高一化学必修2素材： 第二单元化学反应中的热量 含解

备课资料
1.对反应热ΔH的单位kJ·mol-1的教学处置
教材对“反应热ΔH的单位用kJ·mol-1”未作任何解释。

北京师大五院校合编的《无机化学》(高等教育出版社1996版)第253页上的解释是：这里的反应热ΔH就是摩尔焓变(298 K、101 kPa时，下同)，表示某反应按给定的反应方程式进行1 mol反应，即ξ=1 mol时的焓变。

因反应进度ξ的量纲是mol，故ΔH的单位是kJ·mol-1。

与新版教科书配套的人教社版教师教学参考书(第三册)第40页上的解释：
ΔH的单位用kJ·mol-1。

焓是容量性质，ΔH的大小与物质的量成正比。

在书写反应化学方程式时须注意焓变值应该与一定的反应式相对应(如在298 K)。

H2(g)+1/2O2(g)====H2O(l)；ΔH=-286 kJ·mol-1
而2H2(g)+O2(g) ====2H2O(l)；ΔH=-572 kJ·mol-1
在此mol-1已不是指1 mol H2或1 mol O2，而是指“1 mol反应”。

所谓1 mol反应可以是1 mol H2和1/2 mol O2起反应，也可以是2 mol H2和1mol O2起反应，前者放热286 kJ，后者放热572 kJ。

这种单位表示方法是1977国际纯粹与应用化学(IUPAC)物理化学分会所推荐的。

所以ΔH应和化学方程式相对应，以使“1 mol反应”有明确的含义，笼统地说反应热是多少kJ·mol-1，容易引起误解。

新版教科书中还有“燃烧热”和“中和热”两种特殊反应热ΔH的概念，第42页上写道：燃烧热和中和热不同，燃烧热是以1 mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，而中和热是以生成1 mol H2O(l)所放出的热量来定义的。

因此在书写它们的热化学方程式时，应以燃烧1 mol物质或生成1 mol H2O(l)为标准来配平其余物质的化学计量数。

受此启发，教学中我们把反应热ΔH概念的含义变通为：在对应的化学反应中，其中的一种物质的物质的量为1mol变化量时的热量变化值。

如对于合成氨反应的热化学方程式可以有如下三种形式：
(1)N2 (g)+3H2(g)2NH3(g)；ΔH1=-92.2 kJ·mol-1
(2)1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)；ΔH2=-46.1 kJ·mol-1
(3)1/3N2(g)+H2(g)2/3NH3(g)；ΔH3=-30.7 kJ·mol-1
分别可看作：(1)式的ΔH1表示合成氨反应中每消耗1 mol氮气可放出92.2 kJ的热；(2)式的ΔH2表示合成氨反应中每生成1 mol氨气可放出热量46.1 kJ的热；(3)式的ΔH3表示合成氨反应中每消耗1 mol氢气可放出30.7 kJ的热。

三者的关系是ΔH1=2ΔH2=3ΔH3。

如此，在热化学方程式中的化学计量数不再是任意数比了，而是至少有一种物质(反应物或产物)前面的化学计量数要等于1，这时的ΔH (kJ·mol-1)才是与热化学方程式对应的确切值。

当然其余物质的化学计量数可以是分数或整数。

这样学生就能正确地理解反应热ΔH的单位——kJ·mol-1了。

2.自发反应和非自发反应
人们在研究化学反应时发现，有的反应如钢铁在空气中生锈，氧化钙跟水生成消石灰等在常温时就能自发地进行。

有的反应，如氢气在氧气中燃烧，碳燃烧，铁粉跟硫粉的反应等虽然需要点燃或加热，但反应一旦发生，就能自发地进行下去。

化学上把这一类反应称为自发反应。

另有一类反应，如氧化铜在氢气中的还原反应、室温时水电解生成氢气和氧气的反应等，它们不能自发地进行，反应发生后，还需要持续地加热，或者持续地通电。

一旦停止加热或通电，反应立即停止下来。

发生这类反应，需要某种“外力”的推动。

化学上把这一类反应称
为非自发反应。

为什么有的化学反应能自发进行，而有的化学反应却不能自发进行呢？那些能自发进行的化学反应的推动力是什么呢？
在化学热力学的研究中，有两条最基本的自然规律，那就是：(1)任何体系都有取得最低势能的倾向。

