高中化學(xué)選修4學(xué)同步教學(xué)教材.doc

一、教學(xué)目標(biāo)1. 認(rèn)識物質(zhì)的各種化學(xué)性質(zhì)是有規(guī)律可循的，而這些規(guī)律是化學(xué)的精髓，需要下功夫?qū)W習(xí)掌握。2. 了解本書的基本內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法，認(rèn)識學(xué)習(xí)概念模型是學(xué)習(xí)和研究化學(xué)反應(yīng)原理的基礎(chǔ)。3. 初步了解“有效碰撞”、“活化分子與活化能”的概念模型，認(rèn)識催化劑對于化學(xué)科學(xué)研究和化工生產(chǎn)的巨大作用，為其后的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。二、內(nèi)容分析1. 地位和功能緒言作為全書的開篇，目的在于讓學(xué)生從一開頭就對本書的基本內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法有一個初步的了解，并簡要地介紹有效碰撞理論、活化分子與活化能的概念模型，以及催化劑對于化學(xué)科學(xué)和化工生產(chǎn)的巨大作用，以起到提綱挈領(lǐng)、引起學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理興趣的作用。在前面的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)知道了化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生是由于反應(yīng)物分子之間發(fā)生激烈碰撞，破壞化學(xué)鍵，使得各原子間的組合發(fā)生變化形成新的化學(xué)鍵，產(chǎn)生了新的分子，同時也了解了化學(xué)鍵的斷裂和形成與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系。本模塊是以學(xué)生此前的化學(xué)學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，以學(xué)生對許多具體化學(xué)反應(yīng)的知識積累為前提，為適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)心理發(fā)展需求而設(shè)立的選修課程，旨在幫助學(xué)生進(jìn)一步從理論上認(rèn)識一些化學(xué)反應(yīng)原理的基礎(chǔ)知識和研究問題的方法。教科書中介紹的簡化后的有效碰撞模型和活化分子、活化能模型及催化劑的重要作用，將為學(xué)生后面的學(xué)習(xí)打下重要基礎(chǔ)。2. 內(nèi)容結(jié)構(gòu)緒言在內(nèi)容上主要可分為兩個部分：一是第一、第二自然段，簡要地介紹本模塊的基本教學(xué)內(nèi)容。教科書以大量事例說明，化學(xué)反應(yīng)種類繁多，條件極其復(fù)雜，但都有規(guī)律可循。而這些規(guī)律恰好是化學(xué)的精髓，是吸引人們學(xué)習(xí)、鉆研化學(xué)科學(xué)的魅力所在。二是第三、第四自然段，凸顯研究問題的過程與方法，側(cè)重介紹了簡化后的有效碰撞模型的構(gòu)建思路，及活化分子、活化能等概念。培養(yǎng)學(xué)生自覺地用辯證的觀點(diǎn)看待各種復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，認(rèn)識事物的存在具有多樣性，物質(zhì)的穩(wěn)定具有相對性，而化學(xué)變化的復(fù)雜性和規(guī)律性相輔相成。與此同時，還指出了學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理的方法：（1）完成書中規(guī)定的實(shí)驗(yàn)、活動。（2）觀察周圍（包括大自然）發(fā)生的化學(xué)現(xiàn)象，思考或進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。（3）認(rèn)真學(xué)習(xí)概念模型，它是學(xué)習(xí)、研究化學(xué)反應(yīng)原理的基礎(chǔ)。值得注意的是，緒言在論證了有效碰撞模型的合理性之后，坦陳現(xiàn)有理論的缺憾：“到目前為止，人們還沒有完全掌握計(jì)算或推測化學(xué)反應(yīng)活化能的理論方法”。這種客觀的科學(xué)態(tài)度不僅有利于學(xué)生對相關(guān)理論有一個客觀的認(rèn)識，更對培養(yǎng)學(xué)生的情感態(tài)度與價值觀會起到潛移默化的作用。同時也會激發(fā)學(xué)生將來進(jìn)行更深入探究的意識。緒言的內(nèi)容結(jié)構(gòu)如下圖所示：3. 內(nèi)容特點(diǎn)緒言中概括地介紹了課程的主要內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法與思路，同時還簡介了“有效碰撞理論”和“活化分子與活化能”兩個概念模型，對全書起著提綱挈領(lǐng)、畫龍點(diǎn)睛的作用。三、課時分配建議建議用1課時。一、教學(xué)設(shè)計(jì)由于本課的理論性較強(qiáng)，概念較為抽象，學(xué)生接受相關(guān)知識有較大難度，所以緒言教學(xué)采取以教師講授與學(xué)生探究活動相結(jié)合的方法為宜。教學(xué)中對概念模型的表述應(yīng)盡量簡化，對概念模型的認(rèn)識還需要在后面的學(xué)習(xí)中逐漸深入，這里更多地是強(qiáng)調(diào)研究問題的方法和意識。通過緒言的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生在內(nèi)容上對化學(xué)反應(yīng)原理研究的范圍有所了解，在方法上對科學(xué)的研究方法概念模型法有所領(lǐng)悟。教學(xué)重點(diǎn)：了解化學(xué)反應(yīng)原理的基本學(xué)習(xí)方法概念模型法。教學(xué)難點(diǎn)：“有效碰撞”和“活化分子與活化能”的概念模型。教學(xué)建議：根據(jù)緒言內(nèi)容特點(diǎn)，本課可設(shè)計(jì)成下述教學(xué)模式：課前自學(xué)查閱資料課上交流討論師生共同研究。教師在課前布置學(xué)生自學(xué)，然后將學(xué)生分成若干個小組，要求他們通過查閱資料、小組整理資料、先行討論形成共識，再通過課堂上的匯報、講解、交流和評價，完成對本課內(nèi)容的學(xué)習(xí)。新課引入首先教師指出，化學(xué)研究的核心問題是化學(xué)反應(yīng)?；瘜W(xué)中最有創(chuàng)造性的工作是設(shè)計(jì)和創(chuàng)造新的分子?；瘜W(xué)家們通常是利用已發(fā)現(xiàn)的原理來進(jìn)行設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)這個過程，如果對化學(xué)原理的理解不夠清楚則無法做到?；瘜W(xué)反應(yīng)是怎樣發(fā)生的？為什么有的反應(yīng)快、有的反應(yīng)慢？它遵循怎樣的規(guī)律？如何控制化學(xué)反應(yīng)為人所用？這是我們學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理的宗旨。化學(xué)反應(yīng)原理所包含的內(nèi)容及學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理的方法正是本書要探討的問題。教學(xué)中的主要過程可以結(jié)合學(xué)生匯報交流自學(xué)與討論的成果，圍繞下列問題展開：1. 化學(xué)反應(yīng)原理研究的內(nèi)容可列舉學(xué)生熟悉的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分析。情景1：說明：同樣都與H2反應(yīng)，由于O2、CuO 、N2的性質(zhì)不同，反應(yīng)的難易程度不同。