高中化学 （大纲版）第三册 第三单元化学反应中的物质变化和能量变化 第三节化学反应中的能量变化(第一课时)

1 第三节第三节 化学反应中的能量变化化学反应中的能量变化 教学目标 1 使学生理解化学反应中的能量变化 2 使学生掌握热化学方程式的书写方法和应用 3 培养学生的分析推理能力 4 提高学生的识图能力及抽象思维能力 教学重点 1 化学反应中的能量变化 2 热化学方程式的书写方法和应用 教学难点 1 H 的 与 2 热化学方程式的书写 教学方法 实验 图示 启发 探究 讨论 练习等 教具准备 投影仪 盛有 Cl2的集气瓶 能连续 均匀产生 H2的装置 氢氧化钡晶体 Ba OH 2 8H2O NH4Cl 晶体 水 小烧杯 玻璃片 玻璃棒 尖嘴导管 火柴 课时安排 共两课时 第一课时 反应热 第二课时 热化学方程式 教学过程 第一课时 引言 由以前的学习我们知道 物质在发生化学变化的同时还伴随有能量的变化 其通常以热能或光能的形式表现出来 本节课我们在高一所学 化学反应中的能量变化 的基础上来进一步认识化学反应中的能量变化 板书 第三节 化学反应中的能量变化 师 化学反应所释放的热量是日常生活和工农业生产所需能量的主要来源 在化学 反应过程中放出或吸收的热量 通常叫做反应热 板书 一 反应热 化学反应过程中放出或吸收的热量 讲解 反应热我们用等号 H 表示 其单位一般采用 kJ mol 许多化学反应的反应 热可以直接测量 其测量仪器叫做量热计 在中学化学中 一般研究的是在一定压强下 在敞开容器中发生的反应所放出或吸收的热量 板书 符号 H 单位 kJ mol 测量仪器 量热计 师 请大家观察下面的实验 演示实验 1 在空气中点燃 H2 然后把导管伸入盛有 Cl2的集气瓶中 图 1 当 H2 在 Cl2中燃烧一段时间后 用手触摸集气瓶壁 感觉温度的变化 2 图 1 演示实验 2 在一个小烧杯里 加入约 20g 已研磨成粉末的氢氧化钡晶体 Ba OH 2 8H2O 将小烧杯放在事先已滴有 3 滴 4 滴水的玻璃片上 然后再加入约 10 g NH4Cl 晶体 并立即用玻璃棒迅速搅拌 使 Ba OH 2 8H2O 与 NH4Cl 充分反应 观察玻璃片上的水是否由于结冰而将玻璃片与小烧杯粘在一起 图 2 设问 实验 1 的集气瓶壁发热 说明了什么 实验 2 的现象又怎样解释 生 实验 1 说明了氢气与氯气的反应为放热反应 实验 2 的玻璃片和小烧杯粘在一起是由于氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应为吸热反 应 由于反应吸热 致使周围环境温度降低 使玻璃片和小烧杯之间的水结冰而把二者联 系在一起 图 2 Ba OH 2 8H2O 与 NH4Cl 反应时要吸收热量 过渡 以上现象是化学反应伴随有能量变化的宏观表现 那么 其能量变化的微观 实质又是什么呢 板书 反应热的微观解释 师 下面 我们以 H2和 Cl2反应生成 HCl 为例 来探讨和分析反应热的微观实质 草板书 H2 Cl2 2HCl 问 怎样从化学键的角度来分析上述反应的实质 生 反应物 H2和 Cl2中的 H H 键和 Cl Cl 键断裂 新的化学键 H Cl 键形成 引导 已知化学键断裂时需要吸收热量 化学键形成时要释放热量 请大家从化学 键的角度出发 分析 H2和 Cl2反应时的能量变化 学生分组讨论 并汇报讨论结果 教师总结 由刚才的分析我们知道 H2和 Cl2在发生化学反应时 拆开 H H 键和 Cl Cl 键时因克服原子间的相互作用要吸收能量 形成 H Cl 键即原子重新组合成生成 物的分子时 要释放能量 由于最终放热 说明生成新化学键所释放的能量比拆开旧化学 键所要吸收的能量大 得出此结论的依据是能量守恒定律 板书 化学反应的热效应来源于反应过程中断裂旧化学键并形成新化学键时的能量 变化 过渡 以上我们只是粗略地从大 小两个角度分析了化学反应中的能量变化 那么 3 我们能否把每一个具体反应的热效应即反应热具体地算出来呢 请大家看以下信息和问题 投影展示 实验测得 1 mol Cl2分子中的化学键断裂时需要吸收 243 kJ 的能量 1 mol H2分子中的化学键断裂时需要吸收 436 kJ 的能量 1 mol Cl 原子和 1 mol H 原子结合生成 1 mol HCl 分子 其化学键形成时释放出 431 kJ 能量 你能根据上述数据 计算出反应 H2 Cl2 2HCl 的反应热吗 反应物和生成物均 为气态 学生分析计算 教师巡视 请一位同学上黑板计算 学生草板书 生成物释放能量 431 kJ mol 2 mol 862 kJ 反应物吸收能量 243 kJ 436 kJ 679 kJ 因为释放能量 862 kJ 吸收能量 679 kJ 故反应最终放热 放出能量 862 kJ 679 kJ 183 kJ 师 H2与 Cl2反应的能量变化 我们可图示如下 投影展示 H2 g Cl2 g 2HCl g 反应的能量变化示意图 师 由以上计算可知 