1.1 反应热 第1课时（教学设计）化学人教版选择性必修1

该高中化学教学设计聚焦反应热与焓变核心知识，课堂导入展示神舟飞船发射视频片段及暖宝宝、自热火锅等生活实例，连接必修阶段化学反应能量变化的定性认知，引出定量描述反应热的需求，搭建从定性到定量的学习支架。 该资料以“概念建立-实验探究-本质解析”为主线，突出中和热测定实验的误差分析与优化措施，引导学生从宏观物质总能量和微观化学键键能双角度推导焓变计算，落实科学探究与实践、宏观辨识与微观探析核心素养。通过分组讨论误差原因、推导计算公式等活动，培养学生科学思维，为教师提供逻辑清晰、可操作性强的教学方案，助力学生构建完整的反应热认知体系。

第一节 反应热 第1课时 反应热 焓变 年级 高二 学科 化学 课型 新授课 教材 人教版选择性必修1 第一章 第一节 第1课时 教学目标 1. 准确理解反应热的定义，明确体系、环境、等温条件的基本含义，能区分吸热反应与放热反应。 2. 掌握中和反应反应热的测定原理、实验操作步骤、数据处理方法，能分析实验误差产生的原因，说出提高实验准确度的优化措施。 3. 理解焓、焓变的概念，明确等压条件下化学反应的反应热等于焓变，掌握的符号与反应吸放热的对应关系：放热反应，吸热反应，焓变单位为。 4. 能从宏观（反应物与生成物总能量的相对大小）和微观（化学键断裂与形成的能量变化）两个角度解释反应热的产生原因，掌握焓变的两种计算方式：、。 教学重点 1.反应热的定义； 2.等压条件下反应热与焓变的对应关系，的符号与吸放热反应的判断； 3.焓变与反应物、生成物总能量的关系； 4.中和反应反应热的测定实验操作与数据处理。 教学难点 1.从宏观、微观两个角度解释反应热产生的原因； 2.中和热测定的实验误差分析； 3.结合键能、总能量数据进行焓变的相关计算。 教材分析 本节教学内容源于新课标人教版（2019年版）高中化学选择性必修1第一章《化学反应的热效应》第一节第1课时，是化学反应原理模块的开篇核心内容。它既是对必修阶段“化学反应与能量”相关定性知识的深化拓展，也为后续热化学方程式书写、盖斯定律应用、反应热定量计算等内容奠定理论与方法基础，在化学反应能量变化的知识体系中起到承上启下的关键作用。 按照课标要求，本节内容按照“概念引入→实验探究→理论深化”的逻辑编排：先结合神舟飞船能量供给等生活生产场景，引出等温条件下反应热的定义；再通过中和反应反应热的测定实验，引导学生掌握反应热的测定原理、操作要点、数据处理方法与误差分析思路；最后从宏观物质总能量、微观化学键键能两个维度解读焓变的本质，明确等压条件下反应热与焓变的等价关系。教材注重实验探究与理论推导结合，着力落实宏观辨识与微观探析、科学探究与创新意识等化学核心素养的培育。 学情分析 教学对象为高二选考化学的学生，已具备相应的知识与能力基础：在必修阶段已经了解化学反应伴随吸热、放热现象，能识别常见的吸放热反应，掌握化学键的断裂与形成是化学反应的本质，知晓断键吸热、成键放热的基本规律，具备基础的实验操作和简单数据处理能力。 但学生仍存在明显的认知短板：此前对反应能量变化的认知仅停留在定性层面，缺乏定量描述、测定反应热的方法思路；焓是学生首次接触的抽象物理量，对焓变的物理意义、符号规定容易产生混淆，从宏观能量差、微观键能差两个角度计算焓变的思维模型尚未建立；实验误差分析的系统性思维不足，对实验操作细节与误差的关联理解不够透彻。教学中需要借助生活实例、实操实验、微观模拟等载体降低抽象概念的学习难度，逐步引导学生建立完整的反应热与焓变认知体系。 教学过程 教学内容 设计意图 课堂导入 【展示素材+互动提问】同学们，上课前我们先来看一段神舟飞船发射的精彩片段（同步展示课件中“神州”飞船发射的画面）：大家看火箭拔地而起、直冲云霄时，尾部喷射出的熊熊火焰能产生上千吨的推力，把数吨重的飞船送入近地轨道，有没有同学知道这么巨大的能量是从哪里来的？（停顿留出发言时间，引导学生回答：是火箭燃料发生化学反应释放的热量） 【联系生活拓展提问】大家说得非常准确！化学反应的热量变化其实和我们的日常息息相关：冬天用的暖宝宝拆开包装就能持续放热，外出露营用的自热火锅不用插电、不用明火，加一碗冷水就能煮熟食材，这些都是化学反应放热的典型应用；而我们初中做过的氯化铵和氢氧化钡晶体的反应，反应过程中烧杯外壁凉到能粘住沾水的玻璃片，就是化学反应吸热的体现。 