1、1,《選修4 化學反應(yīng)原理》第一章化學反應(yīng)與能量 教材分析,,蘭州五十一中 周建國,2,第一節(jié) 化學反應(yīng)與能量的變化第二節(jié) 燃燒熱 能源第三節(jié) 化學反應(yīng)熱的計算,3,課標要求,4,1,3,2,由一般到具體由定性到定量,本章知識結(jié)構(gòu),5,在必修化學2中，學生初步學習了化學能與熱能的知識，對于化學鍵與化學反應(yīng)中能量變化的關(guān)系、化學能與熱能的相互轉(zhuǎn)化有了一定的認識，本章是在此

2、基礎(chǔ)上的擴展與提高。 本專題在模塊中處于最基礎(chǔ)的地位，化學反應(yīng)中的焓變和熵變是判斷化學反應(yīng)方向的依據(jù)，溫度對化學平衡、電離平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡移動的影響。,本章在模塊中的地位,6,第一章 課時安排,第一節(jié) 化學反應(yīng)與能量的變化 2+1第二節(jié) 燃燒熱 熱能 1+1第三節(jié) 化學反應(yīng)熱的計算 2+2章節(jié)復(fù)習

3、 1檢測與練習 2,7,第一節(jié) 化學反應(yīng)與能量變化,一、焓變 反應(yīng)熱 要點： 1.焓變(?H )=恒壓條件下反應(yīng)的熱效應(yīng)　2.從微觀角度解釋化學反應(yīng)中的能量變化二、熱化學方程式 要點： 1.注明反應(yīng)時的溫度、壓強，反應(yīng)物、產(chǎn)物的狀態(tài) 2.化學方

4、程式中的計量數(shù)可以是分數(shù)三、實踐活動：中和反應(yīng) 反應(yīng)熱的測定,8,學習目標：,1.了解化學反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因和常見的 能量轉(zhuǎn)化形式；2.了解反應(yīng)熱和焓變的涵義；3.認識熱化學方程式的意義并能正確書寫熱 化學方程式。,重難點問題：1.反應(yīng)熱的涵義。2.熱化學方程式的書寫方法和應(yīng)用。,9,有了“反應(yīng)熱”為什么還要引入“焓變”的概念？,反應(yīng)熱與反應(yīng)焓變都屬于化學反應(yīng)能量變化，但焓變的科學意義層次更高。

5、焓是狀態(tài)函數(shù)，焓變僅決定于始終態(tài)，而反應(yīng)熱不是狀態(tài)函數(shù)。在等溫等壓條件下，Qp＝△H，在其他條件下，（如T、V一定）反應(yīng)熱就不等于△H 了，此時仍然存在焓變。 焓變是比反應(yīng)熱更普遍的反應(yīng)能量變化的表述形式。,教材解讀,10,焓H是一個狀態(tài)函數(shù)： H=U（體系內(nèi)能）+PV焓的值只與體系所處狀態(tài)有關(guān)，與達此狀態(tài)的途徑無關(guān)焓具有能量的量綱在體系只作體積功的等壓過程中，從狀態(tài)1到狀態(tài)2時，體系的焓變數(shù)值正好等于該過

6、程中的熱效應(yīng),11,1.反應(yīng)焓變的計算是教學的重點。（在第三節(jié)） 不回避概念，但不在“焓”、“焓變”的概念上糾纏，不要求學生進行概念辨析。,教學建議,12,2.關(guān)于焓變與“生成物的總能量和反應(yīng)物的總能量差”的關(guān)系、焓變與反應(yīng)物化學鍵斷裂和生成物化學鍵形成的能量差值的關(guān)系。,,△H=反應(yīng)物的鍵能總和—生成物的鍵能總和,,△H=生成物的總能量—反應(yīng)物的總能量,13,3.熱化學方程式的書寫是教學的重點，是學生學習的易錯點。,教師提出課題→

