第二节 反应热的计算 第1课时（教学设计）化学人教版2019选择性必修1

第二节 反应热的计算 第1课时 盖斯定律 一、知识目标 1. 理解盖斯定律的内容，了解其在科学研究中的意义。 1. 能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算，掌握虚拟路径法和加和法等解题思路。 二、素养目标 1. 宏观辨识与微观探析：从宏观的化学反应热效应出发，理解盖斯定律只与反应体系的始态和终态有关，而与反应途径无关；从微观角度理解化学反应中能量变化的本质。 1. 证据推理与模型认知：通过对具体反应热计算实例的分析，建立运用盖斯定律计算反应热的思维模型，培养逻辑推理能力。 1. 科学态度与社会责任：了解盖斯定律在火箭推进剂反应热计算等实际应用中的作用，认识化学科学对解决能源等实际问题的重要意义，增强社会责任感。 一、教学重点 盖斯定律的内容、应用盖斯定律进行反应热的计算。 二、教学难点 灵活运用盖斯定律设计合理的反应路径进行反应热的计算。 本节教学内容出自新课标人教版（2019 年版）高中化学选择性必修 1 第一章《化学反应的热效应》第二节《反应热的计算》的课时 1《盖斯定律》。反应热的计算在整个化学学科中具有重要地位，它不仅是对化学反应热效应知识的深化，更是化学热力学的重要组成部分。盖斯定律的引入，为解决一些难以直接测定反应热的问题提供了有效的方法，使反应热的计算更加灵活和广泛。 教材首先通过火箭推进剂燃烧反应热的问题引入，引发学生思考如何获得无法直接测定的反应热，自然地引出盖斯定律。接着介绍了反应热测定的发展简史，让学生了解科学家们在这方面的探索历程，增强对科学研究的认识。然后详细阐述了盖斯定律的内容，并通过多个典型例题展示了盖斯定律在解题中的应用思路，如虚拟路径法、加和法等，最后通过练习题巩固学生对盖斯定律的理解和运用。这种编排符合学生的认知规律，从实际问题出发，逐步引导学生掌握理论知识，并学会运用理论解决实际问题。 教学对象是高二学生，他们已经在必修阶段学习了化学反应与能量的初步知识，对反应热有了一定的认识，知道可以通过实验测定一些反应的反应热。但在实际情况中，很多反应的反应热无法直接测定，这就产生了认知冲突，激发了学生探索如何计算这些反应热的欲望。 在思维能力方面，高二学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，他们已经具备了一定的逻辑推理和分析问题的能力，但对于较为抽象的盖斯定律的理解可能还存在一定的困难。因此，在教学过程中，需要借助具体的实例和形象的比喻，如海拔高度的变化与反应热的类比，帮助学生更好地理解盖斯定律的本质。 此外，学生在解题过程中可能会遇到一些问题，如如何根据已知热化学方程式设计合理的反应路径、如何准确调整热化学方程式的系数和方向等。教师应在教学中加强对解题思路和方法的指导，培养学生的解题能力和科学思维。同时，结合教材中的实际应用案例，如火箭发射、氢气制取等，激发学生的学习兴趣，让学生感受到化学知识在实际生活中的重要作用。 教学环节一 课堂导入 【播放视频】同学们，老师先给大家播放一段精彩的视频。（播放我国北斗导航卫星发射的视频，展示火箭发射时壮观的景象，重点突出火箭发动机喷射出高温气体推动火箭升空的画面） 【提出问题】大家看，火箭发射是一项伟大而神奇的科技成就。而火箭发动机一般选用化学推进剂，它是由燃料和氧化剂组成的，反应后产生高温气体用于火箭推进。那大家有没有想过，如何获得火箭推进剂燃烧时的反应热呢？（给学生一些思考时间，鼓励他们大胆猜测和发言） 【引出实际困难】在科学研究和工业生产中，常常需要了解反应热。许多反应热可以通过实验直接测定，但是有些反应热是无法直接测定的。就像对于化学反应：C(s)+O₂(g)=CO(g)，C燃烧时不可能全部生成CO，总有一部分CO₂生成，难以控制反应的程度，因此该反应的反应热是无法直接测定的。可这个反应热在冶金工业中是非常有用的数据，那能否利用一些已知反应的反应热来计算其他反应的反应热呢？这就是我们今天要探讨的问题。 【设计意图】 1.激发学生兴趣：通过播放精彩的卫星发射视频，展示火箭发射的壮观景象，能迅速吸引学生的注意力，激发他们对科学技术的好奇心和对化学知识的学习兴趣，使学生主动参与到课堂中来。 2.联系实际应用：以火箭推进剂反应热的计算和冶金工业中反应热的需求为例，将抽象的化学知识与实际的科技应用和工业生产联系起来，让学生明白化学知识在解决实际问题中的重要作用，增强学生学习化学的动力和使命感。 3.