選修4化學(xué)課件
熱化學(xué)的一些初步知識(shí)，啟發(fā)學(xué)生從能量的角度考慮化學(xué)反應(yīng)的問(wèn)題，有利于學(xué)生較全面地認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)。
化學(xué)選修四課件：《焓變、反應(yīng)熱》
一. 教學(xué)內(nèi)容：
焓變 反應(yīng)熱
二. 教學(xué)目標(biāo)：
1. 了解化學(xué)反應(yīng)原理的幾種概念模型法。
2. 理解反應(yīng)熱的含義，能判斷某反應(yīng)是吸熱還是放熱反應(yīng)。
3. 能從微觀角度，運(yùn)用化學(xué)鍵的知識(shí)，解釋化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。
三. 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：
重點(diǎn)：活化能、活化分子、有效碰撞等概念模型及其應(yīng)用
理解反應(yīng)熱的含義、焓變與反應(yīng)熱的關(guān)系并能進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算
難點(diǎn)：活化能、活化分子、有效碰撞等概念模型及其應(yīng)用
理解反應(yīng)熱的含義、焓變與反應(yīng)熱的關(guān)系并能進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算
四. 知識(shí)分析：
（一）活化能、活化分子、有效碰撞和催化劑等概念模型及其應(yīng)用：
有效碰撞：能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞稱為有效碰撞。
活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子稱為活化分子。
活化能：活化分子多出來(lái)的那部分能量稱為活化能，或活化分子的最低能量與反應(yīng)物分子的平均能量的差值稱為活化能。
催化劑：在化學(xué)反應(yīng)中能夠改變化學(xué)反應(yīng)速率，但本身的性質(zhì)和質(zhì)量都不會(huì)發(fā)生變化的物質(zhì)。
說(shuō)明：
1、分子或原子等微粒間的碰撞是物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的必要條件，但不是發(fā)生反應(yīng)的充分條件。有效碰撞是物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的充分必要條件。
2、活化能是指活化分子的最低能量與反應(yīng)物分子的平均能量之間的差值，它與反應(yīng)過(guò)程中放出或吸收能量的多少無(wú)關(guān)。不同的化學(xué)鍵的能量不一樣，因此，破壞或減弱化學(xué)鍵以便啟動(dòng)化學(xué)反應(yīng)的“活化能”也就不一樣，不同的化學(xué)反應(yīng)活化能的差別很大。測(cè)量活化能的主要方法是測(cè)量溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響。
3、某些反應(yīng)的活化能幾乎為0，是因?yàn)樵诜磻?yīng)前反應(yīng)物已經(jīng)成為自由的離子或原子，不再需要用來(lái)破壞或減弱化學(xué)鍵以便啟動(dòng)化學(xué)反應(yīng)的“活化能”的緣故。
4、升溫或降溫可以提高或吸收能量，可影響反應(yīng)物分子的能量，使分子活化；光、超聲波等也可以改變分子的能量，使分子活化。它們是通過(guò)外界提供能量，使部分能量比較低的物質(zhì)獲得能量變成活化分子，從而增大單位體積內(nèi)活化分子的百分?jǐn)?shù)，增大有效碰撞次數(shù)，加快反應(yīng)速率。
5、催化劑可以降低反應(yīng)的活化能，使原來(lái)沒(méi)有達(dá)到活化分子的分子變成活化分子，從而提高單位體積內(nèi)活化分子的百分?jǐn)?shù)，增大有效碰撞次數(shù)，加快反應(yīng)速率。這一點(diǎn)與升高溫度等提供能量的做法不一樣。
