1、（人教版选修4）第一章化学反应与能量单元复习教学设计（共一课时）课题： 第一章 化学反应与能量课时1授课班级教学目标知识与技能1.通过讨论交流了解化学反应中能量转化的原因和常见的能量转化形式；2.通过联系、归纳总结认识能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的，能量的多少取决于反应物和生成物的质量；3.通过微观辨析理解反应热和焓变的涵义，认识热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。过程与方法培养学生的自学能力、灵活运用知识分析问题的能力及热化学方程式的书写。情感态度价值观培养理论联系实际的科学态度和保护环境，节约能源的意识。教学重点反应热的涵义，热化学
2、方程式的书写方法和盖斯定律及应用。教学难点热化学方程式的书写、盖斯定律及应用。教学过程教学步骤、内容教学方法【引入】化学反应中，由于反应物转变为生成物的过程中，经历了旧化学键的断裂和新化学键的形成过程，而断键要吸收能量，成键要释放能量，本节我们将进一步强化化学反应中与能量有关的一些问题。【板书】活动一、化学反应中能量的变化的主要原因和表现形式【讲解】化学反应中有新物质生成，反应到底是吸收能量还是放出能量取决于反应物和生成物能量的相对大小。能量的表现形式有很多种，光能，热能，电能等，在发生化学反应时主要表现为热量的变化，吸收热量的化学反应为吸热反应，放出热量的化学反应为放热反应。【思考交流】小组
3、讨论，完成小表内容。【投影】吸热反应放热反应定义实质总能量关系反应物的总能量 生成物的总能量反应物的总能量 生成物的总能量总键能关系断键时吸收的能量 成键时放出的能量断键时吸收的能量 成键时放出的能量图示实例【小结】化学反应的焓变焓是表示内能的物理量，生成物和反应物的焓值差成为焓变H。在恒压的条件下，如果物质的能量全部转化为热能，则该反应的反应热等于焓变。放热反应：H为“”或H0【拓展】图像在化学反应能量变化中的应用【典例】已知：1 mol晶体硅中含有2 mol SiSi键，1 mol SiO2晶体中含有4 mol SiO键。Si(s)O2(g)=SiO2(s)H，其反应过程与能量变化如右上图
4、所示。化学键SiOO=OSiSi断开1 mol共价键所需能量/kJ460500176下列说法正确的是()A晶体硅光伏发电是将化学能转化为电能 B二氧化硅稳定性小于硅的稳定性CH988 kJmol1 DHac【答案】C【解析】晶体硅光伏发电是将太阳能转化为电能，A错误；根据化学键的键能判断，1 mol二氧化硅中的化学键断裂需要的能量为4460 kJ1 840 kJ,1 mol晶体硅中的化学键断裂需要的能量为2176 kJ352 kJ，故二氧化硅稳定性大于硅的稳定性，B错误；H(17625004604) kJmol1988 kJmol1，C正确；根据图中信息可知，Hc，D错误。【变式】当今社会，能
5、源的发展已成为全世界共同关注的话题，乙烷、二甲醚的燃烧热较大，可用作燃料。下图表示乙烷、二甲醚燃烧过程中的能量变化。请回答下列问题：(1)a_。(2)乙烷的燃烧热为_kJmol1。(3)等物质的量的液态乙烷比气态乙烷完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量_(填“多”或“少”)。(4)根据题图写出二甲醚完全燃烧时的热化学方程式：_。(5)从环保角度分析，放出相同的热量时选择_(填“乙烷”或“二甲醚”)作为燃料产生的二氧化碳较少。【答案】(1)(2)1 560(3)少(4)CH3OCH3(g)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1 455 kJmol1或CH3OCH3(g)O2(g)=CO2
6、(g)H2O(l)H485 kJmol1(5)乙烷【解析】先根据原子守恒确定a、b、c、d的值，然后依据燃烧热的概念等分析解答。(1)反应生成1 mol H2O(l)，根据原子守恒可确定a，b，c1，d。(2)由图可得C2H6(g)O2(g)=CO2(g)H2O(l)H520 kJmol1，所以乙烷的燃烧热为520 kJmol131 560 kJmol1。(3)由于液态乙烷具有的能量小于气态乙烷具有的能量，故等物质的量时，液态乙烷完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量较少。(5)由热化学方程式可知放出相同热量时，乙烷产生的二氧化碳较少。【小结】能量变化图像题的解题策略【交流】(1)根据下图(能量
7、变化关系图)判断吸、放热反应AB：H0；属于吸热反应。BC：H0；属于放热反应。(2)注意活化能在图示中的意义从反应物至最高点的能量差值表示正反应的活化能；从最高点至生成物的能量差值表示逆反应的活化能；催化剂只影响正、逆反应的活化能，而不影响反应的H。(3)进行反应热的有关计算时，要注意图示中反应物和生成物的物质的量。【板书】活动二、热化学方程式及书写【思考1】什么是热化学方程式，书写或进行热化学方程式正误的判断要注意哪些问题？【交流】热化学方程式表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。书写或判断热化学方程式正误除了遵循书写化学方程式的要求外，应侧重从以下几个方面予以检查。【板书】1.
