第二节 反应热的计算 第1课时 教案
文档属性
| 名称 | 第二节 反应热的计算 第1课时 教案 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 79.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-03-16 14:17:36 | ||
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文档简介
第二节 反应热的计算
第1课时 盖斯定律
教材分析
本节在学生已经定性地了解了化学反应与能量的关系，并通过实验学会了反应热的测量，了解了物质发生化学反应产生能量变化与物质的量的关系及燃烧热的概念的基础上，介绍了盖斯定律。本节内容分为两部分：第一部分，介绍了 盖斯定律。教科书以登山经验“山的高度与上山的途径无关”，浅显地对特定化学反应的反应热进行形象的比喻，帮助学生理解盖斯定律。然后再通过对能量守恒定律的反证来论证盖斯定律的正确性。最后通过实例使学生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意义。第二部分，利用反应热的概念、盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的计算，通过不同类型的例题加以展示。帮助学生进步巩固概念 、应用定律、理解热化学 方程式的意义。
学情分析
处于高中学习阶段的学生，已经具备了逆向思维和举一反三的能力，而且在他们的脑海中，已经构建起化学反应与能量在宏观和微观上的联系以及其能相互转化的知识。但是这种联系已学知识与技能的能力并不完全，需要进行必要的补充和拓展来使学生有一个整体的把握。注意引导学生准确理解反应热、燃烧热、盖斯定律等，熟悉热化学方程式的书写，重视概念和热化学方程式的应用。进行有关燃烧热计算时，要强调燃烧热规定以1 mol纯物质为标准，因此须注意热化学方程式中物质的化学计量数和反应的 H相对应(物质的化学计量数常出现分数的形式)。同时还要注意物质的量、气体的体积等之间的换算关系，但关键还是应强调以1mol物质完全燃烧作标准来进行计算。有关反应热的计算与有关物质的量的计算联系很紧密，在计算过程中要注意培养学生综合运用知识的能力。可适当补充一些不同类型的习题作为课堂练习，发现问题并及时解决。不仅巩固、落实了知识和计算技能，还能通过计算的结果说明有些物质燃烧时，其 H的数值都很大。
教学目标
【知识与技能】
(1)理解并掌握盖斯定律。
(2)能正确运用盖斯定律解决具体问题。
【过程与方法】
通过运用盖斯定律求有关的反应热，进一步理解反应热的概念，掌握计算反应热的一些方法。
【情感态度与价值观】
通过实例感受盖斯定律，并以此说明盖斯定律在科学研究中的重要作用。
教学重难点
用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。
教学过程
一、导入新课
【导入】在化学科研中，经常要测量化学反应所放出或吸收的热量，但是某些物质的反应热，由于种种原因不能直接测得，只能通过化学计算的方式间接获得。在生产中，对燃料的燃烧、反应条件的控制以及废热的利用，也需要进行反应热的计算，为方便计算反应热，我们来学习盖斯定律。
【板书】第三节 化学反应热的计算
二、讲授新课
教学环节一 盖斯定律的内容
【板书】一、盖斯定律
【讲解】1840年，盖斯(G. H. Hess，俄国化学家)从大量的实验事实中总结出一条规律：化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。也就是说，化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与具体反应进行的途径无关。如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的，这就是盖斯定律。
【投影】
【讲解】根据图示从山的高度与上山途径无关及能量守恒定律来例证盖斯定律。
【讲解】
(1)从反应途径的角度
焓变指的是反应物和生成物的总的“能量差”。它是一个由状态决定的量，与反应的具体过程无关。就像从同一起点登山至山顶，不管选择哪一条路，历经不同的途径和不同的方式，但是山的高度是不变的。
(2)从能量守恒角度
假设反应体系的始态为S，终态为L，它们之间的变化用两段弧线(可以包含任意数目的中间步骤)连接。
由S到L，体系放热，△H1<0
