2019-2020年高中化學(xué) 第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算教案 新人教版選修4.doc

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2019-2020年高中化學(xué) 第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算教案 新人教版選修4 課題：第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算(一) 授課班級(jí) 課 時(shí) 1 教 學(xué) 目 的 知識(shí) 與 技能 理解蓋斯定律 過程 與 方法 通過運(yùn)用蓋斯定律求有關(guān)的反應(yīng)熱，進(jìn)一步理解反應(yīng)熱的概念 情感 態(tài)度 價(jià)值觀 通過實(shí)例感受蓋斯定律，并以此說明蓋斯定律在科學(xué)研究中的重要作用 重 點(diǎn) 蓋斯定律 難 點(diǎn) 蓋斯定律的涵義 知 識(shí) 結(jié) 構(gòu) 與 板 書 設(shè) 計(jì) 第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)熱計(jì)算 一、蓋斯定律 1、 蓋斯定律：化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)（各反應(yīng)物）和終態(tài)（各生成物）有關(guān)，而與具體反應(yīng)進(jìn)行的途徑無關(guān)。 2、蓋斯定律在生產(chǎn)和科學(xué)研究中有很重要的意義 教學(xué)過程 教學(xué)步驟、內(nèi)容 教學(xué)方法、手段、師生活動(dòng) [引入]在化學(xué)科研中，經(jīng)常要測量化學(xué)反應(yīng)所放出或吸收的熱量，但是某些物質(zhì)的反應(yīng)熱，由于種種原因不能直接測得，只能通過化學(xué)計(jì)算的方式間接獲得。在生產(chǎn)中，對(duì)燃料的燃燒、反應(yīng)條件的控制以及廢熱的利用，也需要反應(yīng)熱計(jì)算，為方便反應(yīng)熱計(jì)算，我們來學(xué)習(xí)蓋斯定律。 [板書] 第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)熱計(jì)算 一、蓋斯定律 [講]1840年，蓋斯（G．H．Hess，俄國化學(xué)家）從大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)中總結(jié)出一條規(guī)律：化學(xué)反應(yīng)不管是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的。也就是說，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)（各反應(yīng)物）和終態(tài)（各生成物）有關(guān)，而與具體反應(yīng)進(jìn)行的途徑無關(guān)。如果一個(gè)反應(yīng)可以分幾步進(jìn)行，則各分步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和與該反應(yīng)一步完成時(shí)的反應(yīng)熱是相同的，這就是蓋斯定律。 [投影] [講]根據(jù)圖示從山山的高度與上山途徑無關(guān)及能量守衡定律來例證蓋斯定律。 ［活動(dòng)］學(xué)生自學(xué)相關(guān)內(nèi)容后講解 [板書]1、 蓋斯定律：化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)（各反應(yīng)物）和終態(tài)（各生成物）有關(guān)，而與具體反應(yīng)進(jìn)行的途徑無關(guān)。 [講]蓋斯定律在生產(chǎn)和科學(xué)研究中有很重要的意義。有些反應(yīng)的反應(yīng)熱雖然無法直接測得，但利用蓋斯定律不難間接計(jì)算求得。 [板書]2、蓋斯定律在生產(chǎn)和科學(xué)研究中有很重要的意義 [科學(xué)探究]對(duì)于反應(yīng)：C（s）+ O2（g）=CO（g）因?yàn)镃燃燒時(shí)不可能完全生成CO，總有一部分CO2生成，因此這個(gè)反應(yīng)的ΔH無法直接測得，請(qǐng)同學(xué)們自己根據(jù)蓋斯定律設(shè)計(jì)一個(gè)方案反應(yīng)的ΔH。 [師生共同分析]我們可以測得C與O2反應(yīng)生成CO2以及CO與O2反應(yīng)生成CO2的反應(yīng)熱：C（s）＋O2（g） =CO2（g）；ΔH=－393．5 kJ／mol CO（g）+ O2（g）=CO2（g）；ΔH=－283．0 kJ／mol ［投影］ ［講］根據(jù)蓋斯定律.可以很容易求算出C（s）+ O2（g）=CO（g）的ΔH。 ∵ΔH1=ΔH2+ΔH3∴ΔH2=ΔH1－ΔH3=－393．5kJ/mol－（－283．0kJ/mol）＝－110．5 kJ／mol即：C（s）+ O2（g）=CO（g）的ΔH=－110．5 kJ／mol ［投影］ ［點(diǎn)擊試題］例1、通過計(jì)算求的氫氣的燃燒熱：可以通過兩種途徑來完成 如上圖表： 已知：H2（g）+O2（g）=H2O（g）；△H1＝－241.8kJ/mol H2O(g)＝H2O(l)；△H2＝－44.0kJ/mol 根據(jù)蓋斯定律，則 △H＝△H1＋△H2＝－241.8kJ/mol＋(－44.0kJ/mol)＝－285.8kJ/mol ［點(diǎn)擊試題］例2、實(shí)驗(yàn)中不能直接測出由石墨和氫氣生成甲烷反應(yīng)的ΔH，但可測出CH4燃燒反應(yīng)的ΔH1，根據(jù)蓋斯定律求ΔH4 CH4(g)+2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l)；ΔH1=-890.3kJmol-1 (1) C(石墨)+O2(g)＝CO2(g)；ΔH2=-3935kJmol-1 (2) H2（g）+O2（g）=H2O（l）；ΔH3=-285.8kJmol-1 (3) C(石墨)+2H2(g)＝CH4(g)；ΔH4 (4) ［投影］ ［講］利用蓋斯定律時(shí)，可以通過已知反應(yīng)經(jīng)過簡單的代數(shù)運(yùn)算得到所求反應(yīng)，以此來算得所求反應(yīng)的熱效應(yīng)。也可以設(shè)計(jì)一個(gè)途徑，使反應(yīng)物經(jīng)過一些中間步驟最后回復(fù)到產(chǎn)物：因?yàn)榉磻?yīng)式(1)，(2)，(3)和(4)之間有以下關(guān)系： (2)+(3)2-(1)=(4)所以 ΔH4=ΔH2+2ΔH3-ΔH1=-393.5 kJmol-1+2(-285.8) kJmol-1-(-890.3) kJmol-1=-74.8kJmol-1 [小結(jié)]可間接計(jì)算求得某些無法直接測得的反應(yīng)熱，如 C 與O2 生成 CO 的△H。 ［點(diǎn)擊試題］例3、物質(zhì)的生成熱可定義為由穩(wěn)定單質(zhì)生成1 mol物質(zhì)所放出的熱量，如二氧化碳?xì)怏w的生成熱就是的反應(yīng)熱．已知下列幾種物質(zhì)的生成熱：葡萄糖(C6H12O6)：1259kJ/mol H2O (1)：285.8kJ/mol CO2：393.5kJ/mol試計(jì)算1kg葡萄糖在人體內(nèi)完全氧化生成二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水，最多可提供的能量． 先求出1 mol 氧化時(shí)放出的熱量．即： ；△H＝？根據(jù)已知條件得知 ［隨堂練習(xí)］ 已知下列熱化學(xué)方程式： ①；△H＝－25kJ/mol ②；△H＝－47kJ/mol ③；△H＝+19kJ/mol 寫出FeO(s)與CO反應(yīng)生成Fe(s)和的熱化學(xué)方程式：____________________________． 教學(xué)回顧： 教 案 課題：第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算(二) ---典型題專題 授課班級(jí) 課 時(shí) 1 教 學(xué) 目 的 知識(shí) 與 技能 1、理解反應(yīng)熱 2、了解反應(yīng)熱的計(jì)算 過程 與 方法 綜合運(yùn)用反應(yīng)熱和蓋斯定律的知識(shí)解決能量變化的實(shí)際問題 情感 態(tài)度 價(jià)值觀 通過計(jì)算某些物質(zhì)燃燒時(shí)的△H數(shù)值，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)煤、石油、天然氣是當(dāng)今世界上最重要的化石燃料，喚起學(xué)生對(duì)資源利用和環(huán)境保護(hù)的意識(shí)和責(zé)任感 重 點(diǎn) 反應(yīng)熱的計(jì)算 難 點(diǎn) 蓋斯定律的應(yīng)用 教學(xué)過程 教學(xué)步驟、內(nèi)容 教學(xué)方法、手段、師生活動(dòng) 題型一： 已知一定量的物質(zhì)參加反應(yīng)放出的熱量，計(jì)算反應(yīng)熱，寫出其熱化學(xué)反應(yīng)方程式。 