引发思考，导入新课：提出如何获得火箭推进剂反应热以及能否利用已知反应热计算其他反应热的问题，引发学生的思考，自然地过渡到本节课的主题——盖斯定律，让学生明确学习方向，带着问题去探索新知识，提高学习的主动性和积极性。 教学任务一 盖斯定律 活动一 盖斯定律的引入 【引入】同学们，自2000年中国发射第一颗北斗导航试验卫星至今，已护送60颗北斗导航卫星升空入轨，发射成功率100%。而火箭发动机一般选用化学推进剂，它是由燃料和氧化剂组成的，反应后产生高温气体用于火箭推进。那大家思考一下，如何获得火箭推进剂燃烧时的反应热呢？ 【设计意图】通过我国北斗导航卫星发射的实例，创设真实情境，激发学生的学习兴趣和民族自豪感，同时引出本节课要探讨的反应热计算问题。 【师生活动】 · 教师提出问题，引导学生思考获得火箭推进剂燃烧反应热的方法。 · 学生积极思考，可能会提出通过实验测定等方法。 · 教师进一步引导，指出许多反应热可以通过实验直接测定，但是有些反应热是无法直接测定的。例如对于化学反应，燃烧时不可能全部生成，总有一部分生成（难以控制反应的程度），因此该反应的反应热是无法直接测定的。那能否利用一些已知反应的反应热来计算其他反应的反应热呢？从而引出盖斯定律。 活动二 盖斯定律的探究 【引入】在了解了有些反应热无法直接测定后，我们来看看化学家们是如何解决这个问题的。法国科学家拉瓦锡和拉普拉斯设计了一个简单的冰量热计，利用被融化的冰的重量来测定反应热。后来化学家盖斯改进了拉瓦锡和拉普拉斯的冰量热计，从而较为准确地测量了许多化学反应的热效应。通过大量实验，盖斯发现了一个重要的规律。 【设计意图】介绍反应热测定的发展简史，让学生了解科学研究的过程和方法，培养学生的科学思维和探究精神，同时引出盖斯定律的内容。 【师生活动】 · 教师展示拉瓦锡冰量热器的图片，介绍拉瓦锡和拉普拉斯以及盖斯在反应热测定方面的贡献。 · 教师通过具体的例子，如逐步加水形成不同水合物的过程，，，引导学生观察和分析反应热与反应途径的关系。 · 教师进一步总结得出盖斯定律的内容：在一定条件下，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应进行的途径无关。一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是相同的。可以用海拔高度变化的例子来类比，如从海拔100米到海拔400米，无论走哪条路径，高度差是不变的，反应热就如同高度差，只与始态和终态有关。 · 学生认真听讲，理解盖斯定律的内容，并思考教师所举例子与盖斯定律的联系。 活动三 盖斯定律的应用 【引入】我们已经学习了盖斯定律的内容，那它在实际中是如何应用的呢？接下来我们通过具体的例子来学习盖斯定律的应用。 【设计意图】通过具体的例题，让学生掌握盖斯定律的应用方法，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。 【师生活动】 · 教师给出例题：若反应物变为生成物，可以有两个途径：①由直接变成，反应热为；②由经过变成，再由变成，每步的反应热分别为、、。则有，引导学生理解虚拟路径法的应用思路。 · 教师再给出例题，已知物质燃烧热：，。教师引导学生分析解题思路，找出待求解的热化学方程式中各物质出现在已知热化学方程式中的位置，根据待求解的热化学方程式调整可用热化学方程式的方向、系数和，然后将调整好的热化学方程式和进行加和。具体过程如下： · 已知：，。 · 目标反应：。 · 由减去可得目标反应，所以。 · 学生在教师的引导下，认真分析例题，理解解题思路和方法，尝试自己动手计算。 第二节 反应热的计算 课时1 盖斯定律 一、盖斯定律 1. 内容 · 化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应进行的途径无关。 · 一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，其反应热是相同的。 2. 意义 · 为反应热的研究提供方便。 · 可间接求算不易测定或无法测定的反应热。 二、盖斯定律的应用 1. 虚拟路径法 · 若反应物(A)变为生成物(D)，有不同途径，反应热关系：(H=H1+H2+H3) 2. 加和法 · 步骤：找出、调整、加和、求焓、检查 1.