人教版选修四化学反应原理全册教案.pdf
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1、新人教版选修(4)全册教案绪言一学习目标:1 学习化学原理的目的2:化学反应原理所研究的范围3:有效碰撞、活化分子、活化能、催化剂二学习过程1:学习化学反应原理的目的1)化学研究的核心问题是:化学反应2)化学中最具有创造性的工作是:设计和创造新的分子3)如何实现这个过程?通常是利用已发现的原理来进行设计并实现这个过程,所以我们必须对什么要清楚才能做到,对化学反应的原理的理解要清楚,我们才能知道化学反应是怎样发生的,为什么有的反应快、有的反应慢,它遵循怎样的规律,如何控制化学反应才能为人所用!这就是学习化学反应原理的目的。2:化学反应原理所研究的范围是1)化学反应与能量的问题2)化学反应的速率、
2、方向及限度的问题3)水溶液中的离子反应的问题4)电化学的基础知识3:基本概念1)什么是有效碰撞?引起分子间的化学反应的碰撞是有效碰撞,分子间的碰撞是发生化学反应的必要条件,有效碰撞是发生化学反应的充分条件,某一化学反应的速率大小与,单位时间内有效碰撞的次数有关。2)什么是活化分子?具有较高能量,能够发生有效碰撞的分子是活化分子,发生有效碰撞的分子一定是活化分子,但活化分子的碰撞不一定是有效碰撞。有效碰撞次数的多少与单位体积内反应物中活化分子的多少有关。3)什么是活化能?活化分子高出反应物分子平均能量的部分是活化能,如图活化分子的多少与该反应的活化能的大小有关,活化能的大小是由反应物分*子的性质
3、决定,(内因)活化能越小则一般分子成为活化分子越容易,则活化分子越多,则单位时间内有效碰撞越多,则反应速率越快。4)什么是催化剂?催化剂是能改变化学反应的速率,但反应前后本身性质和质量都不改变的物质,催化剂作用:可以降低化学反应所需的活化能,也就等于提高了活化分子的百分数,从而提高了有效碰撞的频率.反应速率大幅提高。5)归纳总结:一个反应要发生一般要经历哪些过程?1、为什么可燃物有氧气参与,还必须达到着火点才能燃烧?2、催化剂在我们技术改造和生产中,起关键作用,它主要作用是提高化学反应速率,试想一下为什么催化剂能提高反应速率?第一章化学反应与能量第一节化学反应与能量的变化(第一课时)教学目标:
4、知识与技能: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、认识化学反应过程中同时存在着物质和能量的变化,而且能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的,能量的多少取决于反应物和生成物的质量;3、了解反应热和焰变的涵义;4、认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:培养学生的自学能力、灵活运用知识分析问题的能力及热化学方程式的书写技能训练。情感态度与价值观:培养理论联系实际的科学态度和保护环境,节约能源的意识。教学重点:反应热的涵义,热化学方程式的书写方法和应用教学难点:A H的“+”与“一”,热化学方程式的书写。课时安排:2课时第一课时反应热第二课时热化学方程式的
5、书写方法和应用教学方法:读、讲、议、练,启发式,多媒体辅助教学教学过程:第一课时焰变反应热【复习引入】我们知道:一 个化学反应过程中,除了生成了新物质外,还有热能 放 热 反 应:能 量 变 化-电能 化 学 反 应,光能 吸 热 反 应:思考7、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、氯化钱固体与氢氧化银晶体的反应、水煤气的生成反应、炭与二氧化碳反应生成一氧化碳,反应物具有的总能量 生成物具有的
6、总能量。【讲解】在化学反应中,常伴有能量的变化,现在我们就来学习化学反应中的能量变化。【板书】第一节化学反应与能量变化一、焰变反应热【阅读】阅读教材P2相关内容,回答下列问题:【板书】1、定义:在化学反应过程中所释放或吸收的热量,通常叫做反应热。又称为“焰变”。2、符合:用A H表示。3、单位:一般采用kJ/mol或kJmol。4、可直接测量,测量的仪器叫量热计。5、反应热产生的原因。(学生阅读后回答,教师板书)【思考】例如:H2(g)+C12(g)=2HC1(g)实 验 测 的ImolHz与Imol Cb反应生成2moiHC1时放 出184.6KJ的热量,从微观的角度如何解释?【阅读】教材第