7、學生自學教材→用對比的方法找出與化學方程式的異同點→歸納整理→交流匯報,教師還可提出一些問題以強化正確規(guī)范的書寫：①書寫熱化學方程式 是否需要注明反應(yīng)的溫度和壓強 ？②對于相同的物質(zhì)的反應(yīng)，當物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同時，其△H 是否相同？③熱化學方程式各物質(zhì)前的化學計量數(shù)是否表示分子個數(shù)？當化學計量數(shù)不同時，其△H 是否相同？④放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)與△H的“+”與“-”的表示是如何對應(yīng)的？,14,★書寫熱化學方程式的注意事項,1.化學方

8、程的右邊必須寫上△H，并用“空格”隔開， △H：吸熱用“+”，放熱用：“－”，單位是kJ/mol或J/mol,2.需注明反應(yīng)的溫度和壓強，如不注明條件，即指: 25℃ 1.01×105Pa；,3.物質(zhì)后需標聚集狀態(tài)（s、l、g、aq）,4.熱化學方程式中各物質(zhì)化學式前面的化學計量數(shù)僅表示物質(zhì)的量并不能表示物質(zhì)的分子數(shù)或原子數(shù)，因此化學計量數(shù)可以是整數(shù)也可以是分數(shù),5.根據(jù)焓的性質(zhì)，若化學方程式中各物質(zhì)的系數(shù)加倍，則△H的數(shù)值也

9、加倍；若反應(yīng)逆向進行，則△H改變符號，但絕對值不變,15,熱化學方程式表示的意義,1.反應(yīng)物和生成物的種類、聚集狀態(tài)2.反應(yīng)中各物質(zhì)的物質(zhì)的量比和質(zhì)量比3.反應(yīng)中放出或吸收的熱量。,16,4.關(guān)于中和反應(yīng) 反應(yīng)熱測定的教學,①從實驗規(guī)范與流程上，突出定量實驗的特點和要求，如儀器的選擇、方案的設(shè)計、數(shù)據(jù)的記錄等；②對測定原理的分析與討論 ——與初中物理知識的銜接； ——

10、所進行的近似處理； ③對測定步驟及注意事項的討論——抓住定量實驗的主要特點，圍繞著誤差產(chǎn)生的原因及減小誤差的措施展開討論；關(guān)注變量控制方法在定量實驗中的應(yīng)用。,,17,測定中和熱實驗中的兩個關(guān)鍵問題（1）隔熱，盡量較少熱量損失 要求小燒杯與大燒杯之間的碎泡沫塑料或碎紙條要填滿，小燒杯杯口與大燒杯杯口要相平，大燒杯杯口的泡沫塑料或硬紙蓋板要蓋得嚴，蓋板上的兩孔正好使溫度計和環(huán)形玻璃棒通過。要求倒入NaOH溶液要迅速，盡可能減少

11、實驗過程中熱量的散失。（2）準確 配制的鹽酸溶液和氫氧化鈉溶液的濃度要準確。NaOH溶液最好是新制，因久置的NaOH溶液可能變質(zhì)導(dǎo)致測定中和熱有誤差。量取溶液的體積要準確。反應(yīng)前的溫度和反應(yīng)后的最高溫度的讀數(shù)要準確。,定量實驗中的關(guān)鍵問題，準確測定數(shù)據(jù),,18,總之，本節(jié)課的教學突出“定量觀”的建立，有三方面的要求：如何利用實驗進行定量研究？如何從定量的角度解決問題？如何利用數(shù)據(jù)？,中和熱的概念？,19,二、中和熱

12、1．定義：在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)，生 成1mol水時的反應(yīng)熱叫做中和熱。2. 中和熱的表示： H+(aq)+OH-(aq)=H2O (1) △H=-57.3kJ／mol3.要點： Ⅰ.條件：稀溶液。稀溶液是指溶于大量水的離子 Ⅱ.反應(yīng)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(zhì)電離的吸熱所伴隨的熱效應(yīng) Ⅲ.生成1mol水。中和反應(yīng)的實質(zhì)是H+和OH-化合生成H20，若反應(yīng)過程

