鲁科版高中化学反应原理全册教案.doc

第1节 化学反应的热效应【导入】：神舟十号火箭上台致词【新授】：同学们，从物质结构的角度看，化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的生成，因此几乎所有的化学反应都伴随着能量的变化。其中最普遍的能量转化是化学能与热能之间的转化。为了定量描述化学反应中释放或吸收的热能，化学上把化学反应在一定温度下进行时，反应所释放或吸收的热量称之为该温度下的热效应，简称反应热。对于反应热的定义老师要强调以下几点：（一）反应热1、定义：当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应。【提问】那有没有哪位同学能告诉老师，你认为反应热的意义是什么？2、反应热的意义：描述化学反应释放或吸收热量的物理量.，我们用一个字母Q来表示，对于绝大多数化学反应来说，当反应温度升高了，说明反应放热Q大于零。当反应温度降低了，说明反应是吸热的，Q小于零。好，同学们根据之前学过的，我们知道反应热可以根据反应的类型分为多种，比如中和反应放出的热量叫中和热，燃烧反应放出的热量为燃烧热等等。下面我们来看看什么是中和热以及如何进行中和热的测定。【板书】（二）中和热【实验】又到了同学们最感兴趣的实验环节，我发现有的同学眼睛都亮了，很好！兴趣啊是你们最好的老师，本节课呢老师将采取分组的方式，同学们利用手头的实验材料，相互探究中和热的测定，我看看哪组的同学动手能力最强思维最活跃，好,动起来吧！好同学们停下来，我看到大部分同学已经探究完成了，那老师有几个问题要问大家，同学们准备好抢答！1、你用到了哪些实验仪器？答：烧杯，环形玻璃棒，温度计2、实验仪器选定了，你用到了哪些实验试剂？答：浓度均为1mol/L的氢氧化钠和盐酸，氢氧化钠和硝酸，氢氧化钾和盐酸3、你所测得的中和热值是多少？答：57.3kj/mol这位同学你说说你是怎么算的？原理是什么？答：Q= C m (T2T1)（C为比热容）4、同学们老师现在有个疑惑为什么大家用了不同的试剂所测得的中和热值都一样呢？老师给大家一点提示你们可以从中和热的实质出发？1、定义：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应，生成了水，其实质是H+和OH化合生成 H20。因为实验过程中所用的试剂均为1mol/L所以放出的热量：57.3kJ/mol【练习】多媒体【小结】课代表【作业】生活不缺少美而是缺少一双发现美的眼睛，同学们可以回到家后利用家里的材料制作一个量热备小手工，来激发自己的学习兴趣。第2节 电能转化为化学能电解【导入】氯化钠先生通电得病了【新授】同学们，已知金属钠与氯气反应的热化学方程：2Na(s)+Cl2=2NaCl(s)如果要整个反应反方向进行，则需要外界提供能量，那么大家想一想我们可以采用什么样的外界能量。我听到有的同学说电能。那么这样的反应是什么能转化为什么能？对，电能转化为化学能而电能转化为化学能的一中重要方法就是电解，首先我们来以电解熔融NaCl了解一下电解的原理【实验】又到了同学们最感兴趣的实验环节，我发现有的同学眼睛都亮了，很好！兴趣啊是你们最好的老师，本节课呢老师将采取分组的方式，同学们利用手头的实验材料，相互探究电解的原理，我看看哪组的同学动手能力最强思维最活跃，好,动起来吧！好同学们停下来，我看到大部分同学已经探究完成了，那老师有几个问题要问大家，同学们准备好抢答！1）、通电前，熔融氯化钠中存在哪些离子？这些离子的运动情况怎样？答：在熔融NaCl中，存在自由移动的Na+和Cl-，做杂乱无章的运动2）、通电后，外电路上的电流方向怎样？答：通电后，电子由电源的负极流出，聚集到铁电极上。3）、接通电源后，熔融氯化钠中Na+、Cl-各向那个方向运动？ 