7、2页 图1-1【分析】(1)化学键断裂时需要吸收能量,吸收总能量为:436KJ+243KJ=679KJ(2)化学键形成时需要释放能量,释放总能量为:431KJ+431KJ=862KJ(3)反应热的计算:862KJ679KJ=183KJ【讲述】任何化学反应都有反应热,这是由于反应物中旧化学键断裂时,需要克服原子间的相互作用而吸收能量,当原子重新结合成生成物分子,即新化学键形成时,又要释放能量,新化学键形成时所释放的总能量与反应物中旧化学键断裂时所吸收的能量的差就是此发应的反应热。【思考】1、一个化学反应是放热还是吸热的决定因素是什么?2、如何理解!的“+”与“一”?【学生活动】阅读教材第3页 及
8、 图1-2思考、讨论、回答。反 应 过 程(I)反 应 过 程o n放热反应 吸热反应【学生回答】1、如果反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量,反应物转化为生成物放出能量,这就是放热反应;如果反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量,反应物就需要吸收能量才能转化为生成物,这就是吸热反应。所以一个化学反应是放热还是吸热的决定因素是“反应物和生成物所具有的总能量的相对大小”。2、对于放热反应,由于反应后放出热量而使反应本身的能量降低,所 以 规 定 放 热 反 应 的 为“一”;对于吸热反应,由于反应通过加热、光照等吸收了能量,而使反应本身的能力升高,所以规 定 吸 热 反 应 的 为
9、。所以上述反应H2(g)+C12(g)=2HC1(g),反应热测量的实验数 据 是184.6KJ/mol,与 计 算 的 数 据183KJ/mol很接近,一般用实验数据表示,所以!1=-184.6KJ/molo【板书】6、反应热的表示方法:放热反应:H为 或!生成物所具有的总能量HO,反应物的稳定性 生成物的稳定性若反应吸热,说明反应物所具有的总能量 生成物所具有的总能量H 0,反应物的稳定性生成物的稳定性物质所具有的总能量越高物质越不稳定。第二课时热化学方程式的书写方法和应用【复习引入】什么是化学反应热?如何表示?如何准确地描述物质间的化学反应及其能量变化?今天我们来学习热化学方程式及其应用
10、。【板书】二、热化学方程式【学生活动】阅读教材相关内容,思考、讨论、回答下列问题:【讲问】1、什么是热化学方程式,有何意义?书写步骤?【板书】1、定义:表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式,叫做热化学方程式。2、意义:不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量变化。3、书写步骤:(1)写出化学方程式;(2)标明各物质的聚集状态;(3)注明反应的温度和压强(中学阶段可不特别注明);(4)写 出 的 值 并 标 明“+”与“一”;(5)检查化学计量数和AH值是否对应。【讲问】2、书写热化学方程式为什么要注明物质的状态?【讲解】书写热化学方程式要注明物质的聚集状态,因为物质呈现哪一-
11、种聚集状态(气、液、固)与他们所具有的能量有关。例如:水蒸气状态时所具有的能量与液态或固态时所具有的能量是不同的。【讲问】3、化 学 计 量 数 与 的 关 系?(让学生回答,并归纳小结)【讲解】化 学 计 量 数 与 的 关 系:热化学方程式中,物质前的化学计量数不表示分子个数。因此它可以是整数,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 也 不 同。例如:H2(g)+C 12(g)=2 HC 1 (g);AH=1 8 4.6 KJ/m o l1/2 H2(g)+1/2 C 12(g)=HC 1 (g);A H=9 2.3 KJ/m o l2 Hi(g)+O2(g)=2比0(g
12、);AH=-483.6KJ/molH2(g)+I/2O2(g)=H20(g);AH=241.8KJ/mol【学生根据以上热化学方程式,总结规律】1、ZH与化学计量数成正比;2、无论化学计量数怎么变,的单位都规定为KJ/mol。【课堂练习】【过度】我们研究热化学方程式,那么热化学方程式有什么含义?有何应用呢?【板书】4、热化学方程式的含义:【讲解】例如:H2(g)+1/202(g)=H2O(g);AH=241.8KJ/moL 表示Imol气态H2和l/2moK)2反应生成Imol水蒸气,放出24L8KJ的热量。(在lOlKpa,2 5 c时)【讲解】描述在一定条件下,一定量某状态下的物质,充分反
