高二化学《化学反应与能量的变化》导学案.docx
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1、高二化学化学反应与能量的变化导学案化学反应与能量改变 教案 课题:第一章化学反应与能量 第一节化学反应与能量改变 授课班级 课时 2 教 学 目 的 学问 与 技能 1、了解化学反应中能量转化的缘由和常见的能量转化形式;2、相识化学反应过程中同时存在着物质和能量的关系3、了解反应热和焓变的含义4、相识热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式 过程 与 方法 1、通过化学反应的实质的回顾,逐步探究引起反应热内在缘由的方法,引起学生在学习过程中主动探究化学原理的学习方法,2、通过探讨、分析、对比的方法,培育学生的分析实力和主动探究实力 情感 看法 价值观 激发学生的学习爱好,培育学生从微观的角度
2、理解化学反应,培育学生敬重科学、严谨求学、勤于思索的看法,树立透过现象看本质的唯物主义观点 重点 化学反应中的能量改变,热化学方程式的书写 难点 焓变,H的“+”与“-”,热化学方程式的书写 知 识 结 构 与 板 书 设 计 第一章化学反应与能量第一节化学反应与能量改变 一、反应热焓变 1、定义:恒压条件下,反应的热效应等于焓变 2、符号:H 3、单位:kJ/mol或kJmol-1 4、反应热表示方法:H为“”或H0时为吸热反应;H为“一”或H0时为放热反应。 5、H计算的三种表达式: (1)H=化学键断裂所汲取的总能量化学键生成所释放的总能量 (2)H=生成的总能量反应物的总能量 (3)H
3、=反应物的键能之和生成物的键能之和 二、热化学方程式(thermochemicalequation) 1定义:表明反应所放出或汲取的热量的化学方程式,叫做热化学方程式。 例:H2(g)I2(g)2HI(g);H=14.9kJ/mol 2书写热化学方程式的留意事项: (1)需注明反应的温度和压强。因反应的温度和压强不同时,其H不同。 (2)要注明反应物和生成物的状态。物质的聚集状态,与它们所具有的能量有关。 (3)热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数,它可以是整数也可以是分数。对于相同物质的反应,当化学计量数不同时,其H也不同。 4热化学方程式的应用 教学过程 教学步骤、内容 教学方法
4、、手段、师生活动 引入信任大家都听过这句名言:“给我一个支点和足够长的杠杆,我可以撬动地球。”知不知道是谁说的呢? 阿基米德 问推动人类社会进步的这个支点和杠杆是什么呢? 讲对,能量就是推动人类进步的“杠杆”!能量使人类脱离了“茹毛饮血”的野蛮,进入繁华多姿的文明。化学反应所释放的能量是现代能量的主要来源之一(一般以热和功的形式与外界环境进行能量交换)。所以,探讨化学反应中的能量改变,就显得极为重要。下面让我们一同进入选修4化学反应原理的学习 板书第一章化学反应与能量 第一节化学反应与能量改变 回忆化学键在形成和断裂的过程中能量的改变 讲化学键形成的时候放出能量,断裂的时候汲取能量; 问当水从
5、液态变成气态的时候能量是如何改变的?能否从微观的角度说明能量改变的缘由? 水分子之间存在分子间作用力,当水从液态变成气态时,分子间距离增大,所以要汲取能量 讲虽然力的种类和大小不同,但是本质都一样,就是形成作用力时要放出能量;破坏作用力时要汲取能量,即物质的改变经常伴随能量的改变 投影 问为什么化学反应过程中会有能量的改变?从两个角度来考虑:1、从化学键的角度看化学反应是怎样发生的?与能量有什么关系?2、反应物和生成物的相对能量的大小 图像分析1molH2和1molCl2反应得到2molHCl要放出183kJ的能量;断开1molH-H键须要汲取436kJ的能量;断开1molCl-Cl键须要汲取
6、243kJ的能量;形成1molH-Cl键能放出431kJ的能量; 讲从化学键的角度看化学反应包含两个过程:旧的化学键断裂和新的化学键形成。断裂化学键须要汲取能量,形成化学键要释放出能量,断开化学键汲取的能量和形成化学键释放的能量通常不相等;2、反应物和生成物的总能量通常不相等,当反应物的总能量大于生成物的总能量时,化学能转化为其他形式的能量释放出来,当反应物的总能量小于生成物的总能量时,化学反应将其他形式的能量转化为化学能储存起来,所以化学反应过程中总会伴随着能量的改变。 过断开化学键和形成化学键所汲取和放出的能量的数值是可以定量测定出来的,可以在工具书上查到,这样我们就可以计算到反应中的能量