6、外界條件，如：濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑等的改變，都是通過(guò)改變單位體積內(nèi)的活化分子的數(shù)目，改變有效碰撞次數(shù)，改變反應(yīng)速率。但不一樣的是，濃度和壓強(qiáng)，改變的是單位體積內(nèi)活化分子的數(shù)目，并沒(méi)有改變活化分子的百分?jǐn)?shù)；而溫度和催化劑則是改變單位體積內(nèi)活化分子的百分?jǐn)?shù)，改變有效碰撞次數(shù)，改變反應(yīng)速率。
（二）反應(yīng)熱和焓變
焓是與內(nèi)能有關(guān)的物理量，反應(yīng)在一定條件下是吸熱還是放熱由生成物和反應(yīng)物的焓值差即焓變（△H）決定。
在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中所釋放或吸收的能量都可用熱量（或換成相應(yīng)的熱量）來(lái)表示，叫反應(yīng)熱，又稱“焓變”，符號(hào)用△H表示，單位一般采用kJ/mol
說(shuō)明：
1、化學(xué)反應(yīng)中不僅存在著“物質(zhì)變化”，還存在著“能量變化”，這種變化不僅以熱能的形式體現(xiàn)出來(lái)，還可以以光、電等形式表現(xiàn)。
2、如果反應(yīng)物所具有的總能量高于生成物所具有的總能量，那么在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，就有部分能量以熱的形式釋放出來(lái)，稱為放熱反應(yīng)；如果反應(yīng)物所具有的總能量低于生成物所具有的總能量，那么在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)物就需要吸收能量，才能轉(zhuǎn)化為生成物。
一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是放熱還是吸熱取決于所有斷鍵吸收的總能量與所有形成新鍵放出的總能量的相對(duì)大小，若斷鍵吸收的總能量小于形成新鍵釋放的總能量，則為放熱反應(yīng)；斷鍵吸收的總能量大于形成新鍵釋放的總能量，則為吸熱反應(yīng)。
3、焓是與內(nèi)能有關(guān)的物理量，在敞口容器中（即恒壓條件下）焓變與反應(yīng)熱相同。
4、從宏觀角度：焓變（△H）：ΔH＝H生成物－H反應(yīng)物（宏觀），其中：
H生成物表示生成物的焓的總量；H反應(yīng)物表示反應(yīng)物的焓的總量；ΔH為“＋”表示吸熱反應(yīng)，ΔH為“－”表示放熱反應(yīng)。
5、從微觀角度：ΔH＝E吸收－E放出 （微觀），其中：E吸收表示反應(yīng)物斷鍵時(shí)吸收的總能量，E放出表示生成物成鍵時(shí)放出的總能量；ΔH為“＋”表示吸熱反應(yīng)，ΔH為“－”表示放熱反應(yīng)。
6、體系：被研究的物質(zhì)系統(tǒng)稱為體系，體系以外的其他部分稱為環(huán)境。放熱是體系對(duì)環(huán)境做功，把能量傳遞給環(huán)境；而吸熱則是環(huán)境對(duì)體系做功，是環(huán)境把能量傳遞給體系。
7、反應(yīng)熱和焓變的單位都是“kJ/mol或kJ·mol－1”，其中mol－1是指每摩爾某一反應(yīng)，而不是指某一物質(zhì)的微粒等。
8、常見(jiàn)的放熱反應(yīng)有：化合反應(yīng)、酸堿中和反應(yīng)、燃燒反應(yīng)、活潑金屬與酸的反應(yīng)等；常見(jiàn)的吸熱反應(yīng)有：分解反應(yīng)、碳與一氧化碳的反應(yīng)、氫氧化鋇與氯化銨固體的反應(yīng)等。
（三）熱化學(xué)方程式：
熱化學(xué)方程式：能表示參加反應(yīng)的物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系的化學(xué)方程式。
說(shuō)明：
1、影響一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱的因素有：①反應(yīng)時(shí)的溫度與壓強(qiáng)；②反應(yīng)物與生成物的狀態(tài)；③方程式中的計(jì)量數(shù)。
2、我們可以通過(guò)：①注明溫度與壓強(qiáng)；②注明反應(yīng)物與生成物的狀態(tài)；③注明△H的正負(fù)；④△H與計(jì)量數(shù)成比例等直觀地表示化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)。