物質(zhì)之間能否發(fā)生反應(yīng)，是由物質(zhì)本身的性質(zhì)決定的，對于能夠發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，影響化學(xué)反應(yīng)速率的根本原因也是反應(yīng)物本身的性質(zhì)，我們稱之為“內(nèi)因”。情景2：將H2+O2混合，在室溫條件下可以穩(wěn)定存在數(shù)百年，但點(diǎn)燃后卻會發(fā)生劇烈的爆炸反應(yīng)，而且只要配比相當(dāng)，可以完全轉(zhuǎn)化成生成物。說明：外界條件可以促使其反應(yīng)發(fā)生。而且在一定的條件下，反應(yīng)進(jìn)行得比較“徹底”。物質(zhì)之間反應(yīng)的“內(nèi)因”已經(jīng)具備，“外因”則是變化的條件。不同的外界條件都能夠改變化學(xué)反應(yīng)的速率。情景3：H2+N2即使在高溫、高壓、有催化劑的條件下反應(yīng)，也不能完全轉(zhuǎn)化成生成物。說明：該反應(yīng)是有一定限度的?？偨Y(jié)：化學(xué)反應(yīng)速率、方向及限度正是“化學(xué)反應(yīng)原理”要研究的問題。此時有必要指出：在不同物質(zhì)體系、不同的環(huán)境中，化學(xué)反應(yīng)所遵循的規(guī)律是不同的，如在第三單元將介紹水溶液中的離子反應(yīng)；在第一單元和第四單元將分別介紹化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)與能量之間的定量關(guān)系以及電化學(xué)的最基礎(chǔ)知識等等，這些都是“化學(xué)反應(yīng)原理”研究的范圍。這些基本原理與我們身邊經(jīng)常發(fā)生的化學(xué)現(xiàn)象密切相關(guān)，只要我們注意觀察、研究，大自然將成為無所不在的大課堂。2. 研究化學(xué)反應(yīng)原理的思路與方法概念模型法。教科書介紹了合理簡化的概念模型以及如何運(yùn)用概念模型學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理。對該段內(nèi)容的處理可分三步進(jìn)行：（1）建立簡化的有效碰撞模型的設(shè)想：為了突出化學(xué)反應(yīng)最重要的內(nèi)涵，忽略其他因素的干擾作用，選擇氣相反應(yīng)體系作為研究有效碰撞的基礎(chǔ)模型。其優(yōu)點(diǎn)是：氣體分子運(yùn)動空間遠(yuǎn)大于自身體積所占有的空間，環(huán)境影響因素相對較少。該概念模型最重要的內(nèi)涵也更加突出，更容易掌握。如在水溶液中的反應(yīng)，水是較大量的，研究水溶液中的化學(xué)反應(yīng)就不能忽略水分子的作用。（2）模型的基本構(gòu)架模型的建構(gòu)：在一潔凈的容器中，使氫氣與氧氣按體積比21的比例混合，氣體分子因自由運(yùn)動而不斷發(fā)生碰撞（互相接觸）這是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的必要條件。假設(shè)與事實(shí)：研究結(jié)果表明，從分子的熱運(yùn)動來看，分子發(fā)生碰撞的機(jī)會很多。如在常溫常壓下每個氫分子、氧分子自身或它們之間的碰撞幾率為2.3551010次/秒。假如每次碰撞都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，則化學(xué)變化瞬間即可完成，但事實(shí)并非如此。立論：并不是每次分子間的碰撞都會引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，只有其中部分的氣體分子碰撞是有效的，即有效碰撞這是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的充分條件。（3）活化分子和活化能對該模型的進(jìn)一步認(rèn)識可結(jié)合教科書上的圖示（圖1）。具有足夠能量（活化能）的分子活化分子的碰撞是有效碰撞的必要條件，但不充分。只有當(dāng)活化分子采取適合的取向進(jìn)行碰撞時才能反應(yīng)?；罨肿泳哂休^高能量，能夠發(fā)生有效碰撞的分子。活化能活化分子高出反應(yīng)物分子平均能量部分教科書以活化能為0的反應(yīng)從另一個側(cè)面說明有效碰撞模型的合理性。進(jìn)一步說明了活化能的大小與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系。結(jié)論：某一化學(xué)反應(yīng)的速率大小與單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)有關(guān)；而有效碰撞次數(shù)的多少與單位體積內(nèi)反應(yīng)物中活化分子的多少有關(guān)；活化分子的多少又與該反應(yīng)的活化能的大小有關(guān)。活化能的大小是由反應(yīng)物分子的性質(zhì)決定的，而反應(yīng)物分子的性質(zhì)又與分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，可以說，反應(yīng)物分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是決定化學(xué)反應(yīng)速率的內(nèi)因。那么，對于一個特定反應(yīng)，人類如何使用和控制，還需要研究外部條件對它的影響。這將在后面的學(xué)習(xí)中繼續(xù)討論。最后教科書特別指出：化學(xué)反應(yīng)的活化能可以用實(shí)驗(yàn)方法測定，當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件不同時，會得出不同的結(jié)果，催化劑的應(yīng)用就是實(shí)例之一。人們尚未掌握化學(xué)反應(yīng)活化能的有效的理論推算方法，這種留有缺憾的教學(xué)觀點(diǎn)值得關(guān)注，既有利于學(xué)生客觀地認(rèn)識科學(xué)規(guī)律，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神。關(guān)于催化劑，在化學(xué)2中已有介紹，這里著重說明催化劑的作用、意義，在第二章中進(jìn)一步從由于催化劑的參與改變了活化能，從而改變了反應(yīng)速率來認(rèn)識催化劑的作用。3. 模型研究的意義應(yīng)該說學(xué)生根據(jù)自身的生活經(jīng)驗(yàn)，對于簡化后的有效碰撞模型接受起來并不難，由于缺乏相關(guān)的知識，要達(dá)到真正領(lǐng)會該模型的要點(diǎn)是不現(xiàn)實(shí)的。這也是教科書采取最簡化處理方法的原因。為了便于學(xué)生理解模型研究的方法和意義，教師還可以利用學(xué)生已有的可燃物燃燒條件的知識，建立下列模型：可燃物必須有氧氣參與并達(dá)到著火點(diǎn)才能燃燒，產(chǎn)生新物質(zhì)的同時有能量的釋放；不同的可燃物，其著火點(diǎn)不同；同樣道理，反應(yīng)物分子獲得足夠的能量（活化能）并具有合理的取向才能發(fā)生有效碰撞，產(chǎn)生新物質(zhì)并伴隨有能量的變化?？偨Y(jié)時教師強(qiáng)調(diào)：同其他科學(xué)研究一樣，當(dāng)我們研究某個問題的時候，需要提取本質(zhì)的內(nèi)容而控制其他干擾因素來進(jìn)行。概念模型是一種比較抽象的模型，需要有意識地忽略事物的某些特征，抽象出關(guān)鍵的因素，使各因素之間的關(guān)系更清晰，更利于研究對象的把握，以減少可能引起的偏差。概念模型法是科學(xué)認(rèn)識史上重要的方法之一，學(xué)生們通過本課的學(xué)習(xí)應(yīng)獲得一定的認(rèn)識。二、活動建議建議課前以小組為單位活動，對下列內(nèi)容進(jìn)行查閱和討論?