由L到S，体系吸热，△H2>0
由此可以看出，在讨论焓变时，不管反应历程如何，我们只要关注反应物的总能量与生成物的总能量的差值，然后依据能量守恒定律，即可判断反应时放热反应还是吸热反应。
【板书】1.盖斯定律：化学反应的反应热只与反应体系的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与反应的途径无关。
(设计意图：以登山经验“山的高度与上山的途径无关”，浅显地对特定化学反应的反应热进行形象的比喻，帮助学生理解盖斯定律。)
教学环节二 盖斯定律的重要意义
【讲述】盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。
【板书】2.盖斯定律的重要意义
【讲述】有些反应进行得很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产品不纯(有副反应发生)，这给测定反应热造成了困难。如果应用盖斯定律，可以间接地把它们的反应热计算出来。
教学环节三 盖斯定律的具体应用
【板书】3.盖斯定律的具体应用
【讲解】通过盖斯定律可以计算出一些不能直接测量的反应的反应热。
常用方法有虚拟路径法和加合法。
(1)虚拟路径法
若反应物A变为生成物E，可以有三个途径：
①由A直接变为生成物E，反应热为△H。
②由A经过B变成E，反应热分别为△H1、△H2。
③由A经过C变成D，再由D变成E，反应热分别为△H3、△H4、△H5，如图所示:
则有△H =△H1+△H2=△H3+△H4+△H5
(2)加合法
即运用所给的热化学方程式通过加减的方法得到所求热化学方程式。
【例题】已知：①C(s) + O2(g) = CO2(g) △H1= -393.5 kJ·mol-1
②CO(g) + O2(g) = CO2(g) △H2= -283.0 kJ·mol-1
求③C(s) + O2(g) = CO(g) 的反应热△H3
解法一：虚拟路径法
△H =△H2+△H3
△H3=△H1+△H2= -393.5 kJ·mol-1- (-283.0 kJ·mol-1) = -110.5 kJ·mol-1
解法二：加合法
因反应①②③之间存在关系：①-②=③
所以△H3 =△H1-△H2= -393.5 kJ·mol-1-( -283.0 kJ·mol-1)= -110.5 kJ·mol-1
【例2】实验中不能直接测出由石墨和氢气生成甲烷反应的△H，但可测出CH4燃烧反应的△H1，根据盖斯定律求△H4。
CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) △H1= - 890.3 kJ·mol-1 (1)
C(石墨) + O2(g) = CO2(g) △H2= -393. 5 kJ·mol-1 (2)
H2(g) + O2(g) = H2O(l) △H3= -285.8 kJ·mol-1 (3)
C(石墨) + 2H2(g) = CH4(g) △H4= (4)
解析：利用盖斯定律时，可以通过已知反应经过简单的代数运算得到所求反应，以此来算得所求反应的反应热。也可以设计一个途径，使反应物经过一些中间步骤最终得到产物：
因为反应式(1)、(2)、(3)和(4)之间有以下关系：
(2)+(3)×2-(1)=(4)
所以△H4=△H2 +2△H3-△H1= -393.5 kJ·mol-1+2×(-285.8 kJ·mol-1)-(- 890.3 kJ·mol-1)
=-74.8 kJ·mol-1
答案：-74.8 kJ·mol-1
【归纳】应用盖斯定律计算反应热时的注意事项：
1.关键：设计合理的反应过程，适当加减已知方程式及△H。
2.突破口：看好待求方程式的化学计量数，当热化学方程式同乘或同除一个数时，△H也必须同乘或同除这个数。
3.正反应和逆反应的△H数值相等，符号相反，书写时“+”不能省略。
(设计意图：通过实例使学生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意义。)
【跟踪练习】
1.已知下列热化学方程式：
①H2(g) + O2(g) = H2O(l) △H = -285.8 kJ·mol-1
②H2(g) + O2(g) = H2O(g) △H=-241.8 kJ·mol-1
③C(s) + O2(g) = CO(g) △H=-110.5 kJ·mol-1
④C(s) + O2(g) = CO2(g) △H =- 393.5 kJ·mol-1
