱，故釋放出的熱量數值會很大。另外三者均為放熱反應，焓變小于零，數值越大的其焓變的值越小。所以有選項D是正確的。 【題7】下列說法正確的是（CD） A.需要加熱方能發(fā)生的反應一定是吸熱反應 B.放熱反應在常溫下一定很容易發(fā)生 C.反應是吸熱還是放熱必須看反應物和生成物所具有的總能量的相對大小 D.吸熱反應在一定條件下也能發(fā)生 【解析】并不是所有的吸熱反應都需要加熱，需要加熱的也未必是吸熱反應，因為有些放熱反應也需要加熱來促使反應的發(fā)生。放熱反應主要體現的有熱量放出的化學反應，而沒有指代在常溫下能容易發(fā)生。 【題8】下列反應中生成物的總能量大于反應物總能量的是（D） A.氫氣在氧氣中燃燒 B.鐵絲在氧氣中燃燒 C.硫在氧氣中燃燒 D.焦碳在高溫下與水蒸氣反應 【解析】按題目來說，就是尋找吸熱反應，所有的燃燒為放熱反應，所以本題中就只有焦碳在高溫下與水蒸氣反應為吸熱反應了。 【題9】下列關于ΔH（焓變）的說法正確的是（BD） A.在任何條件下，化學反應的焓變都等于化學反應的反應熱 B. ΔH >0時，反應吸收熱量；ΔH <0時，反應放出熱量 C.熱化學方程式中ΔH的值與物質前的化學計量數無關 D. ΔH的值可以通過實驗測得 【解析】反應熱是化學反應在一定的溫度下進行時，反應所釋放或吸收的熱量稱為該溫度下的熱效應，而焓變是反應物和產物之間的焓之差，二者不存在相等的關系。焓變的值是受化學計量數影響的，是按倍數變化的。 【題11】磷在氧氣中燃燒，可能生成兩種固態(tài)氧化物。3.1g的單質磷（P）在3.2g氧氣中燃燒，至反應物耗盡，并放出X kJ熱量。 （1）通過計算確定反應產物的組成（用化學式表示）是 ，其相應的質量（g）為 。 （2）已知單質磷的燃燒熱為Y kJ/mol，則1mol P與O2反應生成固態(tài)P2O3的反應熱ΔΗ= 。 （3）寫出1mol P與O2反應生成固態(tài)P2O3的熱化學方程式： 。 【解析】 本題中磷燃燒可能生成P2O3和P2O5，要確定二者的比例，需要通過題目中的兩個數據來聯立方程組求解。設3.1g中有物質的量為x的磷生成P2O3，有物質的量為y的磷生成P2O5。故 x+y=3.1g/31g?mol-1 ① 3x+5y=23.2g/32g mol-1 ② 解得x=y=0.05mol 所以可確定反應產物的組成為P2O3和P2O5，且質量分別為0.05mol110g mol-1/2=2.75g 和0.05mol142g mol-1/2=3.55g 單質磷的燃燒熱為Y kJ/mol即1mol磷完全燃燒生成P2O5釋放熱量為Y kJ。從第1小題，我們可知0.1mol磷燃燒生成0.025mol P2O3和0.025mol P2O5釋放的熱量為X kJ，故2mol磷燃燒生成0.5mol P2O5和0. 5mol P2O5釋放的熱量應該為20X kJ，從而可知，1mol磷燃燒生成P2O5釋放的熱量為20 X kJ-Y kJ。ΔΗ=-(20 X -Y )kJ?mol-1 熱化學方程式為 P(s)+3/4O2(g)==1/2 P2O5 (s) ΔΗ=-(20 X -Y )kJ?mol-1 【題12】發(fā)射衛(wèi)星時可用肼（N2H4）為燃料，用二氧化氮為氧化劑，這兩種物質反應生成氮氣和水蒸氣。已知；N2(g)+2O2(g)==2NO2(g) ΔΗ1=+67.7 kJ/mol ① N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(g) ΔΗ2= -534 kJ/mol ② 試計算1mol肼和二氧化氮完全反應時放出的熱量為 kJ，寫出肼和二氧化氮反應的熱化學方程式 。 