高中化学《化学反应原理》1_1化学反应与能量的变化教案 新人教版选修4

高中化学《化学反应原理》1_1化学反应与能量的变化教案 新人教版选修4

第一节 化学反应与能量的变化（第一课时）‎ 一学习目标: 反应热,焓变 二学习过程 ‎1:引 言:我们知道：一个化学反应过程中，除了生成了新物质外，还有 思考 ‎1、你所知道的化学反应中有哪些是放热反应？能作一个简单的总结吗？‎ 活泼金属与水或酸的反应、酸碱中和反应、燃烧反应、多数化合反应 反应物具有的总能量 > 生成物具有的总能量 ‎2、你所知道的化学反应中有哪些是吸热反应？能作一个简单的总结吗？‎ 多数的分解反应、氯化铵固体与氢氧化钡晶体的反应、水煤气的生成反应、炭与二氧化碳生成一氧化碳 反应物具有的总能量 < 生成物具有的总能量 当能量变化以热能的形式表现时：‎ 我们知道：一个化学反应同时遵守质量守恒定律和能量守恒，那么一个反应中的质量与能量有没有关系呢？‎ 有能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础，二者密不可分，但以物质为主。‎ 能量的多少则以反应物和产物的质量为基础。那么化学反应中能量到底怎样变化 ‎2:反应热,焓变 化学反应过程中为什么会有能量的变化？（用学过的知识回答）‎ 化学反应的实质就是反应物分子中化学键断裂，形成新的化学键，从新组合成生成物的分子的过程。旧键断裂需要吸收能量，新键形成需要放出能量。而一般化学反应中，旧键的断裂所吸收的总能量与新键形成所放出的总能量是不相等的，而这个差值就是反应中能量的变化。所以化学反应过程中会有能量的变化。‎ 反应热 焓变 化学反应过程中所释放或吸收的能量，都可以热量（或换算成相应的热量）来表述，叫做反应热，又称为“焓变”。符号： ΔH ，单位：kJ/mol 或 kJ•mol-1‎ ‎∆H为“－” 为放热反应∆H为“＋” 为吸热反应 思考:能量如何转换的？能量从哪里转移到哪里？体系的能量如何变化？升高是降低？环境的能量如何变化？升高还是降低？规定放热反应的ΔH 为“－”，是站在谁的角度？体系还是环境 放热反应ΔH为“—”或ΔH〈 0 吸热反应ΔH为“+”或ΔH 〉0‎ ‎∆H＝E（生成物的总能量）－ E（反应物的总能量）‎ ‎∆H＝E（反应物的键能）－ E（生成物的键能）‎ ‎3:练习1)1molC与1molH2O(g)反应失成lmol CO(g)和1mol H2(g)，需要吸收131.5kJ的热量，该反应的反应热为△H= kJ/mol。‎ ‎2)拆开 lmol H—H键、lmol N－H键、lmolN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则1mol N2生成NH3的反应热为 ，1mol H2生成NH3的反应热为 。‎ ‎3、H2 + F2 = 2HF H2 + Cl2 = 2HCl 预测当生成2 mol HF和2 mol HCl时，哪个反应放出的热量多？‎ 若干化学键的键能（ kJ/mol，‎25 ℃‎ ）‎ ‎1、下列说法正确的是 A、需要加热方能发生的反应一定是吸热反应 B、放热的反应在常温下一定很易发生 C、反应是放热的还是吸热的必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小 D、吸热反应在一定的条件下也能发生 ‎•2、反应C(石墨) → C(金刚石)是吸热反应,由此可知 ‎•A、石墨比金刚石更稳定 ‎•B、金刚石和石墨可以相互转化 ‎•C、金刚石比石墨稳定 ‎•D、金刚石和石墨不能相互转化 第一节化学反应与能量的变化（第二课时）‎ 一学习目标：书写表示化学反应热的化学方程式 二学习过程 ‎1．复习回忆 ‎1）、催化剂为什么能够加快反应速度？‎ ‎2）、什么是有效碰撞、活化分子、活化能？‎ ‎3）、化学反应中能量变化的主要原因？‎ ‎4）、你了解“即热饭盒吗？知道是什么原理吗？‎ ‎5）、什么是反应热（焓变）‎ ‎2．引入 阅读课本：例1与例2‎ 与化学方程式相比，热化学方程式有哪些不同？‎ 正确书写热化学方程式应注意哪几点？‎ ‎3、热化学方程式的书写 ‎1）热化学方程式定义：表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。‎ ‎2）正确书写热化学方程式应注意：‎ ‎（1）书写热化学方程式要注明反应的温度和压强，（为什么？）而常温、常压可以不注明，即不注明则是常温、常压。‎ ‎（2）标出了反应物与生成物的状态，（为什么要标出？）‎ ‎（3）写出了反应热，还注明了“＋”，“－”‎ ‎（4）方程式中的计量系数可以是整数也可以是分数。‎ ‎4．注意点：‎ 反应物和生成物前的系数它代表了什么？在方程式中∆H它表示了什么意义？ ∆H的值与什么有关系？‎ 热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数，表示对应物质的物质的量。∆H(KJ/mol)它表示每摩尔反应所放出的 热量，∆H的值与方程式中的计量系数有关，即对于相同的反应，当化学计量数不同时，其∆H不同。‎ 例题 ‎1、当1mol气态H2与1mol气态Cl2反应生成2mol气态HCl，放出184.6KJ的热量，请写出该反应的热化学方程式。‎ ‎2．