《化學反應與能量變化》的教學感悟

張謀德

摘 要： 化學反應所釋放的能量是現代能量的主要來源之一，研究化學反應中的能量變化對化工生產有重要的意義。作者結合多年教學實踐就高中化學必修2《化學反應與能量變化》進行分析探討，旨在讓學生更好地掌握知識、運用知識。

關鍵詞： 蓋斯定律 《化學反應與能量變化》 教學感悟

化學是一門研究物質組成、結構性質和變化規律的科學，是一門研制新物質的科學，是信息科學、材料科學、能源科學、環境科學、海洋科學、生命科學和空間技術等研究的重要基礎。化學離不開記憶，因為化學符號忘記了難以自創。如果記住了所有公式、符號和原理就成功了一半，學習化學時一定要認真地記。但記住只是成功了一半，現在的化學試題側重考查學生猜測一些教材上沒有的內容的能力，這種猜測絕非憑空臆想，而是基于已知的科學推斷，即延伸已有知識。教師在教學過程中不能只關注知識的傳授和技能的訓練，必須創造條件使學生實現知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀等目標；關注學生已有的生活經驗和社會現實，堅持以探究為主的多樣化教學方式。隨著新課標化學的實施，筆者經歷課堂教學改革的困惑與解惑，體會到由教師一言堂轉變成師生互動的大課堂的快樂，收獲自主、合作、探究的學習方式帶來的欣喜。下面我結合教學實踐就高中化學必修2《化學反應與能量變化》進行分析探討，旨在讓學生更好地掌握知識，運用知識。

一、蓋斯定律的含義和內涵

化學反應所釋放的能量是現代能量的主要來源之一，研究化學反應中的能量變化對化工生產有重要的意義。高中化學注重兩類能量變化：一是化學能轉變成熱能，研究放熱反應和吸熱反應；二是化學能與電能的相互轉變。由于化石燃料逐漸耗盡，能源危機一觸即發，因此人們對能源越來越關注。有些反應進行得很慢，有些反應不容易直接發生，有些反應的產品不純（有副反應發生），這給測定反應熱造成困難。如果應用蓋斯定律，就可以間接地把它們的反應熱計算出來。所謂蓋斯定律是指不管化學反應是一步完成或分幾步完成，其反應熱都是相同的。或者說，化學反應的反應熱只與反應體系的始態和終態有關，而與反應的途徑無關。即能量的釋放或吸收是以發生變化的物質為基礎的，沒有物質的變化，就不能引發能量的變化。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■，則金剛石轉化為石墨時的熱化學方程式為？搖？搖 ？搖？搖？搖，由此看來更穩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化關系，可將兩個熱化學方程式相減：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■，可見金剛石轉化為石墨放出熱量，說明石墨的能量更低，較金剛石穩定。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

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

請寫出白磷轉化為紅磷的熱化學方程式？搖？搖 ？搖？搖？搖。

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

2.某人浸泡在盛有60.0升水的浴盆中，在1小時內，人體所散發出的熱量使水溫從30℃上升到31.5℃（假設人體體溫保持恒定，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：人體一天散發的熱量可用Q=cm△t計算，則某人一天散發的熱量為：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.熱化學方程式同乘以某一個數時，反應熱數值必須同時乘上該數。

2.熱化學方程式相加減時，同種物質之間可相加減，反應熱也隨之相加減。

3.將一個熱化學方程式顛倒時，△H的正負號必須隨之改變。

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

5.求總反應的反應熱，不能不假思索地將各步反應的反應熱簡單相加。不論同步進行還是分步進行，始態和終態完全一致，蓋斯定律才成立。某些物質只是分步反應中暫時出現，最后應該恰好消耗完。

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

參考文獻：

[1]化學（必修2），江蘇教育出版社.

[2]朱琳.現行高中化學（必修）教材環境教育內容的分析研究[J].安徽師范大學學報（自然科學版）；2011（06）.

[3]哈偉.淺談高中化學新課程的人文內涵[A].中國化學會第三屆關注中國西部地區中學化學教學發展論壇論文集[C].2011.