辽宁省大连市高中化学 第一章 化学反应与能量 1.3 反应热计算教学设计 新人教版选修4

辽宁省大连市高中化学第一章化学反应与能量1.3反应热计算教学设计新人教版选修4课题：课时：1授课时间：2025设计思路本课程设计以新人教版选修4《化学反应与能量》第一章“反应热计算”为依据，结合高中化学教学实际，注重理论与实践相结合，通过实例分析和问题探究，引导学生理解和掌握反应热的基本概念、计算方法和应用，培养学生的化学思维能力和解决实际问题的能力。课程设计注重知识体系完整，教学环节紧凑，旨在提高学生的化学学习兴趣和教学质量。核心素养目标分析本节课旨在培养学生的科学探究能力、科学思维和化学核心素养。通过反应热计算的学习，学生能够运用科学探究的方法分析化学反应中的能量变化，提高定量分析问题的能力；通过计算实例，培养学生的逻辑推理和数学建模能力；同时，通过理解能量守恒原理，增强学生对化学科学本质的理解和价值观的培养。重点难点及解决办法重点：反应热的计算方法及其应用。

难点：热化学方程式的书写和能量变化量的计算。

解决办法：

1.重点：通过实例分析，引导学生理解反应热计算的基本步骤，强调计算公式和公式的应用。

2.难点：通过逐步讲解和示范，帮助学生掌握热化学方程式的书写规则，特别是焓变和温度、压强的关系。对于计算难度较大的问题，采用小组讨论和合作学习的方式，鼓励学生互相帮助，共同突破难点。教学资源-软硬件资源：计算机、投影仪、电子白板

-课程平台：学校内部教学平台，用于发布学习资料和作业

-信息化资源：反应热计算相关教学视频、在线化学数据库

-教学手段：多媒体课件、实验演示、学生互动讨论教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对反应热计算的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们知道化学反应中的能量变化吗？它与我们的生活有什么关系？”

展示一些化学反应过程中能量变化的图片或视频片段，让学生初步感受反应热计算的魅力或特点。

简短介绍反应热计算的基本概念和重要性，为接下来的学习打下基础。

2.反应热计算基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解反应热计算的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解反应热计算的定义，包括焓变、熵变和吉布斯自由能等概念。

详细介绍反应热计算的组成部分，如反应物、生成物、反应热等，使用图表或示意图帮助学生理解。

3.反应热计算案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解反应热计算的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的反应热计算案例进行分析。

详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解反应热计算的多样性或复杂性。

引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用反应热计算解决实际问题。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组选择一个与反应热计算相关的主题进行深入讨论。

小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对反应热计算的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括主题的现状、挑战及解决方案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调反应热计算的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括反应热计算的基本概念、组成部分、案例分析等。

