高中化学 第一章 第一节 化学反应与能量的变化 (第1课时)学案 新人教版选修4

第一章化学反响的热效应第一节反响热教案【教学目标】1、了解化学反响中能量转化的原因和常见的能量转化形式。

2、认识化学反响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变化的物质为根底的，能量的多少取决于反响物和生成物的量。

3、了解反响热和焓变的含义。

4、认识热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式。

5、了解燃烧热的概念，并掌握有关燃烧热的计算。

【教学重难点】1.重点：〔1〕理解化学反响中物质变化和能量变化的实质。

〔2〕学会从微观角度认识化学反响的反响热及焓变。

〔3〕理解中和热和燃烧热的概念。

2.难点：〔1〕吸热反响与放热反响的判断。

〔2〕热化学方程式的书写。

【教学过程】一、导入新课[投影]展示图片：开矿爆破、乙炔与氧气反响放出的热量用于切割金属。

[导入]化学反响过程中释放或吸收的热量在生活、生产和科学研究中具有广泛的应用〔如图〕，那么，在实际应用中，人们如何定量地描述化学反响过程中释放或吸收的热量呢？带着问题跟老师一起来做一个实验来测定反响热。

二、讲授新课知识点一反响热及其测定[教师活动]以盐酸与氢氧化钠的放热反响为例，请学生们设计实验测定此反响的反响热，选择最正确的方案进行实验。

[学生活动]进行实验，记录数据，处理数据，得出结论，分析实验误差，提出实验中应注意的事项。

[实验结论]大量实验测得，在25 C和101 kPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反响生成1 mol H2O时，放出57.3kJ的热量。

[思考]在上述过程中，考前须知有哪些？[投影并讲解]考前须知：〔1〕要使用同一支温度计：测量酸碱及混合液的温度时，测定一种溶液温度后温度计必须用水冲洗干净并用滤纸擦干〔2〕减少热量损失：在量热的过程中，操作时动作要快，尽量减少热量的散失。

盖板上的两个孔不要开得过大，只要能正好使温度计和玻璃搅拌棒通过即可。

要一次性、迅速地将NaOH溶液倒进装有盐酸的容器里〔注意不要洒到外面〕，并立即用杯盖盖好及时观察温度上升情况〔3〕操作标准、读数准确①所配溶液的浓度要准确，所用NaOH溶液最好是新配制的，久置的NaOH溶液往往由于吸收空气中的CO2，导致浓度不准，影响实验结果。

第一节化学反应与能量变化第1课时◆本章教材分析1.教材地位和作用(1)本章内容分为两个部分——化学反应与能量变化、化学反应速率和限度，都属于化学反应原理范畴，是化学学科最重要的原理性知识之一，也是深入认识和理解化学反应特点和进程的入门性知识。

同时，本章内容又在社会生产、生活和科学研究中有广泛的应用，对人类文明进步和现代化发展有重大价值，与我们每个人息息相关。

因此，化学能对人类的重要性和化学反应速率、限度及其条件控制对化学反应的重要性，决定了本章学习的重要性。

初中化学从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识，在选修4《化学反应原理》中，将从科学概念的层面和定量的角度比较系统、深入地学习化学反应与能量、化学反应速率和化学平衡的原理。

本章内容既是对初中化学相关内容的提升与拓展，又是为选修4《化学反应原理》的学习奠定必要的基础。

学生通过学习化学能与热能、化学能与电能的相互转化及其应用，对化学在提高能源的利用率与开发新能源中的作用与贡献有初步的认识；通过引入新型化学电池开发与利用的知识，学生将对化学的实用性和创造性有更多的体会；通过对化学反应速率和限度的学习与讨论，学生将对化学反应的条件有更深的认识。

这些都会增进学生对化学学习的兴趣，使学生体会化学学习的价值。

(2)内容的选择与呈现新课程标准关于化学反应与能量及化学反应速率与限度的内容在初中化学、高中必修模块和选修模块中均有安排，既有学习的阶段性，又有必修、选修的层次性，在具体内容上前后还有交叉和重叠，学生概念的形成和发展呈现一种螺旋式上升的状态。

根据新课程标准，关于化学反应中能量变化的原因，在此只点出化学键的断裂和形成是其主要原因，并笼统地将化学反应中吸收或放出能量归结为反应物的总能量与生成物的总能量的相对高低，不予深究。