1 mol H2与 1 mol Cl2反应生成 2 mol HCl 放出 183 kJ 的能量 即该反应的反应热为 183 kJ mol 这与实验测得的该反应的反应热 184 6 kJ mol 很接近 在我们表示某个具体反应的热量变化时 一般用实验数据来表示反应热 即上述反应 的反应热为 184 6 kJ mol 提问 由演示实验 2 的现象可知 氯化铵晶体和 Ba OH 2晶体混合时吸收热量 那么 怎样从微观的角度来分析上述热量的变化呢 学生思考后回答 这是由于破坏氯化铵晶体和 Ba OH 2晶体所吸收的总能量大于 生成物的新化学键形成时所释放的总能量之故 师 回答得很好 设疑 对于不同的化学反应 其反应完成后的热量变化 即反应热 各不相同 有 的放热 有的吸热 那么 我们怎样用反应热来表示某一个反应是放热反应还是吸热反应 呢 4 请大家参看课本有关内容 进行回答 学生阅读课本后回答 对于放热反应 规定其 H 为 对于吸热反应 规定 其 H 为 追问 为什么要这样规定 生 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 因此 规定放 热反应的 H 为 对于吸热反应 由于反应通过加热 光照等吸收能量 而使反应 本身的能量升高 因此 规定吸热反应的 H 为 问 以下反应的反应热怎样表示 投影练习 1 1 mol H2 与 1 mol Cl2 反应生成 2 mol HCl 时放出 184 6 kJ 热量 H1 2 1 mol C 与 1 mol 水蒸气起反应 生成 1 mol CO 和 1 mol H2 需要吸收 131 5 kJ 的热 量 H2 学生口答 H1 184 6 kJ mol H2 131 5 kJ mol 师 综上所述 我们可以得出如下结论 板书 当 H 为 或 H0 时 为吸热反应 师 化学反应过程中的能量变化我们可图示如下 投影展示 化学反应过程中能量变化示意图 讲解 从上图可以看出 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时放出热量 这是放热反应 H0 议一议 已知 1 mol H2 g 与 1 mol Cl2 g 反应生成 2 mol HCl g 时放出 184 6 kJ 的 热量 那么 2 mol H2 g 与 2 mol Cl2 g 反应生成 4 mol HCl g 的反应热是否也为 184 6 kJ mol 为什么 根据讨论结果 你能得出什么结论 学生分组讨论 并交流讨论结果 教师总结 由上面的讨论分析得知 2 mol H2与 2 mol Cl2反应的反应热与 1 mol H2 和 1 mol Cl2反应的反应热不同 原因是拆开 2 mol H2 2 mol Cl2分子中的化学键所消耗的 能量与拆开 1 mol H2 1 mol Cl2分子中的化学键所消耗的能量不同 且生成不同物质的量 的 HCl 时所释放的能量也不相同 由此 我们可得出如下结论即 讲解并板书 反应物 生成物的种类和状态相同时 反应热的数据与化学计量系数 有关 想一想 你能预测出 2 mol H2 g 与 2 mol Cl2 g 反应生成 4 mol HCl g 的反 5 应的反应热是多少吗 怎样表示 学生思考后回答 反应热为 2 184 6 kJ mol 369 2 kJ mol 表示为 H 369 2 kJ mol 师 很好 在表示某一具体反应的反应热时 须注意两点 一是反应热的正负 二 是反应热的单位 请大家根据所学知识来做以下练习 投影 如下图所示 把试管放入盛有 25 时饱和石灰水的烧杯中 试管中开始放入 几小块镁片 再用滴管滴入 5 mL 盐酸于试管中 试回答下列问题 1 实验中观察到的现象是 2 产生上述现象的原因是 3 写出有关反应的离子方程式 4 由实验推知 MgCl2溶液和 H2的总能量 填 大于 小于 等于 镁片和盐酸的总能量 解析 本题综合考查化学反应 离子方程式 溶解度及化学反应中的能量变化 考查 学生综合应用所学知识的能力及类比推理能力 镁片与盐酸反应过程中的能量变化可由高一教材中的铝片与盐酸反应类推而来 即镁 片与盐酸的反应也为放热反应 镁与盐酸反应放热 将导致烧杯中溶液体系的温度升高 由于溶液为饱和 Ca OH 2溶液 且 Ca OH 2的溶解度随温度的升高反而减小 故溶 液中将析出晶体 答案 1 镁片表面上有大量气泡产生 镁片逐渐溶解 烧杯中析出晶体 2 镁与盐酸反应产生氢气 该反应为放热反应 Ca OH 2在水中的溶解度随温 度的升高而减小 故析出 Ca OH 2晶体 3 Mg 2H Mg2 H2 4 小于 思考 因干冰汽化要吸收大量的热 所以干冰汽化是吸热反应 你认为这种论述是 否正确 简述其理由 答案 不正确 由于干冰汽化时要克服分子间作用力 所以要吸收周围环境的热量 但它属于物理变化过程 不是化学反应 故上述推断是不正确的 小结 本节课我们主要从微观的角度分析了化学变化中的能量变化 同时知道每一 个具体的