答：由于正负电荷相互吸引，Na+要移向铁电Na+在铁电极上得到电子，Na+ + e- = Na，发生还原反应4）、电子要流向正极，那么石墨电极上哪来的电子？答：对，Cl-要移到石墨电极上，失去电子，2Cl- 2e- = Cl2，发生氧化反应。e-e-Cl-Na+石墨电极铁电极 熔融NaCl为了维持电流，Cl-要不断地失去电子，不断地定向移动到石墨电极上。这样在通电的情况下NaCl就分解成了Na和 Cl2，电能就转化为化学能储存在Na和 Cl2里面了。这个过程就称之为电解。下面我们看看有关电解的几个概念。 （一）概念1、电解：当直流电通入熔融电解质后，在两极上分别发生氧化反应和还原反应的的过程我们就叫做电解，而能够发生电解的装置叫电解池。【提问】大家结合电解熔融NaCl的例子，说说构成电解池的条件有哪些？答：很好！构成电解池的条件有（1）外加直流电源（2）两个固体电极，我们将这两个电极分别叫着阴、阳极，那同学们结合电解熔融NaCl的例子。【练习】多媒体【小结】课代表【作业】生活不缺少美而是缺少一双发现美的眼睛，同学们老师问大家这样一个问题，古时候皇帝，老佛爷吃饭用的碗筷当真的是实打实黄金做的吗？同学课下可以上网查阅资料，看看电镀是怎么一回事，下节课带着问题进课堂。第3节 化学能转化为电能电池【导入】苹果电池【新授】同学们通过上节课的学习我们知道电解将化学能转化为电能，而通过原电池可以将化学能转化为电能。那么原电池是怎样将化学能转化为电能的呢？原电池的工作原理又是什么呢？下面我们就以典型的原电池为例讨论电池化学电源的工作原理。【实验】又到了同学们最感兴趣的实验环节，我发现有的同学眼睛都亮了，很好！兴趣啊是你们最好的老师，本节课呢老师将采取分组的方式，同学们利用手头的实验材料，相互探究化学电源的工作原理，我看看哪组的同学动手能力最强思维最活跃，好,动起来吧！CuSO4溶液 G Zn Cu 好同学们停下来，我看到大部分同学已经探究完成了，那老师有几个问题要问大家，同学们准备好抢答！ 1、同学们将锌粉倒入CuSO4溶液中后都观察到了哪些实验现象？【现象】（1）电流表指针发生偏转； （2）锌片溶解，其表面出现一层红色的固体物质； （3） CuSO4溶液颜色变浅； （4）铜表面也出现一层红色的固体物质； （5）溶液温度略有升高。【分析】（1）说明有电流产生，即发生了化学能装化为电能的过程（2）说明Zn失去电子变成Zn2+，故在锌片上发生的反应为： Zn Zn2+ + 2e （氧化反应）Zn原子失去的电子通过导线流向Cu片（4）说明溶液中的Cu2+在铜片上得到电子变成Cu，故在铜片上发生的反应为： Cu2+ + 2e Cu （还原反应）整个实验即说明化学能转化为电能，电化学上将这种能把化学能转化成电能的装置称为原电池，下面我们来看看原电池的几个概念。【板书】一、原电池的工作原理1、原电池：通过氧化还原反应，将化学能转化为电能的装置。【提问】大家看看这个原电池，它由几个部分组成？答：原电池的构成（1）自发的氧化还原反应（2）两个活泼性不同的电极（3）电解质溶液或熔融液（4）闭合电路 【提问】大家都知道，电池由正负极，那么如何判断电池的正负极呢？（1）负极：电流的流入极，失去电子，发生氧化反应的电极（2）正极：电流的流出极，得到电子，发生还原反应的电极【练习】多媒体【小结】课代表【作业】生活不缺少美而是缺少一双发现美的眼睛，关于电池我们常常用到的有南孚干电池，手机里的锂电池，电动车的铅蓄电池等等，同学们课下可以上网查阅资料，了解一下化学电源都有哪些，下节课带着问题进课堂。课题：第二章 第一节 化学反应的方向【导入】天空的叹息【新授】同学们，通过预习有哪位同学能告诉老师反应的自发性与哪些因素有关？对！科学家根据自然界中能量有由高到低的自发性和有序到无序的混乱的程度来研究化学反应方向。而根据之前学过的我们知道化学反应的能量与焓变有关，熵代表混乱程度。因此我们要学习两个概念，反应焓变和反应熵变。