【引入新课】既然化学反应有的释放热量、有的吸收热量，那我们该如何定量描述一个化学反应释放或吸收的热量？这些热量的大小和什么因素有关？今天我们就一起来学习《反应热 焓变》，系统解决这些问题。 1. 激发学生兴趣：以我国航天科技的标志性成果神舟飞船发射作为引入素材，视觉冲击力强，既贴合课件给出的情境设计，又能瞬间抓住学生注意力，同时增强学生的民族自豪感，充分调动学生的探究欲。 2.关联生活实际：结合暖宝宝、自热火锅、初中已学的吸热反应等学生熟悉的场景，把抽象的热效应概念和生活场景绑定，让学生感受到化学知识的实用性，降低新知识的陌生感。 3.明确学习导向：通过“能量来源”“如何定量描述热量变化”的问题链，自然引出本节课的核心学习内容，让学生带着明确的问题进入后续探究，提高课堂参与的主动性。 环节一 反应热的概念 任务一 感受日常生活、生产中能量的变化 【引入】化学反应的能量变化在我们的生活中随处可见，比如焊接金属，发射火箭，爆破，冬天使用的暖宝宝放热、生石灰遇水放热煮鸡蛋、氯化铵和氢氧化钡混合后反应吸热使水结冰等。 【教师提问】请大家结合生活经验，再举出几个化学反应放热或吸热的实例？并思考这些热量变化对我们的生产生活有什么应用价值？ 【学生思考】 学生1：煤炭燃烧放热用来发电、取暖； 学生2：中和反应放热，酸碱中和的热量可以用于加热； 学生3：有些吸热反应可以用来制冷，比如便携式冰袋。 【讲解】大家举的例子都非常准确，化学反应的热量变化应用非常广泛，要实现精准应用，首先需要对反应过程中释放或吸收的热量进行定量描述，这就是我们要学习的反应热。 任务二 定量描述化学反应中释放或吸收的热量 【引入】我们以盐酸和NaOH溶液的中和反应为例，来学习如何定量描述反应的热量变化，首先要明确研究的对象和边界。 【教师提问1】如果我们要测定盐酸和NaOH反应的热量变化，哪些是我们的研究对象？哪些是外界环境？ 【学生思考】我们研究的反应混合物（盐酸、NaOH、生成的NaCl和水）是体系，量热计装置、周围的空气等和体系有能量交换的部分是环境。 【教师提问2】反应热的定义中明确要求“等温条件”，即反应后体系温度恢复到反应前的温度，大家思考为什么要强调等温条件？如果不等温会出现什么问题？ 【学生思考】如果反应后体系温度升高，没有恢复到反应前，那么反应放出的热量一部分用来升高体系自身温度，只有一部分释放到环境中，测得的热量就会比实际反应放出的热量少，所以必须保证等温，才能准确测定反应真正的热量变化。 【讲解】大家的分析非常到位，由此我们可以得到反应热的准确概念： 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，称为化学反应的热效应，简称反应热，用表示，单位为或。 知识总结 1.体系：被研究的物质系统；环境：与体系发生能量交换的其他部分 2.反应热定义：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，称为化学反应的热效应，简称反应热。 3.单位： 调动学生已有生活经验，建立化学反应与能量变化的关联，为后续概念学习做铺垫。 通过问题链拆解反应热概念的核心要素，引导学生主动建构概念，避免死记硬背，深化对概念内涵的理解 环节二 反应热的测定 任务三 分析中和反应反应热的测定原理 【引入】我们已经明确了反应热的概念，接下来我们通过实验测定强酸强碱中和反应的反应热，首先需要明确实验原理。 【教师提问】我们在物理中学习过热量的计算公式，大家回忆一下，热量和哪些物理量有关？我们需要测定哪些数据才能计算反应放出的热量？ 【学生思考】热量计算公式为，其中是体系的比热容，是体系的质量，是反应前后的温度差。所以我们需要测定酸碱溶液的质量、反应前后的温度差，同时知道溶液的比热容就能计算反应放出的热量。 【讲解】为了计算简便，我们近似认为稀的酸碱溶液密度、比热容与水相同，即，，忽略量热计的比热容。通过测定反应前后的温度差，就可以计算出中和反应放出的热量，进而计算出生成1mol 时放出的热量，即中和热。 任务四 中和反应反应热的实验操作 【引入】明确了实验原理，我们来看具体的实验装置和操作步骤，首先展示简易量热计的结构示意图。 【教师提问1】请大家观察量热计的结构，思考各个部分的作用是什么？ 【学生思考】 1.