高中化学 《化学反应与能量的变化》教案9 新人教版选修4

第一章化学反应和能量第一节化学反应和能量的变化教育目标：1、化学能和热能的相互转换，可以说明反应热的概念。2、了解化学反应热效应与反应焓的关系。教育重点、难点：化学反应热效应与反应焓变化的关系。探索建议：查阅资料，交流探索。会话分类： 1个会话。教育过程：讨论在我们学到的化学反应中，伴随能量(热量)变化的反应是什么？引言通过讨论，发现在化学反应中，总是有能量的变化。 现在我们正在学习化学反应能量的变化。板书第一章化学反应与能量第一节化学反应和能量的变化另一方面，反应热焓变化：化学反应过程中释放或吸收的热量通常称为反应热。 也称焓变化。(1)符号：用h表示。(2)单位：一般采用kJ/mol。(3)可直接测量，测量仪称为热量计。(4)研究对象：在一定压力下，开放容器产生的反应释放或吸收的热量。(5)反应热产生原因：疑问例如H2(g) Cl2(g)=2HCl(g )实验测定lmol H2和lmol Cl2反应生成2 mol HCl时放出184.6 kJ的热量，从微观角度应该如何说明？计算机投影怀疑化学键断裂时需要吸收能量. 吸收总能量为436kJ 243kJ=679 kJ化学键形成时需要释放能量。 释放总能量为431kJ 431kJ=862 kJ反应热计算： 862kJ679kJ=183kJ说明任何化学反应都有反应热，因为反应物中的旧化学键断裂时，必须克服原子间的相互作用吸收能量，原子重组产物，形成新的化学键，就必须释放能量。 形成新化学键时释放的总能量与反应物中旧化学键被破坏时吸收的总能量之差就是该反应的反应热。板书(6)反应热显示方法；学生阅读教材总结生成物释放的总能量大于反应物吸收的总能量时，反应为发热反应，降低反应本身的能量，将发热反应H规定为“一”，因此H为“一”或H0时为吸热反应。板书 H为 或H0时为吸热反应H为一或H0时为放热反应。投影说明(1)反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量时，反应物变成生成物时会放热。 反应是发热反应。 发热反应H规定为“1”。(2)反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量时，反应物变为生成物时吸收热量。 反应是吸热反应。 将h规定为“”。投影例1:1molC与1molH2O(g )反应不是lmol CO(g )与1mol H2(g )，因此需要吸收131.5kJ的热，该反应的反应热为H=kJ/mol . (131.5 )例2 :分解lmo LH-h键、lmol N-H键、lmolNN键所需能量为436kJ、391kJ、946N，1mol N2生成NH3的反应热为1mol H2生成NH3的反应热。分析： N2(g) 3H2(g)=2NH3(g )，lmoln-h键的分解与lmoln-h键的吸收和释放能量相等，因此该反应的反应热计算如下23391 kj/mol-946 kj/mol-3436 kj/mol=92kj/mol另一方面，由于lmol H2只与mol N2反应，因此生成反应热H=、该问题是lmolN2为NH3的反应热H=-92kJ/mol。什么是化学反应热？ 怎么表现？ 如何正确表达物质间的化学反应及其能量变化？ 学习热化学方程式吧。板书二、热化学方程式1 .定义：表示反应释放或吸收的热量的化学方程式叫热化学方程式。例如H2(g) I2(g) 2HI(g) H=-14.9 kJ/mol学生分析热化学方程不仅显示了化学反应中的物质变化，还显示了化学反应中的能量变化。板书2.写热化学方程式注意事项：(让学生读教材的摘要、总结)(一)注明反应的温度和压力； 由于反应的温度和压力不同，h不同。但是，中学化学中使用的H数据一般为101 kPa和25下的数据，因此没有特别说明。 但请注明H的“”和“-”。板书(2)注明反应物和产物的状态。 物质的凝聚状态与它们拥有的能量有关。考虑，例如H2(g) O2(g)=H2O(g )； H=-241.8 kJ/molH2(g )十O2 (g)=H2O(l )； H=-285.8kJ/mol从这两个热化学方程可以看出，与生成H2O(g )相比，lmol H2的反应生成H2O(l )放出了44kJ/mol的热量。 产生的热为什么不同？板书(3)热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子数，可以是整数也可以是分数。 对同一物质的反应，化学计量数不同h也不同。投影例如H2(g) C12(g)=2HCl(g )； H=-184.6 kJ/molH2 (g ) Cl2 (g )=HCl (g )h=-92.3 kj/mol板书3.热化学方程的含义投影例： H2 (g ) O2 (g )=H2O (g )h=-241.8 kj/mol，表示lmol气体H2与mol气体O2反应生成lmol水蒸气，放出241.8kJ的热。 (101kPa和25下)H2(g )十O2 (g)=H2O(l )； H=-285.8kJ/mol显示，lmol气体H2和mo气体O2在101 kPa和25下反应时，生成lmol液体水，放出285.8kJ的热。学生摘要描述在一定条件下，使某种状态的物质反应一定量，充分反应后吸收或释放的热量。板书4.热化学方程的应用投影已知例1中，在25、101kPa下，1g (辛烷)燃烧生成二氧化碳和液体水时，放出48.40kJ的热量.a . H=-48.40kJ/molb . H=-5518kJ/molc . H=5518kJ/mold . H=-11036kJ/mol分析和解答1 mol燃烧放出热量48.40kJ/g114g=5518kJ。 