【解析】 根據蓋斯定律有：②-1/2① 得N2H4(g) +NO2(g) == 3/2N2(g)+2H2O(g) ΔΗ=-534 kJ/mol-1/267.7 kJ/mol=-567.85 kJ/mol 熱化學方程式：2N2H4(g) +2NO2(g) == 3N2(g)+4H2O(g) ΔΗ=-1135.7 kJ/mol 課題：第2節(jié) 電能轉化為化學能——電解 知識與能力： 1. 通過對熔融氯化鈉電解體系的分析，使學生掌握電解、電解池概念，清晰地建立起電極反應的概念并能夠正確地判斷陰極和陽極； 2. 通過運用電解的原理分析食鹽水的電解、銅的電解精練，了解這些較復雜體系中所發(fā)生的反應以及電解的實用價值； 3. 通過學習電鍍的內容，使學生了解具有一定特殊性的、另一種電解原理的應用方法，并進一步體會電解對人類社會的重要貢獻； 4. 通過活動探究，提高學生的實驗能力和分析能力； 5. 從能量的角度理解化學科學的重要性。 過程與方法： 采用問題驅動的方法，經聯想質疑中熟知的反應切入提出問題，將學生引入本節(jié)學習；以已知離子在電場中的定向移動為起點，從而分析具體反應中陰陽離子的移向，在漸進的學習中明白電解、電解池，并學會書寫電極反應式；在電解原理的應用中，要讓學生明白規(guī)律是有條件限制的。 情感、態(tài)度與價值觀： 進一步體會化學的魅力，激發(fā)對學習的興趣；了解方法的重要意義，明白將來實現的重要價值。 教學重點：電解原理、電極反應 教學難點：陰極和陽極以及電極反應的概念、正確書寫電極反應式 課時安排：共5課時（新課3課時，復習練習2課時） 教學過程： （第一課時） 【聯想?質疑】已知金屬鈉與氯氣反應的熱化學方程式： 2Na(s)+Cl2=2NaCl(s) △H= —822.3kJ?mol—1 如果要真?zhèn)€反應反方向進行，則需要外界提供能量，那么大家想一想我們可以采用什么樣的外界能量。 【學生】電能。 【提問】那么這樣的反應是什么能轉化為什么能？ 【學生】電能轉化為化學能 【教師】對，電能轉化為化學能的一中重要方法就是電解，下面我們就來學習電解。首先我們來以電解熔融NaCl了解一下電解的原理 【板書】一、電解的原理 【閱讀交流】 1）、通電前，熔融氯化鈉中存在哪些離子？這些離子的運動情況怎樣？ 2）、通電后，外電路上的電流方向怎樣？ 3）、接通電源后，熔融氯化鈉中Na+、Cl-各向那個方向運動？ 4）、移到兩極表面的Na+、Cl-將發(fā)生什么變化？ e- e- Cl- Na+ 石墨電極 鐵電極 熔融NaCl 電解熔融NaCl 【講解】在熔融NaCl中，存在自由移動的Na+和Cl-，做雜亂無章的運動。通電后，電子由電源的負極流出，聚集到鐵電極上。由于正負電荷相互吸引，Na+要移向鐵電極，做定向移動。Na+在鐵電極上得到電子，Na+ + e- = Na，發(fā)生還原反應。 電子要流向正極，那么石墨電極上哪來的電子？ 【學生】思考，回答 【講解】對，Cl-要移到石墨電極上，失去電子，2Cl- — 2e- = Cl2↑，發(fā)生氧化反應。為了維持電流，Cl-要不斷地失去電子，不斷地定向移動到石墨電極上。這樣在通電的情況下NaCl就分解成了Na和 Cl2，電能就轉化為化學能儲存在Na和 Cl2里面了。這個過程就稱之為電解。 下面我們看看有關電解的幾個概念。 【板書】（一）概念 1、電解： 【講解】能夠發(fā)生電解的裝置叫電解池 【板書】2、電解池： 【提問】大家結合電解熔融NaCl的例子，說說構成電解池的條件有哪些？ 