第1节 化学反应的热效应 第3课时（教学设计）化学鲁科版2019选择性必修1

第1 节 化学反应的热效应 第3课时：热化学方程式、燃烧热 一、知识目标 1.理解热化学方程式及摩尔燃烧焓的概念。 2.学会热化学方程式的书写及运算，明确其书写的注意事项和规则。 3.掌握热化学方程式中(H)与化学计量数、反应方向、方程式叠加之间的关系。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识化学反应中的物质变化和热量变化，从微观上理解焓变与物质的种类、数目、聚集状态等因素的关系。 2.证据推理与模型认知：通过对热化学方程式的分析和运算，建立热化学方程式的书写和运算模型，培养逻辑推理能力。 3.科学态度与社会责任：认识热化学方程式在能源利用和环境保护中的重要作用，培养科学态度和社会责任感。 一、教学重点 热化学方程式的书写及运算。 二、教学难点 热化学方程式中(H)与化学计量数、反应方向、方程式叠加之间关系的理解和应用。 本节教学内容源于选择性必修一《化学反应原理》第一章第一节《化学反应的热效应》的第3课时《热化学方程式、燃烧热》。热化学方程式是化学反应热效应的定量描述，燃烧热则是热化学中的重要概念，它们在化学反应的能量计算、工业生产中的能量利用等方面都有重要应用，是高中化学知识体系中的重要组成部分，对于学生理解化学反应中的能量变化本质具有关键作用。 教材先通过介绍热化学方程式的概念、意义、注意事项，通过交流研讨多个具体的课堂例题让学生深入理解其含义。在探究热化学方程式书写方法时，结合物质状态对焓变的影响，引导学生总结出书写的要点。之后探讨热化学方程式的运算规则，通过实例让学生掌握化学计量数变化、反应方向变化和方程式叠加时∆H的变化规律。最后引入摩尔燃烧焓（即燃烧热）的概念，明确其单位、意义，并通过例题让学生掌握燃烧热热化学方程式的书写。 教学对象是高中生，在之前的学习中，学生已经对化学反应中的能量变化有了一定的认识，知道反应热与化学键的断裂和形成有关，了解了焓变的概念，这些知识为学习热化学方程式和摩尔燃烧焓奠定了基础。然而，热化学方程式的书写和运算规则相对抽象，对于学生来说有一定的难度。学生在思维上正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，需要通过具体的实例和详细的讲解来帮助他们理解抽象的概念和规则。 此外，学生在学习过程中可能会在热化学方程式中物质状态的标注、∆H的正负判断以及运算规则的应用等方面出现错误。在教学过程中，教师应充分考虑学生的这些特点和可能遇到的问题，结合生活实例和实验现象，采用类比、对比等教学方法，引导学生逐步理解和掌握热化学方程式和摩尔燃烧焓的相关知识，培养学生的逻辑思维能力和解决实际问题的能力。同时，通过课堂例题和课后演练，让学生在实践中巩固所学知识，提高运用能力。 教学环节一 课堂导入 【情景引入】同学们，大家都听过《卖火柴的小女孩》的故事，这里有个有趣的问题：卖火柴的小女孩问，“一根火柴燃烧和多根火柴燃烧相比，哪个放出的热量多呢？” 【进一步引导】其实，在我们的日常生活中，也有很多类似的例子。比如家里做饭用的天然气，它燃烧时会放出热量来加热食物；汽车行驶需要汽油燃烧提供动力。这些化学反应都涉及到热量的变化。那么，我们如何准确地表示这些化学反应中热量的变化呢？这就和我们今天要学习的热化学方程式有关啦。另外，不同的燃料完全燃烧放出的热量是不一样的，像氢气、甲烷等燃料，它们完全燃烧时放出的热量有什么特点呢？这就涉及到我们要学习的另一个重要概念——摩尔燃烧焓。 【问题思考】我们之前学过反应热，那如何计算化学反应的反应热呢？反应热和物质的哪些因素有关呢？ 【学生回答】 1. 反应热的计算方法：，。 2. 反应热与物质的种类、数目、聚集状态和体系的温度、压强等因素有关。 【讲解】评价、强调：反应热的计算有宏观和微观两种角度，宏观上通过产物和反应物的焓变计算，微观上通过键能计算。而物质的聚集状态等因素会对反应热产生影响。我们引入热化学方程式就是为了更准确地表示这些信息。 【设计意图】 1. 激发学生兴趣：通过有趣的故事引入，激发学生的学习兴趣。 2.联系生活实际：联想到日常生活中的天然气燃烧、汽车汽油燃烧等常见现象，让学生感受到化学知识在生活和科技中的广泛应用，使抽象的化学知识变得具体而贴近生活，增强学生对化学学科的亲切感。 3.