首先来看看反应焓变与化学反应方向，【板书】一、反应焓变与反应方向 在19世纪，化学家们曾认为决定化学反应能否自发进行的因素是反应焓，放热反应可以自发进行，而吸热反应则不能自发进行，你认同这种观点吗？我听到同学都说不认同那有哪位同学能给老师举个例子。答：1氢氧化亚铁被氧化成氢氧化铁反应放热可以自发进行。还有呢？2有不少吸热反应也可以自发进行比如碳酸氢铵和醋酸的反应，很好！甚至有些吸热反应在常温下不能进行在较高的温度下能进行，比如煅烧石灰石。以上这些反应都可以说明反应焓变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素。好同学们再思考这样一个问题：NaC1(s)和蔗糖都能溶于水，它们的溶解过焓变微乎其微？是什么因素决定它们的溶解能自发进行？接下来我们一起看看什么是反应熵变与反应方向。【板书】二、反应熵变与反应方向哪位同学能大胆猜测一下想氯化钠，蔗糖这样的固体溶解过程的一个共同点是什么？答：固体整齐排列的离子或分子进入溶液，就像一头头脱了缰绳的骏马，从有序变为无序，形成均匀的溶液，溶液的混乱程度增大。对于一个 有大量离子组成的体系，人们规定了一个物理量熵来表述体系的混乱度，所以1.熵：描述体系混乱度的物理量2.符号：S 单位：Jmol-1K-13.大小判据：（1）物质的混乱度：体系混乱度越大，熵值越大；（2）同一条件：不同物质的熵值不同；（3）物质的存在状态：S(g) S(l) S(s)。 4.反应熵变用S表示，S = S总和(生成物) S总和(反应物)(3)正负判断： 气体体积增大的反应，S0,熵增加反应气体体积减小的反应，S0,熵减小反应那么决定反应方向的因素是什么呢？经许多化学家在研究大量的化学反应后得出化学反应的方向与反应的焓变及熵变都由关系。欲知此部分知识，且听下回分解！【练习】多媒体【小结】课代表【作业】生活不缺少美而是缺少一双发现美的眼睛，老师就给大家举个例子，比如汽车装了尾气净化装置来促使反应NO和CO反应生成氮气和二氧化碳，生活中还有哪些例子与化学反应方向有关呢，请同学们课下上网查阅资料，下节课带着问题进课堂。课题：第二章 第二节 化学反应的限度【导入】富商嫌弃仆人【新授】同学们，我们利用H-TS来判断一个反应的自发性时，如果它小于0，我们只能说这个反应有反应的可能性，有反应的趋势。在实际上到底能不能进行反应，还要看有多少反应物发生反应转变成了生成物，另外还要看反应的速率。所以要研究一个反应，首先要研究它的自发性问题，接下来就要看它进行的程度，也就是限度的问题，好，我们就先来来看看什么是反应限度。【板书】化学反应的限度：化学反应的限度是指有多少反应物转变为生成物的【提问】那么如何来表示化学反应的限度呢？答：最好用生成物与反应物的浓度的比值来反应。好反应限度会表示了，那么我们来看下面这个表。已知反应H2(g)I2(g) 2HI (g) ， 0。现在698.6K时不同起始浓度的H2、I2(g)、HI进行反应，平衡后得到以下实验数据。请同学们计算这个反应的反应限度。好，停下来我看到大部分同学已经算完了，同学们算得的结果是多少？答：54.5.都是54.5那老师又要问了为什么反应物的初始浓度平衡浓度不同，计算得到的反应限度是相同的呢？有哪个同学发现了规律？答：不管氢气，碘气，碘化氢的初始浓度是多大，只要保持反应体系的温度不变，达到化学平衡状态后，生成物浓度与反应物浓度比值是一个常数。我们将这个比值叫着这个反应的化学平衡常数。用字母K来表示。好老师在给同学们一个反应看看同学们会不会举一反三：aA（g）+bB（g）cC（g）+ dD（g），试写出其化学平衡常数的表达式。K = 各生成物物质的量浓度的系数次方的乘积与各反应物物质的量浓度的系数次方的乘积的比值K的意义：（1）K的大小反应了化学反应进行的限度（2）对于可逆反应既然要求反应温度一定，说明K与温度有关。