；顒釉O(shè)計(jì)1：認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)原理可供討論的問題和教學(xué)設(shè)計(jì)意圖如下：活動設(shè)計(jì)2：簡化后的有效碰撞模型、活化分子和活化能要求學(xué)生簡要回答下列問題：活動設(shè)計(jì)3：化學(xué)反應(yīng)原理的重要領(lǐng)域關(guān)于催化劑的研究要求學(xué)生填寫下表：1. 化學(xué)反應(yīng)的活化能實(shí)驗(yàn)證明，只有發(fā)生碰撞的分子的能量等于或超過一定的能量Ec(可稱為臨界能)時，才可能發(fā)生有效碰撞。具有能量大于或等于Ec的分子稱為活化分子。在一定溫度下，將具有一定能量的分子百分?jǐn)?shù)對分子能量作圖，如圖1所示。從圖中可以看出，理論上來說，反應(yīng)物分子的能量可以從0到，但是具有很低能量和很高能量的分子都很少，具有平均能量E的分子相當(dāng)多。這種具有不同能量的分子百分?jǐn)?shù)和能量的對應(yīng)關(guān)系圖，叫做一定溫度下分子能量分布曲線圖。圖1 等溫下的分子能量分布曲線 圖1中，E表示分子的平均能量，Ec是活化分子具有的最低能量，能量等于或高于Ec的分子可能產(chǎn)生有效碰撞?；罨肿泳哂械淖畹湍芰縀c與分子的平均能量E之差叫活化能。不同的反應(yīng)具有不同的活化能。反應(yīng)的活化能越低，則在指定溫度下活化分子數(shù)越多，反應(yīng)就越快。圖2 不同溫度下分子能量分布曲線不同溫度下分子能量分布是不同的。圖2是不同溫度下分子的能量分布示意圖。當(dāng)溫度升高時，氣體分子的運(yùn)動速度增大，不僅使氣體分子在單位時間內(nèi)碰撞的次數(shù)增加，更重要的是由于氣體分子能量增加，使活化分子百分?jǐn)?shù)增大。圖2中曲線t1表示在t1 溫度下的分子能量分布，曲線t2表示在t2溫度下的分子能量分布(t2t1)。溫度為t1時活化分子的多少可由面積A1反映出來；溫度為t2時，活化分子的多少可由面積A1+A2反映出來。從圖中可以看到，升高溫度，可以使活化分子百分?jǐn)?shù)增大，從而使反應(yīng)速率增大。一個化學(xué)反應(yīng)體系的活化能Ea，通常是通過溫度對反應(yīng)速率常數(shù)的影響來測定的，其關(guān)系式為阿累尼烏斯方程，即：2. 為什么活化分子的碰撞不一定都發(fā)生有效碰撞反應(yīng)物分子之間發(fā)生有效碰撞，必須同時滿足兩個條件，一是反應(yīng)物分子的能量必須達(dá)到某一臨界數(shù)值，二是反應(yīng)物分子必須按一定的方向互相碰撞。前者是能量因素，后者是空間因素。現(xiàn)以反應(yīng)NO2+CONO+CO2為例來說明。當(dāng)NO2和CO分子彼此靠近時，它們分子中的價電子云就互相影響，結(jié)果，分子的鍵長和分子的形狀都發(fā)生變化。NO2與CO分子在發(fā)生有效碰撞時，必須同時滿足空間因素和能量因素兩個條件。(1)空間因素：NO2與CO分子只有在一定方向上碰撞，即N-O鍵和C-O鍵要在一條直線上發(fā)生碰撞，才能發(fā)生反應(yīng)，如圖3所示。圖3 NO2和CO的反應(yīng)過程很顯然，當(dāng)N-O與C-O在一條直線時，兩個分子之間電子云相互影響最大，才有利于形成中間產(chǎn)物活化絡(luò)合物。(2) 能量因素：NO2與CO分子發(fā)生有效碰撞，必須克服它們價電子云之間的排斥作用。只有那些能量大的分子，當(dāng)其平均能量具有或超過活化分子所具有的能量時，才能克服這種電子云間的排斥作用，形成一個處于活化狀態(tài)的中間產(chǎn)物活化絡(luò)合物。此時原有的N-O鍵部分?jǐn)嗔眩碌腃O鍵部分地形成。這種活化絡(luò)合物既可以分解而成反應(yīng)物NO2和CO，又可以形成生成物NO和CO2。圖4反映了上述反應(yīng)過程中能量的變化情況。圖4 NO2和CO反應(yīng)過程中能量的變化圖4中，A點(diǎn)表示NO2+CO系統(tǒng)的平均能量，在此條件下，NO2與CO分子發(fā)生碰撞時并不發(fā)生反應(yīng)。只有當(dāng)NO2和CO分子的平均能量達(dá)到B處(或高于B處)時，碰撞才能形成活化絡(luò)合物ONOCO，而后發(fā)生反應(yīng)。C是反應(yīng)產(chǎn)物NO+CO2系統(tǒng)的平均能量。從圖4還可以看到，E1是正反應(yīng)的活化能，E2是逆反應(yīng)的活化能。E2和E1之差是化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)。正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。從以上分析可知，活化分子雖然具有反應(yīng)所必需的能量，但如果兩活化分子不在特定的相對位置發(fā)生碰撞，仍不能發(fā)生反應(yīng)。一、教學(xué)目標(biāo)1. 了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因和常見的能量轉(zhuǎn)化形式。2. 認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)過程中同時存在著物質(zhì)和能量的變化，而且能量的釋放或吸收是以發(fā)生變化的物質(zhì)為基礎(chǔ)的，能量的多少取決于反應(yīng)物和生成物的質(zhì)量。3. 了解反應(yīng)熱和焓變的涵義。4. 認(rèn)識熱化學(xué)方程式的意義并能正確書寫熱化學(xué)方程式。5. 理解蓋斯定律的意義，能用蓋斯定律和熱化學(xué)方程式進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的簡單計(jì)算。6. 理解燃燒熱的概念，認(rèn)識能源是人類生存和發(fā)展的重要基礎(chǔ)，了解化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用。知道節(jié)約能源、提高能量利用效率的實(shí)際意義。二、內(nèi)容分析1. 地位和功能本章包括“化學(xué)反應(yīng)與能量的變化”“燃燒熱能源”和“化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算”三節(jié)，屬于熱化學(xué)基礎(chǔ)知識。熱化學(xué)是研究化學(xué)反應(yīng)熱現(xiàn)象的科學(xué)，曾為建立熱力學(xué)第一定律（能量守恒和轉(zhuǎn)換定律）提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)，反過來，它又是熱力學(xué)第一定律在化學(xué)反應(yīng)中的具體應(yīng)用。它主要解決各種熱效應(yīng)的測量和計(jì)算問題。在必修化學(xué)2中，學(xué)生初步學(xué)習(xí)了化學(xué)能與熱能的知識，對于化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系、化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化有了一定的認(rèn)識，本章是在此基礎(chǔ)上的擴(kuò)展與提高。能源是人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，本章通過化學(xué)能與熱能轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究幫助學(xué)生認(rèn)識熱化學(xué)原理在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的應(yīng)用，了解化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用，知道節(jié)約能源、提高能量利用率的實(shí)際意義。2. 內(nèi)容結(jié)構(gòu)（1）反應(yīng)熱和焓變概念是本章學(xué)習(xí)的起點(diǎn)，必須讓學(xué)生對它們有一個初步的認(rèn)識，為以后的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。由于課程標(biāo)準(zhǔn)對它們的要求不高，因此教科書做了簡化處理。