13、中有其他物質(zhì)生成，這部分反應(yīng)熱也不在中和熱之內(nèi) Ⅳ、放出的熱量：57.3kJ/mol,20,第二節(jié) 燃燒熱 能源,以燃燒熱為例給出一種具體的反應(yīng)熱（定義）在初中、高中必修的基礎(chǔ)上進一步了解能源與人類的關(guān)系，及當前的能源問題,21,燃燒熱的作用有二：一是作為反應(yīng)熱的一個具體實例，便于對反應(yīng)熱的理解。二是燃燒熱是化學能利用的重要又常見的形式，通過燃燒熱，可從理論上將煤、石油、天然氣等能源與化學能的利用聯(lián)系起來。,這里出現(xiàn)燃燒熱

14、，不僅介紹這一概念本身，而是要利用它更好地闡釋反應(yīng)熱并說明反應(yīng)熱、化學能利用、能源三者的關(guān)系。,教材解讀,22,教學建議,,1.雖然核心概念是“燃燒熱”，但注意“燃燒熱”概念的引入的功能與價值，避免孤立的處理概念。,對燃燒熱的理解,23,1)燃燒熱通常是由實驗測得的?？扇嘉镆?mol純物質(zhì)作為標準進行測量，燃燒時放出熱量的多少與外界條件有關(guān)。,,2）書寫表示燃燒熱的熱化學方程式時，應(yīng)以燃燒1mol物質(zhì)為標準來配平其余物質(zhì)的化學計量數(shù)，其

15、它物質(zhì)的化學計量數(shù)可以是分數(shù),3）文字敘述燃燒熱時，用“正值”或“△H”表示。例如，CH4燃燒熱為890.31KJ/mol或△H=一890.31KJ/mol。,24,,2.關(guān)于能源的利用的討論在深廣度上與必修模塊拉開層次，體現(xiàn)化學反應(yīng)原理模塊的特點（考慮問題的視角更加全面、更有深度）；建議補充有關(guān)低碳經(jīng)濟,25,,,低碳經(jīng)濟,低碳經(jīng)濟，是指在可持續(xù)發(fā)展理念指導(dǎo)下，通過技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、新能源開發(fā)等多種手段，盡可能地減少煤

16、炭石油等高碳能源消耗，減少溫室氣體排放，達到經(jīng)濟社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護雙贏的一種經(jīng)濟發(fā)展形態(tài)。,26,第三節(jié) 化學反應(yīng)熱的計算,蓋斯定律反應(yīng)熱的計算,27,,1．了解反應(yīng)途徑與反應(yīng)體系2. 理解蓋斯定律的涵義，能用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)熱的簡單計算。,,通過對蓋斯定律的發(fā)現(xiàn)，激發(fā)學生學習化學的興趣和熱情。,增強學生分析的問題能力和計算能力,,,28,重點、難點：蓋斯定律的涵義和根據(jù)蓋斯定律進行反應(yīng)熱的計算,29,一、蓋斯定律,

17、不管化學反應(yīng)是分一步完成或分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的。 化學反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。,30,如何理解蓋斯定律？,引導(dǎo)分析教材中的插圖1-9,實質(zhì):化學反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)(各反應(yīng)物)和終態(tài)(各生成物)有關(guān),而與具體反應(yīng)進行的途徑無關(guān),31,看圖幫助理解蓋斯定律,某人從山下A到達山頂B，無論是翻山越嶺攀登而上，還是坐纜車直奔山頂，其所處的海拔都高了300m即山的高度與A、B點的海拔有