关于化学能与热能、化学能与电能的相互转化，侧重讨论化学能向热能或电能的转化，以及化学能直接转化为电能的装置——化学电池，主要考虑其应用的广泛性和学习的阶段性。

高中化学：第一课时能层、能级与构造原理 [课标要求]1．了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的能级分布。

2．能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。

1．一至七能层的符号分别为K、L、M、N、O、P、Q，各能层容纳的最多电子数为2n2。

2．s、p、d、f能级中最多容纳的电子数分别为2、6、10、14。

3．能级数等于能层序数，英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数相同。

4．构造原理是指电子进入能级的排布顺序。

即：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p。

原子的诞生、能层与能级1．原子的诞生及宇宙中的元素组成2．能层与能级(1)能层：根据多电子原子的核外电子的能量差异，将核外电子分成不同的能层，能层用n表示，n值越大，能量越高。

(2)能级①根据多电子原子中同一能层电子的能量不同，将它们分成不同能级。

②能级用相应能层的序数和字母s、p、d、f组合在一起来表示，如n能层的能级按能量由低到高的顺序排列为n s、n p、n d、n f等。

③能层、能级与其容纳的最多电子数之间的关系由上表可推知：a ．能层序数等于该能层所包含的能级数，如第三能层有能级3s 、3p 、3d 。

b ．s 、p 、d 、f 各能级可容纳的最多电子数分别为1、3、5、7的2倍。

1．下列叙述正确的是( ) A ．能级就是电子层B ．每个能层最多可容纳的电子数是2n 2C ．同一能层中的不同能级的能量高低相同D ．不同能层中的s 能级的能量高低相同解析：选B 同一能层中不同能级的能量高低顺序是E (n s)<E (n p)<E (n d)<E (n f)……，不同能层，能级符号相同，n 越大，能量越高，如1s<2s<3s<4s……。

2．下列能级符号表示错误的是( ) A ．6s B ．3d C ．3fD ．5p解析：选C 任一能层的能级总是从s 能级开始，第一能层的能级数等于该能层的序数；第三能层只有3s 、3p 和3d 三个能级，没有3f 能级，故C 项错误。

第一节 反应热第1课时 反应热 焓变学习目标导航学习任务1 探究反应热及其测定NO.1 自主学习·夯实基础1.体系与环境(以研究盐酸与NaOH 溶液之间的反应为例)2.体系与环境的热量交换——反应热在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量,称为化学反应的热效应,简称反应热。

3.实验探究:中和反应反应热的测定(1)测定原理环境温度不变时,根据测得的体系的温度变化和有关物质的比热容等来计算反应热。

即利用公式Q=cmΔt进行计算。

(2)实验装置、步骤及结论微点拨:(1)热力学温度与摄氏温度的换算关系:T=t+273.15 K。

(2)热容(c)与比热容(比热)的关系:比热=热容质量(3)常温下,液态水的比热为4.18 kJ·K-1·kg-1。

NO.2互动探究·提升能力在实验室用如图所示装置测定中和反应的反应热。

探究反应热的测定问题1:用50 mL 0.50 mol·L-1的盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1的NaOH 溶液,在如图所示的装置中分别进行中和反应反应热的测定,测定的结果是否相同?哪个结果更接近真实值?为什么?提示:两种装置测定的结果不同。

用图2装置测定中和反应的反应热更接近真实值。

因为图2装置热量损失少。

问题2:若用同浓度的KOH溶液代替NaOH 溶液,会对结果产生影响吗?为什么?提示:无影响。

因为强酸、强碱的稀溶液反应生成1 mol H2O(l)时放出的热量是相同的,与用KOH溶液还是NaOH 溶液以及酸碱的用量无关。

问题3:若用浓硫酸代替盐酸会对结果产生什么影响?用醋酸代替盐酸呢?若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定中和反应反应热,又会对结果产生什么影响?提示:浓硫酸溶于水时放热,所测反应热的数值偏大;弱酸、弱碱电离吸热,因此用醋酸所测反应热的数值偏小;若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定反应热,因生成BaSO4沉淀还会多放出一部分热量,使所测反应热的数值偏大。