（2）熱化學(xué)方程式是反應(yīng)熱計(jì)算的基礎(chǔ)，要求學(xué)生較好地掌握。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，教科書采用啟發(fā)式的編寫方法，讓學(xué)生自己分析探討熱化學(xué)方程式的書寫規(guī)則，得出結(jié)論后再與章末的“歸納與整理”對照更正，作為自己學(xué)習(xí)與歸納能力的一次測試。（3）化學(xué)反應(yīng)熱有多種，其中燃燒熱與燃料的品質(zhì)有關(guān)，因而也就與能源有關(guān)，所以教科書將燃燒熱與能源放在一節(jié)來討論。這一節(jié)提供的燃燒熱數(shù)據(jù)，是計(jì)算反應(yīng)熱的重要依據(jù)。教科書中編寫的關(guān)于能源的“資料”和“科學(xué)視野”，對于學(xué)生了解我國能源發(fā)展?fàn)顩r以及如何節(jié)約能源和開發(fā)新能源均會有一定的幫助。（4）化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算是本章的重點(diǎn)，因?yàn)闊峄瘜W(xué)研究的主要內(nèi)容之一就是反應(yīng)熱效應(yīng)的計(jì)算。反應(yīng)熱的計(jì)算對于燃料燃燒和反應(yīng)條件的控制、熱工和化工設(shè)備的設(shè)計(jì)都具有重要意義。在第三節(jié)中，蓋斯定律是個難點(diǎn)，為了便于學(xué)生理解，教科書以測山高為例，并用能量守恒定律來論證。學(xué)生在掌握了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的基礎(chǔ)上，利用燃燒熱的數(shù)據(jù)，就可以進(jìn)行簡單的熱化學(xué)計(jì)算。本章的內(nèi)容結(jié)構(gòu)如下圖所示：3. 內(nèi)容特點(diǎn)通過初中和高中必修化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，對于化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，學(xué)生并不陌生，但系統(tǒng)地研究反應(yīng)熱問題，這還是第一次。像焓變、燃燒熱、熱化學(xué)方程式、蓋斯定律等熱化學(xué)理論概念，學(xué)生學(xué)習(xí)起來會覺得抽象、艱深。為了適應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知水平，能讓學(xué)生初步理解這些理論概念，編者在不影響科學(xué)性的前提下，行文注意把握分寸，力求簡明、通俗，回避對熱化學(xué)理論深入的討論和嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。三、課時分配建議第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量的變化 2課時第二節(jié) 燃燒熱能源 1課時第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算 2課時復(fù)習(xí)機(jī)動 1課時小計(jì) 6課時一、教學(xué)設(shè)計(jì)通過化學(xué)2的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生新物質(zhì)的同時，伴隨著能量變化；知道反應(yīng)物中化學(xué)鍵的斷裂和生成物中化學(xué)鍵的形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因，并通過探究實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)了化學(xué)能與熱能相互之間的轉(zhuǎn)化；同時還定性了解了吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)，了解了這些能量變化通常表現(xiàn)為熱量變化，而目前人類所需能量的絕大部分是由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的；了解了能源與人類社會發(fā)展的密切關(guān)系，并對研究化學(xué)反應(yīng)及其能量變化的意義有了一定的認(rèn)識。在此基礎(chǔ)上，本章將繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生加深對化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)變化和能量變化的認(rèn)識，并通過定量地探討“質(zhì)”“能”關(guān)系，來進(jìn)一步理解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)。教科書密切聯(lián)系學(xué)生原有的知識，首先引出反應(yīng)熱的概念、符號和一般采用的單位等，并以1 mol H2和1 mol Cl2反應(yīng)生成2 mol HCl為例，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)從微觀的角度定量地討論該反應(yīng)中能量的變化，然后介紹熱化學(xué)反應(yīng)方程式。這部分內(nèi)容的呈現(xiàn)方式注意運(yùn)用簡明的圖示說明抽象的內(nèi)容，注重學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和知識形成過程，在教學(xué)中應(yīng)予充分利用。本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，熱化學(xué)方程式的書寫。本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)：焓變，H的“+”與“-”，熱化學(xué)方程式的書寫。教學(xué)建議如下：根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，本節(jié)可按兩個環(huán)節(jié)來進(jìn)行教學(xué)。（一）關(guān)于焓變和反應(yīng)熱在教學(xué)中應(yīng)注意并明確以下幾點(diǎn)：1. 教學(xué)方法上要充分調(diào)動學(xué)生利用已有的知識來學(xué)習(xí)新的內(nèi)容，可采用講授與討論相結(jié)合的方法進(jìn)行，注意啟發(fā)和問題驅(qū)動。2. 教學(xué)過程中可圍繞下列內(nèi)容來落實(shí)：（1）反應(yīng)熱在特定條件下等于焓變，用H表示，單位為kJ/mol；（2）反應(yīng)熱產(chǎn)生的原因；（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律，一特定反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值應(yīng)為生成物分子化學(xué)鍵形成時所釋放的總能量與反應(yīng)物分子化學(xué)鍵斷裂時所吸收的總能量之差；（4）由于反應(yīng)后放出的熱量使反應(yīng)體系的能量降低（使環(huán)境的能量升高），故放熱反應(yīng)的H為“-”，H0。還需要說明的是：我們研究的對象是在恒定壓強(qiáng)的條件下發(fā)生的反應(yīng)，有的反應(yīng)產(chǎn)生的能量變化可以直接測量，有的尚不能直接測量。3. 由于內(nèi)容抽象不好理解，在教學(xué)手段上，要充分利用好教科書中的兩個圖示，另外也可以采用電化教學(xué)手段，利用多媒體軟件進(jìn)行形象化教學(xué)，以利于學(xué)生理解H的涵義及與放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)的關(guān)系。