化学反应热的计算

一、教学内容概述

前面学生已经定性地了解了化学反应与能量的关系，通过实验感受到了反应热，并且了解了物质发生反应产生能量变化与物质的质量的关系，及燃烧热的概念。在此基础上，本节介绍了盖斯定律，并从定量的角度来进一步认识物质发生化学反应伴随的热效应。本节内容分为两部分：

第一部分，介绍了盖斯定律。教科书以登山经验“山的高度与上山的途径无关”浅显地对特定化学反应的反应热进行形象的比喻，帮助学生理解盖斯定律。然后再通过对能量守恒定律的反证来论证盖斯定律的正确性。最后通过实例使学生感受盖斯定律的应用，并以此说明盖斯定律在科学研究中的重要意义。

第二部分，利用反应热的概念、盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的计算，通过三道不同类型的例题加以展示。帮助学生进一步巩固概念、应用定律、理解热化学方程式的意义。

本节引言部分用几句简短的话说明了学习盖斯定律的缘由以及盖斯定律的应用，本节内容中，盖斯定律是个难点，为了便于学生理解，教科书以测山高为例，并用能量守恒定律来论证。最后用CO的摩尔生成焓的计算这个实例来加强学生对于盖斯定律的理解。学生在掌握了热化学方程式和盖斯定律的基础上，利用燃烧热的数据，就可以进行简单的热化学计算。这样的安排符合学生的认知规律，并让学生掌握一种着眼于运用的学习方式，体现了新课标的精神。

二、本节教学内容在模块内容体系中的地位和作用

能源是人类生存和发展的重要物质基础，本章通过化学能与热能转化规律的研究帮助学生认识热化学原理在生产、生活和科学研究中的应用，了解化学在解决能源危机中的重要作用，知道节约能源、提高能量利用率的实际意义。

在必修化学2中，学生初步学习了化学能与热能的知识，对于化学键与化学反应中能量变化的关系、化学能与热能的相互转化有了一定的认识，本章是在此基础上的扩展与提高。引入了焓变的概念，使学生认识到在化学反应中能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的，二者密不可分，但以物质为主。而能量的多少则是以反应物和产物的物质的量为基础。把对于化学反应中的能量变化的定性分析变成了定量分析。解决了各种热效应的测量和计算的问题。在这一节里，我们将进一步讨论在特定条件下，化学反应中能量变化以热效应表现时的“质”“能”关系，这既是理论联系实际方面的重要内容，对于学生进一步认识化学反应规律和特点也具有重要意义。

本节内容是第一章的重点，因为热化学研究的主要内容之一就是反应热效应的计算。反应热的计算对于燃料燃烧和反应条件的控制、热工和化工设备的设计都具有重要意义。

三、总体教学目标分析

（一）本节教学要求

（二）本章总体教学目标

在必修化学2中，学生初步学习了化学能与热能的知识，对于化学键与化学反应中能量变化的关系、化学能与热能的相互转化有了一定程度的认识，在本章前两节学生又学习了物质发生反应产生能量变化与物质的物质的量的关系，及燃烧热的概念，对于从定量的角度认识化学变化中的能量变化也有了一定程度的了解。但是对于用化学计算的方式间接地获得某些反应的反应热还不是很了解，而且对于化学反应热的计算，学生也没有更深刻的了解。

基于以上分析，本节的教学目标确定为：

（一）知识与技能目标

1．能利用热化学方程式进行有关反应热的简单计算；

2．了解盖斯定律的涵义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。

（二）过程与方法目标

1．通过对盖斯定律的涵义的分析和论证，培养学生分析问题的能力；

2．通过热化学方程式的计算和盖斯定律的有关计算，培养学生的计算能力。

（三）情感态度与价值观目标

1．通过对盖斯定律的发现过程及其应用的学习，感受化学科学对人类生活和社会发展的贡献。激发参与化学科技活动的热情。

2．树立辩证唯物主义的世界观，帮助学生养成务实、求真、严谨的科学态度。

四、重难点分析

热化学研究的主要内容之一就是反应热效应的计算。反应热的计算对于燃料燃烧和反应条件的控制、热工和化工设备的设计都具有重要意义。而反应热的计算主要有以下两种途径，一是根据热化学方程式进行计算，二是根据盖斯定律进行计算。通过必修和前两节的学习，学生对于焓变、热化学方程式等理论概念已经有一定程度的认识，但是对于用间接的方式获得某些反应的热效应的方法并不了解，对于根据热化学方程式进行反应热的计算也不熟悉。根据学生的认知特点，对于盖斯定律这样的抽象的概念理解起来有一定的难度。