【學生】回答 【板書】3、構成電解池的條件： （1）外加直流電源 （2）兩個固體電極 【講解】這兩個電極分別叫著陰、陽極，我們來看看陰陽極是怎么定義的？ 【學生】閱讀回答。 【講解】結合電解熔融NaCl的例子講解。 【板書】陰極：發(fā)生還原反應的電極。 判斷陰極的方法 與電源“+”相連的電極， 得到電子的電極， 陽離子移到的電極。 陽極：發(fā)生氧化反應的電極。 判斷陽極的方法 與電源“—”相連的電極， 失去電子的電極， 陰離子移到的電極。 （3）電解質溶液或熔融電解質 （4）構成閉合的電路 【練習】1.分析下圖，屬于電解池的有（ ③⑥ ） 2.下列說法正確的是( ①④ ) ①電解是把電能轉變成化學能； ②電解是化學能轉變成電能； ③電解質溶液導電是化學變化； ④任何電解過程，必將導致氧化還原反應的發(fā)生； 【過渡】如果隨便給你一個電解池，你怎么來判斷電極的產物和每個電極上所發(fā)生的反應呢？下面我們就來講講這個問題。 【板書】（二）電極產物的判斷和電極方程式的書寫 【講解】要講這個問題，首先我們得明白什么是電極反應，大家閱讀課本了解一下。 【板書】1、電極反應： 【舉例】2、電解熔融NaCl 電荷要守恒 【板書】陰極：2Na+ +2 e- = 2Na 陽極：2Cl- — 2e- = Cl2↑ 總方程式：2Na+ + 2Cl- 2Na + Cl2↑（離子方程式） 2NaCl 2Na + Cl2↑（化學方程式） 【舉例】電解CuCl2的電極反應的書寫。 Cu2+ H+ Cl- OH- e- e- 石墨電極 石墨電極 CuCl2溶液 電解CuCl2溶液 【講解】對于電極方程式的書寫有個一般步驟： 【板書】（1）明確電解液中存在的離子 【提問】CuCl2溶液中存在哪些自由移動的離子？ 【學生】回答 【過渡】對于陽離子，到底是Cu2+先得到電子，還是H+先得到電子呢？這就涉及到離子的放電順序的問題了，大家閱讀課本，了解以下離子的放電順序。 【學生】閱讀課本。 【板書】（2）是哪些離子得失電子 放電順序： 陰極：陽離子得電子順序： Ag+>Hg2+> Fe3+>Cu2+> H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+> H+（水）Al3+>Mg2+>Na + >Ca2+> K+ 陽極：陰離子失電子順序：活性電極﹥陰離子。即： Cu>Hg >Ag>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>（ NO3－、SO42－含氧酸根）>F- 【講解】那么大家根據放電順序寫出該電解的陰陽兩極的電極方程式。 【練習】1.書寫用石墨做電極電解硫酸的電極方程式和電解池方程式。 2.用惰性電解Fe2(SO4)3 和Cu(NO3)2的混合溶液，寫出電解的電極方程式。 【作業(yè)】用石墨做電極，電解H2SO4溶液NaSO4溶液NaOH溶液HgCl2溶液CuSO4溶液KI溶液,分別寫出電解的電極方程式和總方程式。 為下節(jié)課講電解的幾種類型作鋪墊！ 【板書設計】 一、電解的原理 （一）概念 1、電解： 2、電解池： 3、構成電解池的條件： （1）外加直流電源 （2）兩個固體電極 陰極：發(fā)生還原反應的電極。 判斷陰極的方法 與電源“+”相連的電極， 得到電子的電極， 陽離子移到的電極。 陽極：發(fā)生氧化反應的電極。 判斷陽極的方法 與電源“—”相連的電極， 失去電子的電極， 陰離子移到的電極。 （3）電解質溶液或熔融電解質 （4）構成閉合的電路 （二）電極產物的判斷和電極方程式的書寫 陰極：2Na+ +2 e- = 2Na 陽極：2Cl- — 2e- = Cl2↑ 總方程式：2Na+ + 2Cl- 2Na