13、应后所吸收或放出热量的多少。【板书】5、热化学方程式的应用:例 1、已知 C(s)+O2(g)=CO2(g);AH=393.5KJ/mol H2(g)+l/2O2(g)=H2O(g);H=241.5KJ/mol欲得到相同热量,需充分燃烧C 和 H2的质量比约为(A)A、12:3.25 B、3.25:12 C、1:1 D 6:1【讲解】m(C)/12g/mol X393.5 KJ/mol=m(H2)/2g/mol X241.5KJ/mol例 2、已知两个热化学方程式2H2(g)+O2(g)=2H2O(1);AH=571.6KJ/molC3H8 (g)+5O2(g)=3CO2+4H2O;AH=-2
14、220KJ/mol实验测得H2和 C3H8的混合气体共5m ol,完全燃烧时放热3847KJ,则混合气体中H2和 C3H8的体积 比 是(B)A、1:3 B、3:1 C、1:4 D、1:1【讲解】常规方法:设氏物质的量为x,则C3H8物质的量为5-x 571.6x/2+2220(5-x)=3847 x=3.755-x=1.25 即,VH2:VC3H8=3.75:1.25=3:1十 字 交 叉 法 H2的 燃 烧 热 为 285.8 C3H8 的 燃 烧 热 为 2220混 合 气 体 的 燃 烧 热 为 769.4H2-285.8-1450.6混合-769.4C3H8-2220-483.6V
15、H2:V C 3 H8=1 4 5 0.6 :4 8 3.6 =3:1教学反思:1尽可能利用每个教学环节让学生从阅读问题开始,通过自学、研究得出结论,使其学会学习,并学 会 教 学 研 究 的 般 方 法。2.探究性学习没有得到加强是遗憾之处.这部分知识需要理解程度第 二 节 燃烧热能源教学目标:1.了解燃烧热概念,并能进行简单的计算。2 .知道化学反应中能量转化的原因,能说出常见的能量转化形式。3 .通过查阅资料说明能源是人类生存和发展的重要基础,了解化学在解决能源危机中的重要作用。知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义。教学重点、难点:燃烧热概念及相关计算。探究建议:调查与交流:家庭使用
16、的煤气、液化石油气、煤炉等的热能利用效率,提出提高能源利用率的合理化建议。查阅资料:人类社会所面临的能源危机以及未来新型能源。讨论:太阳能储存和利用的多种途径。查阅资料并交流:“化学暖炉”、“热敷袋”、的构造和发热原理。讨论:选择燃料的依据。查阅资料并交流:火箭推进剂的主要成分和燃烧热。课时划分:一课时。教学过程:引言 复习热化学方程式的意义,书写热化学方程式的注意事项,引入新课。1、定义:表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式,叫做热化学方程式。2、意义:不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量变化。3、书写步骤:(1)写出化学方程式;(2)标明各物质的聚集状态;(3)注明反
17、应的温度和压强(中学阶段可不特别注明);(4)写出AH的值并标明“+”与“一”;(5)检查化学计量数和AH值是否对应。板书 第二节燃烧热能源一、燃烧热 讲述 反应热种类:燃烧热、中和热、溶解热等【过度】什么是燃烧热?是不是物质燃烧放出的热量就叫燃烧热呢?板书L定义:在10 1 k P a时,Im o l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。讲述 在理解物质燃烧热的定义时,要注意以下儿点:研究条件:2 5 ,10 1 k P a反应程度:完全燃烧,产物是稳定的氧化物。燃烧物的物质的量:1 m o l研究内容:放出的热量。(*(),单位k j/m
18、o l)在未有特别说明的情况下,外界压强一般指2 5 ,10 1 k P a.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完全燃烧应生成C O 2(g),而生成C O(g)属于不完全燃烧。又如H2燃烧生成液态H2O,而不是气态水蒸气。(5)计算燃烧热时,可燃物的计量数为1,其它物质的计量数可以是分数。例:H2(g)+1 o2(g)=H2O(l);A H=-2 8 5.8 k J/m o l 板书2.研究物质燃烧热的意义 讲述 了解化学反应完成时产生热量的多少,以便更好地控制反应条件,充分利用能源。投影P 7表1-1 一此物质的燃烧热 思考与交流 应根据什么标准来
19、选择燃料?汇报1、根据物质的燃烧热、燃料的储量、开采、储存的条件、价格、对生态环境的影响等综合考虑。2、表中较理想的燃料是:氢气、甲烷、甲醇等。板书3.有关燃烧热的计算可燃物完全燃烧产生的热能=可燃物的物质的量X燃烧热,即Q (放)=n (可燃 物)X|A H|例题1.在10 1 k P a时,1 m o l C H 4完 全 燃 烧 生 成 电 和 液 态 咫。,放 出8 9 0.3 k J的 热 量,皿的燃烧热为多少?10 0 0 L C H4(标准状况)燃烧后所产生的热量为多少?C H 4的燃烧热为8 9 0.3 k j/m o l,10 0 0 L C H4(标准状况)完全燃烧产生的热
