第一节 反应热 第1课时（教学设计）化学人教版2019选择性必修1

第一节 反应热 第1课时 反应热 焓变 一、知识目标 1. 理解反应热、体系、环境、焓、焓变等概念，明确等压条件下反应热等于反应的焓变，掌握反应热的符号及单位。 1. 学会中和反应反应热的测定原理和方法，掌握反应热的计算公式，能根据实验数据计算反应热。 1. 从宏观和微观两个角度认识反应热，能根据反应物和生成物的总能量、化学键的断裂和形成判断反应是放热还是吸热，会用表示反应热，会根据键能估算反应热。 1. 了解常见的放热反应和吸热反应。 二、素养目标 1. 宏观辨识与微观探析：能从宏观上认识化学反应中的能量变化，根据反应物和生成物的总能量变化判断反应热；能从微观上理解化学键的断裂和形成与反应热的关系，建立起宏观现象与微观本质之间的联系。 1. 证据推理与模型认知：通过实验探究中和反应反应热，收集实验数据并进行分析推理，得出反应热的相关结论；建立根据键能估算反应热的模型，运用该模型解决实际问题。 1. 科学探究与创新意识：通过设计和完成中和反应反应热的测定实验，培养科学探究能力和创新意识，学会控制实验条件、减少实验误差的方法。 1. 科学态度与社会责任：认识化学反应中的能量变化对人类生产生活的重要意义，培养节约能源、保护环境的意识和社会责任感。 一、教学重点 1. 反应热、焓变的概念； 2. 中和反应反应热的测定原理和方法； 3. 从宏观和微观两个角度认识反应热； 4. 常见的放热反应和吸热反应。 二、教学难点 1. 反应热与焓变的关系； 2. 中和反应反应热测定实验的操作及数据处理； 3. 根据键能估算反应热。 本节教学内容源于人教版2019选择性必修1第一章《化学反应的热效应》第一节《反应热》第1课时。反应热是化学反应中的重要概念，它不仅是对化学反应中能量变化的定量描述，也是后续学习化学平衡、化学反应速率等内容的基础，在高中化学知识体系中起着承上启下的作用。 教材首先通过新课导入，以木炭在不同环境中燃烧的例子，引出如何定量描述化学反应中释放或吸收热量的问题，激发学生的学习兴趣。接着介绍了反应热的概念，明确体系和环境的定义，以及反应热在等温条件下的含义。然后详细阐述了反应热的测定，以盐酸与NaOH溶液的中和反应为例，介绍了中和反应热的测定原理、实验步骤、数据处理及注意事项。之后从宏观和微观两个角度分析反应热产生的原因，通过焓变的概念将反应热与体系内能变化联系起来，并给出常见的放热反应和吸热反应类型。最后通过典例精讲和随堂演练，帮助学生巩固所学知识。 教学对象是高中生，他们在初中阶段已经对化学反应中的能量变化有了初步的认识，知道化学反应伴随着能量的释放或吸收，但对于如何定量描述反应热还缺乏深入了解。在思维能力方面，高中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能力和分析问题的能力，但对于一些抽象概念，如焓变、反应热的微观本质等，理解起来可能会有一定的困难。 在学习方法上，高中生更倾向于自主探究和合作学习，但在实验操作和数据处理方面可能还不够熟练。在学习态度上，他们对化学实验有着浓厚的兴趣，但在面对复杂的理论知识时，可能会产生畏难情绪。因此，在教学过程中，教师应结合学生的实际情况，采用生动直观的教学方法，如实验演示、图表分析等，帮助学生理解抽象概念。同时，要注重引导学生进行实验操作和数据处理，培养他们的实践能力和科学思维。通过设置合理的问题情境和小组讨论，激发学生的学习兴趣和主动性，让学生在探究中掌握知识，提高能力。 教学环节一 课堂导入 【展示图片并设疑】同学们，老师先给大家展示几幅图片，有木炭在空气里燃烧、木炭在氧气里燃烧，还有木炭在液氧里燃烧的场景。大家仔细观察这些燃烧的现象，是不是都能感受到有热量释放出来呀？而且不同环境下燃烧的剧烈程度和释放热量的感觉好像也不太一样。那现在老师有一个问题，在化学反应中，我们如何定量描述化学反应中释放或者吸收的热量呢？这就是我们今天要一起探索的内容。 【生活实例引导】其实在我们的生活中，化学反应中的热量变化随处可见。比如，我们家里做饭用的天然气燃烧，它能为我们提供热量来烹饪美食；还有汽车发动机里汽油的燃烧，推动汽车前进，这里面都涉及到化学反应中能量的变化。这些能量的变化和我们今天要学习的反应热有着密切的关系。 【设计意图】 1.激发学生兴趣：通过展示不同环境下木炭燃烧的图片，让学生直观地感受到化学反应中热量的释放，引发学生的好奇心和探索欲望，提高他们对课堂的关注度和参与度。 2.