本節(jié)教學(xué)的關(guān)鍵是反應(yīng)熱的推求，教學(xué)設(shè)計(jì)可按下列流程進(jìn)行：對相關(guān)舊知識的簡單回顧（相關(guān)基礎(chǔ)）提出問題（創(chuàng)設(shè)問題情景）數(shù)據(jù)分析討論交流形成認(rèn)識鞏固理解說明：相關(guān)基礎(chǔ)：化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生新物質(zhì)的同時伴隨著能量的變化回憶吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)，并舉出實(shí)例。問題情景：化學(xué)鍵的斷裂與形成和化學(xué)反應(yīng)中能量的關(guān)系從化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)來認(rèn)識。化學(xué)反應(yīng)過程中為什么會有能量變化（以1 mol H2和1 mol Cl2反應(yīng)生成2 mol HCl的反應(yīng)為例）？從微觀的角度去分析，讓學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí)。數(shù)據(jù)分析：出示H-H、Cl-Cl、H-Cl的鍵能數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)測定的該反應(yīng)熱數(shù)據(jù)，通過在反應(yīng)的過程中，原子進(jìn)行重新組合，舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成，從理論上推算出該反應(yīng)熱的值，并與實(shí)驗(yàn)值（184.6 kJ/mol）進(jìn)行比較，說明二者很接近。最后落實(shí)在其宏觀表現(xiàn)上。利用教科書中的圖1-2鞏固理解。需要指出的是：化學(xué)反應(yīng)中能量變化的多少首先取決于化學(xué)鍵的強(qiáng)弱，對一個特定反應(yīng)，其能量大小也與物質(zhì)質(zhì)量有密切的關(guān)系（其認(rèn)識對于后面正確書寫熱化學(xué)反應(yīng)方程式以及進(jìn)行相關(guān)計(jì)算十分重要）。（二）關(guān)于熱化學(xué)方程式教科書針對科學(xué)文獻(xiàn)上熱化學(xué)方程式的表示方法提出問題：它與我們熟知的化學(xué)方程式有什么不同？進(jìn)而采用對比的方法啟發(fā)學(xué)生的思維。通過實(shí)例教學(xué)，學(xué)生能夠比較容易地理解化學(xué)方程式的局限性、介紹熱化學(xué)方程式的必要性以及熱化學(xué)方程式的定義。正確書寫熱化學(xué)方程式是教學(xué)的難點(diǎn)，一方面要指導(dǎo)學(xué)生對化學(xué)方程式和熱化學(xué)方程式進(jìn)行對比總結(jié)，找出它們的區(qū)別與聯(lián)系，使學(xué)生理解為什么書寫熱化學(xué)方程式時必須注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)等，使學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上正確書寫熱化學(xué)方程式。另一方面，要加強(qiáng)練習(xí)，及時鞏固，形成良好的書寫習(xí)慣。建議本部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)采用自學(xué)的方法完成。具體辦法如下：教師提出課題學(xué)生自學(xué)教材用對比的方法找出與化學(xué)方程式的異同點(diǎn)歸納整理交流（可列表匯報）。提出課題：如何在化學(xué)方程式中正確反映其熱量變化？教師還可提出一些問題以強(qiáng)化正確規(guī)范的書寫。如：1. 書寫熱化學(xué)方程式是否要注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)？（溫度壓強(qiáng)不同時，其H也不同，如不注明，則一般是指101 kPa和25 ）2. 對于相同的物質(zhì)的反應(yīng)，當(dāng)物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同時，其H是否相同？3. 熱化學(xué)方程式各物質(zhì)前的化學(xué)計(jì)量數(shù)是否表示分子個數(shù)？當(dāng)化學(xué)計(jì)量數(shù)不同時，其H是否相同？4. 放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)與H的“+”與“-”的表示是如何對應(yīng)的？二、活動建議化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量是能量的主要來源之一。實(shí)際上反應(yīng)熱不僅與我們的生活密切相關(guān)，研究反應(yīng)熱對化工生產(chǎn)也有重要意義。為使學(xué)生加深對學(xué)習(xí)反應(yīng)熱重要性的了解，體會知識在實(shí)際中的應(yīng)用，建議學(xué)生查閱資料，進(jìn)行交流，如出一期墻報等。【實(shí)踐活動】1. 作為量熱器的儀器裝置，其保溫隔熱的效果一定要好?？梢杂帽乇瓉碜觯部捎脡K狀聚苯乙烯泡沫塑料制成與小燒杯外徑相近的絕熱外套來做，以保證實(shí)驗(yàn)時的保溫隔熱效果。如果按教材中的方法做，一定要使小燒杯杯口與大燒杯杯口相平，這樣可以減少熱量損失。2. 鹽酸和NaOH溶液濃度的配制須準(zhǔn)確，且NaOH溶液的濃度須稍大于鹽酸的濃度。為使測得的中和熱更準(zhǔn)確，所用鹽酸和NaOH溶液的濃度宜小不宜大，如果濃度偏大，則溶液中陰、陽離子間的相互牽制作用就大，表觀電離度就會減小，這樣酸堿中和時產(chǎn)生的熱量勢必要用去一部分來補(bǔ)償未電離分子的離解熱，造成較大誤差（偏低）。3. 宜用有0.1分刻度的溫度計(jì)，且測量時應(yīng)盡可能讀準(zhǔn)，并估讀到小數(shù)點(diǎn)后第二位。溫度計(jì)的水銀球部分要完全浸沒在溶液中，而且要穩(wěn)定一段時間后再讀數(shù)，以提高所測溫度的精度。4. 實(shí)驗(yàn)操作時動作要快，以盡量減少熱量的散失。三、問題交流【思考與交流】建議組織學(xué)生認(rèn)真思考，做出答案，進(jìn)行小組交流，然后與本章“歸納與思考”進(jìn)行對比，加以補(bǔ)正。四、習(xí)題參考（一）參考答案1. 化學(xué)反應(yīng)過程中所釋放或吸收的能量，叫做反應(yīng)熱，在恒壓條件下，它等于反應(yīng)前后物質(zhì)的焓變，符號是H，單位是kJ/mol。例如1 mol H2 (g)燃燒，生成1 mol H2O(g)，其反應(yīng)熱H=-241.8 kJ/mol。2. 化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)就是反應(yīng)物分子中化學(xué)鍵斷裂，形成新的化學(xué)鍵，重新組合成生成物的分子。舊鍵斷裂需要吸收能量，新鍵形成需要放出能量。當(dāng)反應(yīng)完成時，若生成物釋放的能量比反應(yīng)物吸收的能量大，則此反應(yīng)為放熱反應(yīng)；若生成物釋放的能量比反應(yīng)物吸收的能量小，反應(yīng)物需要吸收能量才能轉(zhuǎn)化為生成物，則此反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。（二）補(bǔ)充習(xí)題1下列說法不正確的是（）。A放熱反應(yīng)不需加熱即可發(fā)生B化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化除了熱能外，也可以是光能、電能等C需要加熱才能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)D化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)數(shù)值與參加反應(yīng)的物質(zhì)多少有關(guān)2將鐵粉和硫粉混合后加熱，待反應(yīng)一發(fā)生即停止加熱，反應(yīng)仍可持續(xù)進(jìn)行，直至反應(yīng)完全生成新物質(zhì)硫化亞鐵。