2019-2020年高中化學(xué)《化學(xué)反應(yīng)原理》1.1化學(xué)反應(yīng)與能量的變化教案 新人教版選修4 (I).doc

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2019-2020年高中化學(xué)《化學(xué)反應(yīng)原理》1.1化學(xué)反應(yīng)與能量的變化教案 新人教版選修4 (I) 一學(xué)習(xí)目標(biāo): 反應(yīng)熱,焓變 二學(xué)習(xí)過程 1:引 言:我們知道：一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過程中，除了生成了新物質(zhì)外，還有 思考 1、你所知道的化學(xué)反應(yīng)中有哪些是放熱反應(yīng)？能作一個(gè)簡單的總結(jié)嗎？ 活潑金屬與水或酸的反應(yīng)、酸堿中和反應(yīng)、燃燒反應(yīng)、多數(shù)化合反應(yīng) 反應(yīng)物具有的總能量 > 生成物具有的總能量 2、你所知道的化學(xué)反應(yīng)中有哪些是吸熱反應(yīng)？能作一個(gè)簡單的總結(jié)嗎？ 多數(shù)的分解反應(yīng)、氯化銨固體與氫氧化鋇晶體的反應(yīng)、水煤氣的生成反應(yīng)、炭與二氧化碳生成一氧化碳 反應(yīng)物具有的總能量 < 生成物具有的總能量 當(dāng)能量變化以熱能的形式表現(xiàn)時(shí)： 我們知道：一個(gè)化學(xué)反應(yīng)同時(shí)遵守質(zhì)量守恒定律和能量守恒，那么一個(gè)反應(yīng)中的質(zhì)量與能量有沒有關(guān)系呢？ 有能量的釋放或吸收是以發(fā)生變化的物質(zhì)為基礎(chǔ)，二者密不可分，但以物質(zhì)為主。 能量的多少則以反應(yīng)物和產(chǎn)物的質(zhì)量為基礎(chǔ)。那么化學(xué)反應(yīng)中能量到底怎樣變化 2:反應(yīng)熱,焓變 化學(xué)反應(yīng)過程中為什么會有能量的變化？（用學(xué)過的知識回答） 化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)就是反應(yīng)物分子中化學(xué)鍵斷裂，形成新的化學(xué)鍵，從新組合成生成物的分子的過程。舊鍵斷裂需要吸收能量，新鍵形成需要放出能量。而一般化學(xué)反應(yīng)中，舊鍵的斷裂所吸收的總能量與新鍵形成所放出的總能量是不相等的，而這個(gè)差值就是反應(yīng)中能量的變化。所以化學(xué)反應(yīng)過程中會有能量的變化。 反應(yīng)熱 焓變 化學(xué)反應(yīng)過程中所釋放或吸收的能量，都可以熱量（或換算成相應(yīng)的熱量）來表述，叫做反應(yīng)熱，又稱為“焓變”。符號： ΔH ，單位：kJ/mol 或 kJ?mol-1 ?H為“－” 為放熱反應(yīng)?H為“＋” 為吸熱反應(yīng) 思考:能量如何轉(zhuǎn)換的？能量從哪里轉(zhuǎn)移到哪里？體系的能量如何變化？升高是降低？環(huán)境的能量如何變化？升高還是降低？規(guī)定放熱反應(yīng)的ΔH 為“－”，是站在誰的角度？體系還是環(huán)境 放熱反應(yīng)ΔH為“—”或ΔH〈 0 吸熱反應(yīng)ΔH為“+”或ΔH 〉0 ?H＝E（生成物的總能量）－ E（反應(yīng)物的總能量） ?H＝E（反應(yīng)物的鍵能）－ E（生成物的鍵能） 3:練習(xí)1)1molC與1molH2O(g)反應(yīng)失成lmol CO(g)和1mol H2(g)，需要吸收131.5kJ的熱量，該反應(yīng)的反應(yīng)熱為△H= kJ/mol。 2)拆開 lmol H—H鍵、lmol N－H鍵、lmolN≡N鍵分別需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，則1mol N2生成NH3的反應(yīng)熱為 ，1mol H2生成NH3的反應(yīng)熱為 。 3、H2 + F2 = 2HF H2 + Cl2 = 2HCl 預(yù)測當(dāng)生成2 mol HF和2 mol HCl時(shí)，哪個(gè)反應(yīng)放出的熱量多？ 