《化學(xué)反應(yīng)與能量變化》的教學(xué)感悟

張謀德

摘 要： 化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量是現(xiàn)代能量的主要來源之一，研究化學(xué)反應(yīng)中的能量變化對化工生產(chǎn)有重要的意義。作者結(jié)合多年教學(xué)實踐就高中化學(xué)必修2《化學(xué)反應(yīng)與能量變化》進(jìn)行分析探討，旨在讓學(xué)生更好地掌握知識、運用知識。

關(guān)鍵詞： 蓋斯定律 《化學(xué)反應(yīng)與能量變化》 教學(xué)感悟

化學(xué)是一門研究物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)性質(zhì)和變化規(guī)律的科學(xué)，是一門研制新物質(zhì)的科學(xué)，是信息科學(xué)、材料科學(xué)、能源科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、海洋科學(xué)、生命科學(xué)和空間技術(shù)等研究的重要基礎(chǔ)?；瘜W(xué)離不開記憶，因為化學(xué)符號忘記了難以自創(chuàng)。如果記住了所有公式、符號和原理就成功了一半，學(xué)習(xí)化學(xué)時一定要認(rèn)真地記。但記住只是成功了一半，現(xiàn)在的化學(xué)試題側(cè)重考查學(xué)生猜測一些教材上沒有的內(nèi)容的能力，這種猜測絕非憑空臆想，而是基于已知的科學(xué)推斷，即延伸已有知識。教師在教學(xué)過程中不能只關(guān)注知識的傳授和技能的訓(xùn)練，必須創(chuàng)造條件使學(xué)生實現(xiàn)知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀等目標(biāo)；關(guān)注學(xué)生已有的生活經(jīng)驗和社會現(xiàn)實，堅持以探究為主的多樣化教學(xué)方式。隨著新課標(biāo)化學(xué)的實施，筆者經(jīng)歷課堂教學(xué)改革的困惑與解惑，體會到由教師一言堂轉(zhuǎn)變成師生互動的大課堂的快樂，收獲自主、合作、探究的學(xué)習(xí)方式帶來的欣喜。下面我結(jié)合教學(xué)實踐就高中化學(xué)必修2《化學(xué)反應(yīng)與能量變化》進(jìn)行分析探討，旨在讓學(xué)生更好地掌握知識，運用知識。

一、蓋斯定律的含義和內(nèi)涵

化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量是現(xiàn)代能量的主要來源之一，研究化學(xué)反應(yīng)中的能量變化對化工生產(chǎn)有重要的意義。高中化學(xué)注重兩類能量變化：一是化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能，研究放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)；二是化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)變。由于化石燃料逐漸耗盡，能源危機(jī)一觸即發(fā)，因此人們對能源越來越關(guān)注。有些反應(yīng)進(jìn)行得很慢，有些反應(yīng)不容易直接發(fā)生，有些反應(yīng)的產(chǎn)品不純（有副反應(yīng)發(fā)生），這給測定反應(yīng)熱造成困難。如果應(yīng)用蓋斯定律，就可以間接地把它們的反應(yīng)熱計算出來。所謂蓋斯定律是指不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，其反應(yīng)熱都是相同的?；蛘哒f，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。即能量的釋放或吸收是以發(fā)生變化的物質(zhì)為基礎(chǔ)的，沒有物質(zhì)的變化，就不能引發(fā)能量的變化。如已知金剛石和石墨分別在氧氣中完全燃燒的熱化學(xué)方程式為：C（金剛石，s）+O■（g）=CO■（g），△H=-395.4kJ·mol■，CO■（g）、H■（石墨，s）+O■（g）=CO■（g），△H=-393.51kJ·mol■，則金剛石轉(zhuǎn)化為石墨時的熱化學(xué)方程式為？搖？搖 ？搖？搖？搖，由此看來更穩(wěn)定的碳的同素異形體為？搖 ？搖？搖？搖？搖。由蓋斯定律，要得到金剛石和石墨的轉(zhuǎn)化關(guān)系，可將兩個熱化學(xué)方程式相減：C（金剛石，s）=C（石墨，s），△H3=△H1-△H2=-395.41kJ·mol■+393.51kJ·mol■=-1.90kJ·mol■，即C（金剛石，s）=C（石墨，s），△H=-1.90kJ·mol■，可見金剛石轉(zhuǎn)化為石墨放出熱量，說明石墨的能量更低，較金剛石穩(wěn)定。所以答案是C（金剛石，s）=C（石墨，s），△H=-1.90kJ·mol■；石墨。綜上可知，掌握蓋斯定律對反應(yīng)熱的計算意義重大。

二、蓋斯定律的計算技巧

首先從幾個相關(guān)反應(yīng)方程式，通過分析找出按照怎樣一個加、減代數(shù)運算式子求算出該反應(yīng)式，然后將相應(yīng)反應(yīng)的反應(yīng)熱替換到以上加、減運算的式子中算出該反應(yīng)的反應(yīng)熱。這類問題的關(guān)鍵在于怎樣找出這個加、減代數(shù)運算式子呢？可以通過觀察分析的方法求出。先觀察待求熱效應(yīng)的該反應(yīng)式中反應(yīng)物，生成物在相關(guān)聯(lián)反應(yīng)式中的位置，若位置在同一邊，則反應(yīng)式相加，不在同一邊則相減，然后觀察分子式前的系數(shù)，若不一致，則在加、減式子中乘以或除以一定系數(shù)將其調(diào)整一致，即可得出代數(shù)運算式子。有時會碰到一種物質(zhì)在幾個反應(yīng)式中都出現(xiàn)，可將該物質(zhì)暫時放一放，先去觀察其他物質(zhì)，總之一定要將已知的幾個相關(guān)聯(lián)式子都用一次。最后為保險起見，最好將各關(guān)聯(lián)方程式代入該運算式子中實際驗算一下。

三、蓋斯定律的計算實例

1.已知下列兩個熱化學(xué)方程式：

①P■（s，白磷）+5O■=P■O■（s）？搖？搖△H1=-2983.2kJ·mol■

②P（s，紅磷）+54O■（g）=14P■O■（s）？搖？搖△H2=-738.5kJ·mol■

請寫出白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式？搖？搖 ？搖？搖？搖。

解析：根據(jù)蓋斯定律：△H=△H1+（-△H■）×4=-2 983.2kJ·mol■+738.5kJ·mol■×4=-29.2kJ·mol■，所以白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式為P■（s，白磷）=4P（s，紅磷），△H=-29.2kJ·mol■，也可利用加合法由①-4×②得白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式。

2.某人浸泡在盛有60.0升水的浴盆中，在1小時內(nèi)，人體所散發(fā)出的熱量使水溫從30℃上升到31.5℃（假設(shè)人體體溫保持恒定，且熱量沒有損失），該人一天可以釋放多少熱量？1克脂肪燃燒放出39.7J的熱量，如果該人在一天所需要的熱量以攝入脂肪來計算，則他一天至少需要攝入多少克脂肪？已知水的比熱容為4.2kJ·（kog·℃）■。

解析：人體一天散發(fā)的熱量可用Q=cm△t計算，則某人一天散發(fā)的熱量為：4.2kJ·（kog℃）■·60kg·1.5℃·24=9072kJ；則有1：39.7kJ=x：9072kJ，可得：x=228.5g。該人一天可以釋放9072kJ的熱量；他一天至少需要攝入228.5g脂肪。

四、運用蓋斯定律計算的注意事項

1.熱化學(xué)方程式同乘以某一個數(shù)時，反應(yīng)熱數(shù)值必須同時乘上該數(shù)。

2.熱化學(xué)方程式相加減時，同種物質(zhì)之間可相加減，反應(yīng)熱也隨之相加減。

3.將一個熱化學(xué)方程式顛倒時，△H的正負(fù)號必須隨之改變。

4.根據(jù)蓋斯定律，可以將兩個或兩個以上的熱化學(xué)方程式包括其△H相加或相減，得到一個新的熱化學(xué)方程式。

5.求總反應(yīng)的反應(yīng)熱，不能不假思索地將各步反應(yīng)的反應(yīng)熱簡單相加。不論同步進(jìn)行還是分步進(jìn)行，始態(tài)和終態(tài)完全一致，蓋斯定律才成立。某些物質(zhì)只是分步反應(yīng)中暫時出現(xiàn)，最后應(yīng)該恰好消耗完。

每門學(xué)科都有自己的特點，只要掌握每個學(xué)科的知識特點和思維方法，學(xué)習(xí)時就能舉一反三，觸類旁通，取得事半功倍的效果。高中化學(xué)知識點不多，考點相對其他學(xué)科而言非常少，只要掌握方法，靈活變通，就能決勝千里。

參考文獻(xiàn)：

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