1、1,选修4 化学反应原理第一章化学反应与能量 教材分析,兰州五十一中 周建国,2,第一节 化学反应与能量的变化第二节 燃烧热 能源第三节 化学反应热的计算,3,课标要求,4,1,3,2,由一般到具体由定性到定量,本章知识结构,5,在必修化学2中，学生初步学习了化学能与热能的知识，对于化学键与化学反应中能量变化的关系、化学能与热能的相互转化有了一定的认识，本章是在此基础上的扩展与提高。 本专题在模块中处于最基础的地位，化学反应中的焓变和熵变是判断化学反应方向的依据，温度对化学平衡、电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡移动的影响。,本章在模块中的地位,6,第一章 课时安排,第一节 化学反应与能量的变化
2、 2+1第二节 燃烧热 热能 1+1第三节 化学反应热的计算 2+2章节复习 1检测与练习 2,7,第一节 化学反应与能量变化,一、焓变 反应热 要点： 1.焓变(H )=恒压条件下反应的热效应2.从微观角度解释化学反应中的能量变化二、热化学方程式 要点： 1.注明反应时的温度、压强，反应物、产物的状态 2.化学方程式中的计量数可以是分数三、实践活动：中和反应 反应热的测定,8,学习目标：,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.了解反应热和焓变的涵义；3.认识热化学方程式的意义并能正确书写热 化学方程式。,重难点问题：1.反应热的涵义。2.热化学方程式的书写方法和应用。,
3、9,有了“反应热”为什么还要引入“焓变”的概念？,反应热与反应焓变都属于化学反应能量变化，但焓变的科学意义层次更高。焓是状态函数，焓变仅决定于始终态，而反应热不是状态函数。在等温等压条件下，QpH，在其他条件下，（如T、V一定）反应热就不等于H 了，此时仍然存在焓变。 焓变是比反应热更普遍的反应能量变化的表述形式。,教材解读,10,焓H是一个状态函数： H=U（体系内能）+PV焓的值只与体系所处状态有关，与达此状态的途径无关焓具有能量的量纲在体系只作体积功的等压过程中，从状态1到状态2时，体系的焓变数值正好等于该过程中的热效应,11,1.反应焓变的计算是教学的重点。（在第三节） 不回避概念，但
4、不在“焓”、“焓变”的概念上纠缠，不要求学生进行概念辨析。,教学建议,12,2.关于焓变与“生成物的总能量和反应物的总能量差”的关系、焓变与反应物化学键断裂和生成物化学键形成的能量差值的关系。,H=反应物的键能总和生成物的键能总和,H=生成物的总能量反应物的总能量,13,3.热化学方程式的书写是教学的重点，是学生学习的易错点。,教师提出课题学生自学教材用对比的方法找出与化学方程式的异同点归纳整理交流汇报,教师还可提出一些问题以强化正确规范的书写：书写热化学方程式 是否需要注明反应的温度和压强 ？对于相同的物质的反应，当物质的聚集状态不同时，其H 是否相同？热化学方程式各物质前的化学计量数是否表
5、示分子个数？当化学计量数不同时，其H 是否相同？放热反应、吸热反应与H的“+”与“-”的表示是如何对应的？,14,书写热化学方程式的注意事项,1.化学方程的右边必须写上H，并用“空格”隔开， H：吸热用“+”，放热用：“”，单位是kJ/mol或J/mol,2.需注明反应的温度和压强，如不注明条件，即指: 25 1.01105Pa；,3.物质后需标聚集状态（s、l、g、aq）,4.热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示物质的量并不能表示物质的分子数或原子数，因此化学计量数可以是整数也可以是分数,5.根据焓的性质，若化学方程式中各物质的系数加倍，则H的数值也加倍；若反应逆向进行，则H改变
6、符号，但绝对值不变,15,热化学方程式表示的意义,1.反应物和生成物的种类、聚集状态2.反应中各物质的物质的量比和质量比3.反应中放出或吸收的热量。,16,4.关于中和反应 反应热测定的教学,从实验规范与流程上，突出定量实验的特点和要求，如仪器的选择、方案的设计、数据的记录等；对测定原理的分析与讨论 与初中物理知识的衔接； 所进行的近似处理； 对测定步骤及注意事项的讨论抓住定量实验的主要特点，围绕着误差产生的原因及减小误差的措施展开讨论；关注变量控制方法在定量实验中的应用。,17,测定中和热实验中的两个关键问题（1）隔热，尽量较少热量损失 要求小烧杯与大烧杯之间的碎泡沫塑料或碎纸条要填满，小烧
7、杯杯口与大烧杯杯口要相平，大烧杯杯口的泡沫塑料或硬纸盖板要盖得严，盖板上的两孔正好使温度计和环形玻璃棒通过。要求倒入NaOH溶液要迅速，尽可能减少实验过程中热量的散失。（2）准确 配制的盐酸溶液和氢氧化钠溶液的浓度要准确。NaOH溶液最好是新制，因久置的NaOH溶液可能变质导致测定中和热有误差。量取溶液的体积要准确。反应前的温度和反应后的最高温度的读数要准确。,定量实验中的关键问题，准确测定数据,18,总之，本节课的教学突出“定量观”的建立，有三方面的要求：如何利用实验进行定量研究？如何从定量的角度解决问题？如何利用数据？,中和热的概念？,19,二、中和热1定义：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应
8、，生 成1mol水时的反应热叫做中和热。2. 中和热的表示： H+(aq)+OH-(aq)=H2O (1) H=-57.3kJmol3.要点： .条件：稀溶液。稀溶液是指溶于大量水的离子 .反应物： （强）酸与（强）碱。中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应 .生成1mol水。中和反应的实质是H+和OH-化合生成H20，若反应过程中有其他物质生成，这部分反应热也不在中和热之内 、放出的热量：57.3kJ/mol,20,第二节 燃烧热 能源,以燃烧热为例给出一种具体的反应热（定义）在初中、高中必修的基础上进一步了解能源与人类的关系，及当前的能源问题,21,燃烧热的作用
