高中化学选修4化学反应原理教案.pdf
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1、第一章化学反应与能量 第一节化学反应与能量的变化(第一课时)教学目标:1.知识与技能了解反应热和熔变的含义理解吸热反应和放热反应的实质2.过程与方法从化学反应的本质即旧键断裂与新键形成的角度研究反应热产生的 原因3.情感态度与价值观通过了解简单过程中的能量变化中的热效应教学重点理解吸热反应和放热反应的实质教学难点能量变化中的热效应教学用具:投影仪学习过程引言:我们知道:一个化学反应过程中,除了生成了新物质外,还有,热能 r 放热反应:能量变化-电能 化学反应,立人匕 吸热反应:思考(1)你所知道的化学反应中有哪些是放热反应?能作一个简单的总 结吗?活泼金属与水或酸的反应、酸碱中和反应、燃烧反应
2、、多数化合反应反应物具有的总能量 生成物具有的总能量(2)你所知道的化学反应中有哪些是吸热反应?能作一个简单的总 结吗?多数的分解反应、氯化铁固体与氢氧化银晶体的反应、水煤气的生成反应、炭与二氧碳生成一氧化碳反应物具有的总能量 生成物具有的总能量1:当能量变化以热能的形式表现时:我们知道:一个化学反应同时遵守质量守恒定律和能量守恒,那么一 个反应中的质量与能量有没有关系呢?有能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础,二者密不可分,但 以物质为主。能量的多少则以反应物和产物的质量为基础。那么化学反应中能量到 底怎样变化2:反应热,婚变化学反应过程中为什么会有能量的变化?(用学过的知识回答)化学反
3、应的实质就是反应物分子中化学键断裂,形成新的化学键,从 新组合成生成物的分子的过程。旧键断裂需要吸收能量,新键形成需要放 出能量。而一般化学反应中,旧键的断裂所吸收的总能量与新键形成所放 出的总能量是不相等的,而这个差值就是反应中能量的变化。所以化学反 应过程中会有能量的变化。反应热蜡变化学反应过程中所释放或吸收的能量,都可以热量(或换算成相应的 热量)来表述,叫做反应热,又称为“熔变”。符号:AH,单位:kj/mol或 kmolTH为“一”为放热反应,AH为“+”为吸热反应思考:能量如何转换的?能量从哪里转移到哪里?体系的能量如何变化?升高是降低?环境的能量如何变 化?升高还是降低?规定放热
4、反应的 H为“一”,是站在谁的角度?体系还 是环境?放热反应 AH为“一”或AH 0吸热反应 AH为“+”或AH 0AH=E(生成物的总能量)一E(反应物的总能量)H=E(反应物的键能)一 E(生成物的键能)3:练习1)I molC 与 lmolH2()(g)反应失成 I mol C O(g)和 I mol H?(g),需要吸 收131.5kJ的热量,该反应的反应热为二 kj/molo2)拆开ImolHH键、ImolN-H键、I molN三N键分别需要的能量是 436kJ、391kJ、946kJ,则 I mol N2生成 NH3 的反应热为,I molH2生成NH3的反应热为 o3)也+F2=
5、2HF H2+C I 2=2HC 1 预测当生成 2 mol HF 和 2 molHC 1时,哪个反应放出的热量多?HcN0FClH436C415331N389293153O465343201138F568486272184157C1432327201205252243C=C 620 C=O 708若干化学键的键能(kj/mol,25 )1、下列说法正确的是A、需要加热方能发生的反应一定是吸热反应B、放热的反应在常温下一定很易发生C、反应是放热的还是吸热的必须看反应物和生成物所具有的总能量 的相对大小D、吸热反应在一定的条件下也能发生2、反应C(石墨)-C(金刚石)是吸热反应,由此可知A、石墨
6、比金刚石更稳定 B、金刚石和石墨可以相互转化C、金刚石比石墨稳定 D、金刚石和石墨不能相互转化教学反思:第一节化学反应与能量的变化(第二课时)教学目标:1.知识与技能书写表示化学反应热的化学方程式有关热化学方程式的计算2.过程与方法通过实例理解化学方程式的局限性,介绍热化学方程式的必在性3.情感态度与价值观通过热化学方程式的教学,培养学生勇于探索的科学态度教学重点书写表示化学反应热的化学方程式教学难点有关热化学方程式的计算学习过程1.复习回忆1)、催化剂为什么能够加快反应速度?2)、什么是有效碰撞、活化分子、活化能?3)、化学反应中能量变化的主要原因?4)、你了解“即热饭盒吗?知道是什么原理吗