該現(xiàn)象說明了（）。A該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)B該反應(yīng)是放熱反應(yīng)C鐵粉和硫粉在常溫下難以發(fā)生反應(yīng)D生成物硫化亞鐵的總能量高于反應(yīng)物鐵粉和硫粉的總能量3沼氣是一種能源，它的主要成分是CH4。0.5 mol CH4完全燃燒生成CO2和H2O時，放出445 kJ熱量，則下列熱化學(xué)方程式中正確的是（）。4. 下列關(guān)系式中正確的是 Aac 0 Bbd0 C2ab0 D2cd0參考答案1A；2B、C；3C；4 C。一、教學(xué)設(shè)計(jì)本節(jié)分為兩部分，第一部分簡單介紹了燃燒熱，其中突出了對燃燒熱定義的介紹，并引導(dǎo)學(xué)生從諸多因素出發(fā)討論選擇燃料的標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)學(xué)生綜合考慮問題的能力；第二部分，結(jié)合燃燒熱的利用介紹了能源的開發(fā)與利用，特別是化石燃料的利弊以及能源與人類生存和發(fā)展的關(guān)系。在第一部分內(nèi)容中，教科書對燃燒熱的定義做了介紹，并通過實(shí)例對其定義進(jìn)行了說明，進(jìn)而說明由于燃燒熱的定義規(guī)定，燃燒熱是以燃燒1 mol純物質(zhì)作為標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行測量的（故而表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式里的化學(xué)計(jì)量數(shù)常需用分?jǐn)?shù)表示），同時還特別指出：“物質(zhì)完全燃燒而生成的穩(wěn)定化合物就意味著不能再燃燒了”。在第二部分內(nèi)容中，教科書從人類對能源的需求以及如何合理利用并開發(fā)新能源的角度，通過資料展示介紹了能源在國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中的重要地位和作用，同時結(jié)合新能源的開發(fā)，通過科學(xué)視野簡單介紹了最有希望的太陽能、風(fēng)能和氫能等能源，以開闊學(xué)生的眼界，加強(qiáng)化學(xué)與社會的聯(lián)系。特別指出：我們所使用的主要能源是化石燃料，而化石燃料是經(jīng)過億萬年才形成的蘊(yùn)藏量有限的非再生能源，社會的發(fā)展使得人類對能源的需求量越來越大，這是對人類的嚴(yán)峻考驗(yàn)，同時也為我們提出了極具研究價值的課題。本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：燃燒熱的概念。教學(xué)建議如下：1. 對燃燒熱的學(xué)習(xí)要突出該定義中的“25 、101 kPa”研究的條件，“1 mol物質(zhì)”燃燒物的量，和“完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物”反應(yīng)的程度等關(guān)鍵詞，并加以舉例說明，以明確研究燃燒熱的限定條件。因此，燃燒熱其H0；其熱化學(xué)方程式中可燃物的化學(xué)計(jì)量數(shù)為1，則以此為標(biāo)準(zhǔn)配平，其他反應(yīng)物、生成物的化學(xué)計(jì)量數(shù)既可用整數(shù)表示，也可用分?jǐn)?shù)表示；燃燒熱是1 mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定化合物所釋放的熱量，是特殊條件下的反應(yīng)熱。教學(xué)中應(yīng)多舉實(shí)例。2. 資源、能源、環(huán)保是當(dāng)今社會的重要熱點(diǎn)問題，教學(xué)中應(yīng)結(jié)合教科書滲透資源、能源和環(huán)保的意識，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，教育學(xué)生關(guān)心能源、環(huán)境等與現(xiàn)代社會有關(guān)的化學(xué)問題，以培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感、使命感。教學(xué)中應(yīng)盡量采用投影、錄像、多媒體等現(xiàn)代教學(xué)手段，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過自主學(xué)習(xí)、討論交流、分析評價等教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的閱讀能力、調(diào)查研究能力、交流與合作的能力、綜合分析能力等。3. 在教學(xué)方法上，本節(jié)可以采用研究性學(xué)習(xí)的方式來進(jìn)行。如課前布置學(xué)生結(jié)合教科書的【思考與交流】、【資料】及【實(shí)踐活動】等內(nèi)容展開討論，然后課上進(jìn)行交流。也可以以小組為單位，由學(xué)生自學(xué)教科書內(nèi)容并設(shè)計(jì)相關(guān)的研究課題，經(jīng)過教師和學(xué)生共同篩選，確定課題內(nèi)容、研究目標(biāo)，通過查閱資料、小組學(xué)習(xí)討論，然后各組派代表在課上匯報各自的研究成果。教師還可結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，適當(dāng)補(bǔ)充一些資料，或組織學(xué)生參觀等。通過聯(lián)系實(shí)際的學(xué)習(xí)討論，不僅可強(qiáng)化學(xué)生課外閱讀的意識和自學(xué)能力，也可培養(yǎng)學(xué)生對國家能源政策制訂的參與意識、經(jīng)濟(jì)效益觀念以及綜合分析問題的能力。4. 在化學(xué)2中學(xué)生對中和熱已經(jīng)有了一定的認(rèn)識，并通過實(shí)驗(yàn)感受了中和熱，知道它是反應(yīng)熱的一種形式，在此可將其與燃燒熱進(jìn)行比較，以加深對概念的理解。二、活動建議可就如何充分利用能源、節(jié)約能量、開發(fā)新能源、能源與我們的生存環(huán)境等內(nèi)容進(jìn)行討論、研究。如：1. 討論：煤作為燃料的利弊；從節(jié)約能源、提高燃燒效率的角度，闡述研究燃料充分燃燒的重要性。2. 研究：提高煤炭利用率及減少污染物排放的重要途徑。3. 調(diào)查：就家庭所用燃料問題進(jìn)行專題調(diào)查，如市民對能源的認(rèn)識和利用（可選擇某一社區(qū)進(jìn)行）。【實(shí)踐活動】可查閱中國經(jīng)濟(jì)年鑒中國統(tǒng)計(jì)年鑒和其他有關(guān)書籍或上網(wǎng)查詢。教科書上列出的4個題目，學(xué)生可任選一個，小論文可在班上交流。以下是這些題目的參考答案。1. 關(guān)于國民生產(chǎn)總值與能源消耗的關(guān)系，可以研究以下數(shù)據(jù)表：從以上數(shù)據(jù)可以看出，國家國民生產(chǎn)總值與能源消耗成正相關(guān)關(guān)系，即國民生產(chǎn)總值越高，消耗的能源越多。但二者不是嚴(yán)格的正比關(guān)系，因?yàn)殡S著生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，每創(chuàng)造一定量國民生產(chǎn)總值所消耗的能源將會逐步減少。這從1995年至2001年的數(shù)據(jù)可以看出，國民生產(chǎn)總值由58 478.1億元增加至95 933.3億元，增長了39%，而能耗由131 176萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤增加至132 000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，只增加了0.62%。說明在這7年里我國生產(chǎn)技術(shù)水平有了很大的提高。2. 人民的衣、食、住、行、文化娛樂都需要消耗能源，我國人民生活消耗的能源占總能源消耗的12%17%。