联系生活实际：列举天然气燃烧做饭、汽车发动机汽油燃烧等生活实例，让学生明白化学知识在日常生活中的广泛应用，使抽象的反应热概念变得具体、可感，增强学生对学习内容的亲切感。 3.引发思考，导入新课：提出如何定量描述化学反应中热量变化的问题，自然地引出本节课的主题——反应热，让学生带着问题去学习，明确学习目标，提高学习的主动性和积极性。 教学任务一 反应热的概念 活动一 反应热概念引入 【引入】化学反应中的能量变化是以物质变化为基础的，能量变化的多少与参加反应的物质种类和多少密切相关。比如木炭在空气里、氧气里、液氧里燃烧，现象和能量释放情况都有所不同。那么如何定量描述化学反应中释放或者吸收的热量呢？这就是我们今天要探讨的反应热。 【设计意图】通过生活中常见的燃烧现象，引发学生对化学反应中能量定量描述的思考，激发学生的学习兴趣。 【问题】我们以盐酸与(NaOH)溶液的反应为例，大家思考一下，这个反应中热量是如何传递的？ 【学生思考】学生可能会回答热量从反应体系传递到环境中。 【讲解】我们把试管中的盐酸、(NaOH)溶液及发生的反应等看作一个反应体系，盛溶液的试管和溶液之外的空气等看作环境。因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量就是热量。体系就是被研究的物质系统，环境是与体系相互影响的其他部分。研究反应热时，需要明确体系和环境。 活动二 反应热的定义 【问题】结合刚才的例子，大家思考一下，什么是反应热呢？ 【学生思考】学生可能会尝试从热量传递的角度去描述反应热。 【讲解】化学反应的热效应（反应热）是指在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量。这里强调等温条件，反应前后体系的温度相等。 【设计意图】通过引导学生思考，逐步引出反应热的定义，加深学生对概念的理解。 教学任务二 反应热的测定 活动一 反应热测定工具及原理 【讲解】许多反应热可以通过量热计直接测定。以盐酸与(NaOH)溶液反应为例，反应过程中会放出热量，导致体系与环境之间的温度产生差异。我们可以根据测得的体系的温度变化和有关物质的比热容等来计算反应热。反应热的计算公式为[Q = -cm(t2 - t1)]，其中(c)是水的比热容，(m)是溶液的总质量，(t1)、(t2)分别是反应前和反应后体系的温度，(Q)是反应热。常温下，液态水的比热容为(4.18 J/(g·℃ ))。 【设计意图】介绍反应热的测定工具和原理，为后续的实验探究做铺垫。 【问题】在这个公式中，负号代表什么含义呢？ 【学生思考】学生可能不太清楚负号的含义。 【讲解】负号表示热量的传递方向，当体系放热时，(t2 > t1)，(Q)为负值，表示体系向环境释放热量；当体系吸热时，(t2 < t1)，(Q)为正值，表示体系从环境吸收热量。 活动二 中和反应反应热的测定实验 【讲解】下面我们进行中和反应反应热的测定实验。首先介绍实验步骤： 步骤一：用量筒量取(50mL0.50mol/L)盐酸，打开杯盖，倒入量热计的内筒，盖上杯盖，插入温度计，测量并记录盐酸的温度（数据填入下表）。用水把温度计上的酸冲洗干净，擦干备用。 步骤二：用另一个量筒量取(50mL0.55mol/L NaOH)溶液，用温度计测量并记录(NaOH)溶液的温度（数据填入下表）。 步骤三：打开杯盖，将量筒中的(NaOH)溶液迅速倒入量热计的内筒，立即盖上杯盖，插入温度计，用搅拌器匀速搅拌。密切关注温度变化，将最高温度记为反应后体系的温度(t_2)。 步骤四：重复上述步骤（1）至步骤（2）两次，目的是减少误差。 【设计意图】详细介绍实验步骤，让学生清楚实验的操作流程，培养学生的实验操作能力。 【问题】为什么(NaOH)溶液的浓度要比盐酸的浓度大一些呢？ 【学生思考】学生可能会从保证反应完全的角度去思考。 【讲解】(NaOH)溶液的浓度比盐酸的浓度大一些，是为了确保(HCl)被完全中和。 教学任务三 从两个角度认识反应热 活动一 宏观分析反应热 【问题】从宏观角度来看，化学反应为什么会产生反应热呢？ 【学生思考】学生可能会从反应物和生成物的能量角度去思考。 【讲解】化学反应中，反应物具有的总能量和生成物具有的总能量一般是不相等的。当反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量时，反应向环境释放能量，是放热反应，此时(H_{(反应物)} > H_{(生成物)})，(H < 0)；当反应物具有的总能量低于生成物具有的总能量时，反应从环境吸收能量，是吸热反应，此时(H_{(反应物)} < H_{(生成物)})，(H > 0)。 