7、?5)、什么是反应热(焙变)2.引入阅读课本:例1与例2与化学方程式相比,热化学方程式有哪些不同?正确书写热化学方程式应注意哪几点?3、热化学方程式的书写1)热化学方程式定义:表示参加反应物质的量和反应热的关系的化 学方程式。2)正确书写热化学方程式应注意:(1)书写热化学方程式要注明反 应的温度和压强,(为什么?)而常温、常压可以不注明,即不注明则是 常温、常压。(2)标出了反应物与生成物的状态,(为什么要标出?)(3)写出了反应热,还注明了“+”,“一”(4)方程式中的计量系数可以 是整数也可以是分数。4.注意点:反应物和生成物前的系数它代表了什么?在方程式中AH它表示了什 么意义?AH的
8、值与什么有关系?热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数,表示对应物 质的物质的量。AH(KJ/mol)它表示每摩尔反应所放出的热量,AH的值与 方程式中的计量系数有关,即对于相同的反应,当化学计量数不同时,其 H不同。例题1、当Imol气态也与Imol气态C 12反应生成2moi气态HC L 放出184.6KJ的热量,请写出该反应的热化学方程式。2.写出下列反应的热化学方程式1)lmolN2(g)与适量02(g)反应生成NO(g),需吸收68kJ的热量;2)21noiC u(s)与适量。与g)反应生成C uO(s),放出314kJ热量;3)1g硫粉在氧气中充分燃烧放出9.36kJ热量
9、,写出硫燃烧的热化 学方程式。4)4g C O在氧气中燃烧生成C 02,放出9.6kJ热量,写出C O燃烧的 热化学方程式。5)在一定条件下,氢气和甲烷燃烧的化学方程式为:2H2(g)+02(g)=2H20(1);H=-572 kJ/molC H4(g)+202 Q)=C 02(g)+2H20(1);r-890 kj/mol由Imol氢气和2mol甲烷组成的混合气体在上述 条件下完全燃烧时放出的热量为多少。6)在一定条件下,氢气和丙烷燃烧的化学方程式为:2H2(g)+02(g)=2H20(1);AH=-572 kj/molC 3H8(g)+502(g)=3C 02(g)+4H20(1);AH=
10、-2220 kj/mol5mol氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ,则氢气和丙烷的 体积比为(A)1:3(B)3:1(C)1:4(D)1:17)已知(1)H2(g)+1/202(g)=口2。(g)AH1=a kj/mol(2)2H2(g)+02(g)=2H20(g)AH2=b kj/mol(3)H2(g)+1/202(g)=口2。(1)AH3=c kj/mol(4)2H2(g)+O2(g)=2也0(1)AH4=d kj/mol则a、b、c、d的关系正确的是 AC。A、a cd0 C、2a=b08)若2.6 g乙快(C 2H2,气态)完全燃烧生成液态水和C 02(g)时放热130 kj
11、o则乙快燃烧的热化学方程式为 C 2H2(g)+5/202(g)=2C 02(g)+H2O(1)AH=-1300 kj/mol2c2H2(g)+502(g)=4C 02(g)+2H20(l)AH=-2600 kj/mol教学反思:第二节燃烧热能源教学目标:1.知识与技能理解燃烧燃烧的含义掌握表示燃烧热的热化学方程式的写法和有关燃烧热的简单的计 算2.过程与方法通过对“应根据什么标准来选择燃料”的教学,让学生学会多角度的 综合分析的方法3.情感态度与价值观通过结我国的能源现状的认识过程,培养学生的节能意识教学重点表示燃烧热的热化学方程式的写法和有关燃烧热的简单的计算教学难点表示燃烧热的热化学方程
12、式的写法学习过程1、燃烧热什么是燃烧热?是不是物质燃烧放出的热量就叫燃烧热呢?1)定义:在25,101 kPa时,1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化 物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。燃烧热通常可由实验测得。2)在理解物质燃烧热的定义时,要注意以下几点:研究条件:25,101 kPa反应程度:完全燃烧,产物是稳定的氧化物。燃烧物的物质的量:1 mol研究内容:放出的热量。(*(),单位kj/mol)在未有特别说明的情况下,外界压强一般指25c,101 kPa.所谓完 全燃烧也是完全氧化,它是指物质中的下列元素完全转变成对应的稳定 物。如:C-*C 02(g)H-H20(1)、S-*S02
13、(g)练习1分析以下几个热化学方程式,哪个是表示固态碳和气态氢 气燃烧时的燃烧热的?为什么?A.C(s)+。2(g)=-C O(g);H=110.5 kj/molB.C(s)+。2 S)=C C)2(g);H=-393.5 kj/molC.2H2(g)+02(g)=2H20(l);AH=-571.6 kj/molD.H2(g)+1/202(g)=H20(g);AH=-241.8 kj/mol你能根据题中信息写出表示h2燃烧热的热化学方程式吗?由于计算燃烧热时,可燃物质是以Imol作为标准来计算的,所以热 化学方程式的化学计量系数常出现分数。2、燃烧热的计算及应用例题1.在101 kPa时,1