（3）对于有固体或纯溶剂参加的反应，他们将不列入平衡常数的表达式中【练习】多媒体【小结】课代表【作业】生活不缺少美而是缺少一双发现美的眼睛，化学更是与我们的生活息息相关，比如爸爸妈妈给我们买回来的水果为什么放到冰箱里要比搁置在空气中腐坏的慢的？同学们课下可以上网查阅资料预习一下影响化学反应的因素都有哪些？下节课带着问题进课堂第3节 化学反应的速率【导入】氢气和氧气看烟花【新授】同学们，通过上述例子说明一个化学反应是否具有利用价值不仅决定于它是否有可能发生以及反应进行的程度，还决定于化学反应速率的快慢。要想有效地控制化学反应，必须要了解化学反应是怎样进行的，今天这节课我们首先学习一下化学反应速率的表示方法，老师问大家，如何比较化学反应的速率答：反应物消耗的快慢或生成物增加的快慢那如何定量描述化学反应的速率，接下来又到了同学们最感兴趣的实验环节，我发现有的同学眼睛都亮了，很好！兴趣啊是你们最好的老师，本节课呢老师将采取分组的方式，同学们利用手头的实验材料，相互探究化学反应速率的表示方法，我看看哪组的同学动手能力最强思维最活跃，好,动起来吧！好同学们停下来，我看到大部分同学已经探究完成了，那老师有几个问题要问大家，同学们准备好抢答！1、实验中化学反应速率可用哪些方法表示？答：单位时间内盐酸溶液或氯化镁的浓度变化；单位时间内镁的质量变化；单位时间内镁的物质的量的变化。2、若用单位时间内盐酸浓度的减小或氯化镁浓度的增大来表示该化学反应的速率，需要哪些数据呢？答：需要准确量取盐酸的体积，并利用关系式计算出反应中消耗的氯化氢或生成的氯化镁的物质的量。看来同学们探究的都很棒，老师感到很骄傲。那我们来一起看看化学反应速率的几个概念。【板书】一、化学反应速率1、概念：对于反应体系体积不变的化学反应，通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增大来表示化学反应速率。2、意义：描述化学反应快慢的物理量。3、计算公式：v(A)=单位：molL-1min-1 molL-1s-14、应用中应注意的问题：概念中的反应速率实际上是某段时间间隔内的平均反应速率。时间间隔越短，在这段时间发生的浓度变化越接近瞬时反应速率；对某一具体化学反应来说在用不同物质表示化学反应速率时所得数值往往不同。不能用固体或纯液体表示反应速率（因为它们的浓度是一个常数）好同学们接下来我们来看一个例题：在2L的密闭容器中，加入1mol和3mol的H2和N2，发生 N2 + 3H22NH3 ，在2s末时，测得容器中含有0.4mol的NH3，求该反应的化学反应速率。对于aA + bB = dD + eE有：v(A)：v(B)：v(D)：v(E)=a：b：d：e用不同的物质表示同一时间的反应速率时其数值可能不同，但表达的意义是相同的，各物质表示的反应速率的数值有相互关系，因此.为了统一起见，将化学反应速率定义为：【板书】5、对于反应aA + bB = dD + eE，其化学反应速率为：= = = = 【练习】多媒体【小结】课代表【作业】生活不缺少美而是缺少一双发现美的眼睛，化学更是与我们的生活息息相关，比如爸爸妈妈给我们买回来的水果为什么放到冰箱里要比搁置在空气中腐坏的慢的？同学们课下可以上网查阅资料预习一下影响化学反应速率的因素都有哪些？下节课带着问题进课堂课题：第4节 化学反应条件的优化工业合成氨【导入】哈伯合成氨：同学们在上课之前老师要给大家介绍一个做了两万多次的实验，20世纪初利用氮气和氢气合成氨是人们最大的愿望但却一直没有取得突破性的进展，哈伯决心攻克这一令人生畏的难题。哈伯以锲而不舍的精神，经过不断的实验和计算，终于在1909年取得了鼓舞人心的成果，这就是在600的高温、200个大气压和锇为催化剂的条件下，能得到产率约为8的合成氨。根据哈伯的工艺流程，德国当时最大的化工企业将哈伯的设计付诸实施。