第一单元 化学反应的热效应 第1课时（教学设计） 化学苏教版2019选择性必修1

第一单元 化学反应的热效应 第1课时 化学反应的焓变 热化学方程式 一、知识目标 1. 学生能够准确理解焓变的概念，清晰区分反应热与焓变的联系和区别。​ 2. 熟练掌握热化学方程式的书写规则，能够正确书写热化学方程式，并能根据热化学方程式获取相关信息。​3. 理解化学反应中能量变化与化学键断裂和形成的关系，掌握焓变的简单计算方法。​ 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观能量变化、微观化学键断裂与形成，引导学生认识化学反应中能量变化的重要性。 2.证据推理与模型认知：通过对化学反应中能量变化的分析，培养学生的观察能力、分析能力和归纳总结能力。 3.科学态度与社会责任：培养学生严谨的科学态度和创新精神，让学生体会化学在解决能源问题等方面的重要作用。 一、学习重点 1.化学反应中能量的变化及化学反应的本质特征。 2.热化学反应方程式的书写要求。 二、学习难点 1.从宏观及微观的角度深入探究化学反应的本质特征。 2.掌握二氧化硫性质的综合应用。 3.深入理解可逆反应的概念。 本节内容源于苏教版（2019 年版）高中化学选修一《化学反应原理》专题一《化学反应与能量变化》第一单元《化学反应中的热效应》第一课时《焓变 热化学反应方程式》，是高中化学热力学的基础。热力学知识在化工生产和日常生活中有着广泛应用，对于学生理解化学与生活、化学与工业的紧密联系具有重要意义。 教材以生活实例（如化石燃料燃烧）引入焓变概念，对于反应热与焓变的联系与区别有着细微的介绍。先从宏观层面入手，结合能量守恒定律推导 ΔH 计算方法；后又深入微观层面，从化学键角度解释能量变化，并通过图示展示吸放热反应的能量曲线。接着介绍了热化学方程式的书写规则，讲解系统且递进：先对比普通方程式，强调物质状态、反应条件标注；再通过工业合成氨等实例，说明化学计量数与 ΔH 的比例关系。教材内容编排由浅入深，注重理论与实践结合，有助于培养学生的科学探究能力和化学学科核心素养。 教学对象为高一升高二的学生。在前期化学学习中，学生已系统掌握物质的量、离子反应、氧化还原反应等基础概念，以及元素周期律、常见金属和非金属元素的性质，这些知识为学习选择性必修一的化学反应原理、物质结构与性质等内容奠定了基础。然而，前期知识的学习多侧重于具体物质和简单反应，学生对化学原理的本质理解和规律推导能力较为薄弱，尚未建立起完整的化学理论体系。​ 从认知能力来看，此阶段学生抽象思维能力已有所发展，但在面对焓变、熵变、化学平衡常数等高度抽象的概念时，仍需要借助具体实例和直观模型辅助理解。他们对化学实验中的新奇现象充满好奇，乐于通过实验探究验证理论知识，但在分析实验背后的微观原理和规律时，逻辑推理能力和知识迁移能力还有待提升。​在学习方法上，部分学生仍依赖教师的讲解和归纳，缺乏主动构建知识框架的意识。虽具备一定的自主学习能力，但在面对复杂的化学问题，往往难以自主设计探究方案，综合运用知识解决问题的能力不足。 此外，学生在将化学理论与实际生活、生产相结合方面经验欠缺。例如，对于化工生产中的反应条件优化等问题，学生难以从化学原理的角度深入分析和提出解决方案。因此，教学中需依托学生已有知识，通过理论推导、实验模拟、工业案例剖析等方式，引导学生自主构建知识体系，强化逻辑思维训练，培养学生运用化学原理解决实际问题的能力。​ 教学环节一 新课导入 【提问】化学反应过程中，既有物质的变化，又伴随能量的变化，这些能量变化通常以热能、电能等形式表现出来，研究化学反应中能量变化对生产生活有着重要的意义。化学反应中的能量变化有什么规律？如 何定量描述呢？（给学生一些思考和发言时间，引导学生调动知识储备，踊跃回答问题） 【学生回答】反应热--△H。 【讲解】大家说得都很不错。那么反应热就一定是我们必修二所学的△H吗？这节课请大家认真听讲，一起再次深入认识反应热与△H吧！ 设计意图 1.激发学生兴趣：以提问学生已学习过的反应热作为开场，能迅速吸引学生的注意力，激发他们的表达欲望，使学生主动参与到课堂中来。 2. 引发认知冲突：通过回顾必修所学内容，反问学生反应热和△H之间的联系，不仅能增加学生对于已有知识的回忆，还能方便学生构建新的知识体系。 3.引发思考，导入新课：从必修二所学知识，自然地过渡到本节课的主题，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。 教学环节二 化学反应的焓变 活动一：课堂思考引入 【引入】同学们，在开始今天的课程之前，请大家思考一个问题：你知道为什么化学反应会伴随着热的变化吗？ 设计意图 通过问题激发学生的学习兴趣，引导学生主动思考，为后续学习做铺垫。 活动二：反应热和焓变的概念辨析 【讲解】同学们，反应热指的是在化学反应中，当反应物和生成物具有相同温度时，体系吸收或释放的热。 【提问】哪位同学能说一说化学反应为什么会产生反应热呢？？ 【学生回答】对于物质的量确定的反应体系来说，其中物质的各种能量总和称为内能，受温度、压强和物质的聚集状态等影响。当内能发生改变，体系就会产生反应热。 【讲解】非常好。那什么又叫做焓变呢？ 