資源簡介

第一節 反應熱
第1課時 反應熱 焓變
教材分析
本節內容介紹的是熱化學的一些初步知識，以啟發學生從能量角度考慮化學反應問題，有利于學生較全面地認識化學反應。再聯系化學反應的過程，即反應物分子的舊化學鍵的斷裂所需要的能量和生成物分子新化學鍵的形成所放出的能量，定量討論化學反應的能量變化，說明宏觀的反應熱和微觀的化學鍵斷裂和形成所吸收和放出的總能量之間的關系。
學情分析
通過化學必修2的學習，學生已經知道物質發生化學反應產生新物質的同時，伴隨著能量變化，但系統地研究反應熱的問題，這還是第一次。像焓變、熱化學方程式等熱化學概念和理論，學生學起來覺得抽象。為了適應學生的認知水平，在教學中要注意把握分寸，力求簡明、通俗，回避對熱化學理論深入的討論和嚴格的數學推導。
教學目標
【知識與技能】
(1)能從能量轉化的角度分析反應吸熱和放熱的原因。
(2)理解反應熱和焓變的含義、符號及單位。
(3)了解 H大小的兩種判斷方法。
【過程與方法】
(1)通過化學反應實質的回顧，逐步探究引起反應熱內在原因的方法，引導學生在學習過程中主動探索化學原理的學習方法。
(2)通過討論、分析、對比的方法，培養學生的分析能力和主動探究能力。
【情感態度與價值觀】
引導學生從微觀的角度理解化學反應，培養學生尊重科學、嚴謹求學勤于思考的態度，使學生樹立通過觀象看本質的唯物主義觀點。
教學重難點
【教學重點】
(1)從能量轉化的角度分析反應吸熱和反應放熱的原因。
(2)反應熱和焓變的含義、符號及單位。
(3) H大小的兩種判斷方法。
【教學難點】
(1)從能量轉化的角度分析吸熱反應和放熱反應。
(2) H大小的兩種判斷方法。
教學方法
采用對比法、探究法，為學生創設學習、研究的環境：(1)把接受知識的時間和空間留給學生；(2)把探究過程留給學生；(3)把交流與評價的權力留給學生。
(在講授的過程中要注重遵循啟發式原則，精心設計知識臺階，減緩知識坡度，循序漸進地引導學生不斷設疑、析疑、解疑，更要恰當地運用現代信息技術，遵守直觀性教學的原則。)
教學過程
一、導入新課
【講述】熱量的釋放或吸收是化學反應中能量變化的常見形式。例如，燃料的燃燒、酸與堿的中和反應等會放出熱量，屬于放熱反應。而有些反應，如工業上煅燒石灰石的反應等會吸收熱量，屬于吸熱反應。化學反應過程中釋放或吸收的熱量在生活、生產和科學研究中具有廣泛的應用。那么，在實際應用中，人們如何定量地描述化學反應過程中釋放或吸收的熱量呢？
二、講授新課
【回顧】化學鍵在斷裂和形成的過程中能量的變化情況是怎樣的？
【講述】化學鍵斷裂的時候吸收能量形成的時候放出能量。
【思考】為什么化學反應過程中會有能量的變化？從兩個角度來考慮：
1.宏觀角度。從反應物和生成物的能量的相對大小考慮。
2.微觀角度。從化學角度看化學反應是怎樣發生的，與能量有什么關系。
【明確】任何一個化學反應中，反應物所具有的總能量與生成物所具有的總能量是不相等的，在產生新物質的同時總是伴隨著能量的變化。即在一個化學反應中。同時遵守質量守恒和能量守恒兩個基本定律。
1.宏觀上，反應物和生成物的總能量通常不相等，當反應物的總能量大于生成物的總能量時，化學能轉化為其他形式的能量釋放出來。當反應物的總能量小于生成物的總能量時，化學反應將其他形式的能量轉化為化學能儲存起來。所以化學反應過程中總會伴隨著能量的變化。
2.微觀上，化學鍵的角度看化學反應包含兩個過程：舊的化學鍵斷裂和新的化學鍵形成。斷開的化學鍵需要吸收能量，形成的化學鍵需要釋放能量，斷開化學鍵吸收的能量和形成化學鍵釋放的能量通常不相等。
【投影】從鍵能角度分析(以1 mol H2與1 mol Cl2反應生成2mol HCl為例)：
【數據分析】
吸收總能量=1 mol×436 kJ·mol-1+1 mol×243 kJ·mol-1=679 kJ
釋放總能量=2 mol×431 kJ·mol-1=862 kJ
【過渡】斷開化學鍵和形成化學鍵所吸收和釋放的能量的數值是可以定量測定出來的，在使用時可以在工具書上查到，這樣我們就可以直接應用相關數據進行有關能量變化的計算。