例1、將0.3mol的氣態(tài)高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧氣中燃燒，生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水，放出649.5kJ熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_____________。又已知：H2O（g）=H2O（l）；△H2＝－44.0kJ/mol，則11.2L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）乙硼烷完全燃燒生成氣態(tài)水時(shí)放出的熱量是_____________kJ。 解析：0.3mol乙硼烷完全燃燒生成液態(tài)水放出649.5kJ熱量，則1mol乙硼烷完全燃燒放出的熱量為：因此乙硼烷燃燒的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：。由于1mol水汽化需吸熱44kJ，則3mol液態(tài)水全部汽化應(yīng)吸熱：，所以1mol乙硼烷完全燃燒產(chǎn)生氣態(tài)水時(shí)放熱：，則11.2L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）乙硼烷完全燃燒產(chǎn)生氣態(tài)水放出熱量是：。 ［隨堂練習(xí)］已知充分燃燒a g乙炔氣體時(shí)生成1mol二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水，并放出熱量b kJ，則乙炔燃燒的熱化學(xué)方程式正確的是 A. 2C2H2(g)＋5O2(g)＝4CO2(g)＋2H2O(l)； ΔH＝－2b kJ / mol B. C2H2(g)＋5/2O2(g)＝2CO2(g)＋H2O(l)； ΔH＝2b kJ / mol C. 2C2H2(g)＋5O2(g)＝4CO2(g)＋2H2O(l)； ΔH＝－4b kJ / mol D. 2C2H2(g)＋5O2(g)＝4CO2(g)＋2H2O(l)； ΔH＝b kJ / mol 題型二：利用蓋斯定律求反應(yīng)熱 例2、科學(xué)家蓋斯曾提出：“不管化學(xué)過程是一步完成或分幾步完成，這個(gè)總過程的熱效應(yīng)是相同的?！崩蒙w斯定律可測某些特別反應(yīng)的熱效應(yīng)。 （1）（s，白磷）+ （2） 則白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式_____________。相同的狀況下，能量較低的是_________；白磷的穩(wěn)定性比紅磷___________（填“高”或“低”）。 解析：依題意求：；可設(shè)計(jì)如下反應(yīng)過程：；據(jù)蓋斯定律有=（-2983.2+4738.5）kJ/mol=-29.2kJ/mol，即；。白磷轉(zhuǎn)化為紅磷是放熱反應(yīng)，穩(wěn)定性比紅磷低（能量越低越穩(wěn)定）。 ［隨堂練習(xí)］由金紅石(TiO2)制取單質(zhì)Ti，涉及到的步驟為：： TiO2TiCl4Ti 已知：① C(s)＋O2(g)＝CO2(g)； DH＝-393.5 kJmol-1 ② 2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g)； DH＝-566 kJmol-1 ③ TiO2(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(s)＋O2(g)； DH＝+141 kJmol-1 則TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)＝TiCl4(s)＋2CO(g)的DH＝ 。 題型三：根據(jù)一定量的物質(zhì)參加反應(yīng)放出的熱量（或根據(jù)已知的熱化學(xué)方程式），進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算或比較大小。 