8、检查H符号的正误【交流】放热反应的H为“”或“0”，吸热反应的H为“”或“0”，单位是kJmol1，逆反应的H与正反应的H数值相同，符号相反。【板书】2.检查是否注明物质的聚集状态【交流】必须注明每种反应物和生成物的聚集状态，同一个化学反应，物质的聚集状态不同，H数值不同。【板书】3.检查H的数值与化学计量数是否对应【交流】H的大小与反应物的物质的量的多少有关，相同的反应，化学计量数不同时，H不同。【板书】4.特殊反应热【交流】(1)书写表示燃烧热的热化学方程式时，可燃物的化学计量数为1；产物应为完全燃烧生成稳定的氧化物，如C燃烧应生成CO2而不是CO，H2燃烧生成的是H2O(l)，而不是H2
9、O(g)。(2)书写表示中和热的热化学方程式时，H2O的化学计量数为1，并以此配平其余物质的化学计量数。【典例】下列热化学方程式或叙述正确的是()A.1 mol液态肼在足量氧气中完全燃烧生成水蒸气，放出642 kJ的热量：N2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H642 kJmol1B.12 g石墨转化为CO时，放出110.5 kJ的热量：2C(石墨，s)O2(g)=2CO(g)H110.5 kJmol1C.已知：H2(g)O2(g)=H2O(l)H286 kJmol1，则：2H2O(l)=2H2(g)O2(g)的H572 kJmol1D.已知N2(g)3H2(g)2NH3(g)H9
10、2.4 kJmol1，则在一定条件下向密闭容器中充入0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)充分反应放出46.2 kJ的热量【答案】C【解析】液态肼燃烧是放热反应，H0，A项错误；2 mol石墨转化为CO放出的热量是221 kJ，B项错误；氢气燃烧放热，则水分解吸热，C项正确；合成氨的反应是可逆反应，反应不能进行到底，D项错误。【变式】写出下列反应的热化学方程式。(1)SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。已知室温下2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为_。(2)CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和
11、一种黑色固体。在25 、101 kPa下，已知该反应每消耗1 mol CuCl(s)，放热44.4 kJ，该反应的热化学方程式是_。(3)已知断开1 mol HH键、1 mol NH键、1 mol NN键需要的能量分别是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为_。(4)已知化学反应A2(g)B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，请写出该反应的热化学方程式：_。【答案】(1)SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l)H1 427.2 kJmol1(2)4CuCl(s)O2(g)=2CuCl2(s)2CuO(s) H177.6 kJm
12、ol1(3)N2(g)3H2(g)2NH3(g) H92 kJmol1(4)A2(g)B2(g)=2AB(g) H(ab) kJmol1【解析】(1)2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ,1 mol SiH4自燃放出热量为1 427.2 kJ，故热化学方程式为SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l)H1 427.2 kJmol1。(2)由题意知，生成的黑色固体是氧化铜，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式。再根据反应每消耗1 mol CuCl(s)放热44.4 kJ可写出该反应的热化学方程式：4CuCl(s)O2(g)=2CuCl2(s)2CuO(s)H177.6 k
13、Jmol1。(3)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H(94643633916) kJmol192 kJmol1。(4)由图可知，生成物总能量高于反应物总能量，故该反应为吸热反应，热化学方程式为A2(g)B2(g)=2AB(g)H(ab) kJmol1。【小结并板书】(1)“五步法”书写热化学方程式【板书】“一写”、“四标”、注：一写方程式写出配平的化学方程式。一标状态用s、l、g、aq标明物质的聚集状态。二标条件标明反应的温度和压强(101 kPa、25 时可不标注)。三标H在方程式后写出H，并根据信息注明H的“”或“”。四标数值根据化学计量数计算并写出H的值。【小结并板书】(2)“五审法