内筒是反应容器，外筒的隔热层和杯盖是为了保温，防止热量散失到环境中； 2.玻璃搅拌器是为了让酸碱快速混合均匀，反应充分，体系温度均匀； 3.温度计用来测定反应前后的温度。 【教师提问2】实验步骤中用的是50mL 0.50mol/L盐酸和50mL 0.55mol/L NaOH溶液，为什么NaOH溶液的浓度略高于盐酸？ 【学生思考】保证盐酸完全被中和，避免因为酸过量导致生成的水偏少，测得的放热偏小。 【讲解】接下来我们梳理实验步骤： 1.反应物温度测量：分别测定盐酸、NaOH溶液的初始温度，取平均值为反应前温度，温度计测定完一种溶液后必须洗净擦干，避免残留的酸碱反应放热导致测量误差； 2.反应后温度测量：将NaOH溶液快速倒入量热计，立即盖盖搅拌，记录最高温度为反应后温度； 3.重复实验2次，减少偶然误差。 知识总结 1.反应热的测定工具 2.实验测量 ⑴反应物温度的测量 ① 用量筒量取50mL 0.50mol/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。 ② 用另一个量筒量取50mL 0.55mol/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）。 ⑵反应后体系温度的测量 ①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（t2）。 ⑶重复上述步骤两次 3.数据处理 任务五 造成实验误差的原因及误差分析 【引入】实验完成后我们得到了多组数据，接下来需要对数据进行处理，同时分析误差来源。 【教师提问1】50mL盐酸和50mL NaOH溶液反应，我们怎么计算生成1mol 时放出的热量？请大家推导计算公式。 【学生思考】 1.溶液总质量； 2.反应放出的总热量； 3.反应生成的的物质的量为，所以生成1mol 的反应热，负号表示放热。 【教师提问2】我们的实验结果和标准值57.3有偏差，大家分析以下操作会导致偏大还是偏小？ 实验操作 温度差 放出热量 保温措施不好 偏小 偏小 偏大 搅拌不充分 偏小 偏小 偏大 所用酸碱浓度过大 偏大 偏大 偏小 用氨水代替NaOH 偏小 偏小 偏大 用醋酸代替盐酸 偏小 偏小 偏大 【学生思考】分组讨论后填写表格，理解误差逻辑：凡是导致热量散失、弱电解质电离吸热的操作都会使测得的放热偏少，偏大（因为为负值，数值越小整体越大）；凡是额外放热的操作（比如浓硫酸稀释）会使测得的放热偏多，偏小。 【对应训练】判断下列说法正误： (1)浓硫酸与NaOH溶液反应生成1 mol ，放出的热量为57.3 kJ( ) (2)同一中和反应的反应热与酸碱的用量有关( ) (3)中和反应反应热的测定实验中的玻璃搅拌器换成铜质搅拌器效果更好( ) (4)中和反应反应热的测定实验中，应将50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液分多次倒入小烧杯( ) (5)中和反应反应热的测定实验中，测定盐酸后的温度计没有冲洗干净，立即测NaOH溶液的温度( ) 【答案】×、√、×、×、× 【解析】(1)浓硫酸稀释会额外放热，放出热量大于57.3kJ；(2)酸碱用量越多，放出总热量越多，反应热是生成1mol水的热量，与用量无关？不对哦，注意反应热这里如果是总反应热和用量有关，中和热是定值，所以第二题是对的；(3)铜是热的良导体，会导致热量散失，误差更大；(4)分多次倒入会导致热量散失，误差大；(5)温度计上残留的盐酸和NaOH反应放热，会使测得的初始NaOH温度偏高，偏小。 任务六 优化实验精准度的措施 【引入】我们已经知道了误差来源，大家思考可以采取哪些措施提高实验的准确度？ 【学生思考】分组讨论后给出措施： 1.改进保温装置，使用隔热效果更好的材料，减少热量散失； 2.操作动作要快，酸碱快速混合，减少热量损失； 3.使用同一支温度计，测定完一种溶液后洗净擦干，避免仪器误差； 4.多次实验取温度差的平均值，减少偶然误差； 5.碱稍过量，保证酸完全反应。 【知识总结】 1.实验原理：， 2.实验操作要点：快速混合、碱过量、多次实验取平均 3.误差分析逻辑：热量散失→偏小→偏大；额外放热→偏大→偏小 跨学科融合物理知识，引导学生自主推导实验原理，理解实验的底层逻辑，而非被动接受实验步骤。 