7、的详细数值了,在以上的例子中我们对反应的探讨和探讨中,我们的探讨对象是什么?反应物和生成物讲我们对反应探讨的对象是反应的反应物和生成物,我们把它们称为反应体系,而把除它们之外的物质称为环境,我们把反应体系在化学反应过程中所释放或汲取的能量,用热量(或换算成相应的热量)来表述,叫做反应热,又称作为“焓变”,用符号“H”表示,单位常采纳kJ/mol或kJmol1板书一、反应热焓变 1、定义:恒压条件下,反应的热效应等于焓变 2、符号:H 3、单位:kJ/mol或kJmol-1 思索我们看看H的单位是kJ/mol,这个单位的分子和分母分别代表的是什么物理量?我们可以怎样计算H的数值? 讲化学反应的过
8、程同时存在着物质和能量的改变,而且能量的释放和汲取是以发生改变的物质为基础的,能量的多少与发生反应的反应物质量及物质的量成正比。焓变的单位中的“mol”的基本单元不是某一反应物或生成物分子或原子,而是按热化学方程式所表示的那些粒子的特定组合。反应热就是“每摩尔”该特定组合完全反应的热效应 讲化学反应都伴随能量的改变,所以可以将化学反应分为两类。分析反应热之前,先弄清晰两个概念:环境和体系 投影 放热反应:体系环境 H H0为“-”Q0 吸热反应 体系环境 H H0为“+”Q0 结论H和Q的角度不同,H从体系的角度,Q从环境的角度 讲当生成物释放的总能量大于反应物汲取的总能量时,反应为放热反应,
9、使反应本身能量降低,规定放热反应H为“一”,所以H为“一”或H0时为放热反应。上述反应H2(g)Cl2(g)=2HCl(g),反应热测量的试验数据为184.6kJ/mol,与计算数据183kJ/mol很接近,一般用试验数据表示,所以H=-184.6kJ/mol。 当生成物释放的总能量小于反应物汲取的总能量时,反应是吸热反应,通过加热、光照等方法汲取能量,使反应本身能量上升,规定H为“”,所以H为“”或H0时为吸热反应。 投影 板书4、反应热表示方法:H为“”或H0时为吸热反应;H为“一”或H0时为放热反应。 讲假如反应物所具有的总能量高于生物成具有的总能量,反应时就会以热能的形式放出,反之,则
10、吸热。 板书5、H计算的三种表达式: (1)H=化学键断裂所汲取的总能量化学键生成所释放的总能量 (2)H=生成的总能量反应物的总能量 讲化学键断裂或生成所汲取或放出的能量叫做化学键的键能。反应键能越小,稳定性越弱,能量就越高破坏它须要的能量就越小;生成物的键能越大,稳定性越强,能量就越低,释放的能量就越大,故须要放出能量,H为负,反应之为正 板书(3)H=反应物的键能之和生成物的键能之和 讲H有正负之分,因此比较H大小时,要连同“+”、“-”包含在内,类似于数学上的正负数比较,假如只比较反应放出热量改变,则只比较数值大小。 过渡什么是化学反应热?如何表示?如何精确地描述物质间的化学反应及其能
11、量改变?下面我们来学习热化学方程式。 板书二、热化学方程式(thermochemicalequation) 1定义:表明反应所放出或汲取的热量的化学方程式,叫做热化学方程式。例:H2(g)I2(g)2HI(g);H=14.9kJ/mol 投影例:H2(g)O2(g)=H2O(g);H=-241.8kJ/mol,表示lmol气态H2和mol气态O2反应生成lmol水蒸气,放出241.8kJ的热量。(在101kPa和25时)H2(g)十O2(g)H2O(l);H=-285.8kJ/mol,表示lmol气态H2与mo气态O2反应在101kPa和25时,生成lmol液态水,放出285.8kJ的热量。
