資源簡介

新授課
第一章 化學反應的熱效應
第1課時 反應熱 焓變
【學習目標】
1.能解釋中和反應熱的測定原理。 2.了解反應熱和焓變的含義，理解化學反應中能量變化的本質。
【學習活動】
學習任務
目標一：能解釋中和反應熱的測定原理。 任務1：閱讀教材p4內容，完成下列問題。 1.體系包含哪些方面？環境包含哪些方面？(以鹽酸與NaOH溶液的反應為例) 2.體系和環境存在哪些關聯？ 3.常見的吸熱反應與放熱反應有哪些？ 任務2：實驗——中和反應反應熱的測定 【實驗測量】 (1)反應物溫度的測量。 ①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1鹽酸，打開杯蓋，倒入量熱計的內筒，蓋上杯蓋，插入溫度計，測量并記錄鹽酸的溫度。用水把溫度計上的酸沖洗干凈，擦干備用。 ②用另一個量筒量取50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液，用溫度計測量并記錄NaOH溶液的溫度。 (2)反應后體系溫度的測量。 打開杯蓋，將量筒中的NaOH溶液迅速倒入量熱計的內筒，立即蓋上杯蓋，插入溫度計，用攪拌器勻速攪拌。密切關注溫度變化，將最高溫度記為反應后體系的溫度(t2)。 (3)重復上述步驟(1)至步驟(2)兩次。 【數據處理】 (1)取鹽酸溫度和NaOH溶液溫度的平均值記為反應前體系的溫度(t1)。計算溫度差(t2－t1)，將數據填入下表。 實驗序號反應物的溫度/℃反應前體系的溫度反應后體系的溫度溫度差鹽酸NaOH溶液t1/℃t2/℃（t2-t1）/℃123
(2)取三次測量所得溫度差的平均值作為計算依據。 (3)根據溫度差和比熱容等計算反應熱。 為了計算簡便，可以近似地認為實驗所用酸、堿稀溶液的密度、比熱容與水的相同，并忽略量熱計的比熱容，則： ①50 mL 0.50 mol·L－1 鹽酸的質量m1＝50 g，50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液的質量m2＝50 g。 ②反應后生成的溶液的比熱容c＝4.18 J/(g·℃)，50 mL 0.50 mol·L－1鹽酸與50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液發生中和反應時放出的熱量為： 。 ③生成1 mol H2O時放出的熱量為 。 【概念生成】中和熱 (1)概念：在25 ℃和101 kPa下，強酸的稀溶液與強堿的稀溶液發生中和反應生成1 mol水時所放出的熱量。 (2)數值：57.3 kJ·mol－1。 【問題和討論】 （1）實驗裝置中，內筒與外殼間填充大量泡沫塑料的目的是什么？ （2）實驗中使用0.55 mol·L－1 NaOH溶液與0.50 mol·L－1鹽酸反應，而不是選用0.50 mol·L－1 NaOH溶液的原因是什么？ （3）能否用銅質攪拌器代替玻璃攪拌器？ （4）實驗過程中能否用醋酸代替鹽酸，或用氨水代替NaOH溶液？若代替對實驗結果會造成什么影響？ （5）酸、堿混合時，為何要把量筒中的NaOH溶液一次迅速倒入量熱計的內筒中而不能緩慢分多次倒入？ （6）若改用100 mL 0.50 mol·L－1鹽酸與100 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液混合，所測中和熱的數值是否為本實驗結果的2倍？
目標二：了解反應熱和焓變的含義，理解化學反應中能量變化的本質。 任務1：閱讀教材p6內容，完成下列問題。 1.反應熱與焓變的關系？焓變用什么符號表示，其單位是什么？ 2.當反應物的總能量高于生成物的總能量和反應物的總能量低于生成物的總能量時，反應過程中的反應體系的能量變化是怎樣的？ 任務2：分析氫氣和氯氣反應的情況，思考化學反應為什么會產生反應熱？ 純凈的H2可以在Cl2中安靜地燃燒，發出蒼白色火焰，反應生成的氣體是HCl，它在空氣中與水蒸氣結合形成白霧。下面是反應H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的能量變化示意圖： 1．斷裂1 mol H—H、1 mol Cl—Cl吸收的總能量是多少？形成2 mol H—Cl放出的能量是多少？由此判斷該反應的ΔH是多少？ 2．根據圖示中數據判斷2HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)的焓變ΔH是多少？與問題1中的ΔH相比，得出的結論是什么？ 3.從化學鍵的角度分析，為什么化學反應中一定存在能量的變化？化學反應為什么會產生反應熱