14、mol C H4完全燃烧生成C 02和液态H20,放出890.3 kJ的热量,C H4的燃烧热为多少?1000 L C H4(标准状况)燃烧后所产生 的热量为多少?C H4的燃烧热为890.3 kj/mol,1000 L C H4(标准状况)完全燃烧产生的热量为3.97X I O4 2.葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一。葡萄糖燃烧的热化学方程 式为:C 6Hl20 6(s)+602(g)=6C 02(g)+6H20(l)AH=-2 800 kj/mol 葡萄糖在人体组织中氧化的热化学方程式与它燃烧的热化学方程式相同。计算100 g葡萄糖在人体中完全氧化时所产生的热量。3、中和热1)定义:在稀
15、溶液中,酸跟碱发生中和反应,生成Imol水时的反应 热叫做中和热。2)中和热的表示:H+(aq)+0H(aq)=H20(1);AH=-57.3kJ/molo 3)要点条件:稀溶液。稀溶液是指溶于大量水的离子。反应物:(强)酸与(强)碱。中和热不包括离子在水溶液中的生 成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。生成Imol水,中和反应的实质是H+和OF化合生成 题0,若反应 过程中有其他物质生成,这部分反应热也不在中和热内。放出的热量:57.3kJ/mol例:已知 H+(aq)+0H一(aq)=短0(1);H=-57.3kJ/mol,求下列中和 反应中放出的热量。(1)用20gNa0H配稀溶液跟足量
16、稀盐酸反应放出_kJ的热量。(2)用2molH2s。4配稀溶液跟足量稀NaOH反应,放出_kJ的热量。3)燃烧热和中和热的区别与联系燃烧热中和热相 同 点能量变化 H不 同 点反应物的生成物的量反应热的 含义4、能源1)什么是能源?能源的作用?就是能提供能量的自然资源,包括化石燃料(煤、石油、天然气)、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。能源的开发和利用可以用来衡量 一个国家或地区的经济发展和科学技术水平。2)当今世界上重要的能源是什么?怎样解决能源枯竭问题?节约能 源的重要措施是什么?什么是新能源?化石燃料:煤、石油、天然气解决 的办法:开源节流;即开发新能源,节约现有能源,提高能源的利用率。
17、措施:科学地控制燃烧反应,使燃料充分燃烧,提高能源的利用率。新能源:太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物能。3)相关思考题:燃料充分燃烧的条件是什么?.燃料燃烧时,若空气过 量或不足,会造成什么后果?为什么固体燃料要粉碎后使用?煤在直接燃烧时会产生S02氮氧化物及烟尘等,严重影响空气质量且易导致酸雨、温室效应等,从而使环境受到严重污染,故通过清洁煤技 术(如煤的液化和气化,以及实行烟气净化脱硫等),大大减少燃煤对环 境造成的污染,势在必行。提高煤燃烧的热利用率、开发新的能源也是大 势所趋。教学反思:第三节化学反应热的计算 第1课时盖斯定律教学目标:1.知识与技能盖斯定律的本质,了解其科学研
18、究中的意义。掌握有关盖斯定律的应用。2.过程与方法通过运用盖斯定律求有关物质的反应热,进一步理解反应热的概念。3.情感态度与价值观通过实例感受盖斯定律的应用,并以此说明盖斯定律在科学研究中的 重要贡献。教学重点掌握有关盖斯定律的应用教学难点掌握有关盖斯定律的应用教学用具:多媒体课件学习过程1.引入:如何测出这个反应的反应热:C(s)+l/2 02(g)=C 0(g)C(s)+l/2 02(g)=C 0(g)AHi=?C O(g)+1/2。2 他)=C 02(g)AH2=-283.OkJ/molC(s)+02(g)=C 02(g)AH3=-393.5kJ/mol +;,则 Hi+AH2二 所以,
19、AHi=AH3-AH2 Hi=-393.5kJ/mol+283.0kJ/mol=-110.5kJ/mol2.盖斯定律:不管化学反应是分一步完成或分几步完成,其反应热是相同的。化学 反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。3.如何理解盖斯定律?1)请用自己的话描述一下盖斯定律。2)盖斯定律有哪些用途?4.例题1)同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢,有时还很 不完全,测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的观点“不管化学反应 是一步完成或分几步完成,这个总过程的热效应是相同的”。已知P4(s、白磷)+502(g)=P4010(s);AH=-2983.2 kj/mol
