2019-2020年人教版選修4教案 第1章 第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量的變化.doc

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2019-2020年人教版選修4教案 第1章 第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量的變化 【教學(xué)目標(biāo)】 一、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(shí)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。 二、過程與方法： 1.通過化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)的回顧，逐步探究引起反應(yīng)熱的內(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。 三、情感態(tài)度與價(jià)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(diǎn)。 【教學(xué)重點(diǎn)】化學(xué)反應(yīng)中的能量變化；熱化學(xué)方程式的書寫。 【教學(xué)難點(diǎn)】焓變，△H的“+”與“—”，熱化學(xué)方程式的書寫。 【教學(xué)方法】視頻引入、逐步抽象、揭示實(shí)質(zhì)、清晰脈絡(luò)關(guān)系、結(jié)合練習(xí) 【教學(xué)用品】大燒杯（500mL）、小燒杯（100mL）、溫度計(jì)、量筒（50mL）兩個(gè)、泡沫塑料或紙條、泡沫塑料板或硬紙板、環(huán)形玻璃攪拌棒、多媒體 0.50mol/L鹽酸、0.55mol/L氫氧化鈉溶液 【教學(xué)課時(shí)】4課時(shí) 【教學(xué)過程】 第一課時(shí) 舊知識的溫習(xí)（化學(xué)能與熱能的轉(zhuǎn)化） 〖教學(xué)流程〗溫習(xí)課本 → 總結(jié)知識點(diǎn) → 數(shù)據(jù)分析 → 習(xí)題強(qiáng)化 → 歸納方法 → 練習(xí)鞏固。 （溫習(xí)）化學(xué)能與熱能的轉(zhuǎn)化 （總結(jié)）一、化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)和特征 化學(xué) 反應(yīng) 化學(xué)鍵的斷裂和形成 質(zhì)量守恒定律 化學(xué)能與熱能、電 能、光能等相互轉(zhuǎn)化 能量守恒定律 發(fā)生 伴隨 物質(zhì)變化 能量變化 本質(zhì) 遵循 遵循 二、化學(xué)反應(yīng)中的能量變化 1.化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生能量變化的主要原因：化學(xué)鍵的斷裂和形成。斷鍵吸熱，成鍵放熱。（微觀） （1）舊化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收能量來克服原子間的相互作用，形成新化學(xué)鍵時(shí)由于原子間的相互作用而放出能量。即化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)來源于反應(yīng)過程中化學(xué)鍵斷裂和形成時(shí)的能量變化。 （2）形成和斷裂相同數(shù)量的某種化學(xué)鍵，放出和吸收的能量相等。 （3）鍵能越大，物質(zhì)儲存的能量就越低，物質(zhì)越穩(wěn)定。 （4）同一類型反應(yīng)中（如鹵素單質(zhì)和氫氣反應(yīng)），在相同狀況下，生成一定量的某種物質(zhì)時(shí)放出的能量越多，生成的物質(zhì)就越穩(wěn)定。 （5）元素的非金屬性越強(qiáng)，得到電子放出的能量越多。 2.化學(xué)反應(yīng)吸收能量還是放出能量取決于反應(yīng)物的總能量和生成物的總能量的相對大小。（宏觀） 3.判斷吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的方法（化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，主要表現(xiàn)為熱量的變化） （1）反應(yīng)物的總能量和生成物的總能量的大小比較 反應(yīng)物的總能量＞生成物的總能量，反應(yīng)放熱； 反應(yīng)物的總能量＜生成物的總能量，反應(yīng)吸熱。 （2）根據(jù)斷鍵和成鍵時(shí)吸收和放出能量的大小 斷鍵吸收的總能量＞成鍵放出的總能量，反應(yīng)吸熱； 斷鍵吸收的總能量＜成鍵放出的總能量，反應(yīng)放熱。 