第一单元 化学反应中的热效应优质课教学设计

化学反应中热效应

单元复习

一、教学目标

1.了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式；

2.了解化学能与热能的相互转化，了解吸热反应和放热反应、焓变和反应热等概念；

3.掌握热化学方程式的书写，了解热化学方程式的含义，了解盖斯定律；

4.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础，了解化学在解决能源危机中的重要作用。

二、学情分析

通过《化学反应原理》专题一

第一单元的学习，学生已了解化学反应中存在着能量变化，并将化学反应分为吸热反应和放热反应，知道化学反应中热量变化的原因，键能与化学反应热效应的关系，标准燃烧热、热值与盖斯定律的应用、热化学方程式的书写等知识。但本单元知识点较多，学生无法将这些知识进行整合与综合运用。生活中与热效应的例子有很多，我选择甲醇汽油为素材把本单元的知识连成线，织成网，突破重、难点，培养学生知识整合与分析能力。

三、教学重点、难点

1.焓变与能量的关系、焓变与键能的关系

2.热化学方程式的书写与计算

3.盖斯定律的有关计算

四、教学过程

导入：喝酒不开车，开车不喝酒。但在汽油价格节节上升，柴油供应来得不足的今天，我们却要给车“喝酒”。同学们你知道是喝什么酒吗？

生：乙醇汽油

展示图片，加油站给汽车加乙醇汽油

师：乙醇汽油是用90%的普通汽油与10%的燃料乙醇调和而成。早在20世纪20年代，巴西就开始乙醇汽油的使用。我国从2003年起陆续宣布黑龙江、吉林等27个城市全面停用普通无铅汽油，改用添加10%酒精的乙醇汽油。但近日，我查阅网络发现，现在却提倡给车“喝”另一种燃料油—甲醇汽油

链接新闻(略) 师：什么是甲醇汽油呢？甲醇汽油与乙醇汽油不同，它是由10%-30%的甲醇与其他化工原料、添加剂合成的新型车用燃料，不含任何汽油，但标准能达到90-97国标汽油的性能和指标。

甲醇汽油为什么可以作为90-97的替代品，这是由什么决定的？

生：甲醇燃烧是一个放热反应。

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师：这也是就是运用了我们化学反应中的热效应，那么如何去表示一个反应中热变化？

生：用热化学方程式表示。

师：那么接下来请同学们来写一写：已知：常温，甲醇（CH3OH）

（熔点-97.8℃，沸点64.5℃）完全燃烧生成1mol液态水放出363.25kJ热量。请写出甲醇燃烧的热化学方程式。

请学生板演，教师指导学生书写，并与学生点评书写的热化学方程式的正误，归纳书写注意点。

展示总结：书写热化学方程式注意事项: （1）标明聚集状态（ g 、 l 、 s 、aq ）

（2）△H 放热为负，吸热为正，单位：kJ·mol-1 （3）化学计量数不表示分子个数，只表示物质的量，因此可以是整数或分数。

（4）△H 的值与化学计量数成正比

师：我们通常用燃烧热和热值衡量一种燃烧的优劣。那么通过刚才我们书写的热化学方程式。那么请你计算甲醇的标准燃烧热ΔH= ？

已知甲醇（相对分子质量为32）燃烧的热化学方程式。请计算甲醇的热值。

组织学生回归书本，复习基本概念

标准燃烧热和热值

标准燃烧热：101kPa，1mol物质完全燃烧的反应热

热值：101kPa下，1g物质完全燃烧所放出的热量。如何理解完全燃烧？

议一议：已知CH3OH(l)+ O2(g) → CO2(g)+ 2H2O(l) ΔH= - 726.5kJ·mol

在点燃的条件下，把1mol CH3OH(l)在一定量的O2(g)燃烧，放出Q kJ的热量，Q< 726.5 ，请分析可能是什么原因造成的。

生：甲醇不完全燃烧引起的

师：非常正确，那么不完全燃烧后可能生成什么产物？

生：产物可能情况有（1）CO(g)+2H2O(l); (2)CO2(g)+2H2O(g) (3)CO(g)+2H2O(g) (4)C(s)+2H2O(g) 师：故我在学习标准燃烧热时，要说明完全燃烧，因为生成的产物不同，反应的能量变化将不同，生成物的状态不同，反应放出的能量不同。