第一章第一节第1课时A组·基础达标1．下列图像表述的现象与电子的跃迁无关的是()A．平面镜成像B．霓红灯广告C．蜡烛燃烧D．燃放焰火【答案】A【解析】平面镜成像只是光的反射，与电子的跃迁无关。

2．在M能层中，最多能容纳的电子数为()A．2 B．8C．18 D．32【答案】C【解析】原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数为2n2(n为能层序数)。

M能层的序数为3，故最多能容纳18个电子。

3．下列能级中，可容纳电子数最多的是()A．6s B．4pC．3d D．4f【答案】D【解析】各能级最多容纳的电子数分别是n s能级为2个，n p能级为6个，n d能级为10个，n f能级为14个。

4．某基态原子第四能层中有2个电子，该原子M能层中的电子数为()A．8 B．18C．8～18 D．18～32【答案】C【解析】M能层为第三能层，当M能层为原子的次外层时，对应能级分别为3s、3p、3d,4s已填充电子，则3s、3p肯定填满，故该能层电子数为8～18。

5．构造原理揭示的能级顺序，实质上是各能级能量高低顺序。

以下各式表示的能量关系正确的是()A．E(3s)>E(2s)>E(1s) B．E(3s)>E(3p)>E(3d)C．E(4f)>E(4s)>E(3d) D．E(5s)>E(4s)>E(4f)【答案】A6．电子由3d能级跃迁至4p能级时，可通过光谱仪直接摄取到()A．电子的运动轨迹图像B．原子的吸收光谱C．电子体积大小的图像D．原子的发射光谱【答案】B【解析】由于4p能级的能量要高于3d能级的能量，电子由3d能级跃迁至4p能级时需要吸收能量，故得到的是原子的吸收光谱。

7．某原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1，该元素最可能的化合价为()A．＋1 B．＋3C．＋5 D．－5【答案】B【解析】根据该元素原子的电子排布式可知，该原子的最外能层上有3个电子，故该元素的原子容易失去3个电子表现＋3价。

第1课时盖斯定律学习目标1.知道盖斯定律的内容,了解其在科学研究中的意义。

2.能应用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。

学习过程一、盖斯定律1.内容:不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是的。

或者说,化学反应的反应热只与反应体系的有关,而与反应的无关。

2.盖斯定律的重要意义:有些反应进行得很慢,有些反应不容易直接发生,有些反应的产品不纯(有副反应发生),这给测定反应热造成了困难。

如果应用,可以间接地把它们的计算出来。

3.盖斯定律的应用:(1)虚拟路径法若反应物A变为生成物E,可以有三个途径:①由A直接变为生成物E,反应热为ΔH。

②由A经过B变成E,反应热分别为ΔH1、ΔH2。

③由A经过C变成D,再由D变成E,反应热分别为ΔH3、ΔH4、ΔH5,如图所示:则有ΔH= = 。

(2)加合法即运用所给的热化学方程式通过加减的方法得到所求热化学方程式。

【例1】已知:①C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1=-393.5kJ·mol-1②CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH2=- 83.0kJ·mol-1求:③C(s)+O2(g)CO(g)的反应热ΔH3【例2】实验中不能直接测出由石墨和氢气生成甲烷反应的ΔH,但可测出CH4燃烧反应的ΔH1,根据盖斯定律求ΔH4。

CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-890.3kJ·mol-1(1)C(石墨)+O2(g)CO2(g) ΔH2=-393·5kJ·mol-1 (2)H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH3=- 85.8kJ·mol-1(3)C(石墨)+2H2(g)CH4(g) ΔH4=? (4)【归纳】应用盖斯定律计算反应热时的注意事项:1.关键:设计合理的反应过程,适当加减已知方程式及ΔH。

2.突破口:看好待求方程式的化学计量数,当热化学方程式同乘或同除一个数时,ΔH也必须同乘或同除这个数。

第1课时焓变反应热[目标导航] 1.知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要缘由。

2.通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化，了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。