20、量为3.9 7 X 10 4 k J 板书 二、中和热1)定义:在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应,生 成I m o l水时的反应热叫做中和热。2)中和热的表示:H+(a q)+0 H-(a q)=H20 (1);A H=-5 7.3 k J/m o l o3)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I m o l水,中和反应的实质是H+和0化 合 生 成H 2。,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。放出的热量:5 7.3 k J/m o l例:已 知H+(a q)+0
21、 l T(a q)=H 2 0(l);A H=-5 7.3 k J/m o l ,求下列中和反应中放出的热量。用2 0 g N a 0 H配稀溶液跟足量稀盐酸反应放出0.5 m o l X 5 7.3 k J/m o l=2 8.6 5 k J的热量。(2)用2 m o i H 2 s。4配稀溶液跟足量稀N a OH反应,放 出4 m o l X 5 7.3 k J/m o l =2 2 9.2 k J的热量。3燃烧热和中和热的区别与联系p l O 板书 二、能源 指导学生阅读教材 我国能源状况我国能源状况能源种类我国目杭已探明的储量在世界所占地位煤1 100亿吨世界人均值的1/2石油32.6
22、亿吨世界人均值的1/10轴仅 留4 000万千冗核电站运行30隼水健3.7亿千瓦(年发电量19 000化度)世界首位.但人均值不高 回答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。讨论 有人说我国已探明的煤和石油储量已足以使用好儿百年,我们根本不必要节约能源?讲述权威部门的最新测算显示,我国能源利用率为3 3%,与世界先进水平相差1 0个百分点。我国能源的利用率却很低,矿产资源利用率为40%50%。例如,1 9 9 4年 我 国1 0 0 0美 元C D P耗煤2.0 41标吨
23、,是日本的1 3.7倍,德、意、法 的8.7倍,美国的4.6倍,印 度 的1.9 9倍,世界平均水平的4.71倍。如此巨大的资源、能嫄消耗,不仅造成了极大的浪费,而且也成为环境污染的主要来源。讨论新能源的要求与探索(让学生讨论、想像,激发使命感和求知欲)汇报1、要求:产生能量高、经济、污染少。新能源有:太阳能、生物能、风能、氢能、地热能、海洋能。2、调整和优化能源结构,降低燃煤在能源结构中的比率,节约油气资源,加强科技投入,加快开发水电、核电和新能源等就显得尤为重要和迫切。最有希望的新能源是太阳能、燃料电池、风能和等。这些新能源的特点是资源丰富,且有些可以再生,为再生性能源,对环境没有污染或污
24、染少。板书1、新能源:太阳能、生物能、风能、氢能、地热能、海洋能。讲述 在现有的能源即将出现危机之时,人们很自然地把目光转向那些储量更丰富、更清洁、可以再生的新能源,并惊奇地发现,这些新能源大多数与我们日常生活一直息息相关。人们在不知不觉地使用着它们,只不过今后我们将采取新的方式利用它们。板书2、新能源介绍:副板书 太阳能 讲解 其实在各种类型的新能源中,并不是都像核能一样让人感到很神秘,其实大多数新能源离我们很近,比如太阳能。大家想一想,太阳能的最大优点是什么?思考并回答问题太阳是一颗不断发光发热的恒星,其能源可以说是取之不尽用之不竭的。请看这样一个数字,地表每秒钟接受的太阳能相当于燃烧55
25、0万吨煤炭时的能量,是太阳给与了地球上生命活动所需的能量,形成了自然界中复杂的阴晴雨雪等天气现象,塑造了不同地区的地表景观请大家联系自己的生活实际想一想,我们日常是怎样利用太阳能的?思考并回答问题 利用太阳能的另外一个优点是对环境无污染,但我们也应该看到太阳能在利用时的不足之处,即非常分散,必须制造出一些装置来收集太阳能。投影7 SQ。-0S0S000S詈。000000 副板书 氢能 讲述 氢能是一种理想的、极有前途的二次能源。氢能有许多优点:氢的原料是水,资源不受限制;氢燃烧时反应速率快,高发热值大;更突出的优点是氢燃烧的产物是水,不会污染环境,是最干净的燃料。另外,氢能的应用范围广一,适应
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