3、熱化學(xué)方程式的意義：表明了物質(zhì)的種類（質(zhì)變的過(guò)程）；表明了物質(zhì)數(shù)量的變化（量變的過(guò)程）；表明了化學(xué)反應(yīng)中能量的變化（焓變）。
4、與化學(xué)方程式相比，正確書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式時(shí)應(yīng)注意：①需注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)；因反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)不同時(shí)，其△H不同。（對(duì)于25℃、101kPa時(shí)進(jìn)行的反應(yīng)可以不注明）；②必須標(biāo)明各種物質(zhì)的狀態(tài)（s、l、g、aq）。（不同物質(zhì)中貯存的能量不同）；③方程式后面必須標(biāo)明反應(yīng)熱，吸熱反應(yīng)ΔH為“＋”、放熱反應(yīng)ΔH為“－”；④熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前面的系數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，所以，可以用分?jǐn)?shù)表示；⑤ΔH的數(shù)值與反應(yīng)的系數(shù)成比例；⑥不需要注明反應(yīng)的.條件。
5、熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)正確的判斷：遵循質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律。
【典型例題】
�。劾�1］下列說(shuō)法正確的是 （ ）
A、需要加熱方能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)
B、放熱的反應(yīng)在常溫下一定很容易發(fā)生
C、反應(yīng)是放熱還是吸熱必須看反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對(duì)大小
D、吸熱反應(yīng)在一定條件下也能發(fā)生
解析：化學(xué)反應(yīng)的能量變化主要表現(xiàn)為放熱或吸熱。反應(yīng)是放熱還是吸熱主要取決于反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對(duì)大小。放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)在一定條件下都可以發(fā)生。反應(yīng)開(kāi)始時(shí)需要加熱的可能是吸熱反應(yīng)，也可能是放熱反應(yīng)。吸熱反應(yīng)開(kāi)始時(shí)需要加熱，反應(yīng)后需要不斷加熱才能使反應(yīng)繼續(xù)下去，如：石灰石高溫煅燒成生石灰；放熱反應(yīng)開(kāi)始加熱，反應(yīng)后會(huì)放出一定的熱量，如果反應(yīng)熱量足夠大，就可以使反應(yīng)維持下去，即反應(yīng)過(guò)程中不需要再加熱，如鐵粉與硫粉的反應(yīng)等。
答案：C、D
�。劾�2］煤燃燒的反應(yīng)熱可通過(guò)以下兩個(gè)途徑來(lái)利用：a、利用煤在充足的空氣中直接燃燒產(chǎn)生的反應(yīng)熱；b、先使煤與水蒸氣反應(yīng)得到H2和CO，然后使得到的H2和CO在充足的空氣中燃燒。這兩個(gè)過(guò)程的熱化學(xué)方程式為：
a、C（s）+O2（g）＝CO2（g） △H＝E1 ①
b、C（S）＋H2O（g）＝CO(g)＋H2(g) △H＝E2 ②
H2（g）+1/2O2(g)＝H2O（g） △H＝E3 ③
CO（g）+1/2O2（g）＝CO2（g） △H＝E4 ④
回答：
�。�1）與途徑a相比途徑b有較多的優(yōu)點(diǎn)，即 。
�。�2）上述四個(gè)熱化學(xué)方程式中的哪個(gè)反應(yīng)的△H>0： 。
�。�3）等質(zhì)量的煤分別通過(guò)以上兩條不同的途徑產(chǎn)生的可利用的總能量關(guān)系正確的是（ ）
A、a比b多 B、a比b少 C、a與b在理論上相同
（4）根據(jù)能量守恒定律，E1、E2、E3、E4之間的關(guān)系為： 。
