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高二選擇性必修1序4§1-2-1反應(yīng)熱的計(jì)算
教學(xué)設(shè)計(jì)
教學(xué)目標(biāo)：
1.從化學(xué)史角度發(fā)現(xiàn)并認(rèn)識(shí)蓋斯定律；
2.通過(guò)生活經(jīng)驗(yàn)、路徑角度和化學(xué)計(jì)算模型理解蓋斯定律的內(nèi)涵本質(zhì)，了解其意義；
3.通過(guò)實(shí)例，能運(yùn)用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱以及解決生產(chǎn)生活中的實(shí)際問(wèn)題。
教學(xué)過(guò)程：
環(huán)節(jié)要點(diǎn) 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng)
教學(xué)環(huán)節(jié)一： 發(fā)現(xiàn)蓋斯定律 【引入】自我介紹并說(shuō)明本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)。簡(jiǎn)介前兩節(jié)課所學(xué)知識(shí)。 【提問(wèn)】從圖中可知天然氣完全燃燒時(shí)呈明亮的淡藍(lán)色火焰，不完全燃燒時(shí)火焰藍(lán)中帶紅。能否定量比較天然氣完全燃燒和不完全燃燒所釋放的能量呢？已知實(shí)驗(yàn)測(cè)得甲烷的燃燒熱為890.3KJ/mol，那么，甲烷不完全燃燒的反應(yīng)熱是多少？ 【追問(wèn)】能否通過(guò)實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定得到？ 【分析】甲烷不完全燃燒時(shí)，一氧化碳?xì)怏w也會(huì)和氧氣繼續(xù)反應(yīng)生成二氧化碳，同時(shí)釋放熱量，所以很難直接通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定該反應(yīng)的反應(yīng)熱。 【講授】在眾多的化學(xué)反應(yīng)中：有些反應(yīng)有副反應(yīng)發(fā)生，導(dǎo)致產(chǎn)品不純，如甲烷的不完全燃燒，大多數(shù)有機(jī)反應(yīng)；有些反應(yīng)進(jìn)行得很慢，如煤炭，石油的形成；有些反應(yīng)不容易直接發(fā)生，如石墨和氫氣生成甲烷的反應(yīng)。這些都給測(cè)量反應(yīng)熱造成了困難，利用蓋斯定律可以間接地把它們的反應(yīng)熱計(jì)算出來(lái)。 【提問(wèn)】蓋斯定律是什么？怎樣使用蓋斯定律？ 【講授】熱化學(xué)研究的先驅(qū) 傾聽(tīng)、回憶 思考、回答 傾聽(tīng)，思考 傾聽(tīng)，了解
教學(xué)環(huán)節(jié)二：理解蓋斯定律 【提問(wèn)】什么是蓋斯定律？ 【講授】1836年蓋斯從大量實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出一條規(guī)律：一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，不管是一步完成的還是分幾步完成的，其反應(yīng)熱都是相同的。 蓋斯定律表明，在一定條件下，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)。 【提問(wèn)】生活中有沒(méi)有類(lèi)似的實(shí)例，也遵循這一能量變化規(guī)律呢？ 【講授】比如登山，我們可以翻山越嶺攀登而上，也可以乘坐纜車(chē)直奔山頂，無(wú)論采取哪種途徑，從山下A點(diǎn)到達(dá)山頂B點(diǎn)，B點(diǎn)所處位置的海拔都高了300m，即人的勢(shì)能變化與上山的途徑無(wú)關(guān)，只與起點(diǎn)A和終點(diǎn)B的海拔差有關(guān)。類(lèi)比蓋斯定律，A點(diǎn)相當(dāng)于反應(yīng)體系的始態(tài)，B點(diǎn)相當(dāng)于反應(yīng)體系的終態(tài)，山的高度相當(dāng)于化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱，即化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)。 【分析】比如，以放熱反應(yīng)為例，反應(yīng)物為始態(tài)，生成物為終態(tài)，只要物質(zhì)的種類(lèi)，物質(zhì)的狀態(tài)和參與反應(yīng)的物質(zhì)的量保持一定，則焓值一定，反應(yīng)熱為始態(tài)和終態(tài)的焓值之差，由此可知，反應(yīng)熱研究的是化學(xué)反應(yīng)前后能量的變化，與途徑無(wú)關(guān)。 【思考】課本14頁(yè)例題，石墨不完全燃燒的反應(yīng)熱是多少？思考題中三個(gè)熱化學(xué)方程式中的物質(zhì)變化有何聯(lián)系 【講授】石墨燃燒，物質(zhì)變化可以一步完成也可以分兩步完成。 【提問(wèn)】該化學(xué)反應(yīng)發(fā)生物質(zhì)變化的同時(shí)，能量變化之間存在什么關(guān)系？ 【講授】一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，不管是一步完成的還是分幾步完成的，其反應(yīng)熱都是相同的。也就是△H1 = △H2 + △H3，代入數(shù)據(jù)可得，△H3 = 110.5kJ/mol。 【小結(jié)】若一個(gè)反應(yīng)體系的始態(tài)到終態(tài)可以一步完成（反應(yīng)熱△H）。分兩步進(jìn)行：先從始態(tài)到a（反應(yīng)熱為△H1），再?gòu)腶到終態(tài)（反應(yīng)熱為△H2）。那么，根據(jù)蓋斯定律，ΔH＝ΔH1＋ΔH2，這就是路徑法理解蓋斯定律。 【練習(xí)】如題 【思考】例題除了利用路徑法進(jìn)行圖解，還有其他計(jì)算方法嗎？ 