回答下列各问：
(1)上述反应中属于放热反应的是______________(填序号)。
(2)H2的燃烧热△H=__________；C的燃烧热△H =_____________。
(3)燃烧10 g H2生成液体水，放出的热量为_____________。
(4)CO的燃烧热△H =______________；其表示燃烧热的热化学方程式为____________。
2.已知下列热化学方程式：
①Fe2O3(s)+ 3CO(g) = 2Fe(s)+ 3CO2(g) △H= -25 kJ·mol-1
②3Fe2O3(s)+CO(g) = 2Fe3O4(s) +CO2(g) △H= -47 kJ·mol-1
③Fe3O4(s) +CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) △H = +19 kJ·mol-1
写出FeO(s)与CO反应生成Fe(s)和CO2的热化学方程式：_____________________。
答案: 1.(1)①②③④ (2)-285.8 kJ·mol-1 -393.5 kJ·mol-1 (3)1429 kJ (4)-283 kJ·mol-1 CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-283 kJ·mol-1
2.FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g) ΔH=-11 kJ·mol-1
三、课堂小结
通过实例我们感受到了盖斯定律带给我们的方便，并以此说明盖斯定律在科学研究中具有非常重要的意义。
板书设计
盖斯定律
1.盖斯定律：反应的反应热只与反应体系的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与具体进行的途径无关。
2.盖斯定律的重要意义：地计算某些反应的反应热。
3.盖斯定律的具体应用。
教学反思
本课的设计采取课前下发预习学案，学生预习本节内容，找出自己疑惑的地方。课堂上师生主要解决重点、难点、疑点、考点、探究点以及学生学习过程中易混点等，并进行当堂检测，课后进行延伸拓展，达到提高课堂效率的目的。本节课的授课时间为45分钟，其中情景导人、展示目标、检查预习5分钟，合作探究、精讲点拨10分钟左右，反思总结、当堂检测10分钟左右，其余环节20分钟，能够完成教学内容。在下面的教学过程中会继续研究本节课，争取设计得更科学，更有利于学生的学习。
第1课时 盖斯定律
教材分析
本节在学生已经定性地了解了化学反应与能量的关系，并通过实验学会了反应热的测量，了解了物质发生化学反应产生能量变化与物质的量的关系及燃烧热的概念的基础上，介绍了盖斯定律。本节内容分为两部分：第一部分，介绍了 盖斯定律。教科书以登山经验“山的高度与上山的途径无关”，浅显地对特定化学反应的反应热进行形象的比喻，帮助学生理解盖斯定律。然后再通过对能量守恒定律的反证来论证盖斯定律的正确性。最后通过实例使学生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意义。第二部分，利用反应热的概念、盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的计算，通过不同类型的例题加以展示。帮助学生进步巩固概念 、应用定律、理解热化学 方程式的意义。
学情分析
处于高中学习阶段的学生，已经具备了逆向思维和举一反三的能力，而且在他们的脑海中，已经构建起化学反应与能量在宏观和微观上的联系以及其能相互转化的知识。但是这种联系已学知识与技能的能力并不完全，需要进行必要的补充和拓展来使学生有一个整体的把握。注意引导学生准确理解反应热、燃烧热、盖斯定律等，熟悉热化学方程式的书写，重视概念和热化学方程式的应用。进行有关燃烧热计算时，要强调燃烧热规定以1 mol纯物质为标准，因此须注意热化学方程式中物质的化学计量数和反应的 H相对应(物质的化学计量数常出现分数的形式)。同时还要注意物质的量、气体的体积等之间的换算关系，但关键还是应强调以1mol物质完全燃烧作标准来进行计算。有关反应热的计算与有关物质的量的计算联系很紧密，在计算过程中要注意培养学生综合运用知识的能力。可适当补充一些不同类型的习题作为课堂练习，发现问题并及时解决。不仅巩固、落实了知识和计算技能，还能通过计算的结果说明有些物质燃烧时，其 H的数值都很大。
教学目标
【知识与技能】