强调反应热计算在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用反应热计算。

7.课后作业布置（5分钟）

目标：巩固学习效果，培养学生的自主学习能力。

过程：

布置课后作业：让学生完成几个反应热计算题目，并要求学生撰写一份关于反应热计算的学习心得。

教学过程设计结束。学生学习效果学生学习效果

1.理解了反应热计算的基本概念：学生能够清晰地理解焓变、熵变和吉布斯自由能等基本概念，并能够区分它们在化学反应中的作用。

2.掌握了反应热计算的方法：学生掌握了计算反应热的基本方法，包括标准摩尔焓变、标准摩尔熵变和标准摩尔吉布斯自由能变的计算，能够运用这些方法解决实际问题。

3.增强了定量分析能力：通过实际计算实例，学生提高了定量分析问题的能力，能够根据化学反应的具体条件计算出能量变化。

4.提升了化学实验技能：学生通过实验演示和案例分析，了解了反应热测定的实验原理和操作步骤，提高了化学实验技能。

5.培养了科学探究精神：在小组讨论和课堂展示环节，学生积极参与，提出问题，分析问题，并尝试解决问题，培养了科学探究的精神。

6.增进了团队合作意识：小组讨论和合作学习的过程中，学生学会了如何与他人沟通、协作，共同完成任务，增强了团队合作意识。

7.提高了问题解决能力：通过解决实际问题，学生学会了如何将理论知识应用于实际情境，提高了问题解决能力。

8.深化了化学科学本质的理解：学生通过学习反应热计算，对化学反应的本质有了更深入的理解，认识到化学反应不仅涉及物质的变化，还涉及能量的转移和转化。

9.增强了学习兴趣：通过实例分析和实验演示，学生对化学反应与能量这一主题产生了浓厚的兴趣，激发了进一步学习的动力。

10.培养了自主学习能力：课后作业的布置和完成，使学生养成了自主学习的习惯，能够独立思考和解决问题。典型例题讲解例题1：计算下列反应的焓变：

\[\text{C(s)+H}_2\text{O(g)→CO(g)+H}_2\text{(g)}\]

已知：

\[\DeltaH_f^\circ(\text{C(s)})=0\,\text{kJ/mol}\]

\[\DeltaH_f^\circ(\text{H}_2\text{O(g)})=-241.8\,\text{kJ/mol}\]

\[\DeltaH_f^\circ(\text{CO(g)})=-110.5\,\text{kJ/mol}\]

\[\DeltaH_f^\circ(\text{H}_2\text{(g)})=0\,\text{kJ/mol}\]

解答：

\[\DeltaH_{\text{rxn}}^\circ=\sum\DeltaH_f^\circ(\text{products})-\sum\DeltaH_f^\circ(\text{reactants})\]

\[\DeltaH_{\text{rxn}}^\circ=[(-110.5)+0]-[0+(-241.8)]\]

\[\DeltaH_{\text{rxn}}^\circ=-110.5+241.8\]

\[\DeltaH_{\text{rxn}}^\circ=+131.3\,\text{kJ/mol}\]

例题2：计算在298K和1atm下，以下反应的吉布斯自由能变：

\[\text{N}_2\text{(g)}+3\text{H}_2\text{(g)}\rightleftharpoons2\text{NH}_3\text{(g)}\]

已知：

\[\DeltaH_{\text{rxn}}^\circ=-92.2\,\text{kJ/mol}\]

\[\DeltaS_{\text{rxn}}^\circ=-198.6\,\text{J/(mol·K)}\]

解答：

\[\DeltaG_{\text{rxn}}^\circ=\DeltaH_{\text{rxn}}^\circ-T\DeltaS_{\text{rxn}}^\circ\]

\[\DeltaG_{\text{rxn}}^\circ=-92.2\,\text{kJ/mol}-(298\,\text{K}\times(-198.6\times10^{-3}\,\text{kJ/(mol·K)}))\]

\[\DeltaG_{\text{rxn}}^\circ=-92.2\,\text{kJ/mol}+59.3\,\text{kJ/mol}\]

\[\DeltaG_{\text{rxn}}^\circ=-32.9\,\text{kJ/mol}\]

例题3：计算在25°C时，反应\[\text{CaCO}_3\text{(s)}\rightleftharpoons\text{CaO(s)}+\text{CO}_2\text{(g)}\]的平衡常数K。

已知：

\[\DeltaH_{\text{rxn}}^\circ=-178\,\text{kJ/mol}\]

\[\DeltaS_{\text{rxn}}^\circ=143\,\text{J/(mol·K)}\]

解答：

\[\DeltaG_{\text{rxn}}^\circ=\DeltaH_{\text{rxn}}^\circ-T\DeltaS_{\text{rxn}}^\circ\]

\[\DeltaG_{\text{rxn}}^\circ=-178\,\text{kJ/mol}-(298\,\text{K}\times(143\times10^{-3}\,\text{kJ/(mol·K)}))\]

\[\DeltaG_{\text{rxn}}^\circ=-178\,\text{kJ/mol}-42.4\,\text{kJ/mol}\]

\[\DeltaG_{\text{rxn}}^\circ=-220.4\,\text{kJ/mol}\]

\[\DeltaG_{\text{rxn}}^\circ=-RT\lnK\]

\[K=e^{-\frac{\DeltaG_{\text{rxn}}^\circ}{RT}}\]

\[K=e^{-\frac{-220.4\times10^3\,\text{J/mol}}{8.314\,\text{J/(mol·K)}\times298\,\text{K}}}\]

\[K\approx4.5\times10^{-10}\]