(2)任何体系都有取得最大混乱度的倾向。

例如，手中拿的一只盒子，手一松开，盒子就会落到地面上，从而取得了较低的势能状态。

如果在盒子里装了一套整齐的积木，盒子跌落后积木就会变得较为混乱，更为无序。

因为一个体系变得更为混乱的途径比它变得更为整齐、有序的途径多得多。

所以它变得混乱和无序的几率比变得整齐和有序的几率大。

这两条最基本的自然规律跟自发反应的推动力有关。

燃料燃烧释放的热量
从容说课
本课时“燃料燃烧释放的热量”可以先从日常生活中观察到的现象着手，认识物质能量的转化四处可见，多种多样。

比如，化石燃料的燃烧、植物的光合作用、闪电时产生氮氧化物、高温冶炼铁、钢铁的电化学腐蚀、镁条的燃烧等等。

自从人类懂得了用火，便以草、木为燃料，利用燃烧所放出的热量从事各种活动。

煤、石油、天然气等化石燃料目前仍然是当今社会的主要能源，为人们的生活和生产提供了重要的基础。

在学生回顾了化石燃料燃烧放热的事实后，可以以此为突破口，进行化学反应的热效应本质的探究——化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。

此内容的教学，应在回顾前一专题所学的化学键内容的基础上进行，先使学生了解打破化学键需要吸收热量，而形成化学键需要放出热量，比较吸收热量和放出热量的多少，就能确定该反应是吸热反应还是放热反应。

接着，通过“拓展视野”内容，引导学生应用与燃料燃烧有关的化学知识，认识合理利用化石燃料的重要性、当前化石燃料利用中存在的急待解决的3个问题、以及解决这些问题的研究方向：防止环境污染、科学利用提高热效率、开发高能清洁新能源。

这部分内容的教学可以采用课前探究、课堂讨论的形式，将任务事前布置给学生，让他们去查阅相关资料，进行探究，而后在课堂上进行交流展示。

本课为极好的联系社会实际的素材。

资源、能源、环保是当今社会的重要热点问题，教学中结合教材要渗透资源、能源和环保的意识，以培养学生的社会责任感、使命感。

通过分析空气用量对燃料燃烧的利与弊，适时对学生进行一分为二的辩证唯物主义观点的教育。

在教学策略上本课尽可能采用资料、投影、录像等教学手段以激发学生的学习兴趣，通过分析、讨论、阅读、思考等教学方法，训练学生思维能力、阅读能力等，同时促进师生之
间、学生之间的合作。

教学设计
教学重点
化学反应热效应的实质。

教学难点
从化学键的断裂和形成角度，了解化学反应热效应的实质。

教具准备
电脑图片若干
投影片若干
三维目标
知识与技能
通过生产生活中的实例了解化学能和热能的相互转化，了解提高燃料的燃烧效率、合理
利用化石燃料、开发高能清洁燃料的重要性。

过程与方法
1.遵循由浅入深、从感性到理性、再由理性到实践的认识过程来设计教学。

2.运用活动与探究方式，认识提高燃料的燃烧效率的重要性。

情感、态度与价值观
从化学的视角认识自然、环境、能源和社会的关系。

教学过程
导入新课
在原始社会，人类过的是茹毛饮血的生活，在发现了什么之后，人类的生活才逐步走向文明的呢？
生在懂得了用“火”之后。

师对！在懂得了用“火”之后，人类便以草、木为燃料，利用燃烧所放出的热量从事各种活动。

请思考下列问题：
1.当今世界上使用最广泛的能源有哪些？(石油、天然气、煤)你身边接触最多的能源是什么能源？（煤、天然气）。

2.说说生活区使用管道煤气（氢气、一氧化碳）及石油液化气（丙烷、丁烷）等是利用了化学反应中的什么变化?（燃烧释放能量）(如右图)
师从人类祖先发现野火起，就开始利用化学反应所释放的能量，如今人类所需能量的绝大部分仍由化学反应产生。