【講授】我們發(fā)現(xiàn)，將反應(yīng)1和反應(yīng)2的方程式相加，可將一氧化碳約去，得碳和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，而根據(jù)蓋斯定律，ΔH1＝ΔH2＋ΔH3，所以，△H3 = △H1 -△H2 ，代入數(shù)據(jù)得-110.5kJ/mol。由此，我們發(fā)現(xiàn)，若一個(gè)化學(xué)方程式可由另外幾個(gè)化學(xué)方程式相加減而得到，則該反應(yīng)的焓變即為這幾個(gè)化學(xué)反應(yīng)焓變的代數(shù)和。這就是蓋斯定律的數(shù)學(xué)計(jì)算方法。 【提問(wèn)】通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，如何利用蓋斯定律書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式呢？ 【講授】熱化學(xué)方程式既包含物質(zhì)變化又包含能量變化。 熱化學(xué)方程式既包含物質(zhì)變化又包含能量變化。首先找反應(yīng)中的物質(zhì)變化，根據(jù)目標(biāo)化學(xué)方程式中各物質(zhì)找已知熱化學(xué)方程式。 其次，比較目標(biāo)化學(xué)方程式，確定中間產(chǎn)物。根據(jù)中間產(chǎn)物在化學(xué)方程式中的位置和物質(zhì)的量，調(diào)整各個(gè)已知熱化學(xué)方程式的方向和計(jì)量數(shù)，將調(diào)整后的已知熱化學(xué)方程式相加和，消去中間產(chǎn)物。 注意，在化學(xué)方程式調(diào)整的過(guò)程中，能量也發(fā)生了相應(yīng)的變化，所以將調(diào)整好的ΔH加和，確定目標(biāo)反應(yīng)的焓變?chǔ)，最后書(shū)寫(xiě)出正確的目標(biāo)熱化學(xué)方程式。 總結(jié)，分析 類(lèi)比，聯(lián)系 類(lèi)比，聯(lián)系 思考、回答 小結(jié)、歸納 練習(xí)，鞏固 觀(guān)察，發(fā)現(xiàn) 總結(jié)，建模
教學(xué)環(huán)節(jié)三：應(yīng)用蓋斯定律 【提問(wèn)】怎么應(yīng)用蓋斯定律進(jìn)行解題呢？ 【思考】練習(xí)2已知甲烷完全燃燒的熱化學(xué)方程式，如何計(jì)算甲烷不完全燃燒的反應(yīng)熱呢？ 根據(jù)蓋斯定律分析，本題還缺少什么條件？ 【分析】分別根據(jù)路徑法，能量變化圖分析，可發(fā)現(xiàn)解題還需要一氧化碳?xì)怏w和氧氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。 【思考】那么已知甲烷完全燃燒，一氧化碳?xì)怏w和氧氣繼續(xù)反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w的熱化學(xué)方程式，計(jì)算甲烷不完全燃燒的反應(yīng)熱是多少？ 【講授】具體分析，首先根據(jù)甲烷不完全燃燒的化學(xué)方程式，找出反應(yīng)物甲烷在已知熱化學(xué)方程式1，生成物一氧化碳在已知熱化學(xué)方程式3，中間產(chǎn)物是二氧化碳?xì)怏w；然后調(diào)整熱化學(xué)方程式3的方向，使一氧化碳?xì)怏w為反應(yīng)產(chǎn)物，則熱化學(xué)方程式1減去3，剛好消去中間產(chǎn)物，得出目標(biāo)熱化學(xué)方程式；最后將調(diào)整好的反應(yīng)方程式對(duì)應(yīng)的反應(yīng)熱相加和，ΔH2 =ΔH1 ΔH3 ，代入數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果，最后書(shū)寫(xiě)甲烷不完全燃燒的熱化學(xué)方程式。 【思考】練習(xí)3，翻開(kāi)課本閱讀并思考17頁(yè)第4題。 【講授】根據(jù)蓋斯定律求解反應(yīng)熱的模型應(yīng)用，熱化學(xué)方程式既包含物質(zhì)變化又包含能量變化。具體分析，首先正確書(shū)寫(xiě)2摩爾液態(tài)肼和2摩爾二氧化氮?dú)怏w反應(yīng)的化學(xué)方程式，找出反應(yīng)物二氧化氮?dú)怏w和液態(tài)肼分別在已知熱化學(xué)方程式1、2，中間產(chǎn)物是氧氣；然后調(diào)整熱化學(xué)方程式1的方向，使二氧化氮?dú)怏w作為反應(yīng)物，調(diào)整熱化學(xué)方程式2的計(jì)量數(shù)，使方程式擴(kuò)大兩倍，則反應(yīng)方程式2的兩倍減去反應(yīng)式1，剛好消去中間產(chǎn)物，得出目標(biāo)方程式；最后將調(diào)整好的反應(yīng)方程式對(duì)應(yīng)的反應(yīng)熱相加和，ΔH = ΔH1 + 2ΔH2，代入數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果，最后書(shū)寫(xiě)N2H4(l)與NO2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。 觀(guān)察、分析 應(yīng)用蓋斯定律解題 思考、解題
教學(xué)環(huán)節(jié)四：總結(jié) 【講授】今天我們主要學(xué)習(xí)了三部分內(nèi)容： 一、蓋斯定律：一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，不管是一步完成的還是分幾步完成的，其反應(yīng)熱是相同的。 二、蓋斯定律的意義：應(yīng)用蓋斯定律可以間接計(jì)算出反應(yīng)很慢的或不容易直接發(fā)生的或者伴有副反應(yīng)的反應(yīng)的反應(yīng)熱。 三、應(yīng)用蓋斯定律計(jì)算ΔH的方法：“虛擬路徑”法、加和法。建立根據(jù)蓋斯定律求解反應(yīng)熱的模型。 回顧，總結(jié)、提升

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