3.了解热化学方程式的含义并能正确书写热化学方程式。

一、化学反应的实质与特征1．实质：反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成。

2．特征：既有物质变化，又伴有能量变化；能量转化主要表现为热量的变化。

二、焓变反应热1．焓与焓变2．反应热肯定温度下，化学反应所释放或吸取的热量称为反应热。

争辩证明，化学反应在恒压条件下的反应热与焓变相同。

(1)反应热的单位和焓变一样，为kJ/mol或kJ·mol－1；(2)反应热描述的是化学反应前后的热量变化；(3)任何化学反应都有反应热。

3．反应热和焓变的关系反应热焓变含义化学反应中吸取或放出的热量化学反应中生成物所具有的焓与反应物所具有的焓之差二者的相ΔH是化学反应在恒定压强下(即敞口容器中进行的化学反应)且不与外界进行互联系电能、光能等其他能量的转化时的反应热，即恒压条件下进行的反应的反应热等于焓变ΔH4.常见的放热反应和吸热反应(1)常见的放热反应有：①活泼金属与H2O或酸的反应，如2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑；②酸碱中和反应，如2KOH＋H2SO4===K2SO4＋2H2O；③燃烧反应，如2CO＋O2=====点燃2CO2；④多数化合反应，如Na2O＋H2O===2NaOH，CaO＋H2O===Ca(OH)2；⑤铝热反应，如2Al＋Fe2O3=====高温Al2O3＋2Fe。

(2)常见的吸热反应有：①多数分解反应，如CaCO3=====高温CaO＋CO2↑；②2NH4Cl(s)＋Ba(OH)2·8H2O(s)===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O；③C＋H2O(g)=====高温CO＋H2；④CO2＋C=====高温2CO。

【合作探究】1．化学反应放热还是吸热是否与反应条件有关？答案反应吸热还是放热与是否加热等条件无直接关系。

专题一化学反应与能量变化第一单元化学反应的热效应第一课时化学反应的焓变一、学习目标：了解反应热和焓变的含义；知道吸热反应和放热反应；能正确书写热化学方程式；二、课上练习:1、写出下列反应的热化学方程式：N2（g）与H2（g）反应生成1mol NH3（g）,放出46.1KJ热量。

_________________________________________1mol C2H5OH(l)完全燃烧生成CO2（g）和H2O(l)，放出1366.8 KJ热量。

_________________________________________2molC2H2（g）在O2（g）中完全燃烧生成CO2和H2O(l)，放出2598.8KJ热量。

_________________________________________1molC（石墨）与适量的H2O(g)反应生成CO（g）和H2（g），吸收131.3 KJ热量。

_________________________________________2、2 g H2和足量的O2充分燃烧生成液态水，放出热量为285.8KJ，则H2和O2燃烧的热化学方程式：_______________________________________-四、预习作业1.化学反应中，不仅有__________生成，而且伴有___________的变化。

化学反应中的能量变化通常表现为________的变化。

2.基本概念：①反应热：______________________________________________-。

②焓变：_________________________________________________,单位_____,用____表示。

③放热反应：________________，此时△H_____0④吸热反应：________________，此时△H_____03.热化学方程式定义：____________________热化学方程式的书写注意：①要标明反应的_____和______。

第2课时热化学方程式中和热的测定学习目标核心素养1.了解热化学方程式的含义并能正确书写热化学方程式。

2．正确认识中和热的概念。

3．通过中和热的测定，初步学会测定化学反应反应热的实验方法，会分析测定反应热时误差产生的原因，并能采取适当措施减小实验误差。

1.证据推理与模型认知：化学反应中能量的变化可以定量描述，形成定性描述到定量描述的模型构建，掌握热化学方程式的书写原则。

2．科学探究与创新意识：能理解反应热测定的原理和方法，并在此基础上进行完善和改进测定方法，提升科学探究与创新意识。

一、热化学方程式1．概念能表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。

2．特点(与化学方程式比较)(1)指明了反应时的温度和压强，若在25_℃和101_kPa时进行的反应，可不注明。

(2)在化学方程式右边注明ΔH的“＋”、“－”、数值和单位。

(3)所有反应物和生成物都用括号注明它们在反应时的聚集状态。

常用s、l、g分别表示固体、液体和气体。

(4)化学计量数只表示物质的量，不表示微粒个数。

(5)化学计量数和反应热数值可以同时增大或减小相同倍数。

3．意义热化学方程式不仅表示化学反应中的物质变化，也表明了能量变化。

H2(g)＋12O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ/mol，表示在25_℃和101_kPa条件下，1_mol H2(g)与12mol O2(g)完全反应生成1_mol H2O(l)时放出热量285.8 kJ。