14、”判断热化学方程式的正误注：一审“”“”放热反应H一定为“”，吸热反应H一定为“”。二审单位单位一定为“kJmol1”，易错写成“kJ”或漏写。三审状态物质的状态必须正确，特别是溶液中的反应易写错。四审数值反应热的数值必须与方程式中的化学计量数相对应，即H与化学计量数成正比。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热值相等，符号相反。五审是否符合概念如燃烧热(燃料的化学计量数为1，生成稳定的氧化物)、中和热(H2O的化学计量数为1)的热化学方程式。【板书】活动三、反应热的计算【思考】有关反应热的计算有何常见关系？【交流并板书】H=断键时吸收的能量-成键时放出的能量；H=生成物的总能量-反应物的
15、总能量；H= -cmt/n【思考】怎样理解中和热和燃烧热，并完成小表。【投影】燃烧热中和热相同点能量变化H不同点反应物的量生成物的量含义测定方法【讨论】如何比较反应热大小？【回答1】比较“反应热”或H的大小时，必须带“”“”符号；比较“燃烧热”“中和热”时，只需比较数值大小即可。【回答2】参加反应的物质的量不同，则反应热的数值也会发生相应的变化，如1 mol H2完全燃烧生成液态水时放出285.8 kJ的热量，2 mol H2完全燃烧生成液态水时则放出571.6 kJ的热量。【回答3】对于可逆反应，如3H2(g)N2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，是指生成2 mol NH3时放出
16、92.4 kJ的热量，而不是3 mol H2和1 mol N2混合，在一定条件下反应就可放出92.4 kJ的热量，实际3 mol H2和1 mol N2混合，在一定条件下反应放出的热量小于92.4 kJ，因为该反应的反应物不能完全转化为生成物。【回答4】同一反应中物质的聚集状态不同，反应热数值大小也不同。例如，S(g)O2(g)=SO2(g)H1Q1 kJmol1；S(s)O2(g)=SO2(g)H2Q2 kJmol1可以理解成固态硫变成气态硫后再发生变化，而由固态到气态是需要吸收能量的，所以Q1Q2、H1H2，故当同一反应中只由于聚集状态不同比较反应热的大小时，反应物为固态时放出的热量少，当
17、生成物为固态时放出的热量多。【回答5】中和热为稀溶液中强酸和强碱生成1 mol H2O时的反应热。若酸为浓硫酸时，由于浓硫酸溶解放热，此时生成1 mol H2O放出热量大于57.3 kJ。若为弱酸或弱碱时，因为电离过程吸热，此时生成1 mol H2O放出的热量小于57.3 kJ。【典例】已知：CO2(g)C(s)=2CO(g)H1C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H2CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H3CuO(s)CO(g)=Cu(s)CO2(g)H42CuO(s)C(s)=2Cu(s)CO2(g)H5下列关于上述反应焓变的判断中不正确的是()A.H10 B.H20C.H
18、2H3 D.H52H4H1【答案】C【解析】A项，此反应是吸热反应，H10，正确；B项，生成水煤气的反应是吸热反应，H20，正确；C项，CO2(g)C(s)=2CO(g)H1，C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H2，CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H3，则H2H3H10，故H2H3，错误；D项，CuO(s)CO(g)=Cu(s)CO2(g)H4，2得：2CuO(s)C(s)=2Cu(s)CO2(g)H52H4H1，正确。【变式】已知有关甲烷燃烧的三个热化学方程式如下：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g) Ha kJmol1CH4(g)2O2(g)=CO2(
19、g)2H2O(l) Hb kJmol1CH4(g)O2(g)=CO2(g)H2O(l) Hc kJmol1下列判断正确的是()A甲烷的燃烧热为|a| kJmol1 BbaCb2c Dac【答案】C【解析】表示CH4燃烧热的热化学方程式中，水应为液态，故|b| kJmol1为甲烷的燃烧热，A项错误；因a、b均为负值，放出的热量越多，值越小，故ba，B项错误；热化学方程式中H的大小与化学计量数成正比，故b2c，C项正确；无法比较a、c的大小，D项错误。【讲解】计算反应热最基本的方法是应用盖斯定律。其题目往往给出几个已知的热化学方程式，然后要求计算与之有关的目标热化学方程式的反应热，此时可应用盖斯定
20、律进行计算。应用盖斯定律计算反应热的关键在于设计反应过程。【思考交流】利用盖斯速率教学反应热的计算要注意哪些问题？【回答1】参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般23个)，进行合理“变形”，如热化学方程式左右颠倒或乘、除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的H与原热化学方程式H之间的换算关系。【回答2】当热化学方程式乘、除以某一个数时，H也应相应地乘、除以某一个数；热化学方程式进行加、减运算时，H也同样要进行加、减运算，且要带“”“”符号，即把H和方程式看作一个整体进行运算。【回答3】将一个热化学方程式颠倒书写时，H的符号也随之
