教學設計

課程基本信息學科高中化學年級高二學期秋季課題反應熱的計算教科書書名：高中化學選擇性必修1化學反應原理教學目標1.通過觀察熱化學方程式和焓的變化示意圖，得出蓋斯定律的內容，構建蓋斯定律的模型，并能從途徑、體系能量、能量守恒等角度理解蓋斯定律，認識同一個化學反應的反應熱與反應進行的途徑無關。2.通過長征系列火箭推進劑的熱化學方程式分析，掌握蓋斯定律的應用。教學內容教學重點：蓋斯定律的理解和應用。

教學難點：蓋斯定律的理解。教學過程【情境引入】我國首個獨立火星探測任務“天問一號”搭乘長征五號遙四火箭成功發射入軌，長征五號系列運載火箭“胖五”作為我國運載能力最大的火箭，其運載能力和它的推進劑是分不開的。科學家為什么選擇液氫-液氧作為長征五號火箭的推進劑？推進劑的選擇和反應熱有什么關系？今天我們就一起來探討學習。【學習任務1】發現蓋斯定律提問1：火箭推進劑產生的熱效應是衡量推進劑效能的重要指標，如何獲得推進劑燃燒時的反應熱呢？學生：實驗測量展示：提問2：是否所有化學反應的反應熱都可以通過實驗測定？學生：不是，不能直接反應的化學反應反應熱無法通過實驗測定展示：碳的燃燒需要幾個小時常溫下石墨變成金剛石需要幾萬年結論：進行得很慢的反應反應熱不能通過實驗測定提問3：碳燃燒生成CO:C(s)+1/2O2(g)=CO(g)的反應熱ΔH，能否通過實驗測定？請說明理由？學生：不能，有副反應發生的反應的反應熱是無法直接測定的。提問4：已知C(s)和CO(g)的燃燒熱，如表，請寫出C(s)和CO(g)完全燃燒的熱化學方程式學生：C(s)+O2(g)＝CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ/mol①CO(g)+1/2O2(g)＝CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ/mol②查閱資料：C(s)+1/2O2(g)＝CO(g)ΔH3＝－110.5kJ/mol③提問5：分析數據，尋找三個反應的反應熱的關系、三個方程式之間的關系展示第二組：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)ΔH4=－241.8kJ/mol④H2O(g)=H2O(l)ΔH5=－44.0kJ/mol⑤H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH6=－285.8kJ/mol⑥繼續分析數據，尋找三個反應的反應熱的關系、三個方程式之間的關系學生：反應熱關系：ΔH1＝ΔH2+ΔH3ΔH6＝ΔH4+ΔH5方程式關系：①＝②+③⑥＝④+⑤提問6：請畫出第一組熱化學方程式中焓的變化示意圖學生：提問7：請根據數據關系和焓的變化示意圖總結你發現的規律學生：反應物與生成物確定,反應熱就確定,與反應途徑無關！小結：蓋斯定律：一個化學反應，不管是一步完成的還是分幾步完成的，其反應熱是相同的。即，在一定條件下，化學反應的反應熱只與反應體系的始態和終態有關，而與反應進行的途徑無關。化學家蓋斯改進了拉瓦錫和拉普拉斯的冰量熱計，從而較為準確地測量了許多化學反應的熱效應。通過大量實驗，蓋斯發現：總結：【學習任務2】理解蓋斯定律途徑角度理解蓋斯定律體系能量角度理解蓋斯定律反應A(g)＋B(g)→C(g)(ΔH＜0)其一步和多步完成的能量示意圖如圖能量守恒角度理解蓋斯定律同一個熱化學反應方程式，正向反應ΔH1與逆向反應ΔH2大小相等，符號相反，即ΔH1＝-ΔH2【學習任務3】應用蓋斯定律練習1：已知H2(g)的燃燒熱ΔH=-285.8kJ/mol，設計計算長征五號四遙火箭液氫-液氧推進劑反應生成氣態水的反應熱ΔH?已知：H2(l)=H2(g)ΔH1=+0.92kJ/molO2(l)=O2(g)ΔH2=+6.84kJ/molH2O(l)=H2O(g)ΔH3=+44.0kJ/mol學生：已知反應：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH4=－285.8kJ/mol未知反應：H2(l)+1/2O2(l)=H2O(g)ΔH5=？虛擬路徑法：加和法：①：H2(l)=H2(g)ΔH1=+0.92kJ/mol②：1/2O2(l)=1/2O2(g)1/2ΔH2=+3.42kJ/mol③：H2O(l)=H2O(g)ΔH3=+44.0kJ/mol④：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH4=－285.8kJ/mol⑤：H2(l)+1/2O2(l)=H2O(g)ΔH5=？⑤=④+①+1/2②+③△H5=△H4+△H1+1/2ΔH2+△H3H2(l)+1/2O2(l)=H2O(g)ΔH=-237.46kJ/mol練習2：長征二號捆綁式火箭，以N2H4(肼)作為燃料，NO2作氧化劑，生成N2、液態H2O。請寫出發射火箭反應的熱化學方程式。已知：①N2(g)+2O2(g)==2NO2(g)△H1=+67.2kJ/mol②N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l)△H2=-534kJ/mol學生：③2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(l)③=2×②－①ΔH=2ΔH2—ΔH1=-1135.2kJ/mol2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(l)ΔH=-1135.2kJ/mol【我們的收獲】【交流討論】H2(l)+1/2O2(l)=H2O(g)ΔH=-237.46kJ/mol2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(l)ΔH=-1135.2kJ/mol根據熱化學方程式分析，火箭推進劑液氫-液氧和肼-二氧化氮哪種好？為什么？學生1：液氫-液氧火箭推進劑好，因為氫氣和氧氣以及反應后的產物都無毒，而肼-二氧化氮有毒。學生2：肼-二氧化氮火箭推進劑好，因為1mol物質反應熱更大，并且氫氣的制備比較困難。2，如果你是科學家你會如何選擇火箭推進劑？學生