化学反应一般是以热和功的形式跟外界环境进行能量交换的。

其中多以热能的形式进行能量交换。

所以研究化学反应中的能量变化主要集中在热能问题上。

煤、石油、天然气等化石燃料目前仍然是当今社会的主要能源，为人们的生活和生产提供了重要的基础。

师是否化学反应均有能量放出?
生不一定，也有些化学反应是要吸收热量的。

比如，铝片与盐酸的反应放出热量，NH4Cl 晶体与Ba（OH）2·8H2O晶体反应要吸收热量。

师化学反应均伴有能量变化，常表现为热量变化(还有光能、电能等)。

本节课主要讨论学习燃料燃烧释放的热量。

板书：
燃料燃烧释放的热量
1.燃烧：可燃物与氧气发生的发光、发热的剧烈的化学反应。

燃料燃烧的实例：煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧
师试举几个放热反应和吸热反应的例子。

生（回答）吸热：CaCO3固体分解；放热：CaO固体溶解，酸碱中和反应，燃烧。

请阅读教材第35页表2—3中数据
师不同的燃料，其组成不同，燃烧后放出的热量也不同。

你们有没有思考过，为什么不同的燃料燃烧时放出的热量会不同？燃料在燃烧中放出的热量从何而来呢？
师燃料燃烧过程中放出热量的大小，取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小。

燃料燃烧放出热量的大小等于形成生成物分子中化学键放出的总能量与燃烧时断裂反应物分子中化学键吸收的总能量之差。

现在，我们就以氢气在氧气中燃烧生成水为例，从化学键的角度来解释它的放热本质：
已知拆开1 mol氢气中的共价键需要吸收热量436 kJ，拆开1 mol氧气中的共价键需要吸收热量496 kJ，形成水分子中的1 mol氢氧键需要放出热量463 kJ，那么，2 mol氢气和1 mol氧气反应生成2 mol水时，就会放出热量：4×463 kJ－（2×436 kJ+1×496 kJ）投影：
化学键的拆开和形成的能量变化图
近年来我国能源总消费量与人均能源消费量
师我们所使用的最多的燃料是煤、天然气、石油，它们都是古代动植物遗体埋在地层下，并在地壳中经过一系列非常复杂的变化而形成的，因此，它们被称为化石燃料。

化石燃料是经过亿万年才形成的蕴藏量有限的非再生能源，用一些少一些，而随着社会的发展，人类对能源的需求量越来越大。

据美国能源部和世界能源理事会的一项预测表明：全球的石油生产将在2010～2025年之间达到顶峰。

他们预计全球化石类燃料资源的可开采期，石油为39年，天然气为60年，煤为221年。

因此如何合理利用能源以及开发新能源等是摆在人类面前的一个非常重要的问题。

板书：
2.提高燃料的使用效率
请阅读教材第36页“拓展视野”内容，思考相应的问题
生阅读、思考
师如何防止化石燃料燃烧时产生的某些物质对环境的污染？
如何提高燃料的使用效率？
开发哪些高能清洁能源？
投影：
1994年，我国自行建设的秦山核电站建成发电，结束了我国大陆无核电的历史
师 在课前，我们已经布置了探究的问题，要求大家去查阅资料，现在就请大家来进行交流。

