盖斯定律的教学设计023156.docx

盖斯定律的教学设计023156.docx

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盖斯定律的教学设计023156

【化学反应热的计算一一盖斯定律】教学设计

-一人教版•选修4化学反应原理

【教材分析】

1、《课程标准》分析

内容标准：

能用盖斯左律进行有关反应热的简单计算

2、内容分析

本节课是人教版高中化学选修4第一章《化学反应与能量》第三节“化学反应热的计算”第一课时的内容，是中学化学基本理论的重要组成部分，是热化学理论性概念。

本章通过化学能与热能转化规律的研究帮助学生认识热化学原理在生产、生活和科学研究中的应用。

本节旨在让学生了解盖斯左律，并从定量的角度来进一步认识物质发生化学反应伴随的热效应。

本肖内容分为两部分：

第一部分，介绍了盖斯定律。

第二部分，利用反应热的槪念、盖斯泄律和热化学方程式进行有关反应热的il•算。

本节内容是第一章的重点，因为热化学研究的主要内容之一就是反应热效应的讣算。

反应热的讣算对于燃料燃烧和反应条件的控制、热工和

化工设备的设计都具有重要意义。

【学生分析】

有

臥形成素养就学生的科学本质观，逐步形成

摩学素养：

渗透STEM理念：

完善“能量守恒观”、“化学价值观”，主要形成“证据推理与模型认知”的核心素养，同时渗透科学探究意识、科学精神与社会责任的核心素养。

访這化学史，初步学会科学家研究反应热的思维方法和研究方法；学会从泄性感受到左量研究的方法：

在STEM理念下，培养理论联系生活.生产的能力。

已有能量和能量转化的感性经验，通过实验感受了反应热：

了解了物质发生反应产生能量变化与物质质量的关系：

燃烧热的概念。

【教学目标】

1.知识与技能

•理解盖斯定律的内涵

•能运用盖斯立律进行简单的反应热的讣算

2.过程与方法

•通过化学史情境，初步学会科学家研究问题的思维和方法

•从途径角度、能量守恒角度分析论证盖斯定律，培养证据推理和模型认知的核心素养•通过盖斯左律在实际化工生产中的应用，学会主动应用盖斯泄律解决实际问题的技巧

3.情感态度与价值观

•体验科学家发现科学知识的一般过程，完善“能量守恒观”，逐步构建“科学本质观”

•学习科学家敢于质疑，不轻易放弃，勇于创新和探索的科学精神

•通过盖斯左律的应用，逐步构建“化学价值观”

【教学重难点】

教学重点：

盖斯泄律的内涵

教学难点：

盖斯立律的应用

【教学策略】

基于科学本质观的化学科学教学策略：

发现问题一一基于化学史学习一一科学观点与证实一一应用一一回顾与评价；类比法一一类比生活中实例理解盖斯左律：

推理法一一从能量守恒角度论证盖斯左律：

模型认知策略。

【设计思想】

构建科学本质观，渗透STEM（科学——技术一工程一一数学）理念的教学设计思想

情境线总结科学槪"念，初识科学本质疋进生活化工生产，设计计算反应热生活实例与模型假设相结合论证定律

与科学家对话，了解盖斯泄律发现史

了解超级能源与家用燃气，提出如何测左天然气不完全燃烧的反应热

观察比较寻找史实基于实证

提出问题分析问题解决问题

-1-

形成概念总结外显科学本质线

感知价值科学本质

【教学流程图】

活动•：

观看视频，了解国家超级能源工程一一“可燃冰”试开采成功

活动•从家用天然气完全燃饶与不完全燃烧的生活实例，提出如何测量不完全燃饶的反应热

活动元一：

古今对话发现定律

任务2：

通过微课了解科学家测量反应热的一般过程，引发思考论证盖斯的实验研究结果。

活动2：

观看微课与科学家拉瓦锡、拉普拉斯、盖斯对话

任务3：

从生活角度类比论证盖斯定律（生活模型）

任务4：

从能量守恒角度论证盖斯立律（能量模型）

活动3：

学生小组合作讨论山的髙度与登山的途径，构建生活模型

活动4：

学生小组合作讨论利用能量

守恒左律建立模型，论证盖斯立律

任务5：

从化学问题角度论证盖斯龙律（化学模型）

活动元三：

生活生产定律应用

任务6：

运用盖斯左律，解决生活、化工生产中实际问题

活动：

观看微课，与科学家贝特洛对

活动：

小组合作观察具体的热化学方程式，利用卡片建立化学模型

活动：

小组讨论根据盖斯左律，设讣合理的“路径”，计算甲烷不完全撚烧反应热

活动：

学生思考如何节约能源，观看视频了解如何调肖燃气灶

活动：

根据盖斯怎律计算硫酸工业产生的反应热，解决“废热''利用问题

活动7：

通过思维导图总结本盯课,反思提升

情景导入提出问J

学习任务

教师活动

学生活动

设计意图

【创设情景】

任务1:

了

【教师】上课！

同学们好，请坐。

在上课

观看视频,感受国

创设情境，观

解超级能

之前，请同学们了解一件今年我国发生的

家开发新能源的

看国家超级

源与家用

大事。

成果，进入到所创

能源工程，让

燃气，从节

【播放视频】国家超级能源工程一一可燃

设的情境中

学生了解国

约能源角

冰试开采圆满成功

家能源开采

度思考如

【教师】同学们，厉害了，我的国！

为超

技术的强大，

何测量反

级能源工程点赞！

但是化石能源不可再生，

同时感悟而

应热

既要开源，也要节流。

比如我们每天都使

对能源危机，

用的天然气。

国家的行动

【播放视频】家用天然气完全燃烧时，肖

——开发新

活动：

观看

约燃气，放热较多；而不完全燃烧时，则

能源：

由国家

视频，了解

浪费燃气，放热较少。

情操回归生

国家超级

【提出问题】天然气与可燃冰的主要成分

活，从学生熟

能源工程

都是什么（甲烷）天然气完全燃烧与不完

【回答】甲烷

悉的家用天

——"可燃

全燃烧有什么区别

【回答】天然气完

然气燃烧问

冰”试开采

【教师】天然气完全燃烧火焰呈淡蓝色，

全燃烧火焰呈淡

题入手，提出

成功。

不完全燃烧则呈黄色（或红色）；产物：

蓝色，不完全燃烧

如何从身边

完全燃烧生成CO：

和乩0,不完全燃烧则生

则呈黄色（或红

节约能源，如

成CO、CO：

和HQ能量变化呢完全燃烧放

色）：

产物：

完全

何测量反应

热较多，不完全燃烧放热较少。

燃饶生成co：

和

热。

让学生由

H=0.不完全燃烧

能源问题、生

则生成CO、CO：

和

活问题引发

活动：

从家

H：

0：

完全燃烧放

思考。

用天然气

热较多，不完全燃

完全燃烧

烧放热较少。

和不完全

思考并回答

燃烧的生

实验测出甲烷的

活实例，提

【教师】到底他们的能量差别有多大呢能

燃烧热:

不完全燃

出如何测

否左量测定呢lmol甲烷完全燃烧生成稳左

烧时不好测量，无

量不完全

的CO：

和比0时，我们称之为甲烷的（燃烧

法控制反应只生

燃烧的反

热），如何获得数据呢（实验）我们可以

成co而不生成

应热。

通过实验测岀甲烷的燃烧热为890kJ/mol;

COoo

当甲烷不完全燃烧时，能否通过实验测出呢我们难以控制反应只生成CO而不继续生成CO：

很难直接通过实验测定该反应的反

提岀问题，引发学

应热。

【提岀问题】有没有其他方法不需通过实验测立而直接得到

生思考

CH】（|）+—0：

（g）=CO（g）+2H：

0⑴的反应热呢

【过渡】这个问题早在18世纪瑞士化学家盖斯就做了大屋的研究。

本节课，就让我们一起跟随科学家，开启反应热探究之旅，学习化学反应热的计算

【板书】第三节化学反应热的讣算

活动元一：

古今对话发现定律

学习任务

教师活动

学生活动

设计意图

任务2：

通过微课了解科学家测屋反应热的一般过程，引发思考，论证盖斯的实验研究结果。

活动2：

与科学家拉瓦锡和拉普拉斯、盖斯对话

【过渡】化学给人以知识，化学史给人以智慧。

让我们一起穿越时空，古今对话，走进科学家的实验室。

【微课一一盖斯定律发现史】

【旁白】我们来到了18世纪法国化学家拉瓦锡的实验室。

【拉瓦锡】我叫拉瓦锡，我和拉普拉斯率先测泄化学反应热，我们设汁了一个简单的冰量热计，以被融化的冰的重量来计算反应热。

我们不认同当时的燃素说，倾向于热质说，将“热”当成是一种元素。

【旁白】拉瓦锡和拉普拉斯两位科学家是化学反应热研究的先驱，因受到热质说的限制导致研究中断了五十多年，对反应热的研究做出重大贡献的是瑞士化学家盖斯。

【盖斯】1830年，我改进了拉瓦锡和拉普拉斯的冰量热计，从而较为准确地测岀了大量化学反应的反应热。

通过多次实验，我发现硫酸形成的不同水合物，无论一步进行还是分步进行，热效应总值总是相同的。

H3SQ»-^H3SQ»-HoO^^HoOr3H2G

1

AH

【盖斯】1840年，我将这一重大发现公诸于众。

【微课结朿】

【教师】盖斯的重大发现到底是什么呢请同学们阅读教材P11页一探究竟。

【教师】盖斯的这一重大发现是：

不管化学反应是一步完成或分几步完成.其反应热是相冋的。

换句话说，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。

盖斯的这一重大发现是热化学领域的第一个泄律，我们为了纪念盖斯的这一伟大成就，将这个规律命名为盖斯定律。

好奇，期待了解科学家的研究

认真聆听积极思考

学生阅读教材

引入化学科学史，由生活转向化学，走进科学家的实验室，感受科学家研究问题的一般方法和过程，感受科学家的科学精神与创新意识。

【板书】一.盖斯定律

1.内容：

活动元二：

模型假设论证定律

学习任务

任务3：

从

生活角度

类比论证

盖斯定律

（生活模

型）

活动3：

学

生小组合作讨论山的髙度与登山的途径，构建生活模型

教师活动学生活动设计意图

【提问】生活中有没有类似的实例，也遵循这一能量变化规律呢

【活动元二】一一证据推理

【教师】攀登高山有哪些途径呢

【播放flash动画】

可以盘山而行，可以乘坐缆车，甚至有些攀岩爱好者选择直接攀爬而上。

【活动元二】一一证据推理

请同学们思考：

（1）无论采用哪种途径从山下A点到山顶B点，海拔髙度有什么关系

（2）你能否从登山的生活实例类比论证盖斯泄律同学们可以每4人为一个小组相互讨论一下。

【生活模型】

思考，联系生活

【回答】可以盘山而行，可以乘坐缆车，可以攀岩而上。

用贴近学生生活的实例将盖斯定律直观化，让学生建立生活模型理解盖斯定律的科学概念。

【生活模型】

终态

海盘00m

反应热

始态

山的高廈与上"300m山的途径无关.

只与起点和终点的海拔有关

【回答】相等

【学生讨论】学生1：

山的高度与登山的途径无关：

途径不同，但是海拔高度相同。

学生2：

类比盖斯的实验，反应热只与始态和终态有关，与反应途径无关。

【教师】从山下A点到达山顶B点，无论哪种途径最终到达B点时，所处位宜的海拔都高了300m,克服重力所做的功相同，即山的髙度与上山的途径无关，只与起点和终点的海拔有关。

【总结】类比盖斯的实验，化学反应的反应热只与反应体系的始态、终态有关，与过程无关。

途径不同，殊途同归。

这正体现了盖斯怎律的内涵。

任务4：

从能量守恒角度论证盖斯定律

（能量模型）

活动4：

学生小组合作讨论，利用能量守恒左律建立模型论证盖斯立律。

【过渡】不仅如此，盖斯左律是自然科学上首先体现能量转化和守恒的规律性结论，那我们能否应用能量守恒泄律对盖斯定律进行论证呢

【合作探究二】一一证据推理

假设一个反应体系的始态为S，终态为L,它们之间的变化如图

若体系由始态S变化到终态L,放岀热量Aj%<0;由终态L变回到S,吸收热疑△民>0,请思考:

（1）与△忌有什么关系符号呢

（2）从物质变化和能量变化角度分析，为什么△必+A4二0能否用数学反证法证明

（请同学们以小组为单位讨论，并将你们的观点填写在学案上）

【教师】体系由始态S变化到终态L,然后由L变回到S,经过了一个循环，体系仍然处于S态，物质不变，物质的状态不变.体系的能量就不变。

反过来，若△忆+△屁H0，那么在物质线亳未损的情况下体系能量发生了变化，这就违背了能量守恒泄律。

所以AH"AH：

恒等于0。

原来数学中“美妙的反证法”也能够解决我们化学中的许多问题。

【追问1】

【能量模型】

【回答】

△必+△/二0

【回答】

学牛1-绎过一个循环物诙并没有发生变化，所以能虽:

不变。

（追问：

物质不变，能量就不变吗）

学生2：

物质不变，物质所处的状态不变，能量就应该不变。

所以经过一个循环后，体系仍然处于S态，所以能量变化为0。

从生活模型到能量守恒定律角度建立模型.从感性到理性，从理论角度论证了盖斯泄律，帮助学生形成能量守恒观，逐步构建证据推理与模型认知的核心素养。

那如果是这样的话.若体系由S变为L,经过途径一，一步反应到达终态：

和经途径二，二步反应到达终态：

以及经途径三，三步反应到达终态。

其反应热有什么关系

（相同）

【追问2】若经过若干步到达终态呢

【总结】所以，盖斯的重大发现告诉我们,无论采用哪种途径，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应

【回答】反应热相同

【回答】反应热仍

的途径无关。

然相同

任务5：

从化学问题角度论证盖斯定律

（化学模型）

活动：

观看微课，与科学家贝特洛对话。

活动：

小组合作观察讨论具体的热化学方程式，利用卡片建立化学模型。

【过渡】盖斯的这一重大发现，在当时产生了怎样的影响呢

【化学史】

【旁白】历史的车轮行进到了1881年法国化学家贝特洛和丹麦物理学家汤姆生的实验室。

【贝特洛】我们根据盖斯的研究结果，汁算出了大量难以通过实验获得的热效应数据。

【旁白】盖斯泄律奠泄了热化学计算的基础，使化学方程式像普通代数方程那样进行运算，从而根据已经准确测左的热力学数据计算难以测宦的反应热。

【教师】感谢以上伟大的科学家们，感谢热化学的奠基人一一盖斯。

【过渡】盖斯定律奠疋了热化学计算的基础，我们能否结合这一定律观察以上三个变化及苴反应热数据，讨论两个问题。

【合作探究三】化学模型

已知：

①H2（g）+*O?

（g>=H2O（g）

A//,=-241.8kJymol

\HZ■-285.8kJXmol

G）H,O（g）=H2Oa）

AZ/产-44.0kJ.*mul

r（i）①式和②式有什么相同之处和不同之处？

尹2）分析数据，All..ZV/2,4仏之间有什么关系？

同学们可以小组内合作，分析数据，借助老师提供的卡片，表征三个反应热之间的关系。

【板书】2.论证

【展示】

|【化学模型】

H2O（g）

AH,--44.0kJ.mvl

w+w=M

【总结】我们发现当体系的

始态为：

&少+―o=（g）

认真聆听，思考

感悟

【讨论回答】一组：

同一个反应，产物状态不同，△力不同；二组点评：

△忆

通过与科学家汤姆生对话，让学生感悟盖斯定律对热化学计算做出的重大贡献，感悟科学精神。

通过具体的热化学方程式，从生活到能量守恒再到化学反应，学生很容易就能分析、理解各反应之间的关系。

最终通过卡片进行表征，建立化学模型，从定性到定量,应用盖斯泄律计算出反应热，逐步体现了反应热的数学关

终态为：

1LO

（1），无论是一步完成或是先生成lmol气态水，再生成lmol液态水，其反应热是相同的，都是-mol。

原来这就是盖斯建律在化学过程中的体现。

系。

活动元三：

生活生产定律应用

学习任务

教师活动

学生活动

设计意图

任务6：

运用盖斯定律，解决生活、化工生产中实际问题

活动：

小组讨论，根据盖斯定律,设计合理的“路径”，计算甲烷不完全燃烧的反应热。

活动：

学生思考如何节约能源，观看视频了解如何调节燃气灶。

【过渡】以上我们从三个角度构建模型，论证了盖斯定律。

【合作探究四】现在我们能否尝试利用盖斯定律解决

【问题1】甲烷不完全燃烧生成co的反应热问题呢

CH.（|）+—Oc（g）二CO（g）+2H：

0

（1）^Hs=已知方程式为

®CH.（g）+20=（g）二CO：

（g）+2H=0

（1）

A/^=-890kJ/mol

②CO（g）+—O=（g）=COc（g）

A座二-283kJ/mol

请尝试利用盖斯圧律设计合理的“路径”图表征反应热之间的关系通过你所设汁的"路径”图能否得到△丛是多少1

【板书】3.应用2

【展示】

co（g）+2n2o（i）+fo2（g）

Xah,

CII4（g）+2O2（g）丽——►CO2（g）+2II2O（l）

aH3+a«2=AHX

【教师】这样我们就将难以通过实验测立的甲烷不完全燃烧的反应热，利用盖斯定律直接计算出来了。

大大方便了我们对反应热的深入研究。

【问题2】那么，观察反应热数据，从节约能源的角度看，对我们有什么启示呢

【问题3】当家用燃气灶岀现黄色火焰时，我们该怎么办呢我们来看看工人师傅是如何做的。

【视频】调节天然气风门

【教师】以后，我们就可以自己动手解决家庭小问题啦，真正做到节约能源从身边做起，当然我们在调节风门时需要注意安

【小组讨论】解释路径：

选择始态为：

CHt（g）+20:

（g）终态为：

C0jg）+2H:

0（l）另一条途径：

先生成C0（g）+2H:

0（l）+—a（g）,再生成C0jg）+2H:

0（l）o反应热相同，所以Aj%+△忌二计算岀

Aj%=-607kJ/mol

【学生】用燃气要适当增大空气进入量，适当减小天然气输岀量，从而使天然气充分燃烧，不造成能源浪费。

真正做到节约能源从身边做起。

学生在构建模型理解盖斯定律基础上，建立了科学概念一一盖斯定律，然后将科学槪念迁移并通过数学计算来解决生活、化工生产中的问题，将科学、技术、数学充分运用于工程生产中，提升学生的科学素养，构建“化学价值观”。

活动：

根据盖斯定律计算硫酸工业产生的反应热，解决“废热”利用问题。

全。

【过渡】盖斯立律不仅在日常生活中有广泛应用，在工业生产中也占有举足轻重的地位。

【合作探究五】在硫酸工业生产中，运用盖斯泄律还能发现一个重大秘密。

是什么呢一般生产It硫酸大约需要消耗lOOkW・h的电能，硫酸工业中三个化学反应如下：

I.S（s）+O:

（g）=SO:

（g）A-298kJ/moln.so：

（g）+i/2o=（§）*sa（g）

AAt-98kJ/mol

III.SO,（g）+H:

0

（1）=H:

SO.

（1）

A洋-130kJ/mol

【问题】观察三个热化学方程式，能否计算岀生产Imol硫酸放出的热量

【教师】同学们的数学计算能力都非常强。

生产lmol硫酸释放出526kJ的热量,那么生产1吨硫酸呢（据测算，生产1吨硫酸放岀的能量相当于200kW・h的电能），对我们有什么启示

【教师】这些能量在工厂称为“废热”，利用这些能量不但可以为硫酸厂自行提供能量，还可以向外界输岀大量的能量，大大降低生产成本。

原来，利用盖斯左律通过理论计算就可以发现硫酸工业生产过程中这些被称为“废热”的宝贝，从而变废为宝，提高能源的利用率。

【总结】至此，我们跟随科学家的脚步发现了盖斯左律。

它不但可以解决科学研究中那些难以发生、进行缓慢、难以测量的反应的反应热：

还能够在生活生产中解决燃料燃烧、反应条件控制以及“废热”的利用等问题。

总而言之，通过盖斯左律的理论计算，让反应热物尽苴用！

让节能意识深入我心！

让我们为国家未来的超级能源工程添砖加瓦！

！

！

讨论，回答：

lmol硫酸

I+II+III：

<-298kJ/mol）+（-98kJ/mol）+（-130kJ/mol）

=-526kJ/mol

则1吨放出的能量非常大，我们可以利用这些能量。

思考，情感升华

在燃料的燃烧、工厂废热充分利用方而，应用盖斯定律,体现STEM理念。

思维导图回顾反思

学习任务

教师活动学生活动

设计意图

任务7：

形

成概念，初

识科学本

质，感受

STEM理念

活动7：

通

过思维导

节课，反思

提升

课堂反馈

拓展视野

【总结】

本节课，我们从家用天然气不完全燃烧问题一一走进科学家实验室发现盖斯定律

（不管一个化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的）一一进而构建生活模型、能量模型、化学模型论证了盖斯左律一一最后运用盖斯左律走向生活生产设il•计算反应热。

真正实现了运用化学科学概念，从实验室走向生活、走向化工生产。

I盖斯定律思维导图i

CH4（g）^4O,（g>=CO（g^-2H.O（l）的仗应拡

提出问題

走进实鲨空_

生

科学概念不竇化学反滋是一步完完成具反应热是相同的

反思，回顾本肖

课的内容

总结，升华，让形成科学本质的过程外显出来，让STEM理念内隐于其中，提升学生的科学素养，提高科学品质。

沦证盖斯定律_

貰辱生活生产—

化判tie

如的燃烧•吹奸細用

本节课的内容就到这里，下而我们一起学以致用。

1•课堂练习，学以致用。

2•査阅资料，了解反应热与化工生产的关系，了解热能的综合利用。

通过课堂练习与课后査阅资料，让学生更加深刻的理解盖斯左律在科学研究和工业生产中的应用。

板书设计

一、盖斯定律

1.内容：

2.论证：

应用：

第三节化学反应热的计算