工程师们改进了哈伯所使用的催化剂，两年间，他们进行了多达6500次试验，测试了2500种不同的配方，最后选定了含铅镁促进剂的铁催化剂。哈伯的合成氨设想终于在1913年得以实现，一个日产30吨的合成氨工厂建成并投产。合成氨生产方法的创立不仅开辟了获取固定氮的途径，更重要的是这一生产工艺的实现对整个化学工艺的发展产生了重大的影响。鉴于合成氨工业生产的实现和它的研究对化学理论发展的推动，1918年诺贝尔化学奖授予了德国化学家哈伯。【新授】同学们老师问大家影响化学反应速率和化学平衡的重要因素有哪些？答：浓度温度压强催化剂反应物的接触面积今天这节课我们就看看如何利用化学反应的有关知识将一个化学反应实现工业化，我们以工业合成氨为例。合成氨反应是一个可逆反应: N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，已知298K时: H= -92.2KJmol1 ， S = -198.2JK1mol11、请根据正反应的焓变和熵变分析298K下合成氨反应能否自发进行？答：假设H和S不随温度变化，算得T0V结晶V溶解V【新授】同学们，我们知道：物质的溶解是绝对的，不溶是相对的。下面我们来看看难溶电解质的溶解沉淀的相关知识，又到了同学们最感兴趣的实验环节，我发现有的同学眼睛都亮了，很好！兴趣啊是你们最好的老师，本节课呢老师将带领同学们利用手头的实验材料，相互探究测定碘化铅固体的溶解平衡，好老师在装有少量难容的碘化铅黄色固体的试管中，加入约3ml的蒸馏水充分振荡后，出现了什么实验现象？答：溶液分层，说明了什么？答PbI2(s) Pb2+(aq) + 2I(aq)，溶解就是固体变成水溶液中离子的过程。当V溶解=V结晶0时，溶液就达到了饱和，固体物质的质量就不再变化了，表面上看上去就像“不溶”了，实际上是溶解和结晶的速率相等事实是否像这位同学猜想的一样呢？我们接着来验证一下（2）取上层清液12ml，加入试管中，逐滴加入KI溶液，振荡，观察实验现象。 【分析】分析（2）的现象，说明平衡发生了移动。研究表明尽管碘化铅固体难溶于水，但仍有部分铅离子和碘离子离开固体表面进入溶液，而进入溶液的铅离子和碘离子又会形成固体沉积下来，当这两个过程速率相等时，铅离子和碘离子的沉积与碘化铅固体的溶解达到平衡状态。那么怎么定义这个平衡呢？【板书】一、 沉淀溶解平衡1、定义：一定温度下，沉淀溶解成离子的速率等于离子重新结合成沉淀的速率，形成饱和溶液，固体质量和溶液中各离子的浓度保持不变的状态。【教师】那么影响这个平衡的因素有哪些呢？溶解是吸热还是放热的？内因：难溶物质本身性质主要决定因素外因：（1）温度（2）浓度加水，（3）同离子效应【教师】对于PbI2(s) Pb2+ + 2I这个溶解沉淀平衡的可逆过程，它的平衡常数可以表示为：K = ，Ksp = KPbI2 = Pb2+I2 也是一个常数，我们把这个常数称之为溶度积常数4、溶度积常数（Ksp）在一定温度下，难溶电解质在溶液中达到沉淀溶解平衡时，离子浓度保持不变。其离子浓度的化学计量数次方的乘积为一个常数，称之为溶度积常数,简称溶度积，用Ksp表示。注：Ksp值的大小只与难溶电解质本身的 性质和温度有关，与浓度无关。 【练习】多媒体【小结】课代表【作业】生活不缺少美而是缺少一双发现美的眼睛，化学更是与我们的生活息息相关，比如牙齿表面有一层坚硬的牙釉质羟基磷酸钙 Ca5(PO4)3(OH)，它对牙齿起到保护作用。使用含氟牙膏能生成更难溶且耐酸的氟磷酸钙Ca5(PO4)3F覆盖在牙齿表面，抵抗+的侵袭，也就是所谓的冷热酸甜想吃就吃，生活中还有那些现象和沉淀溶解平衡有关呢，请同学们课下查阅资料预习下一课沉淀溶解平衡的应用，下节课带着问题进课堂第4节 离子反应【导入】黑心富商换银子【新授】有没有哪位同学还记得什么叫做离子反应？答：.离子反应：溶液中有离子参与的化学反应称之为