必修 4 第一章化学反应与能量
第一节化学反应与能量的变化
一、教材分析
1、地位和作用
化学反应和能量变化作为主要线索贯穿在整个高中化学教学中，这是教材体系的总体安排，新教材除了以物质结构知识统帅整个化学教材外，还以化学变化中的能量变化来组织教材。其原因是化学反应过程的能量变化对人类十分重要。能源又是人类生存和发展的重要物质条件。人们目前使用的能源大多是化学反应产生的，又通过化学反应来利用能量，因此研究化学反应中的能量变化具有十分重要的意义。它不仅可以使学生获得充分利用能源的方法，更可促使学生到新能源以及确保社会的可持续发展。本节内容定量的探讨“质”“能”关系，来进一步理解化学反应的本质，同时引入了焓的概念，是整个化学反应原理学习的基础。 2、内容分析
本节教材包含了三个方面的内容：一是化学反应中的能量变化，包括焓变、反应热的概念、符号和单位，并从微观的角度举例定量的探讨反应中的能量变化。二是热化学方程式的书写。
三是附加有实践活动“中和反应反应热的测定”。
二、化学新课程标准
农药电子手册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．能举例说明化学能与热能的相互转化，了解反应热和焓变的涵义。
活动与探究建议：
①观看影像或讨论：化学反应与能量转化。
三、学生情况分析
本届高二学生分为三个层次的班级，班级层次较大，班内个体学生之间的差异也较大。因此，需要教师在授课的过程中分层对待。
学生在必修2中已经学习过断开化学键吸收能量，形成化学键要放出能量，知道化学能与热能的相互转化，了解化学能可以转化为电能，化学反应过程中有能量变化这一事实已经接受并认可，但只有定性的认识，没有定量的认识和计算。因此在教学过程中，要让学生独立思考与计算，同时结合课本及与同学相互探讨，相互学习的过程，总结提炼出自己的知识体系，并加以应用。
四、教学目标
1．知识与技能：
⑴使学生了解化学反应中能量转化的原因和常见的能量转化形式；
⑵认识化学反应过程中同时存在着物质和能量的变化，而且能量的释放或吸收是以发生的物质为基础的，能量的多少决定于反应物和生成物的质量；
⑶了解反应热和焓变的含义；
⑷认识热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式。
2．过程与方法：
通过化学反应的实质的回顾，逐步探究引起反应热效应内在原因的方法，引起学生在学习过程中主动探索化学原理的学习方法，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。
3．情感态度价值观：
激发学生的学习兴趣，培养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,树立透过现象看本质的唯物主义观点。
五、教学重难点
本节教学重点：化学反应中的能量变化，热化学方程式的书写。
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本节教学难点：焓变，△H的“+”与“－”，热化学方程式的书写。
六、教学方法
采用对比法，探究法，为学生创设好学习、研究的环境：把接受知识时间和空间留给学生；把探究过程留给学生；把交流与评价的权力留给学生。在讲授的过程中，注重遵循启发式原则，精心设计知识台阶，减缓知识坡度，循序渐进的引导学生不断设疑，析疑，解疑。恰当地运用现代信息技术，遵守直观性教学的原则。
七、课时安排：3课时
八、教学过程设计
【引言】我们知道：一个化学反应过程中，除了生成了新物质外，还有能量变化。能量变化的形式可以是热能、光能、电能等。从能量变化的角度来看，化学反应又分为放热反应和吸热反应。【思考交流1】⑴你所知道的化学反应中有哪些是放热反应？能作一个简单的总结吗？
⑵你所知道的化学反应中有哪些是吸热反应？能作一个简单的总结吗？
【归纳】常见的放热反应有：活泼金属与水或酸的反应、酸碱中和反应、燃烧反应、多数化合反应。
常见的吸热反应：多数的分解反应、氯化铵固体与氢氧化钡晶体的反应、水煤气的生成反
应、炭与二氧化碳生成一氧化碳。
【思考交流2】为什么有的反应会放出热量有的需要吸收热量呢？
【归纳】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，取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。
反应物具有的总能量＞生成物具有的总能量；