反應(yīng)物的鍵能總和＞生成物的鍵能總和，反應(yīng)吸熱； 能量 反應(yīng)過程 a b c 4H (g) +2O (g) 2H2(g) +O2(g) 2H2O(g) 反應(yīng)物的鍵能總和＜生成物的鍵能總和，反應(yīng)放熱。 a表示活化能（舊鍵斷裂吸收的能量）；b表示活化分子變成生成物分子放出的能量（生成新鍵放出的能量）；c表示生成2molH2O（g）放出的能量。 （3）常見的放熱反應(yīng)：①金屬和水或酸的反應(yīng)；②酸堿中和反應(yīng)；③物質(zhì)燃燒；④多數(shù)的化合反應(yīng)；⑤鋁熱反應(yīng)。 常見的吸熱反應(yīng)：①多數(shù)的分解反應(yīng)；②氫氧化鋇晶體和氯化銨晶體的反應(yīng)；③C與H2O、CO2的反應(yīng)；④電離；⑤水解。 （4）根據(jù)熱化學(xué)方程式中的△H的正負(fù)：△H＞0為吸熱，△H＜0為放熱。 〖相關(guān)習(xí)題〗 1.拆開1mol H─H鍵、1mol N─H鍵、1mol N≡N鍵分別需要吸收的能量是436kJ、391kJ、946kJ，則1mol N2完全反應(yīng)生成NH3時(shí) （吸收或放出） 能量。 2.H2 + I2 ＝ 2HI的反應(yīng)過程可表示如下：第一步：H─H → 2H 能量， I─I → 2I 能量；第二步：2H + 2I ＝ 2H─I 能量。 又已知：反應(yīng)物和生成物的能量關(guān)系如右圖所示： 請完成下列問題：①完成上述空格；②化學(xué)反應(yīng)不僅生成 ，還伴隨 變化；③化學(xué)反應(yīng)過程遵循兩個(gè)守恒：它們是 。④一個(gè)反應(yīng)是吸熱還是放熱，決定與 。從整個(gè)反應(yīng)看，該反應(yīng) 能量。 3.對下列化學(xué)反應(yīng)的熱現(xiàn)象的說法不正確的是（ C ） ①放熱反應(yīng)發(fā)生時(shí)不必加熱；②化學(xué)反應(yīng)一定有能量變化； ③吸熱反應(yīng)需要加熱后才能發(fā)生，放熱反應(yīng)不加熱就會發(fā)生； ④化學(xué)反應(yīng)吸收或放出熱量的多少與參加反應(yīng)的物質(zhì)的多少有關(guān)。 A.①② B.②③ C.①③ D.②④ 4.一種“即食即熱快餐”適合外出旅游時(shí)使用，其內(nèi)層是用鋁箔包裹的并已加工好的真空包裝食品，外層則是分別包裝的兩包化學(xué)物質(zhì)，使用時(shí)拉動預(yù)留在外的拉線，使這兩包化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)，此時(shí)便可對食物進(jìn)行加熱，這兩包化學(xué)物質(zhì)最適合選擇的是（ B ） A.濃H2SO4與水 B.生石灰與水 C.熟石灰與水 D.氯化鈉與水 【課堂小結(jié)】化學(xué)反應(yīng)不僅生成新物質(zhì)，而且伴隨著能量變化?；瘜W(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生能量變化的主要原因，而化學(xué)反應(yīng)是吸收能量還是放出能量決定于反應(yīng)物的總能量和生成物的總能量的相對大小，我們從微觀結(jié)構(gòu)和宏觀表現(xiàn)兩方面對化學(xué)反應(yīng)中的能量變化進(jìn)行了探究。 【作業(yè)設(shè)計(jì)】預(yù)習(xí)課本內(nèi)容。 【教學(xué)感悟】 第二課時(shí) 焓變 反應(yīng)熱 〖教學(xué)流程〗情景設(shè)疑 → 閱讀了解電子的分層運(yùn)動 → 分析教材表1—2數(shù)據(jù) → 學(xué)生歸納1～20號元素的原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn) → 思考與交流 → 得出原子核外電子排布的簡單規(guī)律 → 練習(xí)鞏固。 （導(dǎo)入）通過必修2的學(xué)習(xí)，我們知道化學(xué)反應(yīng)伴隨著能量變化，并從宏觀和微觀兩方面進(jìn)行了討論。請結(jié)合下圖完成習(xí)題。 〖練習(xí)〗計(jì)算H2和Cl2反應(yīng)生成2molHCl時(shí)放出或吸收的能量。 斷開化學(xué)鍵吸收的總能量為：436kJ + 243kJ = 679kJ， 形成化學(xué)鍵放出的總能量為：431kJ + 431kJ = 862kJ，整個(gè)反應(yīng)過程表現(xiàn)為放熱，放出的熱量為862kJ—679kJ = 183kJ。 與實(shí)驗(yàn)值184.6 kJ很接近。 （過渡）我們把像上述反應(yīng)中放出或吸收的能量叫做反應(yīng)熱。 （閱讀）P2，了解反應(yīng)熱的概念。 〖板書〗一、焓變 反應(yīng)熱 1.焓：與內(nèi)能有關(guān)的物理量。用“H”表示。 