《热化学方程式-燃烧热》教案

《热化学方程式燃烧热》教案一、课标解读《热化学方程式燃烧热》属于选择性必修1《化学反应原理》中的主题1“化学反应与能量”的重点知识。1．内容要求认识化学能可以与热能相互转化，能量的转化遵循能量守恒定律；知道内能受温度、压强、物质的聚集状态的影响。2．学业要求能进行反应焓变的简单计算，并能用热化学方程式表示反应中的能量变化；能运用反应焓变合理选择和利用化学反应，综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问题。二、教材分析《热化学方程式燃烧热》本节内容的学习是在学生建构宏观、微观、符号三重表征模型的基础上，对该模型的应用。结合前一节内容对反应热、焓变的学习，引导学生结合物质变化和能量变化、定性和定量认识热化学方程式，并对化学方程式与热化学方程式进行区分和理解，培养学生“变化观念”“宏观辨识与微观探析”的核心素养。在对燃烧热的概念、表示形式与简单计算的教学中结合燃料的选择与应用，将理论知识与学生的生活实际、科技发展实际密切结合，培养学生“科学态度与社会责任”的核心素养。在人教版旧教材中，热化学方程式编排在选修四第一章第一节，而燃烧热与能源作为第二节内容呈现。新教材在必修二《化学能与能量变化》对“能源”已有介绍，在选择性必修一中不再具体介绍。新教材中热化学方程式、燃烧热均安排在第一节内容，均在反应热与焓变的学习之后，热化学方程式为反应热的表示，而燃烧热则为反应热的示例，对反应热中“宏、微、符”三重表征的模型进行学习和应用。在概念描述上，新旧教材略有不同。新教材对“热化学方程式”的定义范围更宽泛，主要指明其对反应热量变化表示的特点；对“燃烧热”的定义中，旧教材定义为“1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量”，新教材将“稳定的氧化物”改成“指定产物”，并指明可燃物中元素氧化得到的产物，从而将“燃烧热”的定义更具体化。新教材在多处知识的处理上采用举例说明、总结归纳的形式进行编排。通过“水的聚集状态变化时的焓变示意图”直观地标明聚集状态对反应热的影响规律：由固态变液态，由液态变气态是吸热过程，通过实例说明△H中“每摩尔”的含义，从而使对热化学方程式的书写注意事项的总结变得水到渠成，有助于学生理解学习。本节内容是对反应热的进一步学习和应用，新教材结合实例突出对知识构建的过程，通过“重要的体内能源——脂肪”的介绍及“了解火箭推进剂”的课后实践任务引导学生关注生活、科技等社会热点问题，提高学生的科学态度与社会责任。三、学情分析通过初中和必修阶段的学习，学生从定性角度掌握了化学能与热能的相互转化。通过本章前两节内容的学习，学生已分别从宏观现象（中和热的测定）、微观探析（物质旧键的断裂与新键的形成是化学反应中能量变化的原因）对反应热有所了解，并对焓变△H的符号表征及变化图像有所认识。但学生还无法将化学反应中物质变化与能量变化有效联系起来，对于从定量角度讨论化学变化存在困难，对反应热的实际应用理解不深，无法将理论与实际有效联系起来。四、素养目标【教学目标】1．能正确书写化学反应的热化学方程式；2．能理解燃烧热概念，正确书写燃烧热的热化学方程式；3．能理论联系实际，科学地认识燃料的选择。【评价目标】1．通过对热化学方程式表示方法的讨论，诊断学生的对比分析能力；2．通过对燃烧热概念的辨析，诊断学生对反应热的掌握程度；3．通过结合实际分析热量变化的应用，培养学生“科学态度与社会责任”的核心素养。五、教学重点、难点教学重点：热化学方程式的正确书写教学难点：燃烧热概念的理解六、教学方法教师教法：创设情境、问题探究学生学法：对比分析、归纳总结七、教学思路目标落实教学环节问题线活动线设计意图素养水平教学目标1环节一：情境导入—燃料的选择燃料的选择条件有哪些？结合实际、发散思维回答燃料的选择条件调动学生课堂参与度，引出热化学方程式表示的必要1环节二：符号表征—热化学方程式如何表示物质变化与能量变化之间的关系？①比较1molH2与0.5molO2分别生成H2O(g)、H2O(l)时△H的不同②比较1molH2与0.5molO2生成H2O(l)时的△H1，及2molH2与1molO2生成H2O(l)时△H2的不同③总结热化学方程式书写的注意事项复习回顾△H的简单计算，引导学生对不同情况的反应能量的变化进行比较，培养学生对比分析、归纳总结的能力3教学目标2环节三：反应热的应用—燃烧热如何判断燃料燃烧放出热量的多少？