“反應(yīng)熱的測(cè)量和計(jì)算”教學(xué)案例

翁玉草

一、教材分析

本節(jié)課選內(nèi)容選自“化學(xué)反應(yīng)原理”專題1第一單元第二部分，在必修2及前面一節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，學(xué)生初步學(xué)習(xí)了化學(xué)能與熱能的知識(shí)，對(duì)于化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量的變化的關(guān)系、化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化有了一定的認(rèn)識(shí)。本節(jié)是在反應(yīng)熱和熱化學(xué)方程式的基礎(chǔ)上介紹了常見的獲得化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)的方法，即通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量以及運(yùn)用蓋斯定律計(jì)算。同時(shí)也為該單元的第三部分“能源的充分利用”中的煤轉(zhuǎn)化為水煤氣的熱量利用問(wèn)題打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

本節(jié)內(nèi)容邏輯性強(qiáng)，體現(xiàn)了知識(shí)的邏輯順序，教材首先在第6頁(yè)設(shè)置“活動(dòng)與探究”，通過(guò)測(cè)定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生切身體驗(yàn)測(cè)量化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱的方法；然后介紹了某些反應(yīng)的反應(yīng)熱無(wú)法測(cè)量，從而引出進(jìn)行反應(yīng)熱計(jì)算的必要性；在此基礎(chǔ)上介紹計(jì)算的依據(jù)——蓋斯定律，并在第8頁(yè)設(shè)置“問(wèn)題解決”，引導(dǎo)學(xué)生在討論例題的基礎(chǔ)上總結(jié)運(yùn)用蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算的一般思路，并通過(guò)練習(xí)加以鞏固。

二、學(xué)情分析

“化學(xué)反應(yīng)原理”選修模塊的學(xué)習(xí)對(duì)象是理科的學(xué)生。經(jīng)過(guò)前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)掌握了反應(yīng)熱的含義和熱化學(xué)方程式的意義及書寫方法，也具備了一定的實(shí)驗(yàn)基本操作技能，在初中已經(jīng)知道Q=CMΔT。在新課程的學(xué)習(xí)和教學(xué)評(píng)價(jià)的鼓勵(lì)下，大部分學(xué)生能積極參與課堂活動(dòng)，提出疑問(wèn)，進(jìn)行交流、討論，已具備基本的科學(xué)探究能力。但學(xué)生學(xué)習(xí)蓋斯定律、化學(xué)方程式中物質(zhì)的抵消和反應(yīng)熱數(shù)據(jù)的加減可能存在一定困難，這些知識(shí)還需要在教師的引導(dǎo)下進(jìn)一步探究。

三、學(xué)習(xí)目標(biāo)

浙江省的“化學(xué)反應(yīng)原理”教學(xué)指導(dǎo)意見中對(duì)“反應(yīng)熱的測(cè)定和計(jì)算”教學(xué)要求如下：

基本要求：通過(guò)測(cè)定中和熱的實(shí)驗(yàn)，理解測(cè)定反應(yīng)熱的基本原理，初步學(xué)會(huì)測(cè)定反應(yīng)熱的實(shí)驗(yàn)方法。

說(shuō)明：反應(yīng)熱測(cè)定的其他方法不作要求。知道蓋斯定律，用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)焓變的簡(jiǎn)單計(jì)算。

因此，根據(jù)教學(xué)要求和學(xué)生的學(xué)情確定如下學(xué)習(xí)目標(biāo)：

（1）知識(shí)與技能。①通過(guò)測(cè)定中和熱的實(shí)驗(yàn)，理解測(cè)定反應(yīng)熱的基本原理，初步學(xué)會(huì)測(cè)定反應(yīng)熱的實(shí)驗(yàn)方法。②提高對(duì)熱化學(xué)方程式內(nèi)涵的認(rèn)識(shí)，理解熱量與物質(zhì)的量的緊密聯(lián)系。③知道蓋斯定律的內(nèi)容，能運(yùn)用蓋斯定律計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱。④能正確分析誤差產(chǎn)生的原因并能采取適當(dāng)?shù)拇胧p少誤差。

（2）過(guò)程與方法。①通過(guò)中和熱的測(cè)定活動(dòng)，讓學(xué)生體會(huì)定量實(shí)驗(yàn)研究方法對(duì)研究和學(xué)習(xí)化學(xué)的重要作用。②通過(guò)設(shè)置適當(dāng)?shù)膯?wèn)題和臺(tái)階，引起學(xué)生主動(dòng)探究運(yùn)用蓋斯定律解決實(shí)際問(wèn)題的技巧。

（3）情感態(tài)度與價(jià)值觀。①通過(guò)對(duì)化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算，體會(huì)化學(xué)反應(yīng)對(duì)人類生活生產(chǎn)的作用，樹立化學(xué)研究的志向。②通過(guò)與同學(xué)共同合作、探究學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)傾聽、欣賞、分享，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)精神。

四、重、難點(diǎn)

重點(diǎn)：中和熱測(cè)定的實(shí)驗(yàn)方法和運(yùn)用蓋斯定律計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱。難點(diǎn)：運(yùn)用蓋斯定律計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱。

五、教學(xué)過(guò)程

【教師活動(dòng)】引入：（溫故知新）下列熱化學(xué)反應(yīng)方程式表示正確的是（ ）。

A.NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H2O（1）

ΔH=57.3 KJ·mol-1 。B.C（s）+1/2O2（g）=CO（g） ΔH =-110.5 KJ·mol-1。C.CO+1/2O2=CO2 ΔH=-283.0 KJ·mol-1D.C（s）+O2（g）=CO2（g） ΔH=-393.5。

