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2019-2020年高中化学 第2章 化学反应的方向、限度与速率 第1节 化学反应的方向教案（1）鲁科版选修4【教学目标】1.知识与技能目标（1）通过反应热定义的学习，使学生了解反应热效应的定量描述与反应条件有关。（2）通过中和热测定活动，使学生初步接触反应热效应的定量测定原理及方法，培养他们动手、动脑的能力以及分析处理数据的能力。（3）通过学习焓变的定义，使学生初步感受热力学的严谨性。2.过程与方法目标（1）通过“联想质疑”“活动探究”等活动，逐渐形成一种逻辑严密的思维方法在生活经验中发现问题，利用已有的知识解释问题，掌握自然规律，利用这些规律深化认识，深化实践活动。（2）通过测定中和反应的反应热等实践活动，对学生进行定量实验的基本训练； （3）通过“交流研讨”等活动，培养学生准确表达自己的思想、与他人交流的能力，培养学生的合作精神。 3.情感态度价值观目标（1）通过本节内容的学习，使学生从能量的角度理解化学科学的重要性。（2）通过进一步了解化学的研究特点，激发学习的兴趣，培养学生化学科学思维的灵活性、深刻性等良好的品质。（3）通过实验活动，感受亲自测量数据，得出实验结论的快乐。【重点难点】1.重点（1）反应热的含义（2）中和反应的反应热的测定2.难点中和反应的反应热测定的准确性。案例一【教学设计】复习导入1我们以前所学过的化学反应中能量的变化是从哪个角度来说明的？2化学反应中的能量变化的形式有哪些？教师引言所有的化学反应都有能量的变化，其中大部分都是热量的变化，为了更准确的描述反应，我们引入了反应热的定义。一、反应热1.定义：（讲述）（ppt）当化学反应在一定温度下进行时，反应释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称反应热。2.表示符号：Q辨析 （ppt） Q0 反应吸热 QQ2 B. Q1Q2 C. Q1=Q2 D.无法判断【解析】H=H（产物）-H（反应物），根据胆矾溶于水吸热，无水硫酸铜溶于水放热及胆矾分解的热化学方程式可知，胆矾、无水硫酸铜及硫酸铜溶液的能量高低如下图所示：CuSO45H2O反应过程吸收能量吸收能量H1=-Q1kJmol-1无水CuSO4H2=+Q2kJmol-1放出能量CuSO4溶液能量从图中可以得出：Q10 反应吸热 Q0 反应放热3.单位：J或kJ4.反应热产生的原因：反应热是由于反应前后物质所具有的能量不同而产生的。反应热Q的大小与反应物和生成物的状态、物质的量等有关。反应热Q的大小与物质的量成正比。（1）反应热与物质能量的关系：当反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量时，是反热反应，如图一所示：能量反应物的总能量生成物的总能量反应物生成物放出能量化学反应放出能量图一当反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量时，是吸热反应，如图二所示：能量反应物的总能量生成物的总能量反应物生成物吸收能量化学反应吸收能量图二（2）反应热与键能的关系对于反应物和生成物均为气体的反应，化学反应的热效应来源于反应过程中断裂旧化学键并形成新化学键时的能量变化。图示如下：反应物具有的总能量（E3）新化学键形成吸收能量（E1）生成物具有的总能量（E4）旧化学键断裂放出能量（E2）根据能量守恒定律，E3-E2+E1=E4；该反应的反应热：Q=E1-E2，很显然，Q=E4-E3。可利用化学键的键能估算化学反应的热效应：Q=生成物的键能总和-反应物的键能总和。对于有固体、液体参加或生成以及在溶液中进行的反应，不能直接利用化学键计算反应热。迁移应用【例1】(xx年高考理综重庆卷13)已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ，且氧气中1 mol O=O键完全断裂时吸收热量496 kJ，水蒸气中1 mol HO键形成时放出热量463 kJ，则氢气中1 mol HH键断裂时吸收热量为( )A.920 kJ B.557 kJ C.436 kJ D.188 kJ 【解析】1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ，即1molH2完全燃烧放出热量242kJ；1molH2O中含有2mol HO键，水蒸气中1 mol HO键形成时放出热量463 kJ，即HO键的键能是231.5kJ；根据H2+1/2O2=H2O，该反应的H=2E(HO)-E(H-H)-1/2E(O=O)=463kJ-E(H-H)-1/2496kJ-242kJ=-463kJ+E(H-H)+ 1/2496kJE(H-H)= 436 kJ即氢气中1 mol HH键断裂时吸收热量436 kJ。【答案】C。【方法指导】利用键能计算焓变时，要注意代入数值时的正负号，断开化学键要吸收能量，用正号，形成化学键时放出能量，用负号。变式题：在相同条件下，反应和反应释放的热量几乎相等，从化学键的角度分析，是什么原因？C2H4(g)+H2(g)=C2H6(g) C3H6(g)+H2(g)=C3H8(g) 【解析】因为两个反应都是断开了C=C键中的不稳定的一条，断开了H-H键，吸收的能量基本是相同的，然后分别形成了两条C-H键，放出的能量基本是相等的。因此这两个反应释放的能量几乎相等。【答案】因为两个反应中均断开了相同个数和类型的共价键，又形成了相同个数和类型的共价键，所以能量变化几乎是相同。【规律总结】断开或形成同种类型的化学键时吸收或放出的能量是相等的。学点二、反应热的测定情景激疑阅读教材中“活动探究”，总结下列几个问题：1.