【学生回答】在恒压的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热即为反应的焓变，用△H表示，单位常采用kJ·mol-1。 【提问】那请同学们根据反应热和焓变的概念，思考反应热与焓变有什么区别与联系呢？ 【学生回答】严格地讲，焓变是指在恒压的条件下，体系仅做体积功，不做其他功（如电功等）的变化过程中的热效应。如不特别指明，化学反应的反应热就是该反应的焓变。 设计意图 通过讲解、提问和交流讨论，让学生清晰认识到反应热与焓变的区别与联系，培养学生的观察和总结能力。 活动三：宏观辨识吸热反应与放热反应 【讲解】吸热反应与放热反应 （1）吸热反应：△H > 0，绝大多数分解反应、铵盐和强碱的反应、以C、H2为还原剂的氧化还原反应。 （2）放热反应：△H < 0，所有燃烧反应、酸碱中和反应、铝热反应、绝大多数化合反应、活泼金属与酸或水的反应、物质的缓慢氧化。 【提问】化学反应是吸热还是放热，取决于什么？ 【学生回答】反应物总能量与生成物总能量的相对大小。 【讲解】非常好，反应物总能量大于生成物总能量时，放出热量；反应物总能量小于生成物总能量时，吸收热量。 【提问】那如何用物质能量的变化表示反应的焓变？ 【学生回答】∆H＝ 生成物－ 反应物 设计意图 通过宏观辨识，让学生直观地认识能量变化带来的体系热量的变化，并通过图像展示加深对反应的的理 解。 活动四：微观探析化学反应的本质 【提问】既然吸热或放热反应取决于化学反应的能量变化，那么这能量变化究竟是由什么引起的呢？ 【学生回答】化学键的断裂与形成。 【讲解】化学反应实质是旧化学键的断裂，断键吸热；新化学键的生成，成键放热。 【提问】能否从键能的角度估算反应的焓变？ 【学生回答】∆H＝∑E (反应物键能)－∑E (生成物键能)。 设计意图 通过微观探析，引导学生思考化学反应的本质特征，拓宽学生的学习深度。 活动五：典例精讲 典例1：已知断裂1mol H2(g)中的H-H键需要吸收436kJ的能量，断裂1mol O2(g)中的共价键需要吸收498kJ的能量，生成H2O(g)中的1mol H-O键释放463kJ的能量。试计算出O2(g)与H2(g)反应生成H2O(g)的∆H 。 【学生回答】- 483.6 kJ·mol-1 【讲解】注意计算公式的选择，∆H＝∑E (反应物键能)－∑E (生成物键能) ＝2×436 kJ·mol-1＋498 kJ·mol-1－4×463.4 kJ·mol-1 ＝- 483.6 kJ·mol-1 设计意图 通过例题巩固学生对键能估算反应热的能力，培养学生运用知识解决问题的能力。 教学环节三 热化学反应方程式 活动一：热化学反应方程式 【交流与讨论】请观察下列表示氢气在氧气中燃烧生成水和水分解为氢气、氧气反应热效应的化学方程式，分析并讨论其在书写上与化学方程式有何不同？ ①2H2(g) + O2(g) = 2H2O(1) △H = -571.6 kJ·mol-1 ②H2(g) + O2(g) = H2O(1) △H = -285.8 kJ·mol-1 ③2H2 (g) + O2 (g) = H2O(g) △H = - 483.6kJ·mol-1 ④H2O(l) = H2(g) + O2(g) △H = 285.8 kJ·mol-1 【学生回答】多了物质状态和反应的焓变 设计意图 通过新旧知识对比，找寻其中区别与联系，帮助学生重现并完善已有知识体系。 活动二：热化学反应方程式的意义 【提问】同学们，热化学反应方程式既然书写与方程式有所不同，必然有它独特的意义，以热化学反应方程式 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(1) △H = -571.6 kJ·mol-1为例，你能说出它的意义吗？ 【学生回答】表明了2 mol 气态H2与1 mol 气态O2反应生成 2 mol 液态H2O时，放出571.6 kJ 的热量。 【讲解】非常好，对于热化学反应方程式来说，化学计量数代表的是具体的物质的量。 【学生回答】在恒压的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热即为反应的焓变，用△H表示，单位常采用kJ·mol-1。 【交流与讨论】你能再次根据上述热化学反应方程式的区别与联系，总结出热化学反应方程式的书写要求吗？ 【学生回答】放热反应一定为“-”，吸热反应一定为“+”； 物质的状态必须正确[气态(g)、液态(l)、固态(s)、溶液(aq)]；化学计量数不表示分子数或原子个数，仅表示物质的量(可以是整数，也可以是分数)；焓变的数值必须与热化学方程式的化学计量数相对应；当反应逆向进行时，其焓变与正反应的焓变数值相等，符号相反。 设计意图 通过交流讨论、讲解和提问，让学生再次学习热化学方程式的书写要求，培养学生书写的规范性。 活动三：典例精讲 典例1：典例2：25℃、101kPa时，1g甲烷气体完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水，放出55.64kJ的热，写出该反应的热化学方程式。 