【學習總結】
回顧本課所學，畫出思維導圖
2新授課
第一章 化學反應的熱效應
第1課時 反應熱 焓變
【學習目標】
1.能解釋中和反應熱的測定原理。 2.了解反應熱和焓變的含義，理解化學反應中能量變化的本質。
【學習活動】
學習任務
目標一：能解釋中和反應熱的測定原理。 任務1：閱讀教材p4內容，完成下列問題。 1.體系包含哪些方面？環境包含哪些方面？(以鹽酸與NaOH溶液的反應為例) 參考答案： 體系（系統）：包括反應物（鹽酸、NaOH溶液）、發生的反應（HCl+NaOH=NaCl+H2O）、生成物（NaCl、H2O）。 環境：與體系相互影響的其他部分，如試管、空氣等。 2.體系和環境存在哪些關聯？ 參考答案： 體系和環境存在能量交換，在等溫條件下，化學反應體系向環境釋放或從環境吸收的熱量，稱為化學反應的熱效應，簡稱反應熱。 3.常見的吸熱反應與放熱反應有哪些？ 參考答案： 常見的放熱反應：a.所有燃燒或爆炸反應;b.酸堿中和反應;c.多數化合反應;d.活潑金屬與水或酸生成H2的反應;e.物質的緩慢氧化;f.自發進行的氧化還原反應；等等。 常見的吸熱反應：a多數分解反應；b氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體混合反應；c鹽類水解；d特殊吸熱反應，如C+CO2=2CO、C+H2O(g)=CO+H2；等等。 任務2：實驗——中和反應反應熱的測定 【實驗測量】 (1)反應物溫度的測量。 ①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1鹽酸，打開杯蓋，倒入量熱計的內筒，蓋上杯蓋，插入溫度計，測量并記錄鹽酸的溫度。用水把溫度計上的酸沖洗干凈，擦干備用。 ②用另一個量筒量取50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液，用溫度計測量并記錄NaOH溶液的溫度。 (2)反應后體系溫度的測量。 打開杯蓋，將量筒中的NaOH溶液迅速倒入量熱計的內筒，立即蓋上杯蓋，插入溫度計，用攪拌器勻速攪拌。密切關注溫度變化，將最高溫度記為反應后體系的溫度(t2)。 (3)重復上述步驟(1)至步驟(2)兩次。 【數據處理】 (1)取鹽酸溫度和NaOH溶液溫度的平均值記為反應前體系的溫度(t1)。計算溫度差(t2－t1)，將數據填入下表。 實驗序號反應物的溫度/℃反應前體系的溫度反應后體系的溫度溫度差鹽酸NaOH溶液t1/℃t2/℃（t2-t1）/℃123
(2)取三次測量所得溫度差的平均值作為計算依據。 (3)根據溫度差和比熱容等計算反應熱。 為了計算簡便，可以近似地認為實驗所用酸、堿稀溶液的密度、比熱容與水的相同，并忽略量熱計的比熱容，則： ①50 mL 0.50 mol·L－1 鹽酸的質量m1＝50 g，50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液的質量m2＝50 g。 ②反應后生成的溶液的比熱容c＝4.18 J/(g·℃)，50 mL 0.50 mol·L－1鹽酸與50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液發生中和反應時放出的熱量為： (m1＋m2)·c·(t2－t1)＝0.418(t2－t1)kJ。 ③生成1 mol H2O時放出的熱量為_kJ。 【概念生成】中和熱 (1)概念：在25 ℃和101 kPa下，強酸的稀溶液與強堿的稀溶液發生中和反應生成1 mol水時所放出的熱量。 (2)數值：57.3 kJ·mol－1。 【問題和討論】 （1）實驗裝置中，內筒與外殼間填充大量泡沫塑料的目的是什么？ 