①理解“完全燃烧”的程度，判断各元素完全燃烧对应的产物②CH4、CO燃烧热的计算及热化学方程式的书写③分析比较中和热、燃烧热的异同点结合实例理解燃烧热的概念，培养学生的辨析能力3教学目标3环节四：联系实际—燃烧的选择结合燃料的特点、燃料的选择条件，思考部分常见燃料的应用①根据燃料的选择条件分析燃料选择的原因②了解火箭燃料的发展理论联系实际，培养学生“科学态度与社会责任”的核心素养，与社会热点火箭推进剂相结合，提高学生学习兴趣4八、教学过程环节教师活动学生活动情境导入—燃料的选择【视频导入】2021年10月16日，我国“神舟十三号”载人飞船发射成功，正如我们所看到的，其运载火箭的发射是需要大量热能的。【照片导入】除了刚刚我们所看到的火箭发射，生活中还有许多场景都需要热能。请同学们思考，以上场景的热能都是由什么物质提供的呢？【过渡】由此可见，在不同的场合所选用的燃料有所不同，请同学们再思考，燃料的选择需要考虑什么因素呢？联系生活，说出天然气、汽油等常用燃料。结合实际，发散思维：所提供的热量足够多、污染小、易运输、易开采等【提问】在这些因素中，最首要考虑的是“所提供的热量足够多”，如果我们用许多的燃料才能供我们做一餐饭，这样“足够多”的热量合理吗？很显然是不合理的，我们应该限定“一定量”的燃料所提供的热量足够多。【过渡】因此，为了判断燃料所提供的热量够不够多，我们需要确定燃料的量与放出的热量之间量的关系。擦出思维火花，理解量的限定。符号表征—热化学方程式【知识回顾】（通过上节课的学习，我们学会了焓变的有关计算，请同学们通过例题计算该反应放出的热量）已知断裂1molH-H键、1molO=O键时所吸收的热量分别为436kJ、496kJ，形成1molO-H键时所释放的热量为463kJ，计算以下化学反应的反应热：1molH2与0.5molO2反应生成H2O(g)【过渡】通过计算，我们可以知道1molH2与0.5molO2反应生成H2O(g)放出的热量为242kJ，如果是2molH2与足量的O2反应生成H2O(g)，放出的热量为多少呢？3molH2呢？为了便于表示反应物的量与放出的热量之间的关系，我们可以用这样的式子表示：回顾前一节焓变的学习进行简单的计算【概念】我们把像这样能表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式，叫作热化学方程式。【提问】请同学们观察，热化学方程式与化学方程式有什么区别？在书写热化学方程式时需要注意什么？【提问】为什么热化学方程式要注明物质的聚集状态？老师给出另一个热化学方程式，大家想必就能明白了。【讲解】不难发现，两个方程式中由于生成物水的状态的不同，反应放出的热也有所不同。原因是物质状态发生变化时是需要吸、放热的。以水为例，水蒸气→液态水→冰的过程是放热过程，其中已知H2O(g)=H2O(l)△H=-44kJ/mol，所以两者之间的焓变相差44kJ/mol。温度、压强会影响能量的变化，一般要指明反应的温度和压强，但常温常压下可以不注明。【讲解】除此之外，由前面例题，我们知道随着反应物量的变化，焓变也会成正比发生变化。所以，同一个反应中，化学计量数与△H成正比，且可为整数或分数。【提问】那么，△H单位中“每摩尔”表示什么？【讲解】值得注意的是，△H单位中“每摩尔”不是指“每摩尔某物质”，而是指“每摩尔反应”。对于反应①：1molH2(g)与12molO2(g)反应生成1molH2O(g)表示“每摩尔反应”，“每摩尔反应”放出242kJ的热量。对于反应②：2molH2(g)与1molO2(g)反应生成2molH2O(g)表示“每摩尔反应”，“每摩尔反应”放出484kJ的热量。因此，书写热化学方程式时，△H通过对比分析热化学方程式与化学方程式，教师的引导，总结出热化学方程式几个书写注意事项：①物质后注明物质的聚集状态②不用注明反应条件。③方程式后正确书写焓变△H④指明反应的温度和压强，但常温常压下可以不注明⑤同一个反应中，化学计量数与△H成正比，且可为整数或分数。通过阅读【资料卡片】，理解“每摩尔”的意义，并通过实例加深对△H的理解【课堂练习】1、判断热化学方程式的书写是否正确2、书写热化学方程式；根据热化学方程式书写的注意事项，学会判断热化学方程式的书写。进一步练习热化学方程式的书写，并强调“化学计量数应与△H成正比”。反应热的应用—燃烧热【过渡】在燃料的选择中，我们需要选择“一定量的燃料所提供的热量足够多”的燃料，燃料燃烧到什么程度放出的热量多？完全燃烧，生成指定的产物：以燃料中常见的元素燃烧所对应的的产物为例进行分析，如H→H2O(l)（而不是H2O(g)）C→CO2（而不是CO）S→SO2、N→N2燃料完全燃烧生成指定的产物能放出多少的热量呢？学生理解“完全燃烧”的意义，学会判断物质燃烧产物。【概念】在101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量，叫作该物质的燃烧热。【思考】根据燃烧热的定义，解释“甲烷的燃烧热为890kJ/mol”的意义是什么？【课堂练习】判断燃烧热【讲解】燃烧热的热化学方程式的书写注意事项：①以1mol燃料为标准配平方程式②完全燃烧生成指定产物【课堂练习】1、写出CH4、CO燃烧热的热化学方程式。