分析選B，并改正其他選項(xiàng)。

【教師活動(dòng)】設(shè)問(wèn)：這些反應(yīng)熱的數(shù)據(jù)如何獲得？

板書：反應(yīng)熱的測(cè)量和計(jì)算。

講解：A.NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）

+H2O（1） ΔH =-57.3 KJ·mol-1。

該項(xiàng)反應(yīng)為中和反應(yīng)，ΔH表示中和熱，數(shù)據(jù)為57.3，如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得？

【學(xué)生活動(dòng)】閱讀：第6頁(yè)活動(dòng)與探究中的（1）（2）（3）?！窘處熁顒?dòng)】提問(wèn)：①需要什么儀器？②測(cè)哪幾種溶液的溫度？③如何利用數(shù)據(jù)計(jì)算熱量？（學(xué)生給出公式Q =c·m·Δt） 【教師活動(dòng)】分析：公式中的c、m、Δt，在該實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)處理方式。【學(xué)生活動(dòng)】思考：①式子中Q是反應(yīng)熱嗎？②式子中ΔH是中和熱嗎？③如何計(jì)算該反應(yīng)的中和熱？【教師活動(dòng)】指導(dǎo)閱讀第6頁(yè)活動(dòng)與探究中的（1）（2）（3），指出操作要領(lǐng)“迅速”“立即”“不斷攪拌”“最高溫度”?！緦W(xué)生活動(dòng)】分組實(shí)驗(yàn)：（分別有氫氧化鈉溶液和鹽酸若干組，氫氧化鉀溶液和鹽酸若干組，氫氧化鈉溶液和硝酸若干組）

記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：計(jì)算ΔH。

【學(xué)生活動(dòng)】匯報(bào)數(shù)據(jù)?！窘處熁顒?dòng)】提問(wèn)：①為什么不同的溶液中和熱數(shù)據(jù)接近？②反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是什么？

講解：科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)測(cè)定， 稀強(qiáng)酸（H+）與稀強(qiáng)堿（OH-）溶液發(fā)生中和反應(yīng)，中和熱標(biāo)準(zhǔn)值為57.3KJ·mol-1。

提問(wèn)：③為什么測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)值不相等且總是偏?。?/p>

【學(xué)生活動(dòng)】討論：可能的原因有，溶液體積有誤差、溫度計(jì)讀數(shù)誤差、混合動(dòng)作緩慢、隔熱操作不到位……【教師活動(dòng)】設(shè)問(wèn)：科學(xué)家如何減少實(shí)驗(yàn)誤差？

講解：利用先進(jìn)的儀器如彈式量熱計(jì)或高精度兩用全自動(dòng)量熱儀，并且多次實(shí)驗(yàn)，取平均值。

過(guò)渡：有些實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)熱無(wú)法測(cè)量，如（引入題中的B項(xiàng)）C（s） + 1/2O2（g） = CO（g） ΔH =-110.5 KJ·mol-1，那么ΔH的數(shù)據(jù)如何獲得？

【教師活動(dòng)】介紹：蓋斯定律?！緦W(xué)生活動(dòng)】蓋斯定律應(yīng)用一：A.圖示法。

思考：ΔH3和ΔH1、ΔH2有什么關(guān)系？

蓋斯定律應(yīng)用二：B.方程式疊加法。

思考一：C（石墨）+1/2O2（g）=CO（g） △H=？①C（石墨）+O2（g）= CO2（g） △H1=-393.5kJ·mol-1。②CO（g）+1/2O2（g） = CO2（g） △H2=-283.0kJ·mol-1 。

思考二：C（石墨） 和氧氣反應(yīng)生成1mol一氧化碳?xì)怏w的焓變。①C（石墨）+O2（g）=CO2（g） △H1。②2CO2（g）=2CO（g）+O2（g） △H2。

【教師活動(dòng)】小結(jié)：應(yīng)用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱的方法。①寫出目標(biāo)方程式；②找出目標(biāo)方程式中各物質(zhì)在已知方程式的位置；③根據(jù)目標(biāo)方程式中各物質(zhì)計(jì)量數(shù)和位置的需要對(duì)已知方程式進(jìn)行處理，或調(diào)整計(jì)量數(shù)，或調(diào)整反應(yīng)方向；④實(shí)施疊加并檢驗(yàn)上述分析的正確與否?！緦W(xué)生活動(dòng)】第9頁(yè)問(wèn)題解決。【教師活動(dòng)】總結(jié)。

六、教學(xué)的創(chuàng)新點(diǎn)

（1）教材中實(shí)驗(yàn)用到的酸是鹽酸，堿是氫氧化鈉溶液。為了使學(xué)生更好地理解中和熱的概念，在完成實(shí)驗(yàn)后，再增加硝酸和氫氧化鉀溶液。這個(gè)實(shí)驗(yàn)改為直接分三組：甲：KOH+HCl，乙：HCl+NaOH，丙：NaOH+

HNO3 。這樣節(jié)省了課堂的時(shí)間，同時(shí)也可以讓學(xué)生理解，只要是稀的強(qiáng)酸和稀的強(qiáng)堿反應(yīng)生成1摩爾水，放出的熱量是相同的，反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是一樣的。

（2）對(duì)書本第8頁(yè)問(wèn)題解決進(jìn)行改編。在例題的基礎(chǔ)上進(jìn)一步的遞進(jìn)，解決了利用正反應(yīng)焓變求逆反應(yīng)焓變和系數(shù)改變求焓變的方法，同時(shí)運(yùn)用蓋斯定律運(yùn)算已知兩條反應(yīng)求未知反應(yīng)，并且總結(jié)了求解方法，為第9頁(yè)“問(wèn)題解決”2打下了基礎(chǔ)。

（浙江省溫州市甌海區(qū)第一高級(jí)中學(xué)）