參考答案：泡沫塑料起保溫、隔熱作用，目的是減少實驗過程中熱量的損失。 （2）實驗中使用0.55 mol·L－1 NaOH溶液與0.50 mol·L－1鹽酸反應，而不是選用0.50 mol·L－1 NaOH溶液的原因是什么？ 參考答案：堿稍過量的原因是保證鹽酸完全被中和。 （3）能否用銅質攪拌器代替玻璃攪拌器？ 參考答案：不能，原因是金屬銅傳熱快，實驗過程中會造成熱量損失。 （4）實驗過程中能否用醋酸代替鹽酸，或用氨水代替NaOH溶液？若代替對實驗結果會造成什么影響？ 參考答案：不能；弱酸、弱堿電離吸收熱量，會使測得的中和熱的數值偏小。 （5）酸、堿混合時，為何要把量筒中的NaOH溶液一次迅速倒入量熱計的內筒中而不能緩慢分多次倒入？ 參考答案：本實驗的關鍵是盡可能減少熱量散失，若動作遲緩或分多次倒入，會使熱量損失導致實驗產生誤差。 （6）若改用100 mL 0.50 mol·L－1鹽酸與100 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液混合，所測中和熱的數值是否為本實驗結果的2倍？ 參考答案：否；中和熱是指在稀溶液中強酸與強堿發生中和反應生成1 mol H2O時的反應熱，其數值與反應物的量的多少無關，故所測結果應與本次實驗結果基本相同。
目標二：了解反應熱和焓變的含義，理解化學反應中能量變化的本質。 任務1：閱讀教材p6內容，完成下列問題。 1.反應熱與焓變的關系？焓變用什么符號表示，其單位是什么？ 參考答案：化學反應過程中所釋放或吸收的熱量，叫反應熱，在恒壓狀態下，它等于反應前后物質的焓變。 焓變用符號ΔH表示，ΔH的常用單位是kJ/mol或kJ·mol-1 2.當反應物的總能量高于生成物的總能量和反應物的總能量低于生成物的總能量時，反應過程中的反應體系的能量變化是怎樣的？ 參考答案：放熱反應，體系的能量降低，規定ΔH的符號為“－”；吸熱反應，體系的能量升高，我們規定ΔH的符號為“＋”。 由于化學反應中反應物能量之和與生成物能量之和不相等，所以化學反應中一定有能量變化。一個化學反應是釋放能量還是吸收能量取決于：反應物總能量與生成物總能量的相對大小。 任務2：分析氫氣和氯氣反應的情況，思考化學反應為什么會產生反應熱？ 純凈的H2可以在Cl2中安靜地燃燒，發出蒼白色火焰，反應生成的氣體是HCl，它在空氣中與水蒸氣結合形成白霧。下面是反應H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的能量變化示意圖： 1．斷裂1 mol H—H、1 mol Cl—Cl吸收的總能量是多少？形成2 mol H—Cl放出的能量是多少？由此判斷該反應的ΔH是多少？ 參考答案：斷鍵吸收的總能量為436 kJ＋243 kJ＝679 kJ。形成化學鍵放出的總能量為431 kJ×2＝862 kJ。故H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反應放出的熱量為862 kJ－679 kJ＝183 kJ，即反應的 ΔH＝－183 kJ·mol－1。 2．根據圖示中數據判斷2HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)的焓變ΔH是多少？與問題1中的ΔH相比，得出的結論是什么？ 參考答案：ΔH＝斷裂化學鍵吸收的總能量－形成化學鍵放出的總能量＝(431 kJ·mol－1×2)－(436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1)＝＋183 kJ·mol－1。正、逆反應的焓變(ΔH)數值相等，符號相反。 3.從化學鍵的角度分析，為什么化學反應中一定存在能量的變化？化學反應為什么會產生反應熱 參考答案：舊鍵斷裂時吸收的能量與新鍵形成時放出的能量均不相等，所以任何化學反應都有能量變化。 【方法小結】 焓變計算公式：ΔH＝E總(斷鍵)－E總(成鍵)
【學習總結】
回顧本課所學，畫出思維導圖
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