2、辨析不同的热化学方程式。学生辨析燃烧热的概念，并学会书写燃料燃烧热的热化学方程式，与普通反应的热化学方程式进行对比得出其书写注意事项：燃料前的物质的量必须为1mol，产物必须是指定的产物。通过课堂练习，区分“燃烧热的热化学方程式”与“燃烧的热化学方程式”。联系实际—燃烧的选择【过渡】我们通过对热化学方程式、燃烧热的学习，已经能对“提供足够热量”的燃料进行选择。燃料的选择还有其他的考虑因素。【提问】根据以下物质燃烧热，结合燃料本身的特点及燃料的选择条件，讨论以下燃料的应用。燃料燃烧热(kJ/mol)S(s)296H2(g)285.8CH4(g)890.3C2H5OH(l)1366.8（学生回答）学生结合实际，根据燃料选择条件分析在不同场合下燃料的选择。燃料的选择：1、不选择S作常用燃料，其产物对大气有污染2、H2不易制备，且不易运输，但由于其无污染、燃烧热较大，是未来新能源3、家庭常用燃料为CH4，西气东输工程4、乙醇为可再生能源，液体易运输，且燃烧热大，逐渐被用于乙醇汽油中【过渡】火箭推进剂用的是什么物质呢？【讲解】火箭推进剂种类繁多，分为固体推进剂和液体推进剂，下面我们通过液体火箭推进剂的发展历程来认识火箭推进剂。1、第一枚液体火箭发动机的推进剂是液氧汽油，但仅飞行了12.5米高。2、早期由于采用液氧安全性、储存较难保证，后采用常温下稳定的肼作为燃料，我国第一颗人造卫星“东方红一号”采用偏二甲肼推进剂。其中，液态肼作为常用的火箭推进剂，我们一起看看其反应原理：2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(l)△H=-1225kJ/mol3、但由于肼是有剧毒的物质，后又研发了液氧煤油——成本低廉的环保燃料。4、如今，我国自主研发了液氢液氧推进剂，这是航天飞行的最佳推进剂。【提问】除了氢气之外，还有很多燃料可供选择，但之所以将液氢称为最佳推进剂，这是为什么呢？【思考】根据以下物质的燃烧热数据，计算相同质量的H2(g)、CH4(g)、C2H5OH(l)完全燃烧放出的热量，说明用液氢作为火箭燃料的优点。燃料燃烧热(kJ/mol)H2(g)285.8CH4(g)890.3C2H5OH(l)1366.8由计算可知，相同质量的上述三种燃料，H2(g)完全燃烧放出的热量最多，同时，H2(g)燃烧产物无污染，这是用液氢作为火箭燃料的优点。【讲解】当然，由于液氢体积大，需要超低温，在储存与反应的问题上都还需要更进一步的技术突破。根据燃料选择条件分析选择肼作火箭推进剂的原因：液态易储存、反应无污染、燃烧热大、生成气体可作推进作用等课堂小结【总结】在了解了燃料的选择与使用后，可见燃料燃烧所提供的热能与我们生活息息相关。本节课我们学会反应热的表示方式——热化学方程式的书写，还学习了燃烧热，理解燃烧热的定义与燃烧热热化学方程式的书写。最后我们通过联系实际，探讨了生活、生产、科技不同领域中燃料的选择。我们只有把理论和实际联系，才能不断促进社会的发展。相信随着我国科技的不断发展，我们的航天梦不再是梦！学生跟教师一同梳理本节学习内容，体会社会发展与科学知识的密切联系，提高自身的科学态度与社会责任。九、板书设计热化学方程式的书写热化学方程式的书写燃烧热的热化学方程式：1mol燃料燃料的选择提供足够热量污染小易开采易运输热化学方程式燃烧热概念：1mol燃料、指定产物十、课堂练习（典型性、代表性和覆盖面）1．热化学方程式与普通化学方程式不同,下列有关热化学方程式CO(g)+12O2(g)=CO2(g)ΔH=-283.0kJ·mol-1A．既表示化学反应中的物质变化,又表示化学反应中的能量变化B．表示1molCO(g)与12molO2(g)完全反应生成1molCOC．一氧化碳的燃烧热为283.0kJ·mol-1D．CO与O2反应生成CO2只能实现化学能向热能的转化2．燃烧是人们利用热能的重要方式。下列有关燃烧热的说法正确的是()A．燃烧热所指的燃烧产物一定是相应元素的最高价氧化物B．实验测定H2的燃烧热时与所用H2量的多少无关C．含碳物质燃烧生成1molCO2时所放出的热量是燃烧热D．1molC燃烧生成CO时放出的热量是燃烧热3．下列热化学方程式中的反应热为可燃物的燃烧热的是()A．H2(g)+12O2(g)=H2O(g)△H=－241.8kJ·molB．CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=－846.3kJ·mol—1C．C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=－393.5kJ·mol—1D．C3H8（g）+5O2（g）=3CO（g）+4H2O（l）△H=－2044.0kJ·mol—14．