9、有二：一是作为反应热的一个具体实例，便于对反应热的理解。二是燃烧热是化学能利用的重要又常见的形式，通过燃烧热，可从理论上将煤、石油、天然气等能源与化学能的利用联系起来。,这里出现燃烧热，不仅介绍这一概念本身，而是要利用它更好地阐释反应热并说明反应热、化学能利用、能源三者的关系。,教材解读,22,教学建议,1.虽然核心概念是“燃烧热”，但注意“燃烧热”概念的引入的功能与价值，避免孤立的处理概念。,对燃烧热的理解,23,1)燃烧热通常是由实验测得的。可燃物以1mol纯物质作为标准进行测量，燃烧时放出热量的多少与外界条件有关。,2）书写表示燃烧热的热化学方程式时，应以燃烧1mol物质为标准来配平其余
10、物质的化学计量数，其它物质的化学计量数可以是分数,3）文字叙述燃烧热时，用“正值”或“H”表示。例如，CH4燃烧热为890.31KJ/mol或H=一890.31KJ/mol。,24,2.关于能源的利用的讨论在深广度上与必修模块拉开层次，体现化学反应原理模块的特点（考虑问题的视角更加全面、更有深度）；建议补充有关低碳经济,25,低碳经济,低碳经济，是指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。,26,第三节 化学反应热的计算,盖斯定律反应热的计算,27
11、,1了解反应途径与反应体系2. 理解盖斯定律的涵义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。,通过对盖斯定律的发现，激发学生学习化学的兴趣和热情。,增强学生分析的问题能力和计算能力,28,重点、难点：盖斯定律的涵义和根据盖斯定律进行反应热的计算,29,一、盖斯定律,不管化学反应是分一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。 化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。,30,如何理解盖斯定律？,引导分析教材中的插图1-9,实质:化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关,而与具体反应进行的途径无关,31,看图帮助理解盖斯定律,某人从山下A到达山顶B，无论
12、是翻山越岭攀登而上，还是坐缆车直奔山顶，其所处的海拔都高了300m即山的高度与A、B点的海拔有关，而与由A点到达B点的途径无关这里的A相当于反应体系的始态，B相当于反应体系的终态.山的高度相当于化学反应的反应热,教材解读,32,用能量守恒定律论证盖斯定律,先从始态S变化到到终态L，体系放出热量（H10)。经过一个循环，体系仍处于S态，因为物质没有发生变化，所以就不能引发能量变化，即H1+H20,33,HH1+H2,盖斯定律直观化,34,有些化学反应进行很慢或不易直接发生，很难直接测得这些反应的反应热，可通过盖斯定律获得它们的反应热数据。,2盖斯定律的应用方法,（1）“虚拟路径”法,（2）加合法
13、即运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求的热化学方程式,盖斯简介,35,应用盖斯定律计算反应热时应注意以下几点：,（1）热化学方程式同乘以某一个数时，反应热数值也必须乘上该数。,（2）热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减。,（3）将一个热化学方程式左右颠倒时，H“+”、“-“号必须随之改变,36,具体内容:1. 已知一定量的物质参加反应放出的热量，写出其热化学反应方程式。2.有关反应热的计算:（1）盖斯定律及其应用 （2） 根据一定量的物质参加反应放出的热量（或根据已知的热化学方程式），进行有关反应热的计算或比较大小。 (3)利用键能计算反应热,37,课本P1
14、2 例1：,【解】钠与氯气起反应的化学方程式如下,Na(s) + 1/2Cl2(g) = NaCl (s),23g/mol H,1.0g 17.87kJ,H23g/mol(17.87kJ) 1.0g 411kJ/mol,答：略,注意热化学方程式正确书写，特别注意有关单位的正确书写。,38,课本P12 例2：,【解】,C2H6O(l) + 3O2(g)= 2CO2(g) 3H2O (l),46g/mol 1366.8kJ/mol,1000g X,X(1366.8kJ/mol 1000g)/ 46g/mol 29710kJ,答：1kg乙醇燃烧后放出29710kJ热量,设1kg乙醇燃烧后放出的热量为
15、X,39,概念的理解和热化学方程式的正确书写是计算的前提。要注意引导学生准确理解反应热、燃烧热、盖斯定律等理论概念，熟悉热化学方程式的书写。学生在初次进行反应热的计算时，学生只关注数的计算，反应热的单位和正负号容易丢掉或写错。可适当补充一些不同类型的习题作为课堂练习，发现问题并及时解决 。发挥书后习题的教学功能，不仅巩固、落实知识和计算技能，还要唤起学生资源利用和环境保护的意识和责任感。,教学建议,40,利用盖斯定律的计算，是教学的重点也是难点，学生容易掌握方法，但经常容易出错。注意计算的过程性，及计算的准确性。,41,注意选择习题的深浅度。,已知25、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为C(石墨)O2(g)CO2(g) H393.51kJmol1C(金刚石)O2(g)CO2(g) H395.41kJmol1据此判断，下列说法中正确的是（ ）A 由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低B 由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高C 由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低D 由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高,42,43,谢谢,
