2019-2020年高中化學《化學反應原理》1.1化學反應與能量的變化教案 新人教版選修4.doc

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2019-2020年高中化學《化學反應原理》1.1化學反應與能量的變化教案 新人教版選修4 一學習目標: 反應熱,焓變 二學習過程 1:引 言:我們知道：一個化學反應過程中，除了生成了新物質(zhì)外，還有 思考 1、你所知道的化學反應中有哪些是放熱反應？能作一個簡單的總結(jié)嗎？ 活潑金屬與水或酸的反應、酸堿中和反應、燃燒反應、多數(shù)化合反應 反應物具有的總能量 > 生成物具有的總能量 2、你所知道的化學反應中有哪些是吸熱反應？能作一個簡單的總結(jié)嗎？ 多數(shù)的分解反應、氯化銨固體與氫氧化鋇晶體的反應、水煤氣的生成反應、炭與二氧化碳生成一氧化碳 反應物具有的總能量 < 生成物具有的總能量 當能量變化以熱能的形式表現(xiàn)時： 我們知道：一個化學反應同時遵守質(zhì)量守恒定律和能量守恒，那么一個反應中的質(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，二者密不可分，但以物質(zhì)為主。 能量的多少則以反應物和產(chǎn)物的質(zhì)量為基礎。那么化學反應中能量到底怎樣變化 2:反應熱,焓變 化學反應過程中為什么會有能量的變化？（用學過的知識回答） 化學反應的實質(zhì)就是反應物分子中化學鍵斷裂，形成新的化學鍵，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。而一般化學反應中，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，而這個差值就是反應中能量的變化。所以化學反應過程中會有能量的變化。 反應熱 焓變 化學反應過程中所釋放或吸收的能量，都可以熱量（或換算成相應的熱量）來表述，叫做反應熱，又稱為“焓變”。符號： ΔH ，單位：kJ/mol 或 kJ?mol-1 ?H為“－” 為放熱反應?H為“＋” 為吸熱反應 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)定放熱反應的ΔH 為“－”，是站在誰的角度？體系還是環(huán)境 放熱反應ΔH為“—”或ΔH〈 0 吸熱反應ΔH為“+”或ΔH 〉0 ?H＝E（生成物的總能量）－ E（反應物的總能量） ?H＝E（反應物的鍵能）－ E（生成物的鍵能） 3:練習1)1molC與1molH2O(g)反應失成lmol CO(g)和1mol H2(g)，需要吸收131.5kJ的熱量，該反應的反應熱為△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的反應熱為 ，1mol H2生成NH3的反應熱為 。 3、H2 + F2 = 2HF H2 + Cl2 = 2HCl 預測當生成2 mol HF和2 mol HCl時，哪個反應放出的熱量多？ 若干化學鍵的鍵能（ kJ/mol，25 ℃ ） 1、下列說法正確的是 A、需要加熱方能發(fā)生的反應一定是吸熱反應 B、放熱的反應在常溫下一定很易發(fā)生 C、反應是放熱的還是吸熱的必須看反應物和生成物所具有的總能量的相對大小 D、吸熱反應在一定的條件下也能發(fā)生 ?2、反應C(石墨) → C(金剛石)是吸熱反應,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)化學反應與能量的變化（第二課時） 一學習目標：書寫表示化學反應熱的化學方程式 二學習過程 1．復習回憶 1）、催化劑為什么能夠加快反應速度？ 2）、什么是有效碰撞、活化分子、活化能？ 3）、化學反應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）、什么是反應熱（焓變） 2．引入 閱讀課本：例1與例2 與化學方程式相比，熱化學方程式有哪些不同？ 正確書寫熱化學方程式應注意哪幾點？ 3、熱化學方程式的書寫 1）熱化學方程式定義：表示參加反應物質(zhì)的量和反應熱的關(guān)系的化學方程式。 2）正確書寫熱化學方程式應注意： （1）書寫熱化學方程式要注明反應的溫度和壓強，（為什么？）而常溫、常壓可以不注明，即不注明則是常溫、常壓。 （2）標出了反應物與生成物的狀態(tài)，（為什么要標出？） （3）寫出了反應熱，還注明了“＋”，“－” （4）方程式中的計量系數(shù)可以是整數(shù)也可以是分數(shù)。 4．注意點： 反應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？ 熱化學方程式中各物質(zhì)前的化學計量數(shù)不表示分子個數(shù)，表示對應物質(zhì)的物質(zhì)的量。?H(KJ/mol)它表示每摩爾反應所放出的 熱量，?H的值與方程式中的計量系數(shù)有關(guān)，即對于相同的反應，當化學計量數(shù)不同時，其?H不同。 例題 1、當1mol氣態(tài)H2與1mol氣態(tài)Cl2反應生成2mol氣態(tài)HCl，放出184.6KJ的熱量，請寫出該反應的熱化學方程式。 2．寫出下列反應的熱化學方程式 1）1molN2(g)與適量O2(g)反應生成NO (g)，需吸收68kJ的熱量； 2）2molCu(s)與適量O2(g)反應生成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燃燒的熱化學方程式。 