若干化學(xué)鍵的鍵能（ kJ/mol，25 ℃ ） 1、下列說法正確的是 A、需要加熱方能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng) B、放熱的反應(yīng)在常溫下一定很易發(fā)生 C、反應(yīng)是放熱的還是吸熱的必須看反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對大小 D、吸熱反應(yīng)在一定的條件下也能發(fā)生 ?2、反應(yīng)C(石墨) → C(金剛石)是吸熱反應(yīng),由此可知 ?A、石墨比金剛石更穩(wěn)定 ?B、金剛石和石墨可以相互轉(zhuǎn)化 ?C、金剛石比石墨穩(wěn)定 ?D、金剛石和石墨不能相互轉(zhuǎn)化 第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量的變化（第二課時(shí)） 一學(xué)習(xí)目標(biāo)：書寫表示化學(xué)反應(yīng)熱的化學(xué)方程式 二學(xué)習(xí)過程 1．復(fù)習(xí)回憶 1）、催化劑為什么能夠加快反應(yīng)速度？ 2）、什么是有效碰撞、活化分子、活化能？ 3）、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因？ 4）、你了解“即熱飯盒嗎？知道是什么原理嗎？ 5）、什么是反應(yīng)熱（焓變） 2．引入 閱讀課本：例1與例2 與化學(xué)方程式相比，熱化學(xué)方程式有哪些不同？ 正確書寫熱化學(xué)方程式應(yīng)注意哪幾點(diǎn)？ 3、熱化學(xué)方程式的書寫 1）熱化學(xué)方程式定義：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）正確書寫熱化學(xué)方程式應(yīng)注意： （1）書寫熱化學(xué)方程式要注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)，（為什么？）而常溫、常壓可以不注明，即不注明則是常溫、常壓。 （2）標(biāo)出了反應(yīng)物與生成物的狀態(tài)，（為什么要標(biāo)出？） （3）寫出了反應(yīng)熱，還注明了“＋”，“－” （4）方程式中的計(jì)量系數(shù)可以是整數(shù)也可以是分?jǐn)?shù)。 4．注意點(diǎn)： 反應(yīng)物和生成物前的系數(shù)它代表了什么？在方程式中?H它表示了什么意義？ ?H的值與什么有關(guān)系？ 熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)前的化學(xué)計(jì)量數(shù)不表示分子個(gè)數(shù)，表示對應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量。?H(KJ/mol)它表示每摩爾反應(yīng)所放出的 熱量，?H的值與方程式中的計(jì)量系數(shù)有關(guān)，即對于相同的反應(yīng)，當(dāng)化學(xué)計(jì)量數(shù)不同時(shí)，其?H不同。 例題 1、當(dāng)1mol氣態(tài)H2與1mol氣態(tài)Cl2反應(yīng)生成2mol氣態(tài)HCl，放出184.6KJ的熱量，請寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。 2．寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 1）1molN2(g)與適量O2(g)反應(yīng)生成NO (g)，需吸收68kJ的熱量； 2）2molCu(s)與適量O2(g)反應(yīng)生成CuO(s)，放出314kJ熱量； 3） 1g 硫粉在氧氣中充分燃燒放出 9.36kJ熱量，寫出硫燃燒的熱化學(xué)方程式。 4）4g CO在氧氣中燃燒生成CO2，放出 9. 6kJ熱量，寫出CO燃燒的熱化學(xué)方程式。 5）在一定條件下，氫氣和甲烷燃燒的化學(xué)方程式為： 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 氫氣和2mol甲烷組成的混合氣體在上述條件下完全燃燒時(shí)放出的熱量為多少。 6、在一定條件下，氫氣和丙烷燃燒的化學(xué)方程式為： 2H2(g) + O2 (g) = 2H2O (l); ?H= – 572 kJ/mol C3H8(g) +5O2(g)= 3CO2 (g) +4H2O (l);?H = – 2220 kJ/mol 5mol 氫氣和丙烷的混合氣完全燃燒時(shí)放熱3847kJ，則氫氣和丙烷的體積比為 (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 則a、b、c、d的關(guān)系正確的是 A C 。 