1g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2,需吸收10.94kJ热量，此反应的热化学方程式为 ()A．C+H2O=CO+H2ΔH=+131.3kJ·mol-1B．C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)ΔH=+10.94kJ·mol-1C．C(s)+H2O(l)=CO(g)+H2(g)ΔH=+131.3kJ·mol-1D．C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)ΔH=+131.3kJ·mol-15．下列叙述正确的是()A．在25℃、101kPa时，2gH2完全燃烧生成液态水放出285.8kJ热量，则该反应热化学方程式为：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=－285.8kJ·mol—1B．500℃、30Mpa下，将0.5molN2与1.5molH2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3kJ，其热化学方程式为：N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=－38.6kJ·mol—1C．在稀溶液中，H+(aq)+OH－(aq)=H2O(l)△H=－57.3kJ·mol—1，若将含0.5molH2SO4的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3kJD．1mol硫蒸气与1mol硫粉完全燃烧放出的热量相同《热化学方程式燃烧热》作业设计一、单项选择题=1\*ROMANI1．已知：H2(g)＋F2(g)2HF(g)ΔH＝－270kJ/mol。下列说法正确的()A．在相同条件下，1molH2(g)与1molF2(g)的能量总和大于2molHF(g)的能量B．1molH2(g)与1molF2(g)反应生成2molHF(l)放出的热量小于270kJC．该反应的逆反应是放热反应D．该反应过程的能量变化可用下图来表示【参考答案】A【质量水平】考点细化内容质量水平热化学方程式中反应热的意义A反应热为反应物能量和与生成物能量和之差L1B放热反应中ΔH<0，物质聚集状态变化时反应热的变化L2C正反应与逆反应的焓变数值不变，符号相反L1D用图像表示反应热L22.以下几个热化学方程式中能表示燃烧热的是()A．C(s)+12O2(g)CO(g)ΔH=－110.5kJ·molB．C8H18(l)+252O2(g)8CO2(g)+9H2O(l)ΔH=－5518kJ·molC．2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH=－571.6kJ·mol-1D．H2(g)+12O2(g)H2O(g)ΔH=－241.8kJ·mol【参考答案】B【质量水平】考点细化内容质量水平燃烧热的概念A燃烧热指燃料完全燃烧生成指定产物CO2L1B燃烧热指1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时放出的热量L1C1mol燃料完全燃烧生成指定产物放出的热量为燃烧热L1D氢元素完全燃烧生成的指定产物是液态水，而不是气态水L13.下列关于热能的说法正确的是()A．同温同压下，H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同B．101kPa时，1mol氢气在氯气中完全燃烧时所放出的热量叫作氢气的燃烧热C．已知C(石墨，s)=C(金刚石，s)ΔH=+1.9kJ/mol，则金刚石比石墨更稳定D．“煮豆燃豆萁，豆在釜中泣”诗中涉及的能量变化主要是化学能转化为热能和光能【参考答案】D【质量水平】考点细化内容质量水平热化学方程式中反应热的意义A反应前后物质相同，反应热相同，与反应条件无关L1B燃烧热指1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时放出的热量，氢元素完全燃烧生成的指定产物是液态水L1C物质能量越低越稳定L2D能量变化在中国诗词描述中的体现L14．2021年10月16日，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭顺利点火升空，这意味着中国将能常态化发射飞船。偏二甲基肼(NCH3NH2CH3)是长征系列火箭的燃料，已知：25℃、101kPa时，1.5g偏二甲基肼完全燃烧生成CO2(g)、N2(g)、H2O(l)时，放出50kJ热量，则偏二甲基肼的燃烧热为()A．1000kJ·mol－1B．