写出下列反应的热化学方程式 ‎1）1molN2(g)与适量O2(g)反应生成NO (g)，需吸收68kJ的热量；‎ ‎2）2molCu(s)与适量O2(g)反应生成CuO(s)，放出314kJ热量；‎ ‎3） ‎1g 硫粉在氧气中充分燃烧放出 9.36kJ热量，写出硫燃烧的热化学方程式。‎ ‎4）‎4g CO在氧气中燃烧生成CO2，放出 9. 6kJ热量，写出CO燃烧的热化学方程式。‎ ‎5）在一定条件下，氢气和甲烷燃烧的化学方程式为： ‎ ‎2H2(g) + O2 (g) = 2H2O (l); H= – 572 kJ /mol ‎ CH4(g) +2O2 (g) = CO2(g)+2H2O (l); ‎ r H= – 890 kJ/mol由1mol 氢气和2mol甲烷组成的混合气体在上述条件下完全燃烧时放出的热量为多少。‎ ‎6、在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的化学方程式为：‎ ‎2H2(g) + O2 (g) = 2H2O (l); ∆H= – 572 kJ/mol C3H8(g) +5O2(g)= 3CO2 (g) +4H2O (l);∆H = – 2220 kJ/mol ‎5mol 氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ，则氢气和丙烷的体积比为 ‎ (A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1‎ ‎7、已知 ‎ ‎（1）H2( g )＋1/2O2 ( g ) ＝ H2O ( g ) ΔH1 = a kJ/mol ‎（2）2H2( g )＋O2 ( g ) ＝2H2O ( g ) ΔH2 = b kJ/mol ‎（3） H2( g )＋1/2O2 ( g ) ＝ H2O ( l ) ΔH3 = c kJ/mol ‎（4） 2H2( g )＋O2 ( g ) ＝2H2O ( l ) ΔH4 = d kJ/mol 则a、b、c、d的关系正确的是 A C 。‎ A、ad>‎0 C、‎2a=b< 0 D、‎2c=d>0‎ ‎8．若‎2.6 g 乙炔（C2H2，气态）完全燃烧生成液态水和CO2（g）时放热130 kJ。则乙炔燃烧的热化学方程式为 ‎ C2H2（g）＋5/2O2（g）＝2CO2（g）＋H2O（l）ΔH=－1300 kJ/mol ‎2C‎2H2（g）＋5O2（g）==4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH=－2600 kJ/mol 第一节化学反应与能量的变化（第三课时）‎ 一学习目标：燃烧热，中和热，能源 二学习过程 ‎1、燃烧热 什么是燃烧热？是不是物质燃烧放出的热量就叫燃烧热呢？‎ ‎1）定义：在‎25℃‎,101 kPa时，1 mol 物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。燃烧热通常可由实验测得。‎ ‎2）在理解物质燃烧热的定义时，要注意以下几点：‎ ‎•①研究条件： ‎25℃‎ ,101 kPa ‎•②反应程度：完全燃烧，产物是稳定的氧化物。‎ ‎•③燃烧物的物质的量：1 mol ‎•④研究内容：放出的热量。（ΔH<0，单位kJ/mol）‎ ‎•⑤在未有特别说明的情况下，外界压强一般指‎25℃‎ ,101 kPa.所谓完全燃烧也是完全氧化，它是指物质中的下列元素完全转变成对应的稳定物。如: C→CO2(g)、H → H2O（l）、S → SO2 （g）‎ ‎［练习1］分析以下几个热化学方程式，哪个是表示固态碳和气态氢气燃烧时的燃烧热的？为什么？‎ ‎ A.C（s）＋O2（g）===CO(g);ΔH=110.5 kJ/mol B.C（s）＋O2（g）===CO2(g);ΔH=－393.5 kJ/mol C.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l);ΔH=－571.6 kJ/mol D.H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(g);ΔH=－241.8 kJ/mol 你能根据题中信息写出表示H2燃烧热的热化学方程式吗？‎ 由于计算燃烧热时，可燃物质是以1 mol 作为标准来计算的，所以热化学方程式的化学计量系数常出现分数。‎ ‎2、燃烧热的计算及应用 ‎［例题］1.在101 kPa时，1 mol CH4 完全燃烧生成CO2和液态H2O，放出890.3 kJ的热量，CH4的燃烧热为多少？‎1000 L CH4（标准状况）燃烧后所产生的热量为多少？CH4的燃烧热为890.3 kJ/mol，‎1000 L CH4（标准状况）完全燃烧产生的热量为3.97×104 kJ ‎2.葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一。葡萄糖燃烧的热化学方程式为：C6H12O6（s）＋6O2（g）===6CO2（g）＋6H2O（l）ΔH=－2 800 kJ/mol葡萄糖在人体组织中氧化的热化学方程式与它燃烧的热化学方程式相同。计算‎100 g葡萄糖在人体中完全氧化时所产生的热量。‎ ‎2、中和热 ‎1）定义：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应，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 (l)；△H=-57.3kJ／mol。