21、改变，但绝对值不变。【回答4】在设计反应过程时，会遇到同一物质三种状态(固、液、气)的相互转化，当物质的状态由固液气变化时，会吸热，反之会放热。【投影】思维导图如下：【典例】已知下列反应的热化学方程式为CH3COOH(l)2O2(g)=2CO2(g)2H2O(l) H1870.3 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H2393.5 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H3285.8 kJmol1则反应2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)的H为()A488.3 kJmol1 B191 kJmol1C476.8 kJmol1 D1 549.6 kJmol1【答案
22、】A【解析】根据盖斯定律，反应2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)实质上是反应2反应2反应，即所求的反应热HH22H32H1393.52(285.8)2(870.3) kJmol1488.3 kJmol1。【变式】用CH4催化还原NOx，可以消除氮氧化物的污染。例如：CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(g) H574 kJmol1CH4(g)4NO(g)=2N2(g)CO2(g)2H2O(g) H1 160 kJmol1下列说法不正确的是()A.若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2生成N2和水蒸气，放出的热量为173.4 kJB.由反应可推知
23、：CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(l)H574 kJmol1C.反应转移的电子数相同D.反应中当4.48 L CH4反应完全时转移的电子总数为1.60 mol【答案】D【解析】根据盖斯定律，()得到如下热化学方程式：CH4(g)2NO2(g)=N2(g)CO2(g)2H2O(g)H867 kJmol1，标准状况下4.48 L CH4的物质的量为0.2 mol，放出的热量为0.2 mol867 kJmol1173.4 kJ，A正确；由于液态水生成气态水需要吸收热量，所以生成液态水的反应放出的热量多，放热越多，则H越小，即H0)2CO(g)2NO(g)=N2(g)2C
24、O2(g) Hb kJmol1(b0)若用标准状况下3.36 L CO还原NO2至N2(CO完全反应)的整个过程中转移电子的物质的量为_mol，放出的热量为_kJ(用含有a和b的代数式表示)。(3)用CH4催化还原NOx也可以消除氮氧化物的污染。例如：CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(g) H1574 kJmol1CH4(g)4NO(g)=2N2(g)CO2(g)2H2O(g) H2？若1 mol CH4还原NO2至N2，整个过程中放出的热量为867 kJ，则H2_。【答案】 (1)2CO(g)SO2(g)=S(s)2CO2(g) H270 kJmol1(2)0.3
25、3(2ab)/80(3)1 160 kJmol1【解析】(1)依据题意知，处理烟道气污染的一种方法是将CO、SO2在催化剂作用下转化为单质S，对照反应和，并根据盖斯定律将反应2可得答案。(2)假设两个反应分别为、，由2可得：4CO(g)2NO2(g)=N2(g)4CO2(g)H(2ab)kJmol1，反应中转移电子为8e。因此标准状况下的3.36 L CO还原NO2时，转移电子为8 mol0.3 mol，放出的热量为(2ab)3(2ab)/80 kJ。(3)CH4还原NO2至N2的热化学方程式为CH4(g)2NO2(g)=N2(g)CO2(g)2H2O(g)H867 kJmol1，根据盖斯定律
26、，H(H1H2)，解得H2867 kJmol12(574 kJmol1)1 160 kJmol1。知识结构与板书设计第一章 化学反应与能量复习一、化学反应中能量的变化的主要原因和表现形式 二、热化学方程式及书写1.检查H符号的正误2.检查是否注明物质的聚集状态3.检查H的数值与化学计量数是否对应4.特殊反应热三、反应热的计算H=断键时吸收的能量-成键时放出的能量H=生成物的总能量-反应物的总能量H= -cmt/n教学回顾通过本节课的复习重点是让学生进一步明白研究热化学反应，不仅能从宏观上认识新物质的生成和能量的变化，还要从微观上分析其变化的本质，并能形成能量可以相互转化的变化观念和能量守恒的思想。通过建立相关的思维模型，让学生能达成能正确书写热化学方程式，正确理解盖斯定律及其应用。能认识能源与日常生活、工农业生产及科学技术有着千丝万缕的联系，形成科学合理利用化学反应中能量变化的意识和能源节约的意识。从而促进学生“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学态度与社会责任”等化学核心素养的发展。