二、中和热1．概念：在稀溶液中，酸和碱发生中和反应生成1_mol_H2O时的反应热叫做中和热。

2．表示方法：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ/mol。

三、中和热的测定1．实验原理2．实验用品仪器：大烧杯(500_mL)、小烧杯(100_mL)、温度计、量筒(50_mL)两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒。

试剂：0.50 mol/L盐酸、0.55 mol/L NaOH溶液。

人教版（2019）选择性必修1 第一章化学反应的热效应第一节课时1 反应热焓变教学设计1、了解化学反应中能量转化的原因和常见的能量转化形式2、了解反应热与焓变的含义，了解化学能与热能的相互转化3、了解中和热测定的实验过程重点：反应热、焓变的含义；中和热的测定难点：反应热、焓变的含义；中和热的测定一、导入新课热量的释放或吸收是化学反应中能量变化的常见形式。

产生能量变化的原因在微观角度是由于化学反应过程中旧化学键的断裂会吸收热量，新化学键的形成会放出热量，断键吸收的热量与成键放出的能量不同，从而表现为化学反应吸收热量、放出热量。

在宏观角度看，则是反应物与生成物的总能量不同，从而表现为化学反应吸收热量、放出热量。

二、新课讲授1、反应热及其测定【师】在研究反应热时，需要明确体系和环境。

下面我们以盐酸和氢氧化钠的反应为例来说明。

反应热定义：热量是指因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量。

在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热。

【师】在我们的生活中，有哪些吸热反应和放热反应呢？【学生活动】【师总结】放热反应：（1）可燃物的燃烧；（2）酸碱中和反应；（3）大多数化合反应；（4）物质的缓慢氧化；（5）金属与酸（或水）的置换反应吸热反应：（1）大多数的分解反应；（2）碳与水蒸气、碳与二氧化碳、一氧化碳与氧化铜、氢气与氧化铜的反应等。

【师】那我们怎样来测量一个反应吸热还是放热呢？中和反应反应热的测定：实验仪器：大烧杯、小烧杯、量筒、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒。

实验步骤：①如图组装实验装置。

②用一个量筒量取50 mL 0.50 mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。

并将温度计上的酸用水冲洗干净。

③用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。

新教材高中化学专题1化学反应与能量变化：化学反应的焓变学习任务1．通过宏观和微观的角度理解化学反应中能量变化的本质，正确认识和判断放热反应和吸热反应，培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。

2．通过辨识化学反应中的能量转化形式，形成能量可以相互转化的观念，正确理解反应热和焓变的概念，培养变化观念与平衡思想的化学核心素养。

3．通过从定性到定量描述化学反应中的能量变化的思维模型，能正确书写热化学方程式，培养模型认知的化学核心素养。

一、反应热焓变1．体系与环境被研究的物质系统称为体系，体系以外的其他部分称为环境或外界。

2．内能内能是体系内物质的各种能量的总和，受温度、压强、物质的聚集状态和组成的影响。

3．化学反应的特征化学反应过程中既有物质变化，又有能量变化。

4．反应热在化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同温度时，吸收或释放的热称为化学反应的热效应，也称反应热。

5．焓、焓变(1)焓：焓是与内能有关的物理量，用符号H表示。

(2)焓变：在恒压的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热即为反应的焓变，用ΔH 表示，单位常采用kJ·mol－1。

微点拨：(1)焓变为恒压条件下的反应热。

(2)反应热、焓变的单位均为kJ·mol－1，热量的单位为kJ。

6．焓变(ΔH)与吸热反应和放热反应的关系(1)化学反应过程中的能量变化一个化学反应是吸收能量还是释放能量，取决于反应物总能量和生成物总能量之间的相对大小。

若反应物的总能量小于生成物的总能量，则反应过程中吸收能量；若反应物的总能量大于生成物的总能量，则反应过程中释放能量。

(2)焓变(ΔH)与吸热反应和放热反应的关系①吸收热的反应称为吸热反应，ΔH＞0。

②放出热的反应称为放热反应，ΔH＜0。

用图示理解如下：吸热反应放热反应(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)反应热的单位与热量相同(×)(2)恒压条件下化学反应的反应热就是该反应的焓变(√)(3)一个化学反应中，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应放热，ΔH＜0(√)二、热化学方程式1．概念能够表示反应热的化学方程式叫做热化学方程式。