解析：（1）途徑b是一種煤凈化技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)有：煤的利用率高，變成氣體燃料后，運(yùn)輸方便，使燃料燃燒充分。
�。�2）②為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)體系的能量增加，△H>0。
�。�3）當(dāng)相同的反應(yīng)物通過(guò)不同的途徑的若干反應(yīng)得到相同的生成物時(shí)，這兩個(gè)過(guò)程中的總的能量變化一定相同。
（4）可以通過(guò)反應(yīng)方程式②③④相加或相減消去中間產(chǎn)物，同時(shí)進(jìn)行能量的相加或相減，最終得到的反應(yīng)熱和①相等。
答案：（1）煤的利用率高；變成氣體燃料后，運(yùn)輸方便；使燃料充分燃燒。
（2）反應(yīng)②
�。�3） C （4） E1＝E2＋E3＋E4
�。劾�3］已知火箭發(fā)射時(shí)可用肼（N2H4）作燃料，NO2作氧化劑，這兩者反應(yīng)生成N2和H2O（氣）。且：N2（g）＋2O2（g）＝2NO2（g） △H＝＋67.7kJ/mol ①
N2H4（g）＋O2（g）＝N2（g）＋2H2O（g） △H＝－534kJ/mol ②
請(qǐng)計(jì)算1mol氣態(tài)肼和NO2完全反應(yīng)時(shí)放出的熱量為 kJ，并寫(xiě)出肼與NO2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。
解析：根據(jù)題意，要求下列反應(yīng)的反應(yīng)熱△H的值：
N2H4（g）＋NO2（g）＝3/2 N2（g）＋2H2O（g）；
則有②－①÷2＝③，即△H2－△H1÷2＝△H3。
則△H3＝－534kJ/mol－67.7kJ/mol÷2＝－567.85kJ/mol
答案：567.85；N2H4（g）＋NO2（g）＝3/2 N2（g）＋2H2O（g）；△H3＝－567.85kJ/mol
�。劾�4］拆開(kāi)1molH—H鍵、1molN—H鍵、1molN≡N鍵分別需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，則1molN2生成NH3的反應(yīng)熱為： ，1molH2生成NH3的反應(yīng)熱為 。
解析：1molN2生成NH3，則有3H2+N2＝2NH3
即△H＝436×3＋946×1－391×6＝－92kJ/mol
1molH2生成NH3，則有H2+1/3N2＝2/3NH3
即△H＝－92kJ/mol×1/3＝－30.67kJ/mol
因?yàn)榉磻?yīng)熱單位中的mol－1是指某一反應(yīng)，而不指某一物質(zhì)的物質(zhì)的量
答案：－92kJ/mol；－30.67kJ/mol
【教學(xué)反思與總結(jié)】
本課是在高一已經(jīng)初步接觸了能量變化的基礎(chǔ)上來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)有了一定的感性認(rèn)識(shí)，在課的開(kāi)始就做了演示實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，活躍課堂氣氛，讓學(xué)生真正有一種想要了解知識(shí)的動(dòng)力。在課上我以問(wèn)題為載體，通過(guò)小組討論個(gè)別提問(wèn)的方法，讓學(xué)生充分參與思考討論，教學(xué)效果較好。但是由于經(jīng)驗(yàn)不足，在學(xué)生討論的時(shí)間上把握不是很好，課堂的整體調(diào)控有一定的難度，時(shí)間緊張。
通過(guò)這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)踐，我深刻體會(huì)到，教師要在教學(xué)中實(shí)施素質(zhì)教育，發(fā)展創(chuàng)新教育，必須樹(shù)立開(kāi)放的、符合學(xué)生身心發(fā)展的教學(xué)教育理念，不斷從現(xiàn)代教育心理學(xué)、現(xiàn)代教學(xué)論和認(rèn)識(shí)論、方法論中汲取營(yíng)養(yǎng)，在課堂上學(xué)生什么樣的問(wèn)題都有可能提出來(lái)，就要求教師自身的能力很高，能夠面對(duì)學(xué)生提出的所有問(wèn)題，有很好的調(diào)控能力。
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