隨著人民生活水平的提高，生活消費(fèi)能源總量會增大；隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人均生活消費(fèi)能源量又可能逐步降低。這可以從下表的數(shù)據(jù)看出。3. 能源與國防關(guān)系極為密切?，F(xiàn)代化的軍隊(duì)是機(jī)械化、信息化的軍隊(duì)，開動坦克、軍車、艦艇、飛機(jī)均需要燃油；發(fā)射導(dǎo)彈、火箭需要高能燃料；開動核動力艦艇需要核燃料；開動雷達(dá)、通訊設(shè)備或使用激光武器需要電能，等等。因此說，現(xiàn)代化的國防是需要充足的能源作保證的。4. 節(jié)約現(xiàn)有能源的一個重要措施是科學(xué)地控制燃燒過程，使燃料充分燃燒，提高能源的利用率，開發(fā)新能源，如氫能、生物質(zhì)能等，均是化學(xué)科學(xué)研究的重要課題。理想地解決這些問題，均需要化學(xué)科學(xué)去攻關(guān)，去創(chuàng)新。因此說，化學(xué)在節(jié)約現(xiàn)有能源和開發(fā)新能源中均能起到重要作用。三、問題交流【思考與交流】書中已給出提示，但需要學(xué)生進(jìn)一步舉例說明。學(xué)生個人能舉出的實(shí)例有限，大家可互相交流、補(bǔ)充。四、習(xí)題參考（一）參考答案1. 在生產(chǎn)和生活中，可以根據(jù)燃燒熱的數(shù)據(jù)選擇燃料。如甲烷、乙烷、丙烷、甲醇、乙醇、氫氣的燃燒熱值均很高，它們都是良好的燃料。2. 化石燃料蘊(yùn)藏量有限，不能再生，最終將會枯竭，因此現(xiàn)在就應(yīng)該尋求應(yīng)對措施。措施之一就是用甲醇、乙醇代替汽油，農(nóng)牧業(yè)廢料、高產(chǎn)作物（如甘蔗、高粱、甘薯、玉米等）、速生樹木（如赤楊、刺槐、桉樹等），經(jīng)過發(fā)酵或高溫?zé)岱纸饩涂梢灾圃旒状蓟蛞掖?。由于上述制造甲醇、乙醇的原料是生物質(zhì)，可以再生，因此用甲醇、乙醇代替汽油是應(yīng)對能源危機(jī)的一種有效措施。3. 氫氣是最輕的燃料，而且單位質(zhì)量的燃燒熱值最高，因此它是優(yōu)異的火箭燃料，再加上無污染，氫氣自然也是別的運(yùn)輸工具的優(yōu)秀燃料。在當(dāng)前，用氫氣作燃料尚有困難，一是氫氣易燃、易爆，極易泄漏，不便于貯存、運(yùn)輸；二是制造氫氣尚需電力或別的化石燃料，成本高。如果用太陽能和水廉價地制取氫氣的技術(shù)能夠突破，則氫氣能源將具有廣闊的發(fā)展前景。4. 甲烷是一種優(yōu)質(zhì)的燃料，它存在于天然氣之中。但探明的天然氣礦藏有限，這是人們所擔(dān)心的?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)海底存在大量水合甲烷，其儲量約是已探明的化石燃料的2倍。如果找到了適用的開采技術(shù)，將大大緩解能源危機(jī)。5. 柱狀圖略。關(guān)于如何合理利用資源、能源，學(xué)生可以自由設(shè)想。在上述工業(yè)原材料中，能源單耗最大的是鋁；產(chǎn)量大，因而總耗能量大的是水泥和鋼鐵。在生產(chǎn)中節(jié)約使用原材料，加強(qiáng)廢舊鋼鐵、鋁、銅、鋅、鉛、塑料器件的回收利用，均是合理利用資源和能源的措施。6. 公交車個人耗油和排出污染物量為私人車的1/5，從經(jīng)濟(jì)和環(huán)保角度看，發(fā)展公交車更為合理。（二）補(bǔ)充習(xí)題1下列性質(zhì)中，能說明乙醇宜作燃料的是（）。燃燒時發(fā)生氧化反應(yīng)充分燃燒的產(chǎn)物不污染環(huán)境乙醇是一種再生能源燃燒時放出大量的熱A B CD21.5 g 火箭燃料二甲基肼（CH3-NH-NH-CH3）完全燃燒，放出50 kJ熱量，則二甲基肼的燃燒熱為（）。A1 000 kJ/molB1 500 kJ/molC2 000 kJ/molD3 000 kJ/mol3甲醇屬于可再生能源，可代替汽油作為汽車燃料。下列熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱能正確表示甲醇燃燒熱的是（）。4家用液化氣中主要成分之一是丁烷，當(dāng)10 kg丁烷完全燃燒并生成二氧化碳和液態(tài)水時，放出熱量5105 kJ。試寫出丁烷燃燒的熱化學(xué)方程式。 5為減少大氣污染，一些城市公共汽車逐步使用CNG（壓縮天然氣）清潔燃料，實(shí)驗(yàn)測得0.16 g該氣體燃料，完全燃燒生成224 mL CO2（標(biāo)準(zhǔn)狀況）和0.36 g液態(tài)水，并放出8.903 kJ的熱量。請寫出：CNG的化學(xué)式，其完全燃燒的熱化學(xué)方程式。參考答案1D；2C；3B。一、教學(xué)設(shè)計(jì)前面學(xué)生已經(jīng)定性地了解了化學(xué)反應(yīng)與能量的關(guān)系，通過實(shí)驗(yàn)感受到了反應(yīng)熱，并且了解了物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生能量變化與物質(zhì)的質(zhì)量的關(guān)系，及燃燒熱的概念。在此基礎(chǔ)上，本節(jié)介紹了蓋斯定律，并從定量的角度來進(jìn)一步認(rèn)識物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)伴隨的熱效應(yīng)。本節(jié)內(nèi)容分為兩部分：第一部分，介紹了蓋斯定律。教科書以登山經(jīng)驗(yàn)“山的高度與上山的途徑無關(guān)”，淺顯地對特定化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱進(jìn)行形象的比喻，幫助學(xué)生理解蓋斯定律。然后再通過對能量守恒定律的反證來論證蓋斯定律的正確性。最后通過實(shí)例使學(xué)生感受蓋斯定律的應(yīng)用，并以此說明蓋斯定律在科學(xué)研究中的重要意義。第二部分，利用反應(yīng)熱的概念、蓋斯定律和熱化學(xué)方程式進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算，通過三道不同類型的例題加以展示。幫助學(xué)生進(jìn)一步鞏固概念、應(yīng)用定律、理解熱化學(xué)方程式的意義。本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)：蓋斯定律，反應(yīng)熱的計(jì)算。本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)：蓋斯定律的應(yīng)用。教學(xué)建議如下：（一）蓋斯定律的教學(xué)設(shè)計(jì)1. 提出問題在化學(xué)科學(xué)研究中，常常需要知道物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時的反應(yīng)熱，但有些反應(yīng)的反應(yīng)熱很難直接測得，那么如何獲得它們的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)呢？2. 創(chuàng)設(shè)情景例如，我們可以讓碳全部氧化成CO2，卻很難控制碳的氧化只生成CO而不繼續(xù)生成CO2，那么，C（s)+1/2 O2 (g) = CO(g)的反應(yīng)熱如何獲得呢？3. 引出定律蓋斯定律是本節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容，可以從能量守恒的角度出發(fā)來介紹，說明蓋斯定律是能量守恒定律的必然結(jié)果，也是能量守恒定律在化學(xué)過程中的應(yīng)用。由于這部分內(nèi)容比較抽象，從課程標(biāo)準(zhǔn)中的要求和學(xué)生的認(rèn)知水平來看，宜于簡化處理，重在應(yīng)用。4. 問題研究經(jīng)過討論、交流，設(shè)計(jì)合理的“路徑”，根據(jù)蓋斯定律解決上述問題。5. 歸納總結(jié)（1）反應(yīng)物A變?yōu)樯晌顳，可以有兩個途徑：由A直接變成D，反應(yīng)熱為H；由A經(jīng)過B變成C，再由C變成D，每步的反應(yīng)熱分別是H1、H2、H3。