教學環節一：反應熱的定義、符號及單位
【講述】化學反應所釋放的能量是現代能量的主要來源之一，一般以熱和功的形式與外界環境進行能量交換，通常表現為熱量的變化。我們把在化學反應過程中當反應物和生成物具有相同溫度時，所吸收或放出的熱量稱為化學反應的反應熱。
在恒溫、恒壓條件下的反應熱，又稱作為“焓變”，用符號“ H”表示，單位常采用kJ/mol(或kJ·mol-1)。
【知識拓展】焓是與物質的內能有關的一個物理量，但它又不同于物質的內能，單位為kJ·mol-1，不可以測量。化學研究表明，對于在等壓條件下進行的化學反應，如果反應中物質的能量變化全部轉化為熱能(同時可能伴隨著反應體系體積的改變)，而沒有轉化為電能、光能等其他形式的能，則該反應的反應熱就等于反應前后物質的焓的變化，即焓變。此時可用焓變代替反應熱，但焓變與反應熱是不同含義的兩個概念。
【板書】一、反應熱
1.定義：恒溫、恒壓條件下，化學反應的熱效應就是反應熱(等于焓變)。
2.符號： H
3.單位：kJ/mol(或kJ·mol-1)
(設計意圖：明確高中階段反應熱就是焓變，同時強化對其符號及單位的記憶。)
教學環節二：反應熱的表示方法
【回顧】化學反應都伴隨能量的變化，當能量變化以熱的形式表現時，我們將化學反應分為哪兩類？
【明確】化學反應分為吸熱反應和放熱反應。
【過渡】分析吸熱反應和放熱反應之前，先弄清楚兩個概念：環境和體系。
我們把被研究的物質系統稱為體系，體系以外的其他部分稱為環境。
【講述】在研究反應熱時，需要明確體系和環境。下面以研究鹽酸與NaOH溶液之間的反應為例，對此作一些說明。
【講解】我們將試管中的鹽酸、NaOH溶液及發生的反應等看作一個反應體系，簡稱體系(又稱系統)；與體系相互影響的其他部分，如盛溶液的試管和溶液之外的空氣等看作環境。熱量是指因溫度不同而在體系與環境之間交換或傳遞的能量。
【投影】
放熱反應：體系 環境
△H<0 Q>0
吸熱反應：體系 環境
△H> 0 Q<0
【小結】判斷△H的正負和Q的正負時考慮的角度不同，△H的正負從體系的角度考慮，Q的正負從環境的角度考慮。
當形成化學鍵釋放的總能量大于斷開化學鍵吸收的總能量時，反應為放熱反應，反應體系本身的能量降低，規定放熱反應的△H為“-”，即△H為“-”或△H<0時為放熱反應。上述反應H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)，反應熱測量的實驗數據為184.6 kJ·mol-1，與計算數據183 kJ·mol-1很接近，一般用實驗數據表示，所以△H=-184.6 kJ· mol-1。
當形成化學鍵釋放的總能量小于斷開化學鍵吸收的總能量時，反應是吸熱反應，通過加熱、光照等方法吸收能量，反應體系本身的能量升高，規定△H為“+”，即△H為“+”或△H>0時為吸熱反應。
【投影】放熱反應、吸熱反應與能量變化的關系圖。
【板書】4.反應熱的表示方法：
△H為“+”或△H>0時，為吸熱反應
△H為“-”或△H<0時，為放熱反應
(設計意圖：理解吸熱反應、放熱反應與反應熱△H之間的表述方法。)
【強調】在應用焓變時，應注意△H的符號。當△H>0時，其“+”號不能省略。
【思考交流】你所知道的化學反應中有哪些是放熱反應？哪些是吸熱反應？
【小結】放熱反應：(1)金屬與水或酸的反應。
(2)酸堿中和反應。
(3)燃燒反應。
(4)多數化合反應。
(5)緩慢氧化反應。
(反應物具有的總能量大于生成物具有的總能量)
吸熱反應：(1)大多數的分解反應。
(2)氯化銨固體與氫氧化鋇晶體的反應。
(3)生成水煤氣的反應。
(4)碳與二氧化碳生成一氧化碳的反應。
(反應物具有的總能量小于生成物具有的總能量)
【強調】吸熱反應的特征是大多數反應過程需要持續加熱，但有的不需要加熱，如Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl固體反應；放熱反應有的開始時需要加熱以使反應啟動。即反應的吸、放熱與反應條件無關。