‎ ‎3）要点 ‎①条件：稀溶液。稀溶液是指溶于大量水的离子。‎ ‎②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。‎ ‎③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内。‎ ‎④放出的热量：57.3kJ/mol 例：已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)；△ H=-57.3kJ/mol ，求下列中和反应中放出的热量。‎ ‎（1）用20gNaOH配稀溶液跟足量稀盐酸反应放出____________ kJ的热量。‎ ‎（2）用2molH2SO4配稀溶液跟足量稀NaOH反应，放出____________kJ的热量。‎ ‎3燃烧热和中和热的区别与联系 ‎ ‎4、能源 ‎1）什么是能源？能源的作用？‎ 就是能提供能量的自然资源，包括化石燃料（煤、石油、天然气）、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。•能源的开发和利用可以用来衡量一个国家或地区的经济发展和科学技术水平。 ‎ ‎2）当今世界上重要的能源是什么？怎样解决能源枯竭问题？节约能源的重要措施是什么？什么是新能源？化石燃料：煤、石油、天然气解决的办法 ：开源节流；即开发新能源，节约现有能源，提高能源的利用率。‎ 措施：科学地控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，提高能源的利用率。‎ 新能源：太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物能。‎ ‎3）相关思考题∶燃料充分燃烧的条件是什么?.燃料燃烧时,若空气过量或不足,会造 成什么后果?为什么固体燃料要粉碎后使用?‎ 煤在直接燃烧时会产生SO2、氮氧化物及烟尘等，严重影响空气质量且易导致酸雨、温室效应等，从而使环境受到严重污染，故通过清洁煤技术（如煤的液化和气化，以及实行烟气净化脱硫等），大大减少燃煤对环境造成的污染，势在必行。提高煤燃烧的热利用率、开发新的能源也是大势所趋。‎ 第一节化学反应与能量的变化（第四课时）‎ 一学习目标：盖斯定律及其应用 ‎ 二学习过程 ‎1．引入：如何测出这个反应的反应热：C(s)+1/2O2(g)==CO(g)‎ ‎①C(s)+1/2O2(g)==CO(g) ΔH1=? ‎ ‎②CO(g)+1/2O2(g)== CO2(g) ΔH2=-283.0kJ/mol ‎③C(s)+O2(g)==CO2(g) ΔH3=-393.5kJ/mol ‎① + ② = ③ ，则 ΔH1 + ΔH2 =ΔH3所以，ΔH1=ΔH3-ΔH2 ΔH1=-393.5kJ/mol+ 283.0kJ/mol=-110.5kJ/mol ‎2．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。‎ ‎3．如何理解盖斯定律？‎ ‎1）请用自己的话描述一下盖斯定律。‎ ‎2）盖斯定律有哪些用途？‎ ‎4．例题 ‎1）同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的观点“不管化学反应是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”。已知P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s)；ΔH = -2983.2 kJ/mol P(s、红磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s)；ΔH = -738.5 kJ/mol 试写出白磷转化为红磷的热化学方程式 ‎_________________________________。‎ ‎2）在同温同压下，下列各组热化学方程式中Q2>Q1的是（B ）‎ A．H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g);△H=-Q1‎ ‎1/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g);△H =-Q2‎ B.C(s)+1/2O2(g)=CO (g); △H= -Q1‎ C(s)+O2(g)=CO2 (g); △H= -Q2‎ C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); △H= -Q1‎ ‎ 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g); △H= -Q2‎ D. S(g)+O2(g)=SO2 (g); △H= -Q1‎ ‎ S(s)+O2(g)=SO2 (g); △H= -Q2‎ ‎3、298K，101kPa时，合成氨反应的热化学方程式N2(g)+3H2(g)=2NH3(g);△H= -92.38kJ/mol。 在该温度下，取1 mol N2(g)和3 mol H2(g)放在一密闭容器中，在催化剂存在进行反应，测得反应放出的热量总是少于92.38kJ，其原因是什么。 ‎