焓變：生成物與反應(yīng)物的焓值差。用“△H”表示。 △H = H（生成物）—H（反應(yīng)物） 在一定條件下，某一化學(xué)反應(yīng)是吸熱還是放熱由焓變決定。 2.反應(yīng)熱：化學(xué)反應(yīng)過程中所釋放或吸收的能量叫做反應(yīng)熱。在恒壓條件下，反應(yīng)熱等于焓變。用“△H”表示，單位：kJ/mol。 可用量熱計(jì)直接測量。 （分析） 放熱反應(yīng) 體系 能量 環(huán)境 將能量釋放給環(huán)境，使反應(yīng)體系的能量降低 規(guī)定△H＜0 為“—” 吸熱反應(yīng) 體系 能量 環(huán)境 能量來自環(huán)境，使反應(yīng)體系的能量升高 規(guī)定△H＞0 為“+” 例如：上述反應(yīng)的反應(yīng)熱為 △H = —184.6 kJ/mol 1molC與1molH2O(g)反應(yīng)生成1molCO(g)和1molH2(g)，需要吸收131.5kJ的熱量，該反應(yīng)的反應(yīng)熱為 △H = +131.5 kJ/mol 〖板書〗3.反應(yīng)熱的表示方法 當(dāng)△H為“—”或△H＜0時(shí)，為放熱反應(yīng) 當(dāng)△H為“＋”或△H＞0時(shí)，為吸熱反應(yīng) （討論）反應(yīng)熱與化學(xué)鍵的斷裂和形成時(shí)的能量變化、反應(yīng)物和生成物的總能量的大小、反應(yīng)物和生成物的鍵能的大小之間的關(guān)系。 〖板書〗4.△H計(jì)算的三種表達(dá)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 = 生成物的總能量—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 （教學(xué)評價(jià)）1.下列各圖中，表示正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)的圖是（ A ） 2.拆開1mol H─H鍵、1mol N─H鍵、1mol N≡N鍵分別需要吸收的能量是436kJ、391kJ、946kJ，則1mol N2完全反應(yīng)生成NH3時(shí)的反應(yīng)熱為△H = —92 kJ/mol ；1mol H2完全反應(yīng)生成NH3時(shí)的反應(yīng)熱為△H = —30.6 kJ/mol 。 （評價(jià)）反應(yīng)熱有正負(fù)之分，在敘述反應(yīng)熱時(shí)用表達(dá)式并帶上符號，如上述反應(yīng)不能描述為1mol N2完全反應(yīng)生成NH3時(shí)的反應(yīng)熱為92 kJ/mol。 能量 反應(yīng)過程 a b c 4H (g) +2O (g) 2H2(g) +O2(g) 2H2O(g) 3.已知：2H2(g) +O2(g) = 2H2O(g), 反應(yīng)過程中能量變化如圖。問： （1）a、b、c分別代表什么意義？ a、活化能（舊鍵斷裂吸收的能量）；b、活化分子變成生成物分子放出的能量（生成新鍵放出的能量）；c、反應(yīng)熱。 （2）該反應(yīng)是放熱還是吸熱？（放熱）△H大于0還是小于0？（小于0） 【課堂小結(jié)】引導(dǎo)回顧本節(jié)主要內(nèi)容 【作業(yè)設(shè)計(jì)】練習(xí)冊相關(guān)習(xí)題 【板書設(shè)計(jì)】一、焓變 反應(yīng)熱 1.焓：與內(nèi)能有關(guān)的物理量。用“H”表示。 焓變：生成物與反應(yīng)物的焓值差。用“△H”表示?！鱄 = H（生成物）—H（反應(yīng)物） 在一定條件下，某一化學(xué)反應(yīng)是吸熱還是放熱由焓變決定。 2.反應(yīng)熱：化學(xué)反應(yīng)過程中所釋放或吸收的能量叫做反應(yīng)熱。在恒壓條件下，反應(yīng)熱等于焓變。用“△H”表示，單位：kJ/mol?？捎昧繜嵊?jì)直接測量。 3.反應(yīng)熱的表示方法 當(dāng)△H為“—”或△H＜0時(shí)，為放熱反應(yīng) 當(dāng)△H為“＋”或△H＞0時(shí)，為吸熱反應(yīng) 4.△H計(jì)算的三種表達(dá)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 = 生成物的總能量—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 【教學(xué)感悟】 第三課時(shí) 熱化學(xué)方程式 〖教學(xué)流程〗回顧導(dǎo)入引出課題 → 閱讀課本內(nèi)容 → 分析總結(jié)書寫方法 → 練習(xí)鞏固 → 思考與交流 → 教學(xué)評價(jià)。 （導(dǎo)入）知道反應(yīng)熱與化學(xué)鍵斷裂和形成時(shí)吸收和放出的能量有關(guān)，即能量的變化是以發(fā)生變化的物質(zhì)為基礎(chǔ)的，如何更準(zhǔn)確地表示一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)呢？如何更直觀地建立化學(xué)反應(yīng)過程中的“質(zhì)”“能”的關(guān)系呢？ 〖板書〗二、熱化學(xué)方程式 （閱讀）課本P3～P4內(nèi)容了解熱化學(xué)方程式的書寫 〖板書〗1.定義：表示參加反應(yīng)物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系的化學(xué)方程式。 2.書寫： （1）注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)，如果在101kPa和25℃時(shí)可以不注明，一般不寫反應(yīng)條件；H2(g)＋I(xiàn)2(g) 2HI(g) △H=－14.9 kJ/mol H2(g)＋O2(g) = H2O(g) △H= ─241.8 kJ/mol （2）注明反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)，s表示固體，l表示液體，g表示氣體，aq表示溶液，不使用“↓”或“↑”； （3）在方程式右邊寫出△H的正負(fù)、數(shù)值及單位，方程式和△H中間留有空格； （4）熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)只表示物質(zhì)的量，不表示分子數(shù)或原子數(shù)，因此可以是整數(shù)或分?jǐn)?shù)； （5）△H與參加反應(yīng)的物質(zhì)的量有關(guān)，化學(xué)計(jì)量數(shù)必須與△H相對應(yīng)，如果化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍，△H也要加倍；H2(g) +C12(g) = 2HCl(g) △H=-184.6 kJ/mol H2(g) +Cl2(g) = HCl(g) △H＝－92.3 kJ/mol （練習(xí)）已知在25℃，101kPa下，1g（辛烷）燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水時(shí)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 （ BD ） A. △H＝－48.40kJ/mol B. △H＝－5518kJ/mol C. △H＝+5518kJ/mol D. △H＝－11036kJ/mol （過渡）如何讀熱化學(xué)方程式呢，即熱化學(xué)方程式表示的意義如何？ 〖板書〗3.熱化學(xué)方程式的意義：（1）表示物質(zhì)的變化；（2）表示能量的變化。 例如：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，或者讀作lmol H2(g)和mol O2(g)反應(yīng)生成lmol H2O(g)，放出 241.8kJ的熱量。 4.反應(yīng)熱的幾點(diǎn)理解： （1）熱化學(xué)方程式中△H的數(shù)值只與物質(zhì)的狀態(tài)和計(jì)量數(shù)有關(guān)； （2）△H是熱化學(xué)方程式中的一部分，兩者是一個(gè)整體； （3）△H的單位是kJ/mol，它并不是指1mol物質(zhì)反應(yīng)時(shí)吸收或放出的熱量是多少千焦；例如2H2(g)＋O2(g) = 2H2O(g) △H= —571.6kJ/mol 是指2mol H2(g)和1mol O2(g)反應(yīng)生成2mol H2O(g)時(shí)放出571.6kJ的熱量，而不是指1mol H2(g)反應(yīng)放出571.6kJ的熱量（取決于計(jì)量數(shù)）。 （4）熱化學(xué)方程式是表示反應(yīng)已完成的量；例如 H2（g）+ I2（g） 2HI（g） △H= —12.84kJ/mol，并不代表將1mol H2(g)和1mol I2(g)放在一起就有12.84kJ的熱量放出，而是只有反應(yīng)1mol H2(g)和1mol I2(g)才有12.84kJ的熱量放出。 〖思考與交流〗 化學(xué)方程式 熱化學(xué)方程式 計(jì)量數(shù) 整數(shù)，表示個(gè)數(shù)或物質(zhì)的量 整數(shù)或分?jǐn)?shù)，只表示物質(zhì)的量 狀態(tài) 不要求注明 必須注明 △H及單位 必須注明 意義 只表示反應(yīng)中的物質(zhì)變化 表示反應(yīng)中的物質(zhì)變化和能量變化 遵循規(guī)律 原子守恒 原子守恒和能量守恒 （教學(xué)評價(jià)）若2.6 g 乙炔（C2H2，氣態(tài)）完全燃燒生成液態(tài)水和CO2（g）時(shí)放熱130 kJ。