发射火箭时使用的燃料可以是液氢和液氧，已知下列热化学方程式： ①H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l)　ΔH1＝－285.8 kJ·mol－1 ②H2(g)===H2(l)　ΔH2＝－0.92 kJ·mol－1 ③O2(g)===O2(l)　ΔH3＝－6.84 kJ·mol－1 ④H2O(l)===H2O(g)　ΔH4＝＋44.0 kJ·mol－1 则反应H2(l)＋1/2O2(l)===H2O(g)的反应热ΔH为(　　) A．＋237.46 kJ·mol－1 B．－474.92 kJ·mol－1 C．－118.73 kJ·mol－1 D．－237.46 kJ·mol－1 【答案】D 2.已知化学反应的热效应只与反应物的初始状态和生成物的最终状态有关，下列各反应热关系中不正确的是（ ） A.A→F　ΔH=-ΔH6 B.A→D　ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3 C.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0 D.ΔH1+ΔH6=ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5 【答案】D 3.氧化亚铜常用于制船底防污漆，用CuO与Cu高温烧结可制取Cu2O，已知反应： 2Cu(s)＋O2(g)===2CuO(s)　ΔH＝－314 kJ·mol－1 2Cu2O(s)＋O2(g)===4CuO(s)　ΔH＝－292 kJ·mol－1 则CuO(s)＋Cu(s)===Cu2O(s)的ΔH等于(　　) A．－11 kJ·mol－1 B．＋11 kJ·mol－1 C．＋22 kJ·mol－1 D．－22 kJ·mol－1 【答案】A 4.已知298 K、101 kPa时： 2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)　ΔH1 Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)　ΔH2 2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)　ΔH3 则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是(　　) A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2 D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2 【答案】A 5.化学反应的反应热通常可以通过实验进行测定，也可通过理论进行推算。 (1)实验测得5 g甲醇(CH3OH)液体在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ的热量，则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为 _______________________________________________________________ (2)已知4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(l)　ΔH＝－x kJ·mol－1。蒸发1 mol H2O(l)需要吸收的能量为44 kJ，其他相关数据如表： NH3(g) O2(g) NO(g) H2O(g) 1 mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ a b z d 则表中z(用x、a、b、d表示)的大小为____________________。 【答案】(1) CH3OH(l)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－726.4 kJ·mol－1 x＋4a＋5b－6d－264/4 在本次教学中，通过北斗卫星发射引入盖斯定律，激发了学生的学习兴趣。在讲解盖斯定律内容时，结合海拔高度变化的例子，学生较易理解反应热与途径无关这一抽象概念。但在应用盖斯定律解题时，部分学生对虚拟路径法和加和法的运用不够熟练，尤其在调整热化学方程式的方向、系数和(H)时容易出错。在今后教学中，应加强这方面的练习，多安排针对性的例题和习题，让学生通过大量练习巩固方法。同时，在教学过程中要更加关注学生的反馈，及时调整教学节奏和方法，以提高教学效果。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$