例3、已知下列兩個(gè)熱化學(xué)方程式： H2 (g) + 1/2 O2(g) == H2O (l) DH＝-285.8 kJmol-1 C3H8(g)+5O2(g) == 3 CO2(g) +4H2O (l) DH＝-2220.0 kJmol-1 實(shí)驗(yàn)測得氫氣和丙烷的混合氣體共5 mol，完全燃燒時(shí)放熱3847kJ，則混合氣體中氫氣和丙烷的體積比是_______，兩者放出的熱量之比約為_____ A、1：3 B、3：1 C、1：4 D、5：13 解法一：十字交叉法 解法二：估算排除法 答案：BD ［隨堂練習(xí)］已知：； ；欲得到相同的熱量，需分別燃燒固體碳和氫氣的質(zhì)量比約為 A. 2:3.25 B. 12:3.25 C. 1:1 D. 393.5:241.8 解析：由題意可列得方程 答案： B 題型四：反應(yīng)熱大小比較 例4、在同溫同壓下，下列各組熱化學(xué)方程式中，的是 A. B. C. D. 解析：反應(yīng)熱數(shù)值的大小與反應(yīng)物、生成物的種類有關(guān)，與反應(yīng)物物質(zhì)的量的多少有關(guān)，與反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)有關(guān)，還與反應(yīng)時(shí)的外界條件有關(guān)。A選項(xiàng)：生成物的狀態(tài)不同，由于從氣態(tài)水到液態(tài)水會(huì)放熱，所以生成液態(tài)水比生成氣態(tài)水放出的熱多即；B選項(xiàng)：反應(yīng)物的狀態(tài)不同，由于從固態(tài)硫到氣態(tài)硫要吸熱，所以氣態(tài)硫燃燒放出的熱量比固態(tài)硫燃燒放出的熱量多，即；C選項(xiàng)：生成物的種類不同，由于CO與O2反應(yīng)生成CO2要放出熱量，故；D選項(xiàng)：反應(yīng)物的物質(zhì)的量不同，前一反應(yīng)的物質(zhì)的量是后一反應(yīng)的物質(zhì)的量的2倍，故，即。答案選A、C。 ［隨堂練習(xí)］氫氣、一氧化碳、辛烷、甲烷的熱化學(xué)方程式分別為： H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(l)； △H＝－285.8kJ/mol CO(g)＋1/2O2(g)＝CO2(g)； △H＝－283.0kJ/mol C8H18(l)＋25/2O2(g)＝8CO2(g)＋9H2O(l)；△H＝－5518kJ/mol CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)； △H＝－89.3kJ/mol 相同質(zhì)量的氫氣、一氧化碳、辛烷、甲烷完全燃燒時(shí)，放出熱量最少的是 A H2(g) B CO(g) C C8H18(l) D CH4(g) 題型五：利用鍵能計(jì)算反應(yīng)熱 方法：ΔH=∑E(反應(yīng)物)－∑E（生成物），即反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的鍵能總和跟生成物的鍵能總和之差。常人們把拆開1 mol某化學(xué)鍵所吸收的能量看成該化學(xué)鍵的鍵能。鍵能常用E表示，單位是kJ/mol。 　例5．CH3—CH3→CH2＝CH2＋H2；有關(guān)化學(xué)鍵的鍵能如下。 　　化學(xué)鍵 C－H C＝C C－C H－H 　　鍵能（kJ/mol） 414.4 615.3 347.4 435.3試計(jì)算該反應(yīng)的反應(yīng)熱 解析：ΔH =[6E(C－H)＋E(C－C)]－[E(C＝C)＋4E(C－H)＋E(H－H)]=(6414.4＋347.4)kJ/mol－(615.3＋4414.4＋435.3)kJ/mol=＋125.6 kJ/mol　　這表明，上述反應(yīng)是吸熱的，吸收的熱量為125.6 kJ/mol。 (xx全國理綜Ⅰ13)． 解析：以上各式中化學(xué)計(jì)量數(shù)及物質(zhì)狀態(tài)標(biāo)注都正確；該反應(yīng)放熱，△H應(yīng)為負(fù)值；生成1mol二氧化碳?xì)怏w，放出熱量 bkJ，則又生成4mol二氧化碳?xì)怏w，放出熱量4bkJ 。 答案：A。 (xx廣東224) 答案：-80 kJmol-1 教學(xué)回顧：