自然导入新课：回顾反应热的计算方法和影响因素，为热化学方程式的学习做铺垫。 由燃料燃烧释放能量的现象引出如何准确表示化学反应中的热量变化以及不同燃料完全燃烧放热特点的问题，自然地过渡到本节课热化学方程式和摩尔燃烧焓的主题，让学生明确学习目标，带着问题去学习新知识，提高学习的主动性和积极性。 教学环节二 热化学方程式的概念与意义 【问题】给出热化学方程式，让学生思考这个方程式和普通化学方程式有什么不同，它表示了什么意义？ 【学生回答】1. 对比普通化学方程式，发现热化学方程式标明了物质的聚集状态、温度和反应热。2. 回答该热化学方程式的意义：表明时，和反应生成放出的热量。 【讲解】评价、强调：热化学方程式的概念是表示参加反应的物质的物质的量和反应热的关系的方程式。它不仅表示化学反应中物质的变化，也表示化学反应中热量的变化。这里化学计量数表示参加反应物质的物质的量，不表示个数，且化学计量数可以是整数，也可以是分数。 【典例精练】例1请说出下列热化学方程式的意义 （1） （2） 【学生回答】（1）298K时，1 mol气态H2与0.5 mol气态O2反应生成1 mol气态H2O时，放出241.8kJ的热量。 （2）298K时， 1 mol气态H2与0.5 mol气态O2反应生成1 mol液态H2O时，放出285.8kJ的热量。 【举例精练】例2请说出下列热化学方程式的意义 2SO2（g）+O2（g）2SO3（g） =-197 2NH3（g）N2（g）+3H2（g） =+92.4 【学生回答】 298K时， 2 mol气态SO2与1 mol气态O2反应生成2 mol气态SO3时，放出197kJ的热量。 298K时， 2mol气态NH₃完全反应，生成1mol气态H₂和3mol气体H₂时，吸收 92.4kJ的热量。 【问题探索1】请分析例1这两种情况下反应热为何不同？ 【提示】焓的影响因素有哪些? 【学生回答】物质的种类、数目、聚集状态和体系的温度、压强等。固态 液态 气态 吸收热量 吸收热量 放出热量 放出热量 这两个反应产物状态不同（1）是气态变成液态会放出能量，故（2）放出热量多 【评价】非常好，所以我们在写热化学反应方程式时一定要注意物质的状态。 【设计意图】 通过具体的热化学方程式让学生对比思考，理解热化学方程式的概念和意义。对应训练进一步加深学生对热化学方程式意义的理解。为下边热化学反应方程式的书写奠定基础。 教学环节三 热化学方程式的书写与运算 活动一 热化学方程式的书写 【问题】让学生讨论一下，怎样才能正确书写热化学方程式呢？结合之前学过的知识和给出的热化学方程式例子进行思考。 【学生思考】分组讨论后回答：①写出正确的化学方程式；②标明物质的聚集状态（、、和）；③标明温度和压强，不标默认、；④标明反应热，要有“＋”、“－”号、单位。 【讲解】评价、强调：书写热化学方程式的步骤很重要，每一步都不能遗漏。物质的聚集状态不同，反应热可能不同，所以一定要准确标明。温度和压强在不特别说明时按默认值处理。 【典例精练】例3胶状液氢（主要成分是和），实验测得：时，完全燃烧生成液态水和，放出的热量。下列热化学方程式书写正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】完全燃烧生成液态水和是放热反应，应为负，A错误；反应热单位是，C错误；D选项是氢气燃烧的热化学方程式，不符合题意。选B。 【设计意图】 通过讨论让学生自己总结书写热化学方程式的方法，培养学生的归纳总结能力。对应训练巩固学生对书写步骤的掌握。 活动二 热化学方程式的运算 【问题探索2】给出一些热化学方程式的变化例子，如化学计量数变化、反应方向变化和方程式叠加，让学生思考如何变化？例如：已知，若将化学计量数扩大倍，如何变化？若反应方向改变，又如何变化？ 【学生思考】1. 回答化学计量数扩大倍，也扩大倍，变为。2. 回答反应方向改变，变符号，变为。 【讲解】评价、强调：热化学方程式的运算规则为：①化学计量数扩大倍，扩大倍；②化学方程式换方向，变符号； 【对应训练2】完成教材P7交流研讨T1表格 已知在 298 K 时，由氢气和氮气反应生成 1 mol NH3(g) 放热 46.1 kJ，请将下列化学方程式改写成热化学方程式。 3/2H2(g) + 1/2N2(g) = NH3(g)  3H2(g) + N2(g) = 2NH3(g) NH3(g) = 3/2 H2(g) + 1/2 N2(g) [问题探究3】下列反应方程式之间有什么关系，∆H之间又有什么关系？ ①H2(g)+ 1/2 O2 = H2O(g) ∆H1=－241.8 kJ/mol ②H2O(g) = H2O(l) ∆H2=－44.0 kJ/mol ③H2(g)+ 1/2 O2 = H2O(l) ∆H3=－285.8 kJ/mol 【学生回答】①式+②式=③式 ∆H1 + ∆H2 = ∆H3 【小结】热化学方程式的运算规则为：①化学计量数扩大倍，扩大倍；②化学方程式换方向，变符号；③化学方程式相加，相加。 【典例精炼】 例4、下列两个反应，它们的反应热与化学计量数有什么关系？ H2(g)+Cl2(g) ===2HCl(g) ∆H1＝−184.6 kJ/mol ① H2(g) +Cl2(g) ===HCl(g) ∆H2＝_______ kJ/mol ② 【学生回答】系数减半，数值减半−92.3 例5、下列反应方程式之间有什么关系，∆H之间又有什么关系？ H2(g) + I2(g) 2HI(g) ∆H1＝−9.48 kJ/mol ① 2HI(g) H2(g) + I2(g) ∆H2＝ kJ/mol ② 【学生回答】互为逆反应，∆H互为相反数，＋9.48 例6、 已知298 K、101 kPa时： (1)2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)　ΔH1 (2)Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)　ΔH2 (3)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＋ΔH2 C、ΔH3＝ΔH1－2ΔH2 D、ΔH3＝ΔH1－ΔH2 【学生回答】方程式之间的关系(2)X2+(1)=(3) 【设计意图】 通过具体例子让学生探究热化学方程式运算时的变化规律，培养学生的探究能力。对应训练巩固学生对运算规则的理解和应用。 教学环节四 摩尔燃烧焓 活动一 摩尔燃烧焓的概念 【问题】阅读教材P7交流研讨思考总结：什么是 摩尔燃烧焓呢？给出一些物质燃烧的例子，让学生思考 摩尔燃烧焓定义应该包含哪些要素。 【学生思考】思考并回答：应该和纯物质、完全燃烧、生成指定产物、放出热量这些要素有关。 【讲解】评价、强调： 摩尔燃烧焓的概念是时，纯物质完全氧化成同温度下指定产物时焓变。指定产物一般为，，，等。单位是。人教版教材又将其称为燃烧热。 【设计意图】 通过问题引导学生自己思考 摩尔燃烧焓的定义，培养学生的阅读总结思维能力。对应训练巩固学生对摩尔燃烧焓概念的理解。 活动二 燃烧热（摩尔燃烧焓）热化学方程式的书写 【问题】例8已知单质和的摩尔燃烧焓分别为、，让学生写出表达其燃烧热的热化学方程式。 【学生思考】根据燃烧热的概念和热化学方程式的书写方法，写出，。 【讲解】评价、强调：燃烧热热化学方程式是唯一的，可燃物必须是，要完全燃烧到指定产物。 【对应训练】例9下列热化学方程式中，能正确表示物质的燃烧热的是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】A选项，燃烧产物不是，A错误；B选项，不是与氧气反应，不符合燃烧热定义，B错误；C选项，完全燃烧生成，能表示燃烧热，C正确；D选项，可燃物不是，D错误。选C。 【设计意图】 通过具体例子让学生练习摩尔燃烧焓的热化学方程式的书写，巩固学生对燃烧热和热化学方程式书写的综合应用能力。对应训练进一步强化学生对燃烧热热化学方程式书写的掌握。 1、概念： 一、热化学方程式 2、意义：体现物质变化与热量变化 3、注意事项： 计量数表示物质的量，计量数可为整数或分数 4、书写方法： ③标明温度和压强，不标默认25℃、101kPa。 ②标明物质的聚焦状态（s、l、g和aq）。 ④标明反应热，∆H要有“＋”、“-”号、单位kJ/mol 。 ①写出正确的化学方程式。 ①化学计量数扩大n倍，∆H扩大n倍1、概念：101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。 二、摩尔燃烧焓（燃烧热） 2、热化学方程式的书写：唯一性 5、运算规则：②化学方程式换方向，∆H变符号。 ③化学方程式相加，∆H相加。 第 1 章 化学反应与能量转化 第 3 课时：热化学方程式、摩尔燃烧焓 一、热化学方程式 1.