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反应物具有的总能量＜生成物具有的总能量。
【投影】反应过程中能量变化曲线图：
【板书】⑴若E反> E生，放出能量，放热反应；⑵若E反< E生，吸收能量，吸热反应。
【讲解】我们知道，一个化学反应同时遵守质量守恒定律和能量守恒，那么一个反应中的质量与能量有没有关系呢？
⑴有能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础，二者密不可分，但以物质为主。
⑵能量的多少则以反应物和产物的质量为基础。
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【思考交流3】⑴化学反应的实质是什么？
⑵化学反应过程中为什么会有能量的变化？（用学过的知识回答）
【归纳】化学反应的实质就是反应物分子中化学键断裂，形成新的化学键，从新组合成生成物的分子的过程。旧键断裂需要吸收能量，新键形成需要放出能量。而一般化学反应中，旧键的断裂所吸收的总能量与新键形成所放出的总能量是不相等的，而这个差值就是反应中能量的变化。所以化学反应过程中会有能量的变化，且常常主要表现为热量的变化，叫做反应热。【板书】一、反应热焓变
1、概念：
反应热：化学反应过程中所释放或吸收的能量，都可以用热量（或换算成相应的热量）来表述，叫做反应热。
焓：是与内能有关的物理量。在一定条件下，某一反应是吸热反应还是放热反应，由生成物与反应物的焓值差即焓变（△H）决定。即△H＝H（生成物）－△H（反应物）。
焓变：恒压条件下，反应的热效应等于焓变。反应热用△H表示。
2、符号：△H
3、单位：kJ/mol
4、规定：放热反应：ΔH＜0或ΔH为“－”表示体系的能量降低。
吸热反应：ΔH＞0 或ΔH为“＋”表示体系的能量增加。
【过渡】化学变化的实质是旧化学键的破坏和新化学键的形成，而旧化学键的破坏需要吸收能量，新化学键的形成则放出能量，那么焓变（△H）与化学键的键能有什么关系呢？
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【讨论】对于反应H2(g)＋I2(g)＝2HI(g)来说
旧键断裂吸收能量＝679kJ/mol（反应物键能总和）
新键形成放出能量＝862 kJ/mol（生成物键能总和）
△H＝679kJ/mol－862kJ/mol ＝－183kJ/mol
【讲解】这个结果与该反应的实验测定值为184.6 kJ/mol非常接近（一般用实验数据来表示反应热）。
所以，一个化学反应的反应热（△H）可以用键能推算。
【板书】5、焓变与键能的关系
△H＝∑ E（反应物的键能）－∑ E （生成物的键能）
【投影】例1、1 mol C与1 mol H2O(g) 反应生成l mol CO(g) 和1 mol H2(g)，需要吸收131.5 kJ 的热量，该反应的反应热为△H = +131.5 kJ/mol。
电子产品世界例2：拆开1 mol H－H键、1 mol N－H键、1 mol N≡N键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则1mol N2生成NH3的反应热为△H= －92.0 kJ/mol 。
【小结】反应热、焓变、键能的概念及其关系
⑴概念
反应热：化学反应中吸收或者放出的热量。
焓变：恒压条件下的反应热，符号:Δ H，Δ H＜0（放热反应）；Δ H>0 （吸热反应）
键能：破坏1mol化学键所吸收的能量(或形成1mol化学键所放出的能量)。
⑵三者的关系：
宏观△H=生成物的总能量－反应物的总能量
微观Δ H=反应物键能的和－生成物键能的和
【练习】1．下列叙述正确的是（C）
A．化学反应一定伴随热量的变化 B.凡是吸热或放热过程中热量的变化均称为反应热
C．若△H<0，则反应物的能量高于生成物的能量
D．若△H>0，则反应物的能量高于生成物的能量
2．已知：H + H ═ H2；△H = －436KJ/mol，则下列叙述正确的是（AD）
A．H 原子的能量高于H2 的能量B．H 原子的能量低于H2 的能量
C．H 原子比H2分子稳定D．H2分子比H 原子稳定
4．下列过程中，需要吸收能量的是（C）
A．H+H=H2B．H+Cl=HCl C．I2→I+I D．S+O2=SO2
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