(1)理解并掌握盖斯定律。
(2)能正确运用盖斯定律解决具体问题。
【过程与方法】
通过运用盖斯定律求有关的反应热，进一步理解反应热的概念，掌握计算反应热的一些方法。
【情感态度与价值观】
通过实例感受盖斯定律，并以此说明盖斯定律在科学研究中的重要作用。
教学重难点
用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。
教学过程
一、导入新课
【导入】在化学科研中，经常要测量化学反应所放出或吸收的热量，但是某些物质的反应热，由于种种原因不能直接测得，只能通过化学计算的方式间接获得。在生产中，对燃料的燃烧、反应条件的控制以及废热的利用，也需要进行反应热的计算，为方便计算反应热，我们来学习盖斯定律。
【板书】第三节 化学反应热的计算
二、讲授新课
教学环节一 盖斯定律的内容
【板书】一、盖斯定律
【讲解】1840年，盖斯(G. H. Hess，俄国化学家)从大量的实验事实中总结出一条规律：化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。也就是说，化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与具体反应进行的途径无关。如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的，这就是盖斯定律。
【投影】
【讲解】根据图示从山的高度与上山途径无关及能量守恒定律来例证盖斯定律。
【讲解】
(1)从反应途径的角度
焓变指的是反应物和生成物的总的“能量差”。它是一个由状态决定的量，与反应的具体过程无关。就像从同一起点登山至山顶，不管选择哪一条路，历经不同的途径和不同的方式，但是山的高度是不变的。
(2)从能量守恒角度
假设反应体系的始态为S，终态为L，它们之间的变化用两段弧线(可以包含任意数目的中间步骤)连接。
由S到L，体系放热，△H1<0
由L到S，体系吸热，△H2>0
由此可以看出，在讨论焓变时，不管反应历程如何，我们只要关注反应物的总能量与生成物的总能量的差值，然后依据能量守恒定律，即可判断反应时放热反应还是吸热反应。
【板书】1.盖斯定律：化学反应的反应热只与反应体系的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与反应的途径无关。
(设计意图：以登山经验“山的高度与上山的途径无关”，浅显地对特定化学反应的反应热进行形象的比喻，帮助学生理解盖斯定律。)
教学环节二 盖斯定律的重要意义
【讲述】盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。
【板书】2.盖斯定律的重要意义
【讲述】有些反应进行得很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产品不纯(有副反应发生)，这给测定反应热造成了困难。如果应用盖斯定律，可以间接地把它们的反应热计算出来。
教学环节三 盖斯定律的具体应用
【板书】3.盖斯定律的具体应用
【讲解】通过盖斯定律可以计算出一些不能直接测量的反应的反应热。
常用方法有虚拟路径法和加合法。
(1)虚拟路径法
若反应物A变为生成物E，可以有三个途径：
①由A直接变为生成物E，反应热为△H。
②由A经过B变成E，反应热分别为△H1、△H2。
③由A经过C变成D，再由D变成E，反应热分别为△H3、△H4、△H5，如图所示:
则有△H =△H1+△H2=△H3+△H4+△H5
(2)加合法
即运用所给的热化学方程式通过加减的方法得到所求热化学方程式。
【例题】已知：①C(s) + O2(g) = CO2(g) △H1= -393.5 kJ·mol-1
②CO(g) + O2(g) = CO2(g) △H2= -283.0 kJ·mol-1
求③C(s) + O2(g) = CO(g) 的反应热△H3
解法一：虚拟路径法
△H =△H2+△H3
△H3=△H1+△H2= -393.5 kJ·mol-1- (-283.0 kJ·mol-1) = -110.5 kJ·mol-1
解法二：加合法
因反应①②③之间存在关系：①-②=③
所以△H3 =△H1-△H2= -393.5 kJ·mol-1-( -283.0 kJ·mol-1)= -110.5 kJ·mol-1
【例2】实验中不能直接测出由石墨和氢气生成甲烷反应的△H，但可测出CH4燃烧反应的△H1，根据盖斯定律求△H4。
CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) △H1= - 890.3 kJ·mol-1 (1)
C(石墨) + O2(g) = CO2(g) △H2= -393. 5 kJ·mol-1 (2)
H2(g) + O2(g) = H2O(l) △H3= -285.8 kJ·mol-1 (3)
C(石墨) + 2H2(g) = CH4(g) △H4= (4)
解析：利用盖斯定律时，可以通过已知反应经过简单的代数运算得到所求反应，以此来算得所求反应的反应热。也可以设计一个途径，使反应物经过一些中间步骤最终得到产物：
因为反应式(1)、(2)、(3)和(4)之间有以下关系：
(2)+(3)×2-(1)=(4)
所以△H4=△H2 +2△H3-△H1= -393.5 kJ·mol-1+2×(-285.8 kJ·mol-1)-(- 890.3 kJ·mol-1)
=-74.8 kJ·mol-1
答案：-74.8 kJ·mol-1
【归纳】应用盖斯定律计算反应热时的注意事项：
1.关键：设计合理的反应过程，适当加减已知方程式及△H。
2.突破口：看好待求方程式的化学计量数，当热化学方程式同乘或同除一个数时，△H也必须同乘或同除这个数。
3.正反应和逆反应的△H数值相等，符号相反，书写时“+”不能省略。
(设计意图：通过实例使学生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意义。)
【跟踪练习】
1.已知下列热化学方程式：
①H2(g) + O2(g) = H2O(l) △H = -285.8 kJ·mol-1
②H2(g) + O2(g) = H2O(g) △H=-241.8 kJ·mol-1
③C(s) + O2(g) = CO(g) △H=-110.5 kJ·mol-1
④C(s) + O2(g) = CO2(g) △H =- 393.5 kJ·mol-1
回答下列各问：
(1)上述反应中属于放热反应的是______________(填序号)。
(2)H2的燃烧热△H=__________；C的燃烧热△H =_____________。
(3)燃烧10 g H2生成液体水，放出的热量为_____________。
(4)CO的燃烧热△H =______________；其表示燃烧热的热化学方程式为____________。
2.已知下列热化学方程式：
①Fe2O3(s)+ 3CO(g) = 2Fe(s)+ 3CO2(g) △H= -25 kJ·mol-1
②3Fe2O3(s)+CO(g) = 2Fe3O4(s) +CO2(g) △H= -47 kJ·mol-1
③Fe3O4(s) +CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) △H = +19 kJ·mol-1
写出FeO(s)与CO反应生成Fe(s)和CO2的热化学方程式：_____________________。
答案: 1.(1)①②③④ (2)-285.8 kJ·mol-1 -393.5 kJ·mol-1 (3)1429 kJ (4)-283 kJ·mol-1 CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-283 kJ·mol-1
2.FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g) ΔH=-11 kJ·mol-1
三、课堂小结
通过实例我们感受到了盖斯定律带给我们的方便，并以此说明盖斯定律在科学研究中具有非常重要的意义。
板书设计
盖斯定律
1.盖斯定律：反应的反应热只与反应体系的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与具体进行的途径无关。
2.盖斯定律的重要意义：地计算某些反应的反应热。
3.盖斯定律的具体应用。
教学反思
本课的设计采取课前下发预习学案，学生预习本节内容，找出自己疑惑的地方。课堂上师生主要解决重点、难点、疑点、考点、探究点以及学生学习过程中易混点等，并进行当堂检测，课后进行延伸拓展，达到提高课堂效率的目的。本节课的授课时间为45分钟，其中情景导人、展示目标、检查预习5分钟，合作探究、精讲点拨10分钟左右，反思总结、当堂检测10分钟左右，其余环节20分钟，能够完成教学内容。在下面的教学过程中会继续研究本节课，争取设计得更科学，更有利于学生的学习。