則乙炔燃燒的熱化學(xué)方程式為 。 【課堂小結(jié)】正確書寫熱化學(xué)方程式時(shí)其應(yīng)用的前提。 【作業(yè)設(shè)計(jì)】P6 3 4 【教學(xué)感悟】 第四課時(shí) 中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定 （導(dǎo)入）通過前面的學(xué)習(xí)，我們知道可用實(shí)驗(yàn)的方法測定反應(yīng)熱，本節(jié)課我們就以中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定為例來探究化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)熱的測定。 〖板書〗三、中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定 （回顧）回顧必修2中中和熱的概念。 （總結(jié)）中和熱：在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)而生成1 mol H2O時(shí)所釋放出的熱量?！鱄＜0。在熱化學(xué)方程式中體現(xiàn)中和熱時(shí)，H2O的計(jì)量數(shù)應(yīng)為1。 〖實(shí)驗(yàn)〗按課本實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)操作。 〖板書〗1.實(shí)驗(yàn)操作 2.實(shí)驗(yàn)原理及數(shù)據(jù)處理 （1）先分別測出鹽酸和NaOH溶液的起始溫度，求其平均值（t1）為反應(yīng)前混和液的起始溫度； （2）將兩溶液混合充分反應(yīng)后讀取混合液的最高溫度（t2）為終止溫度； （3）將兩溶液密度都近似認(rèn)為1g/cm3，則兩溶液質(zhì)量都為50g，此時(shí)產(chǎn)生的熱量Q = cm△t = c（m1+m2）（t2—t1）= 0.418（t2—t1）kJ； （4）由鹽酸（NaOH過量）的量計(jì)算出生成H2O的量為0.025mol，所以 △H = — kJ/mol 3.注意事項(xiàng) （1）保溫隔熱效果要好，熱量損失會使t2變小，即△H偏?。? （2）要使用同一支溫度計(jì)。分別先后測量酸、堿及混合液的溫度時(shí)，測定一種溶液后必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干（將溫度計(jì)上的鹽酸沖洗到小燒杯中）。溫度計(jì)的水銀球部分要完全浸入溶液中，且要穩(wěn)定一段時(shí)間再記下讀數(shù)。 （3）實(shí)驗(yàn)中所用的鹽酸和氫氧化鈉溶液配好后要充分冷卻至室溫，才能測量其溫度。 （4）NaOH溶液稍稍過量目的使鹽酸完全反應(yīng)。 （5）將NaOH溶液一次性快速倒入小燒杯中，不能撒到外面。 （6）兩溶液的濃度要小。 （7）用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪拌（或上下攪拌）溶液使其充分反應(yīng)。 （8）操作時(shí)動作要快，盡量較少熱量的損失。 （9）反應(yīng)物的量改變后，反應(yīng)放出的熱量也改變，但所求的中和熱不變。 （教學(xué)評價(jià)）50mL 0.50mol/L鹽酸與50mL 0.55mol/L NaOH溶液在如圖所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)。通過測定反應(yīng)過程中所放出的熱量可計(jì)算中和熱?；卮鹣铝袉栴}： （1）從實(shí)驗(yàn)裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃用品是 。 （2）燒杯間填滿碎紙條的作用是 。 （3）大燒杯上如不蓋硬紙板，求得的中和熱數(shù)值 （填“偏大”“偏小”或“無影響”）。 （4）若上述HCl和NaOH溶液的密度都近似為1，則該中和反應(yīng)放出熱量為 KJ，△H = （均填表達(dá)式）。 （5）該實(shí)驗(yàn)NaOH的濃度大于HCl的濃度的作用是 。 （6）實(shí)驗(yàn)中改用60mL 0.50mol/L鹽酸與50mL 0.55mol/L NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng)，與上述實(shí)驗(yàn)相比，所求中和熱 （填“相等”或“不相等”），簡述理由： 。 （7）用相同濃度和體積的濃硫酸代替鹽酸溶液進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，測得的中和熱的數(shù)值會 （填“偏大”“偏小”或“無影響”）。 【作業(yè)設(shè)計(jì)】練習(xí)冊相關(guān)習(xí)題 【教學(xué)感悟】