师：那么假如甲醇在空气中不完全燃烧放出热量情况怎么样？

写一写：已知CO的燃烧热为283kJ/mol，H2的燃烧热为285.8kJ/mol CH3OH(l)+ O2(g) → CO2(g)+ 2H2O(l) ΔH= - 726.5kJ·mol

写出甲醇不完全燃烧生成CO（g）和液态水的热化学方程式。

-1-1

生：书写热化学方程式

师：你们想到了用什么方法了书写这一反应的热化学方程式？

生：盖斯定律。

师：什么是盖斯定律？

生：沉默

师：引导学生，回归课本，盖斯定律：化学反应的焓变（ΔH）只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。

师：盖斯定律可以用已知的反应去计算未知反应的反应热。而且可以用于计算实验中反应热测定较难的化学反应热。

过渡：我们现在知道甲醇汽油可以作为汽油的替代品，那么你想过吗？与汽油相比，甲醇汽油有哪些优势呢？

生：污染小、能源原料来源广泛……

师：那么甲醇在工业上是如何生产的呢？我们来看一则资料。

工业上常通过CO和H2化合制备甲醇，该反应的热化学方程式为： CO (g) + 2H2(g) CH3OH (l) △H

-1①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH1=-566.0kJ·mol

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2=-571.6kJ·mol

③CH3OH(l)+3/2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l) ΔH3= -726.5kJ·mol

请计算出CO与H2在一定条件下生成甲醇反应热（列出计算式）

生：通过计算得出 △H=1/2ΔH1 +ΔH2 -ΔH3

师：总结，如果一个反应可以通过几个反应的加减乘除的四则混合运算而得来，那么其反应热也可以用各反应的反应热进行加减乘除的四则混合运算得到。

交流与讨论：已知CO (g) + 2H2(g) CH3OH (l) ΔH= —128.1kJ·mol-1 -1-1在220℃~260℃

、5.9MPa、催化剂作用下，现将1molCO和2molH2

置于密闭的容器中充分反应生成CH3OH（l）

，放热QkJ，Q=128.1吗？

生：不可能，应该是Q<128.1 师:为什么?请你分析引起Q<128.1的原因.

生:分析可能的原因,该化学反应方程式的意义是1molCO+2molH2完全反应生成1molCH3OH放出128.1kJ，而该反应是可逆反应,可逆反应有一定的限度，反应物的转化

率不可能达到100%。

师：在生产过程中，反应器必须要进行热交换，以保证反应器的温度控制在220℃~260℃，其原因是什么？温度可不可以更高，加快反应速率？如果温度更低行吗？

生：该反应为放热反应，温度升高，平衡向逆向移动，适宜的温度能加快反应速率，同时温度升高，催化剂活性也降低。

画一画：请在图中用两种不同颜色的线条表达以上两种不同条件下（无催化剂和有催化剂）生成1mol甲醇（l）的能量—反应过程关系，并指明条件（提示：从化学反应的实质分析）。

师生：回归书本：化学反应中能量变化的原因，

反应物的总能量>生成物的总能量 放热反应

反应物的总能量<生成物的总能量 吸热反应

键能与化学反应热的关系.

师:算一算: 已知1mol分子中化学键断裂需要的能量（kJ）如下表：

化学键

C－C C－H H－H C－O C ≡O H－O 键能／kJ·mol

-1348 413 436 a 1072 463 且：C O (g) + 2H2(g) a=________ 师生一起分析讨论

CH3OH (l) ΔH= —128.1kJ·mol-1 通过计算求出师：议一议：（1）用甲醇作为燃料存在哪些不利的影响（请从甲醇的来源，对环境的影响等进行分析）

（2）如果你是科学家，在汽油替代物的研究上你会哪方面研究？

生：讨论甲醇燃料的利弊。提出开发新能源的思想。

师：展示各种新型能源的汽车。并指出化学在开源节流中起着非常重要的作用。鼓励同学们能有志于能源的研究，造福子孙。

五、板书设计