【学生回答】CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(g) ΔH = -890.2kJ·mol-1 【讲解】提醒物质状态、ΔH的正负 解：甲烷燃烧的化学方程式为CH4 + 2O2 =点燃= CO2 + 2H2O 设1mol甲烷完全燃烧放出的热为x，则有 = 解得 x≈890.2kJ 则该反应的热化学方程式为 CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(g) ΔH = -890.2kJ·mol-1 典例3：写出下列反应的热化学方程式（反应条件均为25℃、101kPa)。 (1)N2(g)与H2(g)反应生成17gNH3(g)，释放46.2kJ的热。 【学生回答】N2 (g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ΔH = -92.2kJ·mol-1 (2)1mol C2H5OH(I)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(1)，释放1366.8kJ的热。 【学生回答】C2H5OH (l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 3H2O(l) ΔH = -1366.8kJ·mol-1 (3）标准状况下，44.8LC2H2(g)在O2(g)中完全燃烧生成CO2(g)和H2O(1)，释放2599.2kJ的热。 【学生回答】2C2H2 (g) + 5O2(g) = 4CO2(g) + 2H2O(l) ΔH = -2599.2kJ·mol-1 (4) 12gC(石墨，s)与适量H2O(g)反应完全转化为CO(g)和H2(g)，吸收131.3kJ的热。 【学生回答】C(石墨，s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) ΔH = +131.3kJ·mol-1 【讲解】注意∆H与化学计量数之间的比例关系。 设计意图 通过例题巩固学生对热化学反应方程式书写要求的识记，培养学生的规范书写的能力。 第一单元 化学反应的热效应 第1课时 焓变 热化学反应方程式 一、焓变 1、反应热：反应热指的是在化学反应中，当反应物和生成物具有相同温度时，体系吸收或释放的热。 2、焓变：在恒压的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热即为反应的焓变，用△H表示，单位常采用kJ·mol-1 3、宏观辨识—能量角度(∆H＝ 生成物－ 反应物) 4、微观探析—化学键角度(∆H＝∑E (反应物键能)－∑E (生成物键能)) 2、 热化学反应方程式 1、热化学反应方程式。 2、书写要求： 1. 下列反应中，生成物的总能量大于反应物的总能量的是（ ） A．氢氧化钠溶液与稀H2SO4反应 B．铝和氧化铁高温条件下反应 C．灼热的碳与CO2反应生成CO D．金属钠与水反应生成氢气 2. (双选)相同温度时，氢气与氧气反应的变如下：H2(g) + 𝟏/𝟐O2(g) = H2O(l) △H= a kJ/mol；② 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) △H= bkJ/mol；对于a和b的关系，下列说法正确的是（ ） A． a >0，b>0 B． a<0，b<0 C．2a=b D．a=2b 3. CO(g)与H2O(g)反应过程的能量变化如图所示，有关两者反应的说法正确的是（ ） A．该反应为吸热反应 B．CO(g)和H2O(g)所具有的总能量大于 CO2(g)和H2(g)具有的总能量 C．反应的热化学方程式是CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g) △H=+41 kJ·mol-1 D．1 mol CO2(g)和 1 mol H2(g)反应生成 1 mol CO(g)和H2O(g)要放出 41 kJ 热量 4．火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态双氧水。当把 0.4mol的液态肼和0.8molH2O2，混合反应，生成氮气和水蒸气，放出256 kJ 的热量(相当于25℃、101 kPa 下测得的热量)。 (1)反应的热化学方程式为 . (2)此反应用于火箭推进，除释放大量热和快速产生大量气体外，还有一个很大的优点是 . 虽借助生活实例与模型辅助学生理解焓变这一抽象概念，但部分学生仍存在理解模糊的情况。这反映出教学中对概念难点的拆解不够细致，缺乏循序渐进的引导，导致学生未能完全掌握核心知识。​​ 教学环节展开时，虽用认知冲突激发学生兴趣，但在引导学生分析微观原理时，互动环节设计不足，未能及时发现并解决学生逻辑断层问题。此外，自主探究环节缺乏明确的方法指导和步骤分解，导致依赖教师的学生难以主动参与。后续教学需优化教学环节设计，强化知识引导与实践应用，提升教学实效。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$