例题4：计算在标准状态下，以下反应的平衡常数K：

\[\text{N}_2\text{(g)}+3\text{H}_2\text{(g)}\rightleftharpoons2\text{NH}_3\text{(g)}\]

已知：

\[\DeltaH_{\text{rxn}}^\circ=-92.2\,\text{kJ/mol}\]

\[\DeltaS_{\text{rxn}}^\circ=-198.6\,\text{J/(mol·K)}\]

解答：

（解答过程与例题3类似，结果为K≈4.5×10^-10）

例题5：计算在25°C时，反应\[\text{2NO(g)+O}_2\text{(g)→2NO}_2\text{(g)}\]的平衡常数K。

已知：

\[\DeltaH_{\text{rxn}}^\circ=-114\,\text{kJ/mol}\]

\[\DeltaS_{\text{rxn}}^\circ=-237\,\text{J/(mol·K)}\]

解答：

（解答过程与例题3类似，结果为K≈1.2×10^4）课堂小结，当堂检测课堂小结：

本节课我们学习了反应热计算的相关知识，重点掌握了反应热的基本概念、计算方法和应用。通过实例分析和案例讲解，同学们对焓变、熵变、吉布斯自由能等概念有了更深入的理解，并学会了如何计算这些量。同时，我们也探讨了反应热在化学反应中的重要性，以及如何运用这些知识解决实际问题。

当堂检测：

1.计算以下反应的焓变：

\[\text{C(s)+2H}_2\text{(g)→CH}_4\text{(g)}\]

已知：

\[\DeltaH_f^\circ(\text{C(s)})=0\,\text{kJ/mol}\]

\[\DeltaH_f^\circ(\text{H}_2\text{(g)})=0\,\text{kJ/mol}\]

\[\DeltaH_f^\circ(\text{CH}_4\text{(g)})=-74.8\,\text{kJ/mol}\]

2.在298K和1atm下，计算反应

\[\text{N}_2\text{(g)}+3\text{H}_2\text{(g)}\rightleftharpoons2\text{NH}_3\text{(g)}\]

的吉布斯自由能变。

已知：

\[\DeltaH_{\text{rxn}}^\circ=-92.2\,\text{kJ/mol}\]

\[\DeltaS_{\text{rxn}}^\circ=-198.6\,\text{J/(mol·K)}\]

3.计算在25°C时，反应

\[\text{CaCO}_3\text{(s)}\rightleftharpoons\text{CaO(s)}+\text{CO}_2\text{(g)}\]

的平衡常数K。

已知：

\[\DeltaH_{\text{rxn}}^\circ=-178\,\text{kJ/mol}\]

\[\DeltaS_{\text{rxn}}^\circ=143\,\text{J/(mol·K)}\]

4.在标准状态下，计算反应

\[\text{N}_2\text{(g)}+3\text{H}_2\text{(g)}\rightleftharpoons2\text{NH}_3\text{(g)}\]

的平衡常数K。

已知：

\[\DeltaH_{\text{rxn}}^\circ=-92.2\,\text{kJ/mol}\]

\[\DeltaS_{\text{rxn}}^\circ=-198.6\,\text{J/(mol·K)}\]

5.计算在25°C时，反应

\[\text{2NO(g)+O}_2\text{(g)→2NO}_2\text{(g)}\]

的平衡常数K。

已知：

\[\DeltaH_{\text{rxn}}^\circ=-114\,\text{kJ/mol}\]

\[\DeltaS_{\text{rxn}}^\circ=-237\,\text{J/(mol·K)}\]

请同学们在课后独立完成以上检测题，巩固所学知识。反思改进措施反思改进措施

（一）教学特色创新

1.结合实际生活案例：在教学过程中，我尝试将化学反应与能量变化与学生的日常生活相结合，例如通过食物烹饪过