通过问题引导学生思考实验操作的设计目的，理解每一步操作的意义，避免机械记忆实验步骤。 培养学生的数据处理能力，通过误差分析提升逻辑推理能力，深化对实验原理的理解。 引导学生主动思考实验优化方案，提升实验探究与创新意识的核心素养。 环节三 反应热与焓变 任务七 从宏观角度认识焓变 【引入】我们刚才测定的中和反应热是在等压条件下进行的，科学上用焓变来描述等压条件下的反应热，从宏观能量角度可以解释反应放热、吸热的原因。 【教师提问1】大家从物质总能量的角度思考，为什么有的反应放热，有的反应吸热？ 【学生思考】如果反应物的总能量高于生成物的总能量，反应过程中多余的能量就会以热量的形式释放出来，就是放热反应；如果反应物总能量低于生成物总能量，就需要从环境吸收热量，是吸热反应。 【讲解】 1.焓（符号）是与内能有关的物理量，等压条件下的反应热等于焓变，用表示； 2.焓变的宏观计算公式：； 3.放热反应：，越小，放出的热量越多；吸热反应：，越大，吸收的热量越多。 【对应训练1】在25℃和101 kPa下，1 mol与1 mol 反应生成2 mol HCl时放出184.6 kJ的热量，求该反应的，并判断是放热还是吸热反应？ 【学生思考】，，为放热反应。 【对应训练2】在25 ℃和101 kPa下，1 mol C(石墨)与1 mol 反应，生成1 mol CO和1 mol ,需要吸收131.5 kJ的热量，求该反应的？ 【学生思考】，为吸热反应。 任务七 从微观角度认识反应热的实质 【引入】化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，我们可以从化学键的角度解释反应热产生的根本原因。 【教师提问】化学键的断裂和形成分别是吸热还是放热？我们怎么用键能计算反应的焓变？以为例，已知，，，计算该反应的。 【学生思考】旧化学键断裂需要吸收能量，新化学键形成释放能量。该反应中断裂1mol H-H键和1mol Cl-Cl键共吸收的能量，形成2mol H-Cl键释放的能量，总放出热量为，所以。 【讲解】大家的计算非常准确，由此我们得到焓变的微观计算公式： 【对应训练】化学反应的能量变化如图所示，已知断裂1 mol 、1 mol 分别需吸收946 kJ、391 kJ的能量，试回答下列问题: (1)该反应为______(填“吸热”或“放热”)反应。 (2)拆开1 mol 中化学键所需能量为______kJ。 (3)该反应的反应热______。 【答案】(1)放热 (2)436 (3) 【解析】设H-H键能为，则，解得。 知识总结 1.等压条件下，反应热等于焓变 2.焓变的判断： 宏观：，放热，，反之吸热 微观：，断键总吸热大于成键总放热时，，为吸热反应，反之放热 从宏观能量角度建立焓变的认知模型，掌握的符号判断方法，落实宏观辨识的核心素养。 从微观化学键角度解释反应热的本质，建立宏观-微观的关联，落实宏观辨识与微观探析的核心素养。 课堂小结 七、板书设计 第1课时 反应热 焓变 一、反应热的概念 1.体系与环境：被研究的物质系统为体系，体系外的其他部分为环境 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，简称反应热 二、反应热的测定（中和热测定实验） 1.实验原理：，强酸稀溶液与强碱稀溶液反应生成1mol H₂O时，中和热 2.实验步骤：①测量酸碱初始温度 ②快速混合测定最高温度 ③重复实验取平均值 3.误差分析：热量散失、操作过慢、搅拌不充分等都会导致测定的放热数值偏小 三、反应热与焓变 1.焓变（）：等压条件下的化学反应反应热等于焓变，单位为 2.焓变符号判断： 放热反应： 吸热反应： 3.焓变的计算 宏观角度： 微观角度： 随堂练习 1．下列有关化学反应与能量的说法错误的是 A．反应体系从环境中吸收能量，反应体系的焓会减小 B．反应物的总能量低于生成物的总能量时，该反应为吸热反应 C．化学反应过程中伴随有能量变化，并以热能、电能或光能等形式表现出来 D．现正探索的新能源有太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物质能等 【答案】A 【解析】A选项：反应体系从环境吸收能量时，体系总能量升高，焓会增大，A错误；B选项：吸热反应的本质就是反应物总能量低于生成物总能量，B正确；C选项：化学反应的能量变化可通过热能、原电池的电能、燃烧的光能等多种形式呈现，C正确；D选项：所列均为当前推广的清洁新能源，D正确。 