生 交流。

生1
太阳能是目前发展最快的能源，世界能源专家认为，太阳能将是下个世纪的主要能源。

太阳能具有蕴藏丰富、可再生、世界各地均可独立开采、不污染环境等优点，所以世界各国竞相开发利用，各种太阳能产品纷纷问世。

生2
除了太阳能外还有如核能、燃料电池、风能、氢能、生物能、地热能、海洋能等。

生3
这些新能源的特点是：资源丰富、可以再生，对环境没污染或很少污染。

生4
目前，人类对新能源还未能很好地开发、利用，此时，人类更应该注意的是：提高煤等化石燃料的燃烧效率。

生5
如果我们能把煤等化石燃料的燃烧利用率提高一倍，就相当于将这些燃料的使用时间延长了一倍，这将会为新能源的开发利用争取足够的时间。

投 影：
风力发电 太阳能热水器
师 归纳整理：刚才大家的发言交流，归纳起来就是这样一些内容：
板 书：
a.防止环境污染、发展洁净煤技术
b.提高热效率
c.开发高能清洁能源
d.开发综合利用煤的新技术
师 那如何才能提高燃料的利用率呢？燃料充分燃烧的条件是什么?
投 影：
⎩⎨⎧足够大的接触面积
足够多的空气燃烧条件
师燃料不充分燃烧会造成怎样的结果?
生产热少，浪费资源，产生CO、烟尘等污染空气、危害人体。

师为使燃料充分燃烧，要通入足够多的空气。

空气过多行吗?
为什么“用扇子扇炉火，火越扇越旺，吹蜡烛一吹就灭”。

生用扇子扇炉火，增加空气量为主；吹蜡烛，主要是空气量过多，带走热量，温度降低至着火点以下。

因此过多空气会带走部分热量，同样造成浪费，因此要控制适当。

问：增大燃料与空气接触面积可采取哪些措施?(粉碎固体燃料，雾化液体燃料)
师煤燃烧时会对环境产生哪些污染?(大量烟尘，产生SO2造成大气污染，形成酸雨pH<5.6的降雨)
投影：
酸雨的形成及危害。

1952年12月5日至8日，英国伦敦全境被浓雾覆盖，这是由于温度递增，致使燃煤产生的烟雾不断积累，烟雾中的三氧化二铁促使二氧化硫氧化产生硫酸泡沫，凝结在烟尘上面形成的酸雾。

四天中死去人数比常年同期约多4 000人。

因患支气管炎、肺炎、肺癌、肺结核、冠心病而死亡的人数成倍增加。

接连几次的烟雾，使13 000人因此丧生。

这就是震惊世界的“伦敦烟雾事件”。

这次事件强烈震撼了人们的心灵，从此引起了人类对环境污染的重视。

师因此,减少污染，提高煤的燃烧效率和发展洁净煤技术非常必要。

高效、清洁利用煤炭的重要途径有哪些?
煤的气化或液化：
C(s)+H2O(g)高温
CO(g)+H2(g)（水煤气）
干馏煤气：H2、CO、CH4、CO2
师实际中煤的用途只是作燃料而直接燃烧掉吗?(综合利用)
生煤可用来制备气体燃料、液体燃料甲醇、煤焦油、芳香族化合物等。

师需进一步开发综合利用煤的新技术。

投影：
课堂小结
本节课主要学习了燃料燃烧释放的热量、放热反应和吸热反应的本质以及如何提高燃料的使用效率的问题。

布置作业
P37 1、5、6
板书设计
燃料燃烧释放的热量
1.燃烧：可燃物与氧气发生的发光、发热的剧烈的化学反应。

燃料燃烧的实例：煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧
2.提高燃料的使用效率
a.防止环境污染、发展洁净煤技术
b.提高热效率
c.开发高能清洁能源
d.开发综合利用煤的新技术
活动与探究
查阅资料，了解化石燃料的燃烧及新能源的开发
1.查阅资料，了解化石燃料燃烧中存在的问题：
某些生成物污染环境、化石燃料不可再生
2.查阅资料，了解使燃料充分燃烧的方法：
煤的气化和液化
3.查阅资料，了解高能清洁能源的开发和使用
备课资料
煤炭气化——不用人工将煤炭开采运至地面，而是将在地下处于自然状态的煤炭通过有控制的燃烧转化为可燃气体，然后抽送到地面经净化使用的一项新技术，这一技术一个多世纪来一直处于实验阶段。

优点是：安全、高效、污染少、减少地面塌陷、有利于环保。

中国第一个煤炭气化地下工业示范基地——唐山刘庄煤矿，成功地为唐山陶瓷厂连续稳
定供气。