(設計意圖：歸納常見的吸熱反應、放熱反應，為推出△H的判斷做準備。)
教學環節三：吸、放熱反應的判斷方法
【過渡】以上只是經驗結論，并不包括所有的化學反應。一個化學反應是放熱還是吸熱到底取決于什么呢？
【講述】一個化學反應是放熱反應還是吸熱反應取決于：
宏觀上，反應物和生成物的總能量的相對大小。
微觀上，斷鍵吸收的總能量與成鍵釋放的總能量的相對大小。
【板書】5.吸、放熱反應的兩種判斷方法
(1)定性判斷(宏觀)：
若反應物的總能量>生成物的總能量，則為放熱反應；反之，則為吸熱反應。
(2)定量計算(微觀)：
△H=反應物的鍵能之和生成物的鍵能之和
當△H<0時為放熱反應，△H>0時為吸熱反應。
【進述】化學鍵斷裂或生成所吸收或釋放的能量叫化學鍵的鍵能。反應物化學鍵的鍵能越小，穩定性越弱，該物質所具有的能量就越高，破壞它需要的能量就越少；生成物化學鍵的鍵能越大，穩定性越強，能量就越低，形成該化學鍵時釋放的能量就越多。故反應放出能量，該反應為放熱反應△H<0；反之，△H>0。
【思考交流】已知：H2+F2=2HF H2+Cl2=2HCl
預測當生成2 mol HF和2 mol HCl時，哪個反應放出的熱量多？
并說出你的理由。
【講述】從物質活潑性和穩定性的角度來分析，因為F2比Cl2活潑，能量高，生成HF放出的熱量多，并且HF比HCl穩定，具有的能量低。
【思考】如何驗證你們的預測呢？
已知：
化學鍵 H-H F-F Cl-Cl H-F H-Cl
鍵能/(kJ/mol) 436 155 243 565 431
【合作交流】根據提供鍵能的數據進行計算，并驗證你們的結論是否正確。
【練習】1.下列反應屬于吸熱反應的是( )
A. C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O
B. CH3COOH+ KOH=CH3COOK+ H2O
C. A+B=C+D H<0
D.破壞生成物全部化學鍵所需要的能量小于破壞反應物全部化學鍵所需要的能量
答案：D
2.化學反應可視為舊鍵斷裂和新鍵形成的過程。化學鍵的鍵能是形成(或拆開)1mol化學鍵時釋放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6的分子結構如下圖所示，現提供以下化學鍵的鍵能(單位：kJ·mol-1)：P-P:198；P-O:360；O=O:498。則反應P4(s，白磷)+3O2(g)=P4O6(s)的焓變 H為( )
A.-1638 kJ·mol-1 B.+1638 kJ·mol-1 C.-126 kJ·mol-1 D.+126 kJ·mol-1
答案：A
(設計意圖：鞏固同學們對 H的定量計算。)
三、課堂小結
通過本節課的學習，能夠從能量轉化的角度分析吸熱反應和放熱反應；了解反應熱和焓變的含義、符號、單位及其表示方法；并會應用鍵能計算 H并判斷化學反應是吸熱反應還是放熱反應。
板書設計
第一章 化學反應與能量
第一節 化學反應與能量的變化
第1課時 反應熱 焓變
一、反應熱
1.定義：恒溫、恒壓條件下，化學反應的熱效應就是反應熱(等于焓變)。
2.符號： H
3.單位：kJ/mol(或kJ·mol-1)
4.反應熱的表示方法：
△H為“+”或△H>0時，為吸熱反應
△H為“-”或△H<0時，為放熱反應
5.吸、放熱反應的兩種判斷方法
(1)定性判斷(宏觀)：
反應物的總能量>生成物的總能量，則為放熱反應；反之，則為吸熱反應。
(2)定量計算(微觀)：
△H=反應物的鍵能之和-生成物的鍵能之和
當△H<0時為放熱反應，△H>0時為吸熱反應。
教學反思
通過對化學反應的實質的回顧，精心設計知識臺階，減緩知識坡度，循序漸進地引導學生不斷設疑、析疑、解疑。逐步探究引起反應熱效應的內在原因，培養學生在學習過程中主動探索化學原理的學習興趣。加上跟蹤練習，課堂效果很好，達到了預期的效果。

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