5）在一定條件下，氫氣和甲烷燃燒的化學方程式為： 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）時放熱130 kJ。則乙炔燃燒的熱化學方程式為 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)化學反應與能量的變化（第三課時） 一學習目標：燃燒熱，中和熱，能源 二學習過程 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，1 mol 物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱。燃燒熱通常可由實驗測得。 2）在理解物質(zhì)燃燒熱的定義時，要注意以下幾點： ?①研究條件： 25℃ ,101 kPa ?②反應程度：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)變成對應的穩(wěn)定物。如: C→CO2(g)、H → H2O（l）、S → SO2 （g） ［練習1］分析以下幾個熱化學方程式，哪個是表示固態(tài)碳和氣態(tài)氫氣燃燒時的燃燒熱的？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燃燒熱的熱化學方程式嗎？ 由于計算燃燒熱時，可燃物質(zhì)是以1 mol 作為標準來計算的，所以熱化學方程式的化學計量系數(shù)常出現(xiàn)分數(shù)。 2、燃燒熱的計算及應用 ［例題］1.在101 kPa時，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（標準狀況）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（標準狀況）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方程式與它燃燒的熱化學方程式相同。計算100 g葡萄糖在人體中完全氧化時所產(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，生成1mol水時的反應熱叫做中和熱。 2）中和熱的表示：H+(aq)+OH-(aq)=H2O (l)；△H=-57.3kJ／mol。 3）要點 ①條件：稀溶液。稀溶液是指溶于大量水的離子。 ②反應物：（強）酸與（強）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。 ③生成1mol水，中和反應的實質(zhì)是H+和OH-化合生成 H20，若反應過程中有其他物質(zhì)生成，這部分反應熱也不在中和熱內(nèi)。 ④放出的熱量：57.3kJ/mol 例：已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)；△ H=-57.3kJ/mol ，求下列中和反應中放出的熱量。 （1）用20gNaOH配稀溶液跟足量稀鹽酸反應放出____________ kJ的熱量。 （2）用2molH2SO4配稀溶液跟足量稀NaOH反應，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國家或地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和科學技術(shù)水平。 2）當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：科學地控制燃燒反應，使燃料充分燃燒，提高能源的利用率。 新能源：太陽能、氫能、風能、地熱能、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,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? 煤在直接燃燒時會產(chǎn)生SO2、氮氧化物及煙塵等，嚴重影響空氣質(zhì)量且易導致酸雨、溫室效應等，從而使環(huán)境受到嚴重污染，故通過清潔煤技術(shù)（如煤的液化和氣化，以及實行煙氣凈化脫硫等），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)化學反應與能量的變化（第四課時） 一學習目標：蓋斯定律及其應用 二學習過程 1．引入：如何測出這個反應的反應熱：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： 不管化學反應是分一步完成或分幾步完成，其反應熱是相同的。化學反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應的途徑無關(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)化但反應熱相當小而且轉(zhuǎn)化速率慢，有時還很不完全，測定反應熱很困難?，F(xiàn)在可根據(jù)蓋斯提出的觀點“不管化學反應是一步完成或分幾步完成，這個總過程的熱效應是相同的”。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)化為紅磷的熱化學方程式 _________________________________。 2）在同溫同壓下，下列各組熱化學方程式中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，合成氨反應的熱化學方程式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，在催化劑存在進行反應，測得反應放出的熱量總是少于92.38kJ，其原因是什么。