答案BD例2 0.3mol的气态高能燃料乙硼烷()在氧气中燃烧，生成固体三氧化硼和液体水，放出649.5kJ的热量，热化学方程式为： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ h=44kj . 乙硼烷完全燃烧生成气态水时所释放的热量是： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _分析和解答以1 mol燃烧放出热量，以0.5mol燃烧放出液体水(1.5mol )的热量，1.5mol变为1.5mol时吸收的热量为66kJ，因此以0.5mol燃烧生成气体水时的放出热量为答案H=-2165kJ/mol 1016.5总结略作业 p 11，2，3，4板书计划第1节化学反应和能量的变化另一方面，反应热焓变化：化学反应过程中释放或吸收的热量通常称为反应热。 也称焓变化。(1)符号：用h表示。(2)单位：一般采用kJ/mol。(3)可直接测量，测量仪称为热量计。(4)研究对象：在一定压力下，开放容器产生的反应释放或吸收的热量。(5)反应热产生原因：(6)反应热显示方法；产物释放总能量大于反应物吸收的总能量时，反应为发热反应，H为一或H0二、热化学方程式1 .定义：表示反应释放或吸收的热量的化学方程式叫热化学方程式。2 .编写热化学方程的注意事项：(1)由于反应温度和压力不同，反应温度和压力不同，因此h不同。(2)注明反应物和产物的状态。(3)热化学方程式各物质之前的化学计量数不表示分子数，可以是整数也可以是分数。 对同一物质的反应，化学计量数不同h也不同。3 .热化学方程的舍义描述在一定条件下，使某种状态的物质进行一定量的充分反应后吸收或释放的热量。4 .热化学方程的应用备注参考资料解析中学化学教材中热化学方程的表达方法根据国家的指令性规定，“量和单位”的名称标记规则请遵守中华人民共和国国家标准GB31003102-93“量和单位” (以下称为国标 )的规定。 全日制普通高级中学教科书(试验本)化学 (以下简称“新教材”)按照国家有关规定，结合中学化学教学的特点，通过引用物理量积极贯彻“量与单位”国家标准，规范了教材中相关物理量的表达。 本文探讨了新教材中“化学反应中的能量变化”热力学函数“H”及其引起的热化学方程表达方法问题。一、新教材引入H的必要性和依据在化学反应中，物质发生化学变化的同时，伴随着能量的变化，通常表现为热能，称为反应热。 该化学反应的热效应(反应中吸收或释放的热)可以用热化学方程式表示。 在旧教材中热化学方程式表示如下c (固) O2(气体)=CO2(气体) 393.5 kJ上式表示在标准状态(即反应体系为压力101kPa和温度25时的状态)，固体碳1mol和氧1mol反应生成二氧化碳气体1mol时，放出393.5kJ的热。 这种表示方法的优点是写法直观，容易被学生理解。 但是，由于物质的化学式具有表示物种及其质量的意义，化学方程式明确了物质的转化关系，热化学方程式的这种表现方法不适合用加号连接反应中物质的变化和热的变化。 因此，国标应该用适当的热力学函数的变化来表示热量(q )，例如用“ts”或“h”来表示(s是熵的变化，H是焓的变化)。中等化学一般只研究在一定压力(即恒压条件)下开放容器产生的反应释放或吸收的热量。 因此，根据热力学第一定律，系统过程中的热力学能量(旧称内)的变化“U”等于传递给系统的热量“q”与从外部作用于系统的功能“w”之和，即U=Q W。 如果系统是恒压过程，则：U=QP W如果系统在反应中只有体积功能，则W=-P(V2-V1)=-(P2V2-P1V1)如下所示U=QP -(P2V2-P1V1)根据焓(h )的定义，H=U PV，显然：QP=(U2-U1) (P2V2-P1V1 )=(U2 P2V2)-(U1 P1V1)=H2-H1=H即，QP=H式中“QP”称为恒压热，是指当关系没有体积工作以外的工作时，在恒压过程中吸收或释放的热。 根据上式，恒压热等于系统焓的变化。 因此，在中等化学研究的反应范围内，Q=QP=H，这就是新教材引入H的依据。 但需要注意的是，仅限于中等化学学生的知识水平和接受能力，教材很难引入焓的概念，“h”仍被称为反应热，在教学中没有必要深入引用。二、引入H后热化学方程的表示方法在新教材中导入H这一物理量，热化学方程式的表现方法与旧教材相比发生了如下变化。根据国家标准，在热力学中将内能u改称为热力学能。 相对于热力学封闭系统U=Q W式中的“q”是传递给系统的能量，“w”是对系统的工作。 q、w都将“系统”的能量增加定义为“”。 在旧教材中，q将“环境”的能量增加(或“系统”的能量减少)定义为“”，因此在旧教材中使热化学方程式进行热反应的“”和“-”的含义与国家标准的规定正相反。 因此，导入H后，反应为发热反应时，H为-或H 0(表示系统能量的增加)。在旧教材中，热化学方程式中的物质的集合状态用中文表示，例如固体、液体、气体等。 根据国家标准，“s”用固体(solid )，“l”用液体(liquid )，“aq”用水溶液(Aqueous solution )等英语字母表示。3 .热化学方程式中反应热的单位不同。 旧教材中的反应热单位为j或kJ，h单位为J/mol或kJ/mol。根据h导入后的这些变化，废除了以下热化学方程式的表现方法c (固) O2(气体)=CO2(气体) 393.5 kJc (固) H2O (气体)=CO