2.某学生用50 mL 0.50 mol∙L−1 盐酸、50 mL 0.55 mol∙L−1 NaOH溶液在图示装置中进行中和反应，最终计算出中和热为ΔH1.下列说法错误的是 A．使用玻璃搅拌器是为了使反应物混合均匀，减小实验误差 B．NaOH溶液浓度略高于盐酸，是为了确保盐酸完全反应 C．溶液混合后，直至温度长时间不再改变时，记录反应后体系的温度 D．用等浓度、等体积的氨水代替NaOH溶液得到中和热ΔH2，则ΔH1<ΔH2 【答案】C 【解析】A选项：玻璃搅拌器可加快反应速率，使体系温度均匀，减小测定误差，A正确；B选项：NaOH过量可保证定量的盐酸完全中和，提升实验准确度，B正确；C选项：中和反应放热，反应后体系的最高温度才是反应后温度，若等待温度长时间不变，热量已经散失，测得温度偏低，C错误；D选项：氨水是弱碱，电离吸热，放出的热量更少，ΔH为负值，因此ΔH1（放热更多，数值更小）<ΔH2，D正确。 3．在化学反应中常伴随能量的释放或吸收。下列说法错误的是 A．化学反应中的能量变化都是以热能形式表现出来的 B．等压条件下进行的化学反应的反应热等于反应的焓变 C．化学反应中的能量变化主要是由化学键变化引起的 D．放热反应的△H<0，吸热反应的△H>0 【答案】A 【解析】A选项：化学反应的能量变化除热能外，还可表现为电能、光能等，A错误；B选项：中学阶段默认等压、不做非体积功的条件下，反应热等于焓变，B正确；C选项：化学反应的本质是旧键断裂（吸热）、新键形成（放热），能量变化主要来自化学键的断裂与生成，C正确；D选项：焓变的符号规定为放热反应ΔH为负，吸热反应ΔH为正，D正确。 4.根据下图所示的过程中的能量变化情况，判断下列说法不正确的是 A．Cl₂(g)转化为氯原子是一个吸热过程 B．1molH₂(g)和1molCl₂(g)的总能量比2molHCl(g)的总能量高 C．1个HCl分子中的化学键断裂时需要吸收431kJ能量 D．1molH₂(g)和1molCl₂(g)反应生成的反应热ΔH＝−183kJ·mol⁻¹ 【答案】C 【解析】A选项：Cl₂分子断裂化学键变为氯原子需要吸收能量，属于吸热过程，A正确；B选项：该反应为放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，B正确；C选项：键能指断裂1mol化学键吸收的能量，不是1个分子的化学键，C错误；D选项：ΔH=反应物总键能-生成物总键能=436kJ/mol+243kJ/mol-2×431kJ/mol=-183kJ/mol，D正确。 5.反应2HI(g)=I₂(g)+H₂(g)的能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．该反应为放热反应 B．反应I₂(g)+H₂(g)=2HI(g)的ΔH<0 C．HI(g)的总能量高于I₂(g)和H₂(g)的总能量 D．中和反应的热量变化趋势与图像所示一致 【答案】B 【解析】A选项：由图可知2mol HI(g)的总能量低于1mol I₂(g)和1mol H₂(g)的总能量，该反应为吸热反应，A错误；B选项：逆反应为放热反应，ΔH<0，B正确；C选项：未指明物质的量，无法直接比较总能量大小，C错误；D选项：中和反应为放热反应，与图示正反应（吸热）的能量变化趋势不一致，D错误。 教学反思 本节课以神舟飞船能量来源的真实情境引入，贴合学生生活认知，按照“概念建立-实验探究-本质解析”的逻辑串联三大核心模块，符合学生从感性到理性的认知规律，通过宏微结合的角度拆解焓变本质，较好突破了本节课的难点，学生整体掌握情况较好。 但仍存在不足：一是中和热测定采用演示实验时，后排学生观察不清晰，参与感较弱；二是部分学生容易混淆微观角度焓变的计算公式，对键能与能量的对应关系存在误区。后续可将演示实验改为分组实验，提升学生动手参与度，同时补充3-5道焓变计算的针对性小练习，强化易错点落实，提升课堂实效。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $