教学设计

班级 　高二 科目 　化学 上课时间 执教者 高二备课组 课题 第一节　化学反应与能量的变化 第1课时　焓变　反应热源 教学

目标 1.知识与技能：能从能量转化的角度分析反应吸热和放热的原因；理解反应热和焓变的含义、符号及单位。了解△H大小的两种判断方法。

2.过程与方法：通过讨论、分析、对比的方法，培养学生分析能力和主动探索能力。

3.情感态度与价值观：引导学生从微观角度分析理解化学反应，培养学生尊重科学、严谨求学、勤于思考的态度。 教学

重难点 　

1.熟知能量转化形式及反应热和焓变的含义、吸热反应和放热反应的本质。

2.学会热化学方程式的书写与应用。

正确书写热化学方程式及反应热的比较。　

　 教学过程 　一　反应热　焓变

1．化学反应的基本特征：一是物质发生了变化，即有新物质生成；二是发生了能量变化，即吸收能量或放出能量。

2．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反应的能量变化如图所示：

由图可知，1 mol H2分子中的化学键断裂吸收的能量是436_kJ，1 mol Cl2分子中的化学键断裂吸收的能量是243_kJ，2 mol HCl分子中的化学键形成释放的能量是862_kJ，则H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应放出的热量为183_kJ。

3．反应热、焓变的概念

(1)反应热是化学反应在一定条件下所释放或吸收的热量，符号是ΔH，单位是kJ·mol－1或kJ/mol。

(2)焓变是在恒压条件下进行的化学反应的热效应(化学反应中生成物所具有的焓与反应物所具有的焓之差)。

4．ΔH的正、负和吸热、放热反应的关系

(1)放热反应是反应完成时，生成物释放的总能量大于反应物吸收的总能量的反应。由于反应后放出热量(释放给环境)而使反应体系的能量降低，故ΔH<0(填"<"或">")，即ΔH为－(填"＋"或"－")。

(2)吸热反应是反应完成时，生成物释放的总能量小于反应物吸收的总能量的反应。由于反应时吸收环境能量而使反应体系的能量升高，故ΔH>0(填"<"或">")，即ΔH为＋(填"＋"或"－")。

5．有下列反应：①氧化钙与水反应　②碳酸氢钠受热分解

③硫酸与氢氧化钠溶液混合　④燃烧煤炭取暖　⑤钠与水反应　⑥胆矾受热失去结晶水，其中为吸热反应的是②⑥，放热反应的是①③④⑤。

[归纳总结]

(1)化学反应与焓变关系

(2)焓变与物质化学键断裂与形成的关系

ΔH＝反应物总键能－生成物总键能。

[活学活用]

1．下列图中表示的反应是吸热反应的是(　　)

答案　A

解析　反应物的总能量小于生成物的总能量为吸热反应。

2．某些化学键的键能(kJ·mol－1)如下表：

键 H-H Br-Br I-I Cl-Cl H-Cl H-I H-Br 键能 436 193 151 247 431 299 366 (1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，放出的热量为____kJ。

(2)在一定条件下，1 mol H2分别与足量的Cl2、Br2、I2反应，放出热量由多到少的顺序是________(填字母)。

A．Cl2>Br2>I2　　　　　B．I2>Br2>Cl2

答案　(1)179　(2)A

解析　本题涉及键能与吸、放热的关系，考查了键能与反应热的定量关系。(1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，参加反应的H2和Cl2都是1 mol，生成2 mol HCl，则放出热量：436 kJ·mol－1×1 mol＋247 kJ·mol－1×1 mol－431 kJ·mol－1×2 mol＝－179 kJ。(2)反应H2＋X2===2HX中，若1 mol H2和1 mol X2反应生成2 mol HX，就有1 mol H-H和X-X键断裂，2 mol H-X键

形成。放出的热量Q(HX)＝E(H-H)＋E(X-X)－2·E(H-X)。将表中数据代入可算得：

Q(HCl)

二　热化学方程式

1．氢气与碘蒸气化合反应的能量(或热量)变化，可用下式表示：H2(g)＋I2(g)200 ℃101 kPa2HI(g)　ΔH＝－14.9 kJ·mol－1，它与化学方程式H2＋I2\s\up7(△(△)2HI相比较而言，其特点为

(1)指明了反应时的温度和压强：若在25 ℃、101 kPa时进行的反应，可以不注明。

(2)用括号注明了各物质反应时的状态：s(固体)、l(液体)、g(气体)或aq(溶液)。

(3)在方程式的右边注明了ΔH的数值、正负号及单位。

2．热化学方程式的概念及意义

(1)热化学方程式是表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。

(2)热化学方程式的意义：不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化，还说明了物质的"量"与"能量"之间的数量关系。

3．热化学方程式的书写方法要求

(1)遵循一般化学方程式的书写规则(一般不写反应条件)。

(2)在方程式右端注明热量的变化：吸热反应，ΔH>0；放热反应，ΔH<0。

(3)要注明反应物和生成物的聚集状态。

(4)化学计量数只表示物质的量，因此可以是整数，也可以是分数。

(5)化学计量数改变，ΔH要相应改变；逆反应的ΔH数值与正反应的相等、符号相反。

[归纳总结]

热化学方程式与普通化学方程式的区别

普通化学方程式 热化学方程式 化学计量数 是整数，既表示微粒个数又表示该物质的物质的量 可以是整数也可以是分数，只表示物质的物质的量 状态 不要求注明 必须在分子式后注明 ΔH正负号及单位 无 必须注明 意义 表明了化学反应中的物质变化 不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化 遵循规律 原子守恒 原子守恒和能量守恒 [活学活用]

3．H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1表示的意义是在25 ℃、101 kPa下，________气态H2与________气态O2反应生成__________时，____________________

的热量是285.8 kJ。

答案　1 mol　 mol　1 mol液态水　放出

4．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。

(1)1 mol N2(g)与适量H2(g)反应，生成NH3(g)，放出92.2 kJ热量。

(2)1 mol Cu(s)与适量O2(g)反应，生成CuO(s)，放出157 kJ热量。

答案　(1)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)

ΔH＝－92.2 kJ·mol－1

(2)Cu(s)＋O2(g)===CuO(s)　ΔH＝－157 kJ·mol－1

解析　此类题的思路：首先根据题意写出物质的变化过程，如(1)中：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，并定N2前计量数为1，此时的ΔH即为－92.2 kJ·mol－1，再在前部分的基础上加上ΔH＝－92.2 kJ·mol－1即可。

热化学方程式表示方法热化学方程式

当堂检测

1．下列说法正确的是(　　)

A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应

B．化学反应中的能量变化都表现为热量变化

C．任何放热反应在常温下一定能发生

D．反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热

答案　D

解析　化学反应的能量变化可以表现为很多方面，如转化为热能、电能、光能等。反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。放热反应和吸热反应都是在一定条件下发生的，反应开始需要加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应。

2．已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，则下列关于热化学方程式2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)的ΔH的说法中正确的是(　　)

A．方程式中的化学计量数表示分子数

B．该反应ΔH大于零

C．该反应ΔH＝－571.6 kJ·mol－1

D．该反应可表示36 g水分解时的热效应

答案　B

解析　在书写热化学方程式时，若反应物和生成物对换，则ΔH的符号相反，数值不变，故B正确，C不正确；D项未注明水为液态。

3．已知断裂1 mol H-H键吸收的能量为436 kJ，断裂1 mol H-N键吸收的能量为391 kJ，根据化学方程式：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，则断裂 1 mol N≡N键吸收的能量是(　　)

A．431 kJ B．945.6 kJ

C．649 kJ D．869 kJ

答案　B

解析　由化学反应中断键吸热、成键放热，由ΔH＝反应物断键吸收的总能量－生成物成键释放的总能量可得－92.4 kJ·mol－1＝436 kJ·mol－1×3＋E(N≡N)－2×391 kJ·mol－1×3，故E(N≡N)＝945.6 kJ·mol－1。

4．在25 ℃、101 kPa的条件下，1 g液态甲醇燃烧生成CO2(g)和液态水时放热22.68 kJ，下列热化学方程式正确的是(　　)

A．CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝＋725.76 kJ·mol－1

B．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)

ΔH＝－1 451.52 kJ·mol－1

C．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O (l)

ΔH＝－725.76 kJ·mol－1

D．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)

ΔH＝＋1 451.52 kJ·mol－1

答案　B

解析　甲醇燃烧是一个放热反应，ΔH<0，故A、D项错误；在25 ℃、101 kPa的条件下，1 mol CH3OH(l)燃烧生成 CO2(g)和液态水时放出的热量为×32 g＝725.76 kJ，故2 mol液态CH3OH燃烧放出的热量为1 451.52 kJ，故B项正确。

5．已知H2(g)＋O2(g)===H2O(g)，反应过程中能量变化如图所示，则：

(1)a、b、c分别代表什么意义？

a________________________________________________________________________；

b________________________________________________________________________；

c________________________________________________________________________。

(2)该反应是__________反应(填"吸热"或"放热")，ΔH______0(填">"或"<")。

答案　(1)旧化学键断裂吸收的能量　新化学键形成放出的能量　反应热　(2)放热　<

解析　(1)H2(g)和O2(g)与2H(g)和O(g)之间的能量差是H2(g)―→2H(g)和O2(g)―→O(g)过程中断裂H-H键和O===O键需吸收的能量和。所以a代表旧键断裂吸收的能量，b代表新键形成放出的能量，c则代表断键所吸收的能量与成键所释放的能量之差，即反应热。

(2)由图可知该反应中反应物总能量大于生成物总能量，所以该反应为放热反应，ΔH<0。