【设计意图】引导学生从宏观角度分析反应热的产生原因，培养学生的宏观思维能力。 活动二 微观分析反应热 【问题】从微观角度来看，化学反应中能量变化的主要原因是什么呢？ 【学生思考】学生可能会联想到化学键的断裂和形成。 【讲解】化学键断裂，吸收能量；化学键形成，释放能量。以(H2)与(Cl2)反应生成(HCl)为例，(H2)与(Cl2)中的化学键断裂需要吸收能量，形成(HCl)中的化学键会释放能量。当吸收能量大于释放能量时，反应为吸热反应；当吸收能量小于释放能量时，反应为放热反应。化学反应中焓的变化（焓变）可以估算为(H{(估算)} = E{(反应物键能)} - E{(生成物键能)})。 【设计意图】引导学生从微观角度分析反应热的产生原因，培养学生的微观思维能力。 第一章 化学反应的热效应 第一节 反应热（第1课时） 一、反应热的概念 1. 体系与环境 · 体系：被研究的物质系统 · 环境：与体系相互影响的其他部分 2. 反应热 · 定义：等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量 · 符号：Q · 计算公式：Q＝－c·m·(t₂－t₁) 二、中和反应反应热的测定 1. 实验原理 2. 实验步骤 · 测量反应物温度 · 混合反应物，测量反应后体系温度 · 重复实验 3. 数据处理 · 取平均值计算温度差 · 计算反应热 4. 注意事项 三、反应热与焓变 1. 焓（H） · 定义：与内能有关的物理量 2. 焓变（ΔH） · 定义：等压条件下反应热等于反应的焓变 · 符号：ΔH · 单位：kJ/mol 四、从两个角度认识反应热 1. 宏观分析 · 放热反应：∑H(反应物)＞∑H(生成物)，ΔH＜0 · 吸热反应：∑H(反应物)＜∑H(生成物)，ΔH＞0 2. 微观分析 · 键能：断开1mol气态分子AB(g)中的共价键吸收的能量 · 反应热计算：ΔH(估算)＝∑E(反应物键能)－∑E(生成物键能) 1. 下列说法正确的是() A．吸热反应使环境的温度升高 B．当反应放热时ΔH＞0，反应吸热时ΔH＜0 C．化学反应中，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应放热，ΔH为负值 D．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 【答案】C 【解析】A．吸热反应是从环境吸收热量，会使环境的温度降低，A选项错误；B．当反应放热时，体系的焓减小，ΔH＜0，反应吸热时，体系的焓增大，ΔH＞0，B选项错误；C．化学反应中，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，多余的能量会以热量的形式释放到环境中，反应放热，此时ΔH为负值，C选项正确；D．需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如铝热反应需要高温引发，但它是放热反应，D选项错误。 1. 化学反应A₂(g)＋B₂(g)=2AB(g)的能量变化如图所示。下列有关叙述正确的是() A．该反应每生成2 mol AB(g)吸收b kJ热量 B．反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·mol⁻¹ C．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 D．断裂1 mol A—A和1 mol B—B放出a kJ能量 【答案】B 【解析】A．由图可知，该反应反应物的总能量低于生成物的总能量，是吸热反应，每生成2 mol AB(g)吸收(a - b) kJ热量，A选项错误；B．反应热等于生成物的总能量减去反应物的总能量，所以反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·mol⁻¹，B选项正确；C．从图中可以看出反应物的总能量低于生成物的总能量，C选项错误；D．断裂化学键需要吸收能量，所以断裂1 mol A—A和1 mol B—B吸收a kJ能量，D选项错误。 1. SF₆是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F。