12、小结描述在肯定条件下,肯定量某状态下的物质,充分反应后所汲取或放出热量的多少。 讲热化学方程式不仅表明白化学反应中的物质改变,也表明白化学反应中的能量改变。那么热化学方程式的书写有什么要求或者须要留意哪些事项呢? 板书2书写热化学方程式的留意事项: 讲与一般化学方程式相比,书写热化学方程式除了要遵循书写化学方程式的要求外还应留意以下几点: 学生活动阅读教材归纳、总结 板书(1)需注明反应的温度和压强。因反应的温度和压强不同时,其H不同。 讲但中学化学中所用的H的数据,一般都是在101kPa和25时的数据,因此可不特殊注明。但需注明H的“”与“”。热化学方程式一般不要求写条件 投影例如:H2(g
13、)O2(g)=H2O(g);H=-241.8kJ/molH2(g)十O2(g)H2O(l);H=-285.8kJ/mol 讲从上述两个热化学方程式可看出,lmolH2反应生成H2O(l)比生成H2O(g)多放出44kJ/mol的热量。产生的热量为什么不同? 板书(2)要注明反应物和生成物的状态。物质的聚集状态,与它们所具有的能量有关。 讲通常气体用“g”、液体用”l”、固体用“s”、溶液用“aq”,且热化学方程式通常不用“”、“”。 投影例如:H2(g)+C12(g)=2HCl(g);H=-184.6kJ/mol H2(g)+Cl2(g)=HCl(g);H92.3kJ/mol 板书(3)热化学
14、方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数,它可以是整数也可以是分数。对于相同物质的反应,当化学计量数不同时,其H也不同。 讲我们还须要留意的是,热化学方程式是表示反应已完成的量,而不管反应是否真正完成。H与反应完成的物质的量有关,而方程式中化学计量数只表示物质的量的多少,并不表示物质的分子数或原子数,所以化学计量数必需与H相对应,假如化学计量数加倍,则H也要加倍。当反应逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。 板书4热化学方程式的应用 点击试题已知在25,101kPa下,1g(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ热量表示上述反应的热化学方程式正确的是 A;H48.
15、40kJ/mol B;H5518kJ/mol C;H+5518kJ/mol D;H11036kJ/mol 答案BD 实践活动中和反应反应热的测定 投影一、试验原理 讲中和热的定义是在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应而生成1molH2O时的反应热叫中和热。在中学阶段,只探讨强酸和强碱反应的中和热。 回顾必修2其次章30页关于“中和热”的内容: 酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热。 试验2-3:在50mL烧杯中加入20mL2mol/L的盐酸,测其温度。另用量筒量取20mL2mol/LNaOH溶液,测其温度,并缓缓地倾入烧杯中,边加边用玻璃棒搅拌。视察反应中溶液温度的改变过程,
16、并作好记录。 盐酸温度/ NaOH溶液温度/ 中和反应后温度/ t(HCl) t(NaOH) t2数据处理:HQ/ncmt/n 其中:c4.18J/(g),m为酸碱溶液的质量和,tt2t1,t1是盐酸温度与NaOH溶液温度的平均值,n为生成水的物质的量。 投影二、试验操作 探讨上述试验装置和操作存在哪些问题?热量的散失 投影 问课本第5页图1-3与试验2-3相比,作了哪些改进?改进的目的是什么? 1双层烧杯、2碎泡沫塑料、3盖板、都是为了削减热量的散失。 思索与沟通课本第5页试验用品,想一想,每件用品的用途,NaOH溶液为什么不用0.50mol/L而用0.55mol/L? 为了保证0.50mo
17、l/L的盐酸完全被NaOH中和,采纳碱稍过量。 讲阅读课本第5页试验步骤,强调下列问题 投影留意事项: 1、为了保证0.50molL1的盐酸完全被NaOH中和,采纳0.55molL1NaOH溶液,使碱稍稍过量,因为过量的碱并不参与中和反应。 2、试验中若用弱酸代替强酸,或用弱碱代替强碱,因中和过程中电离吸热,会使测得中和热的数值偏低。 3、要运用同一支温度计。分别先后测量酸、碱及混合液的温度时,测定一种溶液后必需用水冲洗干净并用滤纸擦干。温度计的水银球部分要完全浸入溶液中,且要稳定一段时间再登记读数。 4、试验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温,才能运用。 5、操作时动作要快,尽