概念 表示参加反应的物质的物质的量和反应热的关系的方程式。 2.意义 物质变化与热量变化 3.注意事项 计量数：表示物质的量，可为整数或分数 4.书写方法 写化学方程式 标聚集状态（s、l、g、aq） 标温度压强（默认 25°C、101kPa） 标反应热（“＋”“－”、kJ/mol） 5.运算规则 计量数扩大 n 倍，∆H 扩大 n 倍 方程式换方向，∆H 变符号 方程式相加，∆H 相加 二、摩尔燃烧焓（燃烧热） 1.概念 101 kPa 时，1 mol 纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。 指定产物：C→CO₂(g)；H→H₂O(l)；S→SO₂(g)；N→N₂(g) 2.单位：kJ/mol 3.摩尔燃烧焓的热化学方程式书写 可燃物 1mol 完全燃烧到指定产物 1.请解释以下热化学方程式的含义： 4NH₃(g) + 5O₂(g) = 4NO(g) + 6H₂O(g) ΔH(298 K) = -905 kJ·mol⁻¹ 若将此热化学方程式中各物质化学式前的系数均乘以 2，应如何书写此情况下反应的热化学方程式？ 2.写出 298K 时下列反应的热化学方程式。 （1）0.5mol Cu(s)与适量 O₂(g)反应生成 CuO(s)，放出 78.65kJ 的热量。 （2）1 mol C₂H₄(g)与适量 O₂(g)反应生成 CO₂ (g)和 H₂O(g)，放出 1411.0kJ 的热量。 （3）1mol C(s)与适量 H₂O(g) 反应，生成 CO(g)和 H₂(g)，吸收 131.5kJ 的热量。 3.已知： （1）1 mol N₂(g)中的化学键断裂时需要吸收 946kJ 的能量。 （2）1 mol O₂(g)中的化学键断裂时需要吸收 498kJ 的能量。 （3）1 mol NO(g)中的化学键形成时要释放 632kJ 的能量。 请写出 N₂(g)与 O₂(g)反应生成 NO(g)的热化学方程式。 4.回答下列问题。 （1）在相同温度下，反应①比反应② 释放的热量多，为什么？ CH₄(g) + 2O₂(g) = CO₂(g) + 2H₂O(l) 　　① CH₄(g) + 2O₂(g) = CO₂(g) + 2H₂O(g) 　　② （2）在相同条件下，反应③和反应④释放的热量相差不大，从化学键的角度分析，原因是什么？ C₂H₄(g) + H₂(g) = C₂H₆(g) 　　③ C₃H₆(g) + H₂(g) = C₃H₈(g) 　　④ （注：C₂H₄ 的结构简式为 CH₂ = CH₂，C₂H₆ 的结构简式为 CH₃CH₃，C₃H₆ 的结构简式为 CH₃CH = CH₂，C₃H₈ 的结构简式为 CH₃CH₂CH₃） 5.用 H₂ 或 CO 可以催化还原 NO，以达到消除污染的目的。已知在一定温度下： N₂(g) + O₂(g) = 2NO(g) ΔH₁ = +180.5 kJ·mol⁻¹ ① 2H₂(g) + O₂(g) = 2H₂O(l) ΔH₂ = -571.6 kJ·mol⁻¹ ② 2H₂(g) + 2NO(g) = N₂(g) + 2H₂O(l) ΔH₃ ③ （1）在该温度下反应①属于__________ 反应（填“吸热”或“放热”）。 （2）在该温度下反应①消耗 28 g N₂(g) 时，ΔH₁′=___________________。 （3）在该温度下反应②生成 1 mol H₂O(l) 时，ΔH₂′=___________________。 （4）在该温度下反应③的ΔH₃ =___________________。 在本次教学中，通过创设“卖火柴的小女孩”的问题情境导入新课，成功吸引了学生的注意力，激发了他们的学习兴趣。在讲解热化学方程式和摩尔燃烧焓（燃烧热）的概念、意义、书写方法及运算规则时，结合具体的例题进行分析，学生对知识的理解较为顺利。但在热化学方程式运算规则的应用上，部分学生在处理复杂的方程式叠加和系数变化时仍存在困难，后续需要加强针对性练习。 在课堂互动环节，学生参与度较高，积极讨论热化学方程式书写和反应热计算的问题，但在讨论反应热差异的原因时，部分学生对物质聚集状态与能量的关系理解不够深入，需要在今后的教学中借助更多的实例和直观的图示帮助学生理解。整体而言，教学目标基本达成，但还需进一步优化教学方法，强化学生对重点难点知识的掌握。 2 学科网（北京）股份有限公司 $$