20、P(s、红磷)+5/402(g)=l/4P4010(s);AH=-738.5 kj/mol试写出白磷转化为红磷的热化学方程式_O2)在同温同压下,下列各组热化学方程式中Q2Q1的是(B)A.H2(g)+C l2(g)=2HC 1(g);AH=-Qil/2H2(g)+1/2C 12(g)=HC 1(g);AH=-Q2B.C(s)+1/202(g)-C O;AH=-QlC(s)+02(g)=C 02(g);AH=-Q2C.2H2(g)+02(g)=2H20(l);AH=-Qi2H2(g)+。2(g)=2H2。(g);AH=-Q2D.S(g)+O2(g)=SC)2(g);AH=-QiS(s)+02(
21、g)=S02(g);AH=-Q23.298K,lOlkPa 时,合成氨反应 的热化学方程式 N2(g)+3H2(g)=2NH3(g);AH=-92.38kJ/molo 在该温度 下,取1 mol N2(g)和3 mol H2(g)放在一密闭容器中,在催化剂存在进 行反应,测得反应放出的热量总是少于92.38kJ,其原因是什么。教学反思:第2课时反应热的计算教学目标:1.知识与技能掌握有关反应热、燃烧热、热化学方程式的计算2.过程与方法通过有关反应热的计算的学习过程,使学生掌握有关反应热计算 的方法和技巧,进一步提高化学计算能力。3.情感态度与价值观通过有关反应热的计算的学习过程,进一步培养学生
22、的节能意识和 开发新能源的使命感、责任感;认识化学知识与人类生活、生产的密切关 系。教学重点:掌握有关反应热、燃烧热、热化学方程式的计算教学难点:掌握有关反应热、燃烧热、热化学方程式的计算教学用具:多媒体课件教学过程一、怎样进行反应热的计算1、热化学方程式与数学上的方程式相似,可以移项同时改变正、负号;各 项的系数包括AH的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数。2、根据盖斯定律,可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其相加 或相减,得到一个新的热化学方程式。3、可燃物完全燃烧产生的热量=n X AH二、进行反应热计算常用的几种方法1、列方程或方程组法2、平均值法3、极限分析法4、十字交叉法5、估算
23、法(仅适于选择题)投影例题见课本12、13页。三、进行反应热的计算时应注意的问题:1、反应热数值与各物质的化学计量系数成正比,因此热化学方程式中各物 质的化学计量数改变时,其反应热数值需同时做同倍数的改京戏。2、热化学方程式中的反应热是指反应按所给形式完全进行时的反应热。3、正、逆反应的反应热数值相等,符号相反。K练习4 298K,lOlKPa时,将1.0 g钠与足量的氯气反应,生成氯化钠 晶体并放出17.87 KJ的热量,求生成Imol氯化钠的反应热?K练习2乙醇的燃烧热是二-1366.8KJ/mol,在此温度下,IKg乙醇充 分燃烧后放出多少热量?投影K练习32已知下列反应的反应热为:(l
24、)C H:iC OOH(1)+2。2(g)=2C O2(g)+2H20(l)AH-870.3KJ/mol(2)C(s)+02(g)X O2(g)AH=393.5KJ/mol(3)H2(g)+02(g)=H2O(1)AH=-285.8KJ/mol试计算下列反应的反应热:2C(s)+2H2(g)+02(g)=C H3C OOH(l)教学反思:第二章.化学反应速率和化学平衡 第一节化学反应速率学习目标:1、知识与技能了解化学反应速率的含义理解化学反应速率的表达式及其简单计算了解化学反应速率的测量方法2.过程与方法通过学习化学反应速率的测量方法,培养设计实验的能力3.情感态度与价值观通过对化学反应速率
25、的学习,感悟其在生产、生活和科学研究中的 作用,提高对化学科学的认识。教学重点理解化学反应速率的表达式及其简单计算教学难点理解化学反应速率的表达式及其简单计算教学过程:1.定义:用单位时间内反应物浓度的减少或生成物的浓度增加来表Zjs o若浓度用物质的量(C)来表示,单位为:mol/L,时间用t来表示,单位为:秒(s)或分(min)或小时(h)来表示,则化学反应速率的数 学表达式为:V=AC/t单位是:mol/(L s)或 mol/(L,min)或 mol/(L,h)化学反应速率是用单位时间内反应物或生成物的量变化来表示,通常 用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示,其数学表达
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