综合上述原因，本节的重难点设置如下：

教学重点：

1． 盖斯定律的涵义和根据盖斯定律进行反应热的计算；

2． 根据热化学方程式进行反应热的计算

教学难点：

盖斯定律的应用

五、教学方式与教学方法分析

（一）创设问题情境，引导学生自主探究

比如对于盖斯定律的引入，我们可以采用创设以下问题情境的方式：“我们可以让碳全部氧化成CO₂，却很难控制碳的氧化只生成CO而不继续生成CO₂，那么，

C（s)＋1/2 O₂(g) = CO(g)的反应热如何获得呢？”引发学生的研究兴趣，引导学生自主探究，最终得出盖斯定律。

（二）运用生活中的实例加深对概念的理解

比如可以列举一些生活中的实例如借贷（找零与否与结果无关）等，来加深对盖斯定律的理解。

（三）注意计算教学过程中的规范化

有关盖斯定律的计算实际上是前面所学知识和技能的综合运用，涉及了各物理量的相互换算，综合性较强，一定要注意教学过程中的规范化，尽量引导学生明确解题模式：审题分析求解。

（四）注意进行归纳总结

如对于盖斯定律这一概念教学当中，到最后需要进行归纳总结得出如下结论，反应物A变为生成物D，可以有两个途径：①由A直接变成D，反应热为ΔH；②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别是ΔH₁、ΔH₂、ΔH₃。如下图所示：

（五）加强练习，及时巩固，形成良好的书写习惯

可适当补充一些不同类型的习题作为课堂练习，发现问题并及时解决。如以煤、汽油和天然气的主要成分发生燃烧的反应为例，不仅巩固、落实了知识和计算技能，还能通过计算的结果说明这些物质燃烧时，其ΔH的数值都很大，进一步认识煤、石油、天然气是当今世界上最重要的化石燃料。唤起学生资源利用和环境保护的意识和责任感。

六、教学资源建议

（一）可适当补充一些不同类型的习题作为课堂练习

补充适当练习，及时发现问题，及时解决，这也是计算性课型的一个基本特点。通过练习，加深对概念本身的理解和加强概念的应用。

补充习题

1．已知25 ℃、101 kpa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为

C(石墨)＋O₂（g）＝CO₂（g）ΔH＝－393.51 kJ/mol

C(金刚石)＋O₂（g）＝CO₂（g）ΔH＝－395.41 kJ/mol

据此判断，下列说法中正确的是（）。

A．由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低

B．由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高

C．由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低

D．由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高

2．已知2H₂（g）＋O₂（g）=2H₂O（l）ΔH＝－571.6 kJ/mol，

CO（g）＋1/2O₂（g）＝2CO₂（g）ΔH＝－283.0 kJ/mol。

某H₂和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74 kJ热量，同时生成3.6 g液态水，则原混合气体中H₂和CO的物质的量之比为（ ）。

A. 2:1 B. 1:2 C．1:1 D．2:3

3．由氢气和氧气反应生成1 mol水蒸气放热241.8 kJ，写出该反应的热化学方程式：_______。

若1 g水蒸气转化成液态水放热2.444 kJ，则反应H₂（g）＋1/2O₂（g）=H₂O（l)的ΔH=____ kJ/mol。氢气的燃烧热为____kJ/mol。

4．火箭发射时可用肼（N₂H₄）为燃料，以二氧化氮作氧化剂，它们相互反应生成氮气和水蒸气。已知：N₂（g）＋2O₂（g）=2NO₂（g）ΔH=＋67.7 kJ/mol

N₂H₄（g）＋O₂（g）=N₂（g）＋2H₂O（g） ΔH=-534 kJ/mol

则N₂H₄和NO₂反应的热化学方程式为_____________________。

5．已知CH₄（g）＋2O₂（g）＝CO₂（g）＋2H₂O（l）； ΔH＝－890 kJ/mol，现有CH₄和CO的混合气体共0.75 mol，完全燃烧后，生成CO₂气体和18 g液态H₂O，并放出515 kJ热量， CO燃烧的热化学方程式为______________，写出求算过程。

（二）充分利用多媒体教学资源

充分利用教材所给的图示，也可以采用电教化手段，利用多媒体软件进行形象化教学，帮助学生理解以下难于理解的抽象知识，比如对盖斯定律进行形象化的说明。

（三）可引用大量的生活中的事例

七、学时建议 2课时