學(xué) 科
化學(xué)
授課教師
課型
科學(xué)課程
課題名稱
化學(xué)熱力學(xué)簡(jiǎn)介
授課時(shí)間
4.30
授課班級(jí)
高一9
課節(jié)
5節(jié)
素養(yǎng)目標(biāo)
使學(xué)生理解化學(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)化，能量守恒本質(zhì)，促進(jìn)變化觀念與守恒思想
能推導(dǎo)焓與內(nèi)能關(guān)系，深入理解學(xué)科概念，與高二物理交叉內(nèi)容較多促進(jìn)學(xué)科融合能力
思政目標(biāo)
1，可以對(duì)高中化學(xué)進(jìn)行學(xué)科深度理解，有利于我國(guó)培養(yǎng)新時(shí)代有科學(xué)素養(yǎng)的接班人
教學(xué)重點(diǎn)
恒容熱與恒壓熱
教學(xué)難點(diǎn)
體積功與熱力學(xué)第一定律
教學(xué)過(guò)程
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
師：根據(jù)我們化學(xué)前不久學(xué)習(xí)的化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)，我們知道可以通過(guò)什么方式使內(nèi)能發(fā)生變化？沒(méi)錯(cuò)，就是通過(guò)吸放熱也就是熱量的傳遞。那我們?cè)谖锢砝飳W(xué)過(guò)能量的改變還可以通過(guò)什么方式？沒(méi)錯(cuò)就是做功！我們化學(xué)中將做功分為體積功與非體積功，所謂非體積功，就是不是因?yàn)轶w積膨脹或者收縮引起的做功，比如我們所學(xué)的電池，就是通過(guò)做電功，使化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能。那體積功自然就是與體積變化有關(guān)的功啦！我們?cè)诨瘜W(xué)熱力學(xué)階段主要研究的就是體積功，今天就先來(lái)來(lái)學(xué)一下體積功！
為什么會(huì)產(chǎn)生體積功呢？因?yàn)榄h(huán)境中存在壓強(qiáng)，體系在膨脹或者壓縮時(shí)都會(huì)反抗外界壓強(qiáng)，所以就會(huì)引起做功。例如我們將針筒頭堵住，用手按壓注射器發(fā)現(xiàn)很難按動(dòng)，其實(shí)就是壓強(qiáng)的原因。由于液體和固體在變化過(guò)程中體積變化較小，所以我們研究的體積功主要是針對(duì)氣體。
用活塞將氣體密封在截面積為S的圓柱形筒內(nèi)，在外力F作用下活塞從I位移到II位置位移為L(zhǎng)，則做功為F×L。而F=P×S，所以進(jìn)一步推導(dǎo)可得體積功W=-PV
根據(jù)我們剛才所說(shuō)的做功以及我們化學(xué)學(xué)到的熱傳遞，這就是體系與環(huán)境能量交換的兩種方式，都能改變內(nèi)能。于是就有了熱力學(xué)第一定律，即ΔU = Q+ W。若做功只考慮體積功，則公式可變形為ΔU = Q-PV。
有了熱力學(xué)知識(shí)的鋪墊，我們回過(guò)頭來(lái)在研究化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)通常分為恒容與恒壓兩種情況。根據(jù)公式推導(dǎo)可得恒容狀態(tài)的反應(yīng)熱等于內(nèi)能變化量。而恒壓狀態(tài)的反應(yīng)熱比較復(fù)雜，我們可以利用熱力學(xué)第一定律來(lái)嘗試推導(dǎo)一下W=p環(huán)（V2-Vi)=p2V2-p1V1Qp=△U+W=(U2+P2V2)
-(U1 +p1V1)
=(U+pV)2-(U+pV)1
為了簡(jiǎn)便表示我們將U+pV定義為焓，可見(jiàn)焓只是為了簡(jiǎn)便表示恒壓狀態(tài)的反應(yīng)熱，其本身并沒(méi)有實(shí)際的意義，同時(shí)教材只說(shuō)了焓與內(nèi)能有關(guān)，但是我們現(xiàn)在得到了焓與內(nèi)能的關(guān)系式H=U+pV。
最后我們?cè)賮?lái)探討一個(gè)問(wèn)題，我們課本測(cè)量反應(yīng)的裝置明顯可以看出其是一個(gè)恒容的裝置并非恒壓，為何還能說(shuō)中和熱△H=-57.3KJ/ml呢？
推導(dǎo)恒容熱與恒壓熱的關(guān)系，解釋在不生成氣體的情況下恒容熱的數(shù)值等于恒壓熱。
學(xué)生根據(jù)老師的提示，聯(lián)想到通過(guò)吸放熱可以使能量發(fā)生變化。同時(shí)結(jié)合物理所學(xué)能想到功也能引起能量變化，初步構(gòu)建起改變內(nèi)能的兩種方式。
給學(xué)生講解體積功的定義，以及體積功公式的推導(dǎo)，學(xué)生理解定義并且能理解體積功的公式。
給出熱力學(xué)第一定律的公式表述，學(xué)生理解熱力學(xué)第一定律的內(nèi)涵
通過(guò)熱力學(xué)第一定律，推導(dǎo)恒容狀態(tài)熱與恒壓狀態(tài)熱與內(nèi)能的關(guān)系，理解焓的定義
推導(dǎo)恒容反應(yīng)熱與恒壓反應(yīng)熱的關(guān)系。
構(gòu)建起熱力學(xué)第一定律功和熱的兩個(gè)視角
從定性和定量層面理解體積功
給出熱力學(xué)第一定律，為接下來(lái)探究恒容熱與恒壓熱提供基礎(chǔ)
理解教材上的杯式量熱計(jì)并非恒壓為什么可以測(cè)定中和反應(yīng)的△H
板書(shū)設(shè)計(jì)
化學(xué)熱力學(xué)簡(jiǎn)介
1,體積功
2,熱力學(xué)第一定律
3,恒容熱與恒壓熱
4恒容熱與恒壓熱的關(guān)系
本節(jié)課的設(shè)計(jì)創(chuàng)新之處
該課程屬于物理與化學(xué)的學(xué)科融合有利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升，并且能夠?yàn)閷W(xué)生深入理解反應(yīng)熱與焓變提供理論基礎(chǔ)。

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