18、關(guān)，而與由A點到達B點的途徑無關(guān)這里的A相當于反應(yīng)體系的始態(tài)，B相當于反應(yīng)體系的終態(tài).山的高度相當于化學反應(yīng)的反應(yīng)熱,,教材解讀,32,用能量守恒定律論證蓋斯定律,先從始態(tài)S變化到到終態(tài)L，體系放出熱量（△H10)。經(jīng)過一個循環(huán)，體系仍處于S態(tài)，因為物質(zhì)沒有發(fā)生變化，所以就不能引發(fā)能量變化，即△H1+△H2≡0,,33,△H＝△H1+△H2,蓋斯定律直觀化,34,有些化學反應(yīng)進行很慢或不易直接發(fā)生，很難直接測得這些反應(yīng)的反應(yīng)熱，可通

19、過蓋斯定律獲得它們的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)。,2．蓋斯定律的應(yīng)用方法,（1）“虛擬路徑”法,（2）加合法即運用所給熱化學方程式通過加減乘除的方法得到所求的熱化學方程式,蓋斯簡介,35,,應(yīng)用蓋斯定律計算反應(yīng)熱時應(yīng)注意以下幾點：,（1）熱化學方程式同乘以某一個數(shù)時，反應(yīng)熱數(shù)值也必須乘上該數(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(yīng)熱也隨之相加減。,（3）將一個熱化學方程式左右顛倒時，△H“+”、“-“號必須隨之改變,36,具體內(nèi)容:

20、1. 已知一定量的物質(zhì)參加反應(yīng)放出的熱量，寫出其熱化學反應(yīng)方程式。2.有關(guān)反應(yīng)熱的計算:（1）蓋斯定律及其應(yīng)用 （2） 根據(jù)一定量的物質(zhì)參加反應(yīng)放出的熱量（或根據(jù)已知的熱化學方程式），進行有關(guān)反應(yīng)熱的計算或比較大小。 (3)利用鍵能計算反應(yīng)熱,37,課本P12 例1：,【解】鈉與氯氣起反應(yīng)的化學方程式如下,Na(s) + 1/2Cl2(g) = NaCl (s),23g/mol

21、 △H,1.0g －17.87kJ,△H＝23g/mol×(－17.87kJ)÷ 1.0g ＝－411kJ/mol,答：略,注意熱化學方程式正確書寫，特別注意有關(guān)單位的正確書寫。,38,課本P12 例2：,【解】,C2H6O(l) + 3O2(g)== 2CO2(g) ＋3H2O (l),46g/mol

22、 －1366.8kJ/mol,1000g X,X＝(－1366.8kJ/mol × 1000g)/ 46g/mol ＝－29710kJ,答：1kg乙醇燃燒后放出29710kJ熱量,設(shè)1kg乙醇燃燒后放出的熱量為X,39,概念的理解和熱化學方程式的正確書寫是計算的前提。要注意引導(dǎo)學生準確理解反應(yīng)熱

23、、燃燒熱、蓋斯定律等理論概念，熟悉熱化學方程式的書寫。學生在初次進行反應(yīng)熱的計算時，學生只關(guān)注數(shù)的計算，反應(yīng)熱的單位和正負號容易丟掉或?qū)戝e?？蛇m當補充一些不同類型的習題作為課堂練習，發(fā)現(xiàn)問題并及時解決 。發(fā)揮書后習題的教學功能，不僅鞏固、落實知識和計算技能，還要喚起學生資源利用和環(huán)境保護的意識和責任感。,教學建議,40,利用蓋斯定律的計算，是教學的重點也是難點，學生容易掌握方法，但經(jīng)常容易出錯。注意計算的過程性，及計算的準確性。,4

24、1,注意選擇習題的深淺度。,已知25℃、101kPa下，石墨、金剛石燃燒的熱化學方程式分別為C(石墨)＋O2(g)＝CO2(g) △H＝－393.51kJ·mol－1C(金剛石)＋O2(g)＝CO2(g) △H＝－395.41kJ·mol－1據(jù)此判斷，下列說法中正確的是（ ）A 由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng)；等質(zhì)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(yīng)；等質(zhì)量時，石墨