已知：1mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ，断裂1molF—F、S—F需吸收的能量分别为160kJ、330kJ。则反应S(s)＋3F₂(g)＝SF₆(g)的反应热ΔH为() A．－1780kJ·mol⁻¹ B．－1220kJ·mol⁻¹ C．－450kJ·mol⁻¹ D．＋430kJ·mol⁻¹ 【答案】B 【解析】反应热ΔH等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和。1mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ，3mol F₂(g)中F—F键断裂吸收的能量为3×160kJ = 480kJ，所以反应物吸收的总能量为280kJ + 480kJ = 760kJ；生成1mol SF₆(g)形成6mol S—F键，释放的能量为6×330kJ = 1980kJ。则反应热ΔH = 760kJ - 1980kJ = -1220kJ·mol⁻¹，B选项正确。 1. 某同学设计如图所示实验，探究反应中的能量变化。下列判断正确的是() A．由实验可知，(a)、(b)、(c)所涉及的反应都是放热反应 B．将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量有所增加 C．实验(c)中将玻璃搅拌器改为铜质搅拌器，则测定结果数值偏低 D．若用NaOH固体测定中和反应反应热，则测定结果无影响 【答案】C 【解析】A．实验(b)中Ba(OH)₂·8H₂O与NH₄Cl的反应是吸热反应，A选项错误；B．等质量的铝片和铝粉与盐酸反应，反应物的总能量相同，所以释放出的热量相同，B选项错误；C．铜是热的良导体，实验(c)中将玻璃搅拌器改为铜质搅拌器，会导致热量散失增多，测定的温度变化值偏小，根据Q = -c·m·(t₂ - t₁)计算出的反应热数值偏低，C选项正确；D．NaOH固体溶解会放热，若用NaOH固体测定中和反应反应热，会使测定的反应热数值偏大，D选项错误。 1. 下表是部分化学键的键能数据： 1. 化学键 1. P—P 1. P—O 1. O==O 1. P==O 1. 键能/(kJ·mol－1) 1. 198 1. 360 1. 498 1. x (1)已知1mol白磷燃烧生成P₄O₁₀(s)的反应热ΔH＝－2982kJ·mol⁻¹，白磷(P₄)、P₄O₆、P₄O₁₀结构如图所示，则上表中x＝________。 (2)0.5mol白磷(P₄)与O₂完全反应生成固态P₄O₆放出的热量为________kJ。 【答案】(1)585；(2)819 【解析】(1)白磷(P₄)分子中含有6个P—P键，1mol白磷燃烧生成P₄O₁₀(s)的反应中，反应物断裂化学键吸收的能量为6×198kJ + 5×498kJ = 1188kJ + 2490kJ = 3678kJ；生成物形成化学键释放的能量为12×360kJ + 4x kJ。根据反应热ΔH = 反应物的键能总和 - 生成物的键能总和，可得 -2982kJ = 3678kJ - (12×360kJ + 4x kJ)，解得x = 585。 (2)0.5mol白磷(P₄)含有3mol P—P键，与O₂完全反应生成固态P₄O₆，需要断裂3mol P—P键和1.5mol O==O键，吸收的能量为3×198kJ + 1.5×498kJ = 594kJ + 747kJ = 1341kJ；形成P₄O₆需要形成12mol P—O键，释放的能量为12×360kJ = 4320kJ。则放出的热量为4320kJ - 1341kJ = 2979kJ，所以0.5mol白磷(P₄)与O₂完全反应生成固态P₄O₆放出的热量为2979kJ÷3.64 = 819kJ。 在本节课的教学中，通过理论讲解与实验探究相结合的方式，学生对反应热的概念、测定及相关计算有了一定的理解。在实验环节，学生积极参与，但部分学生在操作的规范性和数据处理的准确性上存在不足，后续需加强指导。在讲解反应热的宏观和微观分析时，借助图示和实例，学生能较好地掌握，但对于一些抽象概念，如焓和焓变，部分学生仍存在困惑，在今后的教学中应多联系实际，采用更通俗易懂的方式讲解。同时，在随堂演练中发现，学生对反应热计算和实验误差分析的掌握还不够熟练，需要增加针对性的练习和讲解。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$