1、第1节 化学反应的热效应第2课时 化学反应的内能变化与焓变 教材分析本节内容介绍的是热化学的一些初步知识，以启发学生从能量角度考虑化学反应问题，有利于学生较全面地认识化学反应。再联系化学反应的过程，即反应物分子的旧化学键的断裂所需要的能量和生成物分子新化学键的形成所放出的能量，定量讨论化学反应的能量变化，说明宏观的反应热和微观的化学键断裂和形成所吸收和放出的总能量之间的关系。 学情分析通过化学必修2的学习，学生已经知道物质发生化学反应产生新物质的同时，伴随着能量变化，但系统地研究反应热的问题，这还是第一次。像焓变、热化学方程式等热化学概念和理论，学生学起来觉得抽象。为了适应学生的认知水平，在教
2、学中要注意把握分寸，力求简明、通俗，回避对热化学理论深入的讨论和严格的数学推导。 教学目标【知识与技能】(1)能从能量转化的角度分析反应吸热和放热的原因。(2)理解反应热和焓变的含义、符号及单位。(3)了解H大小的两种判断方法。【过程与方法】(1)通过化学反应实质的回顾，逐步探究引起反应热内在原因的方法，引导学生在学习过程中主动探索化学原理的学习方法。(2)通过讨论、分析、对比的方法，培养学生的分析能力和主动探究能力。【情感态度与价值观】引导学生从微观的角度理解化学反应，培养学生尊重科学、严谨求学勤于思考的态度，使学生树立通过观象看本质的唯物主义观点。 教学重难点【教学重点】(1)从能量转化的
3、角度分析反应吸热和反应放热的原因。(2)反应热和焓变的含义、符号及单位。(3)H大小的两种判断方法。【教学难点】(1)从能量转化的角度分析吸热反应和放热反应。(2)H大小的两种判断方法。 教学方法采用对比法、探究法，为学生创设学习、研究的环境：(1)把接受知识的时间和空间留给学生；(2)把探究过程留给学生；(3)把交流与评价的权力留给学生。(在讲授的过程中要注重遵循启发式原则，精心设计知识台阶，减缓知识坡度，循序渐进地引导学生不断设疑、析疑、解疑，更要恰当地运用现代信息技术，遵守直观性教学的原则。) 教学过程一、导入新课【讲述】热量的释放或吸收是化学反应中能量变化的常见形式。例如，燃料的燃烧、
4、酸与碱的中和反应等会放出热量，属于放热反应。而有些反应，如工业上煅烧石灰石的反应等会吸收热量，属于吸热反应。化学反应过程中释放或吸收的热量在生活、生产和科学研究中具有广泛的应用。那么，在实际应用中，人们如何定量地描述化学反应过程中释放或吸收的热量呢？二、讲授新课【回顾】化学键在断裂和形成的过程中能量的变化情况是怎样的？【讲述】化学键断裂的时候吸收能量形成的时候放出能量。【思考】为什么化学反应过程中会有能量的变化？从两个角度来考虑：1.宏观角度。从反应物和生成物的能量的相对大小考虑。2.微观角度。从化学角度看化学反应是怎样发生的，与能量有什么关系。【明确】任何一个化学反应中，反应物所具有的总能量
5、与生成物所具有的总能量是不相等的，在产生新物质的同时总是伴随着能量的变化。即在一个化学反应中。同时遵守质量守恒和能量守恒两个基本定律。1.宏观上，反应物和生成物的总能量通常不相等，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，化学能转化为其他形式的能量释放出来。当反应物的总能量小于生成物的总能量时，化学反应将其他形式的能量转化为化学能储存起来。所以化学反应过程中总会伴随着能量的变化。2.微观上，化学键的角度看化学反应包含两个过程：旧的化学键断裂和新的化学键形成。断开的化学键需要吸收能量，形成的化学键需要释放能量，断开化学键吸收的能量和形成化学键释放的能量通常不相等。【投影】从键能角度分析(以1 mol
6、 H2与1 mol Cl2反应生成2mol HCl为例)：【数据分析】吸收总能量=1 mol436 kJmol-1+1 mol243 kJmol-1=679 kJ释放总能量=2 mol431 kJmol-1=862 kJ【过渡】断开化学键和形成化学键所吸收和释放的能量的数值是可以定量测定出来的，在使用时可以在工具书上查到，这样我们就可以直接应用相关数据进行有关能量变化的计算。教学环节一：化学反应的内能变化【回顾】化学反应都伴随能量的变化，当能量变化以热的形式表现时，我们将化学反应分为哪两类？【明确】化学反应分为吸热反应和放热反应。【过渡】分析吸热反应和放热反应之前，先弄清楚两个概念：环境和体系
7、。我们把被研究的物质系统称为体系，体系以外的其他部分称为环境。【讲述】在研究反应热时，需要明确体系和环境。下面以研究盐酸与NaOH溶液之间的反应为例，对此作一些说明。【讲解】我们将试管中的盐酸、NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系，简称体系(又称系统)；与体系相互影响的其他部分，如盛溶液的试管和溶液之外的空气等看作环境。热量是指因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量。【讲述】化学反应的能量变化是由反应前后物质所具有的内能不同而引起的。内能：体系内物质所含各种微观粒子的能量总和，符号U。内能的大小除了与物质的种类、数量及聚集状态（即气态、液态或固态等）有关，还与体系的温度、压强有关。