A、ad>0 C、2a=b< 0 D、2c=d>0 8．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 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 第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量的變化（第三課時(shí)） 一學(xué)習(xí)目標(biāo)：燃燒熱，中和熱，能源 二學(xué)習(xí)過程 1、燃燒熱 什么是燃燒熱？是不是物質(zhì)燃燒放出的熱量就叫燃燒熱呢？ 1）定義：在25℃,101 kPa時(shí)，1 mol 物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱。燃燒熱通?？捎蓪?shí)驗(yàn)測得。 2）在理解物質(zhì)燃燒熱的定義時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)： ?①研究條件： 25℃ ,101 kPa ?②反應(yīng)程度：完全燃燒，產(chǎn)物是穩(wěn)定的氧化物。 ?③燃燒物的物質(zhì)的量：1 mol ?④研究內(nèi)容：放出的熱量。（ΔH<0，單位kJ/mol） ?⑤在未有特別說明的情況下，外界壓強(qiáng)一般指25℃ ,101 kPa.所謂完全燃燒也是完全氧化，它是指物質(zhì)中的下列元素完全轉(zhuǎn)變成對應(yīng)的穩(wěn)定物。如: C→CO2(g)、H → H2O（l）、S → SO2 （g） ［練習(xí)1］分析以下幾個(gè)熱化學(xué)方程式，哪個(gè)是表示固態(tài)碳和氣態(tài)氫氣燃燒時(shí)的燃燒熱的？為什么？ 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 你能根據(jù)題中信息寫出表示H2燃燒熱的熱化學(xué)方程式嗎？ 由于計(jì)算燃燒熱時(shí)，可燃物質(zhì)是以1 mol 作為標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)算的，所以熱化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量系數(shù)常出現(xiàn)分?jǐn)?shù)。 2、燃燒熱的計(jì)算及應(yīng)用 ［例題］1.在101 kPa時(shí)，1 mol CH4 完全燃燒生成CO2和液態(tài)H2O，放出890.3 kJ的熱量，CH4的燃燒熱為多少？1000 L CH4（標(biāo)準(zhǔn)狀況）燃燒后所產(chǎn)生的熱量為多少？CH4的燃燒熱為890.3 kJ/mol，1000 L CH4（標(biāo)準(zhǔn)狀況）完全燃燒產(chǎn)生的熱量為3.97104 kJ 2.葡萄糖是人體所需能量的重要來源之一。葡萄糖燃燒的熱化學(xué)方程式為：C6H12O6（s）＋6O2（g）===6CO2（g）＋6H2O（l）ΔH=－2 800 kJ/mol葡萄糖在人體組織中氧化的熱化學(xué)方程式與它燃燒的熱化學(xué)方程式相同。計(jì)算100 g葡萄糖在人體中完全氧化時(shí)所產(chǎn)生的熱量。 2、中和熱 1）定義：在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)，生成1mol水時(shí)的反應(yīng)熱叫做中和熱。 2）中和熱的表示：H+(aq)+OH-(aq)=H2O (l)；△H=-57.3kJ／mol。 3）要點(diǎn) ①條件：稀溶液。稀溶液是指溶于大量水的離子。 ②反應(yīng)物：（強(qiáng)）酸與（強(qiáng)）堿。中和熱不包括離子在水溶液中的生成熱、電解質(zhì)電離的吸熱所伴隨的熱效應(yīng)。 ③生成1mol水，中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是H+和OH-化合生成 H20，若反應(yīng)過程中有其他物質(zhì)生成，這部分反應(yīng)熱也不在中和熱內(nèi)。 ④放出的熱量：57.3kJ/mol 例：已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)；△ H=-57.3kJ/mol ，求下列中和反應(yīng)中放出的熱量。 （1）用20gNaOH配稀溶液跟足量稀鹽酸反應(yīng)放出____________ kJ的熱量。 （2）用2molH2SO4配稀溶液跟足量稀NaOH反應(yīng)，放出____________kJ的熱量。 3燃燒熱和中和熱的區(qū)別與聯(lián)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資源，包括化石燃料（煤、石油、天然氣）、陽光、風(fēng)力、流水、潮汐以及柴草等。?能源的開發(fā)和利用可以用來衡量一個(gè)國家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平。 2）當(dāng)今世界上重要的能源是什么？怎樣解決能源枯竭問題？節(jié)約能源的重要措施是什么？什么是新能源？化石燃料：煤、石油、天然氣解決的辦法 ：開源節(jié)流；即開發(fā)新能源，節(jié)約現(xiàn)有能源，提高能源的利用率。 措施：科學(xué)地控制燃燒反應(yīng)，使燃料充分燃燒，提高能源的利用率。 新能源：太陽能、氫能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能和生物能? 3）相關(guān)思考題∶燃料充分燃燒的條件是什么?.燃料燃燒時(shí),若空氣過量或不足,會造 成什么后果?為什么固體燃料要粉碎后使用? 煤在直接燃燒時(shí)會產(chǎn)生SO2、氮氧化物及煙塵等，嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量且易導(dǎo)致酸雨、溫室效應(yīng)等，從而使環(huán)境受到嚴(yán)重污染，故通過清潔煤技術(shù)（如煤的液化和氣化，以及實(shí)行煙氣凈化脫硫等），大大減少燃煤對環(huán)境造成的污染，勢在必行。提高煤燃燒的熱利用率、開發(fā)新的能源也是大勢所趨。 第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量的變化（第四課時(shí)） 一學(xué)習(xí)目標(biāo)：蓋斯定律及其應(yīng)用 二學(xué)習(xí)過程 1．引入：如何測出這個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱：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 ，則 ΔH1 + ΔH2 =ΔH3所以，ΔH1=ΔH3-ΔH2 ΔH1=-393.5kJ/mol+ 283.0kJ/mol=-110.5kJ/mol 2．蓋斯定律： 不管化學(xué)反應(yīng)是分一步完成或分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的?；瘜W(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。 3．如何理解蓋斯定律？ 1）請用自己的話描述一下蓋斯定律。 2）蓋斯定律有哪些用途？ 4．例題 1）同素異形體相互轉(zhuǎn)化但反應(yīng)熱相當(dāng)小而且轉(zhuǎn)化速率慢，有時(shí)還很不完全，測定反應(yīng)熱很困難?，F(xiàn)在可根據(jù)蓋斯提出的觀點(diǎn)“不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，這個(gè)總過程的熱效應(yīng)是相同的”。已知P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s)；ΔH = -2983.2 kJ/mol P(s、紅磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s)；ΔH = -738.5 kJ/mol 試寫出白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式 _________________________________。 2）在同溫同壓下，下列各組熱化學(xué)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時(shí)，合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式N2(g)+3H2(g)=2NH3(g);△H= -92.38kJ/mol。 在該溫度下，取1 mol N2(g)和3 mol H2(g)放在一密閉容器中，在催化劑存在進(jìn)行反應(yīng)，測得反應(yīng)放出的熱量總是少于92.38kJ，其原因是什么。