18、量削减热量的散失。 6、试验时亦可选用浓度体积都不相同的酸碱溶液进行中和热的测定,但在计算时,应取二者中量小的一种,因为过量的酸碱并不参与中和反应。 操作:学生按课本步骤做试验,记录相应数据。 投影三、数据处理 1、取三次测量所得数据的平均值作为计算依据(t2t1) 思索:假如某一次试验的数据与另外两次试验的数据差异明显,怎么办? 2、计算反应热:HQ/ncmt/n。 其中:c4.18J/(g),mm1m2100g,t(t2t1), n0.50molL10.50mL0.025mol。H 总结化学反应伴随能量改变是化学反应的一大特征。我们可以利用化学能与热能及其能量的相互转变为人类的生产、生活及
19、科学探讨服务。化学在能源的开发、利用及解决日益严峻的全球能源危机中必将起带越来越重要的作用,同学们平常可以通过各种渠道来关切、了解这方面的进展,从而深切体会化学的好用性和创建性。 随堂练习 1、下列说法不正确的是(A) A、放热反应不需加热即可发生 B、化学反应过程中的能量改变除了热能外,也可以是光能、电能等 C、须要加热才能进行的化学反应不肯定是吸热反应 D、化学反应热效应数值与参与反应的物质多少有关 2、已知(1)H2(g)1/2O2(g)H2O(g)H1=akJ/mol (2)2H2(g)O2(g)2H2O(g)H2=bkJ/mol (3)H2(g)1/2O2(g)H2O(l)H3=ck
20、J/mol (4)2H2(g)O2(g)2H2O(l)H4=dkJ/mol 则a、b、c、d的关系正确的是。 A、ac0B、bd0C、2a=b0D、2c=d0 3、沼气是一种能源,它的主要成分是CH4。0.5molCH4完全燃烧生成CO2和H2O时,放出445kJ的热量。则下列热化学方程式中正确的是 A、2CH4(g)4O2(g)2CO2(g)4H2O(l)H=+890kJ/mol B、CH42O2CO2H2OH=890kJ/mol C、CH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(l) H=890kJ/mol D、1/2CH4(g)O2(g)1/2CO2(g)H2O(l) H=-890kJ/
21、mol 4、已知11molH2分子中化学键断裂时须要汲取436kJ的能量;21molCl2分子中化学键断裂时须要汲取243kJ3由H原子和Cl原子形成1molHCl分子时释放431kJ的能量。下列叙述正确的是()A、氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) B、氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体,反应的H=183kJ/mol C、氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体,反应的H=-183kJ/mol D、氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体,反应的H=-183kJ/mol吸热反应与放热反应的考查反应热大小的比较热化学方程式的书写教学回顾:高二化学化学
22、反应与能量015 化学:第一章化学反应与能量重要学问点总结(人教版选修4)一、放热与吸热反应的几种类型:下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是()A碳酸钙受热分解B乙醇燃烧C铝粉与氧化铁粉末反应D氧化钙溶于水二、H的计算方法=反应物的总键能-生成物的总键能=生成物的总能量-反应物的总能量(15分)化学键的键能是指气态原子间形成1mol化学键时释放的能量。如:H(g)I(g)HI(g)297KJ即HI键的键能为297kJ/mol,也可以理解为破坏1molHI键须要汲取297KJ的热量。化学反应的发生可以看成旧化学键的破坏和新化学键的形成。下表是一些键能数据。(单位:kJ/mol)键能键能键能
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