如下圖所示：（2）蓋斯定律在科學(xué)研究中的重要意義。（二）有關(guān)反應(yīng)熱計(jì)算的教學(xué)設(shè)計(jì)化學(xué)計(jì)算是運(yùn)用數(shù)學(xué)工具從“量”的方面來研究物質(zhì)及其變化的規(guī)律，化學(xué)知識是化學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)。通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道了化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物和生成物之間的質(zhì)量關(guān)系、物質(zhì)的量的關(guān)系等，在這一節(jié)里，將進(jìn)一步討論在特定條件下，化學(xué)反應(yīng)中能量變化以熱效應(yīng)表現(xiàn)時的“質(zhì)”“能”關(guān)系，這既是理論聯(lián)系實(shí)際方面的重要內(nèi)容，對于學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)規(guī)律和特點(diǎn)也具有重要意義。這一節(jié)的內(nèi)容實(shí)際上是前面所學(xué)知識和技能的綜合運(yùn)用，涉及了有關(guān)的物理量及各物理量間的換算，綜合性較強(qiáng)，但屬基礎(chǔ)知識的綜合，與課程標(biāo)準(zhǔn)的要求是一致的?！纠?】是依據(jù)反應(yīng)熱的概念、鈉的摩爾質(zhì)量，利用熱化學(xué)方程式即可求解?！纠?】要求理解燃燒熱的計(jì)量是以燃燒1 mol可燃物作為標(biāo)準(zhǔn)的，并將1 kg C2H5OH轉(zhuǎn)換成物質(zhì)的量，通過逆向思維來求解?！纠?】是對蓋斯定律的應(yīng)用。教學(xué)中應(yīng)注意以下問題：1. 要注意引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確理解反應(yīng)熱、燃燒熱、蓋斯定律等理論概念，熟悉熱化學(xué)方程式的書寫，重視概念和熱化學(xué)方程式的應(yīng)用。2. 進(jìn)行有關(guān)燃燒熱計(jì)算時，要強(qiáng)調(diào)燃燒熱規(guī)定以1 mol純物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)，因此須注意熱化學(xué)方程式中物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)和反應(yīng)的H相對應(yīng)（物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)常出現(xiàn)分?jǐn)?shù)的形式）。同時還要注意物質(zhì)的量、物質(zhì)的質(zhì)量、氣體的體積等之間的換算關(guān)系，但關(guān)鍵還是應(yīng)強(qiáng)調(diào)以1 mol物質(zhì)完全燃燒作標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行計(jì)算。3. 有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算與有關(guān)物質(zhì)的量的計(jì)算聯(lián)系很緊密，在計(jì)算過程中要注意培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識的能力。4. 可適當(dāng)補(bǔ)充一些不同類型的習(xí)題作為課堂練習(xí)，發(fā)現(xiàn)問題并及時解決。如以煤、汽油和天然氣的主要成分發(fā)生燃燒的反應(yīng)為例，不僅鞏固、落實(shí)了知識和計(jì)算技能，還能通過計(jì)算的結(jié)果說明這些物質(zhì)燃燒時，其H的數(shù)值都很大，進(jìn)一步認(rèn)識煤、石油、天然氣是當(dāng)今世界上最重要的化石燃料。喚起學(xué)生資源利用和環(huán)境保護(hù)的意識和責(zé)任感。5. 在教學(xué)中還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）明確解題模式：審題分析求解。（2）有關(guān)熱化學(xué)方程式及有關(guān)單位書寫正確。（3）計(jì)算準(zhǔn)確。（4）反思解題關(guān)鍵處及錯誤易發(fā)處。二、習(xí)題參考（一）參考答案1. C(s)+O2 (g) = CO2 (g)H=-393.5 kJ/mol2.5 mol C完全燃燒，H=2.5 mol(-393.5 kJ/mol）=-983.8 kJ/mol2. H2 (g)的燃燒熱H=-285.8 kJ/mol欲使H2完全燃燒生成液態(tài)水，得到1 000 kJ的熱量，需要H2 1 000 kJ285.8 kJ/mol=3.5 mol3. 設(shè)S的燃燒熱為HS(s)+O2 (g) = SO2 (g)32 g/mol H4 g -37 kJH=32 g/mol(-37 kJ)4 g=-296 kJ/mol4. 設(shè)CH4的燃燒熱為HCH4 (g)+O2 (g) = CO2 (g)+2H2O(g)16 g/mol H1 g -55.6 kJH=16 g/mol(-55.6 kJ)1 g=-889.6 kJ/mol5. （1）求3.00 mol C2H2完全燃燒放出的熱量QC2H2 (g)+5/2O2 (g) = 2CO2 (g)+H2O（l)26 g/mol H2.00 g -99.6 kJH=26 g/mol(-99.6 kJ)2.00 g=-1 294.8 kJ/molQ=3.00 mol(-1 294.8 kJ/mol)=-3 884.4 kJ-3 880 kJ（2）從4題已知CH4的燃燒熱為-889.6 kJ/mol，與之相比，燃燒相同物質(zhì)的量的C2H2放出的熱量多。6. 寫出NH3燃燒的熱化學(xué)方程式NH3 (g)+5/4O2 (g) = NO2 (g)+3/2H2O(g)將題中（1）式乘以3/2，得：3/2H2 (g)+3/4O2 (g) = 3/2H2O(g)3/2H1=3/2(-241.8 kJ/mol)=-362.7 kJ/mol將題中（2）式照寫：1/2N2 (g)+O2 (g) = NO2 (g) H2=+33.9 kJ/mol將題中（3）式反寫，得NH3 (g) = 1/2N2 (g)+3/2H2 (g) -H3=46.0 kJ/mol再將改寫后的3式相加，得：7. 已知1 kg人體脂肪儲存32 200 kJ能量，行走1 km消耗170 kJ，求每天行走5 km，1年因此而消耗的脂肪量：170 kJ/km5 km/d365 d32 200 kJ/kg=9.64 kg8. 此人脂肪儲存的能量為4.2105 kJ?？焖俦寂? km要消耗420 kJ能量，此人脂肪可以維持奔跑的距離為：4.2105 kJ420 kJ/km=1 000 km9. 1 t煤燃燒放熱2.9107 kJ50 t水由20 升溫至100 ，溫差100 -20 =80 ，此時需吸熱：50103 kg80 4.184 kJ/(kg)=1.673 6107 kJ鍋爐的熱效率=(1.673 6107 kJ2.9107 kJ）100%=57.7%10. 各種塑料可回收的能量分別是：耐綸5 m34.2104 kJ/m3=21104 kJ聚氯乙烯50 m31.6104 kJ/m3=80104 kJ丙烯酸類塑料5 m31.8104 kJ/m3=9104 kJ聚丙烯40 m31.5104 kJ/m3=60104 kJ將回收的以上塑料加工成燃料，可回收能量為21104 kJ+80104 kJ+9104 kJ+60104 kJ=170104 kJ=1.7106 kJ（二）補(bǔ)充習(xí)題1已知25 、101 kPa下，石墨、金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分別為C(石墨)O2（g）CO2（g）H393.51 kJ/molC(金剛石)O2（g）CO2（g）H395.41 kJ/mol據(jù)此判斷，下列說法中正確的是（）。A由石墨制備金剛石是吸熱反