1500kJ·mol－1C．2000kJ·mol－1D．3000kJ·mol－1【参考答案】C【质量水平】考点细化内容质量水平燃烧热的计算A燃烧热指1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时放出的热量，反应热与物质的物质的量成正比。L3BCD5．N2H4是一种高效清洁的火箭燃料。已知在25℃、101kPa下，8gN2H4(l)完全燃烧生成氮气和液态水时，放出133.5kJ热量。则下列热化学方程中正确的是()A．N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)ΔH=－534kJ/molB．N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)ΔH=－133.5kJ/molC．N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)ΔH=+534kJ/molD．N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)ΔH=－534kJ/mol【参考答案】D【质量水平】考点细化内容质量水平热化学方程式的书写A物质聚集状态不同，反应热不同L2B反应热与物质的物质的量成正比L2C放热反应中ΔH<0L2D热化学方程式书写注意事项L26．化学反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)的能量变化如图所示,该反应的热化学方程式是()A．N2(g)+3H2(g)2NH3(l)ΔH=2(a-b-c)kJ·mol-1B．N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=2(b-a)kJ·mol-1C．12N2(g)+32H2(g)NH3(l)ΔH=(b+c-aD．12N2(g)+32H2(g)NH3(g)ΔH=(a+b【参考答案】A【质量水平】考点细化内容质量水平热化学方程式的书写及反应热的计算AΔH=E断键吸收-E成键释放同一物质气态转变为液态需要释放能量反应热与物质的物质的量成正比L3BCD7．下列有叙述正确的是()A．已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=－571.6kJ/mol，即H2的燃烧热为571.6kJ/molB．在稀溶液中：H+(aq)+OH—(aq)=H2O(l)ΔH=－57.3kJ/mol，若将含1molCH3COOH的醋酸溶液与含1molBa(OH)2的溶液混合，放出的热量为57.3kJC．若2C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH=－221kJ/mol，则1mol碳完全燃烧放出的热量小于110.5kJD．若2NO2(g)⇌N2O4(g)ΔH=－56.9kJ/mol，则2mol置于密闭容器中充分反应吸收热量小于56.9kJ【参考答案】D【质量水平】考点细化内容质量水平热化学方程式的书写A燃烧热指1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时放出的热量L1B弱酸电离吸热L2CCO进一步燃烧生成CO2释放能量L1D可逆反应为不完全反应L2二、单项选择题=2\*ROMANII8．下表中列出了25℃、101kPa时一些物质的燃烧热数据，已知键能：C—H键：413.4kJ/mol、H—H键：436.0kJ/mol。则下列叙述正确的是()物质CH4C2H2H2燃烧热/kJ/mol890.31299.6285.8A．C≡C键键能为796.0kJ/molB．C—H键键长小于H—H键C．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－285.8kJ/molD．相同条件下，16gCH4完全燃烧生成水蒸气放出的热量为890.3kJ【参考答案】A【质量水平】考点细化内容质量水平燃烧热的概念及计算A熟悉有机物的结构简式，根据ΔH=E断键吸收-E成键释放计算燃烧热L2B键能越大，键长越小L1C燃烧热的概念辨析，反应热与物质的量成正比L1D燃烧热的概念辨析，CH4生成液态水而不是水蒸气L19．在101kPa下，1g物质完全燃烧放出的热量叫做该物质的热值，其中煤炭、氢气、天然气和液态甲醇的热值依次为33kJ·g-1、143kJ·g-1、56kJ·g-1、23kJ·g-1，则下列热化学方程式正确的是()A．C(s)+O2(g)=CO(g)ΔH＝－396kJ/molB．CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O