实验的目的是什么？2.简述量热器的结构3.量热器的工作原理是什么？4.为什么在实验中使酸或碱稍过量？5.该实验成功的关键是什么？学点归纳一、中和热和燃烧热1.中和热和燃烧热反应热的种类燃烧热中和热定义在1.01105Pa下,1mol物质完全燃烧所放出的热量在25时，酸与碱的稀溶液发生中和反应，生成1mol水时所放出的热量单位kJmol-1或Jmol-1获得数据的方法理论计算、实验方法测量仪器量热计（定压式和定容式）；微量热计二、中和热的测定实验（1）原理：利用简易量热计测定室温下中和反应的反应热，测定反应前后两种溶液温度的变化值，根据Q=-C(T2-T1),计算出反应热。（2）仪器用品：简易量热计、量筒、温度计、玻璃搅拌棒、1.0mol/LNaOH、1.0mol/L盐酸、1.0mol/LKOH、1.0mol/L硝酸（3）实验步骤测量100mL1.0mol/L盐酸的初温；记录数据；调节100mL1.0mol/LNaOH的温度与盐酸的初温相同；快速混合两种溶液，搅拌，测量体系的最高温度；记录数据；计算反应热。分别测定氢氧化钾溶液与盐酸、氢氧化钠溶液与硝酸反应的反应热。（4）数据记录及处理实验溶液温度/K反应热/JT1T2NaOH溶液与盐酸KOH溶液与盐酸NaOH溶液与硝酸迁移应用【例1】用50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：（1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是 。（2）烧杯间填满碎纸条的作用是 。（3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值 (填“偏大、偏小、无影响”)。（4）如果用60mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量 (填“相等、不相等”)，所求中和热 (填“相等、不相等”)，简述理由 （5）用相同浓度和体积的氨水(NH3H2O)代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会 ；（填“偏大”、“偏小”、“无影响”）。【解析】（1）为了使得反应比较充分地进行，比较准确地测定反应后溶液的温度，需要搅拌加快反应的速率、使整个溶液反应均匀。应该使用玻璃搅拌棒进行搅拌。所以缺少搅拌棒。（2）填充碎纸条的作用是为了保温以减少热量的散失。（3）大烧杯上如不盖硬纸板，部分热量散失，求得的中和热数值偏低。（4）因为参加反应的NaOH和HCl的物质的量不相等，所以放出的热量也不相等。但因为中和热是指在25时，酸与碱的稀溶液发生中和反应，生成1mol水时所放出的热量，所以，只要发生中和反应的酸和碱的成分不变，那么，中和热的数值就不变。（5）因为NH3H2O是弱电解质，其电离时要吸收热量，所以与盐酸进行中和反应放出的热量部分用于其电离过程，所以，测得中和热的数值会偏小。【答案】（1）玻璃搅拌棒（2）隔热保温（3）偏低（4）不相等，相等，因为前者与参加反应的酸和碱的物质的量成正比，所以不相等，后者只与参加反应的微粒的形式有关（即氢离子和氢氧根离子），所以计算出来的值是相等的。（5）偏小。【规律总结】在测定中和热时，为了使获得的实验数据尽可能地准确，在实验过程中采取的措施1盐酸、硝酸、氢氧化钠、氢氧化钾四种溶液的物质的量浓度尽可能准确。2所需酸和碱的浓度不宜太大，如都采用1.0molL-1。3为使中和反应充分进行，应该使酸或者碱稍过量。4尽量使酸和碱的起始温度相同，如在内筒中加入酸时，插上温度计后，匀速搅拌，记录初始温度；在加入碱之前调节其温度，使其与量热计中算的温度相同。5使用分刻度较小的温度计，测量时尽可能准确，读数至小数点后第二位。6实验动作要快，尽量减少热量的散失。变式题：已知反应：101kPa时，2C(s)+O2(g)=2CO(g)；H=-221 kJ/mol稀溶液中H+(aq)+OH(aq)=H2O(l)；H=-57.3 kJ/mol下列结论正确的是A.碳的燃烧热大于110.5 kJ/mol B.的反应热为221 kJ/molC.稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为-57.3 kJ/mol D.稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出57.3 kJ热量【解析】所谓燃烧热是指在1.01105Pa下,1mol物质完全燃烧所放出的热量，碳完全燃烧产物是二氧化碳。一氧化碳燃烧放出热量，从给定的热化学方程式来看，1molC燃烧生成CO放出热量110.5 kJ，碳的燃烧热大于该数值。B选项的说法是正确的（第二课时学习热化学方程式）。中和热应该是正值，题目中热化学方程式中的-57.3 kJ/mol是该反应的焓变，其值为负说明该反应是一个放热反应。因为醋酸是弱电解质，电离需要吸收热量，所以稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水时，放出的热量小于57.3 kJ。【答案】B。【规律方法总结】一、本课时主要知识框架反应热中和热燃烧热其他形式的反应热中和反应的反应热的测定实验实验步骤实验仪器及用品实验原理吸热反应放热反应二、判断反应放热反应还是吸热反应的方法1反应物和生成物所具有的总能量的大小。2反应后体系温度的变化。3生成物和反应物的相对稳定性4焓变的值大于0还是小于0。5根据化学平衡移动原理进行判断：升高反应体系的温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低反应体系的温度，化学平衡向放热反应方向移动。