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2019-2020年高中化学第二章第一节化学能与热能(第1课时)教案新人教版必修2【教学目标】⑴知道化学反应的本质是什么?⑵能分析化学反应中能量变化的主要原因⑶掌握从化学键的观点来分析能量的变化4了解能量守恒定律【教学重点】掌握从化学键的观点来分析能量的变化【教学难点】运用能量守恒定律公式的简单计算【教学过程】[介绍]能源与材料、信息一起被称为现代社会发展的三大支柱能源是人类赖以生存和发展的物质基础,我们每时每刻、分分秒秒都离不开它迄今为止,人类所能利用的能源主要是化学能、电能、以及核能等等但是,由于人类大量开发和浪费资源,造成了资源的不合理利用从而引发了不可回避的能源危机在现代广泛使用的各种能源中,哪些与化学密切相关?面对能源枯竭的危机,提高能源的利用率和开辟新能源是解决这一问题的两个主要方向,在这方面化学能作出什么贡献?本章初步讨论这些问题[创设情景]在一支试管中放入一小块生石灰,加入少量水,让学生观察实验现象,再让学生用手触摸试管外壁,然后要求学生回答观察到了什么现象?触摸试管外壁时有何感觉?说明什么问题?并要求学生写出反应方程式[问题]煤、石油、天然气的主要化学成分是烃类等有机物(煤中含有大量的碳),它们燃烧时放出热能你一定想知道,这种能量从何而来它与化学物质和化学反应有什么关系?石灰石(主要成分是碳酸钙)要经过高温煅烧才能变成生石灰,高温提供的热能在石灰石的分解反应中起到什么作用?[板书]
一、化学键与化学反应中能量变化的关系[思考]不同的燃料其组成不同,燃烧后放出的热量也不相等为什么不同的燃料燃烧时放出的热量会不同?燃料在燃烧反应中产生的热能来自哪里?
1、化学键与化学反应中能量变化的关系⑴化学反应的本质是什么?以氢气在氯气中燃烧为例,用化学键的观点分析反应的本质过程点燃H2+Cl2====2HClH—HCl—ClH—Cl断开断开形成2H2Cl2HCl一个化学反应的的过程,本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程⑵化学反应中能量变化的主要原因点燃H2+Cl2====2HClH—HCl—ClH—Cl断开吸收能量断开吸收能量形成放出能量2H2Cl2HCl化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因⑶从化学键的观点来分析能量的变化一个化学反应的的过程,本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程吸收能量放出能量[问题]一个化学反应是否为放热还是吸热取决于什么呢?取决于所有断键吸收的总能量与所有形成新键放出的总能量的相对大小[想一想]在化学反应中,随着物质的变化,既有反应物中化学键的断裂,又有生成物中化学键的形成,化学能也随之而改变那么,一个化学反应吸收能量还是放出能量是由什么决定的呢?[解释]实验测得,在25℃101KPa条件下,将1molH2H-H变为2molH原子需吸收436kJ能量,而2molH原子变成1molH2H-H放出436kJ能量,这个能量就是H-H的键能键能越大化,学键越牢固,含该键的分子越稳定某些键的键能kJ/mol键键能键键能H-H436C-H
415.0Cl-Cl
242.7O-H
462.8Br-Br
193.7N-H
390.8I-I
152.7H-Cl
431.8C-C
347.7H-I
298.7[想一想]对于某个确定的化学反应,如何判断它是放出能量还是吸收能量呢?[例题选讲]在反应H2+Cl2=2HCl中,已知H-H键能为436kJ,Cl-Cl键能为247kJ,H-Cl键能为431kJ,判断该反应是反应[解析]则1化学键断裂时需要吸收能量吸收总能量为436kJ+247kJ=683kJ,2化学键形成时需要释放能量释放总能量为431kJ+431kJ=862kJ,3反应中放出的热量的计算862kJ—683kJ=179kJ不难看出生成物的键能大于反应物的键能,所以,为放热反应•[结论]一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量,决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小水由高处向低处流要释放能量将水由低处抽向高处需提供能量(势能转化为动能)(电能转化机械能,再转化为势能)反应物的总能量>生成物的总能量反应物的总能量<生成物的总能量化学反应放出能量化学反应吸收热量[小结]反应物的总能量=生成物的总能量+放出的热量生成物的总能量=反应物的总能量+吸收的热量化学反应的过程可以看成是能量的“贮存”或“释放”的过程规律
(1)如果反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量,那么在发生化学反应时,就有部分能量以热的形式释放出来;
(2)如果反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量,那么在发生化学反应时,反应物就需要吸收能量,才能转化为生成物能量公式化E(反应物)=E(生成物)+Q能量守恒定律)E(反应物)-E(生成物)=QQ0为放热反应Q0为吸热反应[课堂练习]
1、当物质发生化学变化时,断开反应物中的化学键要能量,而形成生成物中的化学键要能量1molH2中含有H—H键,在25℃和101kPa的条件下,使1molH2变为2molH断开了H—H键,需要436kJ的热量,而由2molH原子生成1molH2,有H—H键生成,需要436kJ的热量
1、已知拆开1molH2中的化学键要吸收436kJ的能量,拆开1molO2中的化学键要吸收496kJ的能量,形成水分子中的1molH-O键要放出463kJ的能量,试说明2H2+O2=2H2O中的能量变化
2、画出反应物、生成物总能量的大小与反应中能量变化的关系示意图
3、已知金刚石在一定条件下转化为石墨是放热的据此,以下判断或说法正确的是()A需要加热方能发生的反应一定是吸热反应B放热反应在常温下一定很容易发生C反应是放热还是吸热,必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小D吸热反应在一定条件下也能发生
4、已知破坏1molN≡N键、H-H键和N-H键分别需要吸收的能量为946kJ、436kJ、391kJ试计算1molN2(g)和3molH2(g)完全转化为NH3g的反应热的理论值[课堂小结][课堂反思]。