8、【板书】U=U(反应产物)-U(反应物)U(反应产物)U(反应物) 吸收热量U(反应产物)U(反应物) ，则Q0，反应吸热。如反应后体系的内能减少，U(反应产物)U(反应物) ，则Q0，反应放热。教学环节二：化学反应的焓变【讲述】在实验室或在生产中，化学反应大都是在压强不变的条件下进行的，在化学反应前后压强不变的条件下发生的化学反应称为等压反应。在等压反应中，可能伴随着反应体系体积的改变而有体积功的存在，因此反应热不一定等于反应体系内能的变化。【讲解】经过长期的研究，科学家定义了一个称为“焓”的物理量，符号为H，单位为J或kJ，用它的变化来描述等压反应的反应热。【板书】符号：H单位：J或kJ数
9、学表达式：Qp=H=H(反应产物)-H(反应物)(Qp代表等压条件下化学反应的反应热；H为反应产物的焓与反应物的焓之差，称为反应焓变，单位：kJ/mol或kJmol-1)【讲解】焓是与物质的内能有关的一个物理量，但它又不同于物质的内能，单位为kJmol-1，不可以测量。化学研究表明，对于在等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能(同时可能伴随着反应体系体积的改变)，而没有转化为电能、光能等其他形式的能，则该反应的反应热就等于反应前后物质的焓的变化，即焓变。此时可用焓变代替反应热，但焓变与反应热是不同含义的两个概念。(设计意图：明确高中阶段反应热就是焓变，同时强化对其符号
10、及单位的记忆。)【投影】放热反应：体系 环境H0吸热反应：体系 环境H 0 Q0【小结】判断H的正负和Q的正负时考虑的角度不同，H的正负从体系的角度考虑，Q的正负从环境的角度考虑。当形成化学键释放的总能量大于断开化学键吸收的总能量时，反应为放热反应，反应体系本身的能量降低，规定放热反应的H为“-”，即H为“-”或H0时为吸热反应。【投影】放热反应、吸热反应与能量变化的关系图。【板书】4.反应热的表示方法：H为“+”或H0时，为吸热反应H为“-”或H0时，其“+”号不能省略。【思考交流】你所知道的化学反应中有哪些是放热反应？哪些是吸热反应？【小结】放热反应：(1)金属与水或酸的反应。(2)酸碱中
11、和反应。(3)燃烧反应。(4)多数化合反应。(5)缓慢氧化反应。(反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量)吸热反应：(1)大多数的分解反应。(2)氯化铵固体与氢氧化钡晶体的反应。(3)生成水煤气的反应。(4)碳与二氧化碳生成一氧化碳的反应。(反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量)【强调】吸热反应的特征是大多数反应过程需要持续加热，但有的不需要加热，如Ba(OH)28H2O和NH4Cl固体反应；放热反应有的开始时需要加热以使反应启动。即反应的吸、放热与反应条件无关。(设计意图：归纳常见的吸热反应、放热反应，为推出H的判断做准备。)教学环节三：吸、放热反应的判断方法【过渡】以上只是经验结论，
12、并不包括所有的化学反应。一个化学反应是放热还是吸热到底取决于什么呢？【讲述】一个化学反应是放热反应还是吸热反应取决于：宏观上，反应物和生成物的总能量的相对大小。微观上，断键吸收的总能量与成键释放的总能量的相对大小。【板书】5.吸、放热反应的两种判断方法(1)定性判断(宏观)：若反应物的总能量生成物的总能量，则为放热反应；反之，则为吸热反应。(2)定量计算(微观)：H=反应物的键能之和生成物的键能之和当H0时为吸热反应。【进述】化学键断裂或生成所吸收或释放的能量叫化学键的键能。反应物化学键的键能越小，稳定性越弱，该物质所具有的能量就越高，破坏它需要的能量就越少；生成物化学键的键能越大，稳定性越强
13、，能量就越低，形成该化学键时释放的能量就越多。故反应放出能量，该反应为放热反应H0。【思考交流】已知：H2+F2=2HF H2+Cl2=2HCl预测当生成2 mol HF和2 mol HCl时，哪个反应放出的热量多？并说出你的理由。【讲述】从物质活泼性和稳定性的角度来分析，因为F2比Cl2活泼，能量高，生成HF放出的热量多，并且HF比HCl稳定，具有的能量低。【思考】如何验证你们的预测呢？已知：化学键H-HF-FCl-ClH-FH-Cl键能/(kJ/mol)436155243565431【合作交流】根据提供键能的数据进行计算，并验证你们的结论是否正确。【练习】1.下列反应属于吸热反应的是( )A. C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2OB. CH3COOH+ KOH=CH3COOK+ H2OC. A+B=C+D HU(反应物) 吸收热量U(反应产物)0时，为吸热反应H为“-”或H生成物的总能量，则为放热反应；反之，则为吸热反应。(2)定量计算(微观)：H=反应物的键能之和-生成物的键能之和当H0时为吸热反应。 教学反思通过对化学反应的实质的回顾，精心设计知识台阶，减缓知识坡度，循序渐进地引导学生不断设疑、析疑、解疑。逐步探究引起反应热效应的内在原因，培养学生在学习过程中主动探索化学原理的学习兴趣。加上跟踪练习，课堂效果很好，达到了预期的效果。
