《化学反应与能量变化》的教学感悟

张谋德

摘 要： 化学反应所释放的能量是现代能量的主要来源之一，研究化学反应中的能量变化对化工生产有重要的意义。作者结合多年教学实践就高中化学必修2《化学反应与能量变化》进行分析探讨，旨在让学生更好地掌握知识、运用知识。

关键词： 盖斯定律 《化学反应与能量变化》 教学感悟

化学是一门研究物质组成、结构性质和变化规律的科学，是一门研制新物质的科学，是信息科学、材料科学、能源科学、环境科学、海洋科学、生命科学和空间技术等研究的重要基础。化学离不开记忆，因为化学符号忘记了难以自创。如果记住了所有公式、符号和原理就成功了一半，学习化学时一定要认真地记。但记住只是成功了一半，现在的化学试题侧重考查学生猜测一些教材上没有的内容的能力，这种猜测绝非凭空臆想，而是基于已知的科学推断，即延伸已有知识。教师在教学过程中不能只关注知识的传授和技能的训练，必须创造条件使学生实现知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等目标；关注学生已有的生活经验和社会现实，坚持以探究为主的多样化教学方式。随着新课标化学的实施，笔者经历课堂教学改革的困惑与解惑，体会到由教师一言堂转变成师生互动的大课堂的快乐，收获自主、合作、探究的学习方式带来的欣喜。下面我结合教学实践就高中化学必修2《化学反应与能量变化》进行分析探讨，旨在让学生更好地掌握知识，运用知识。

一、盖斯定律的含义和内涵

化学反应所释放的能量是现代能量的主要来源之一，研究化学反应中的能量变化对化工生产有重要的意义。高中化学注重两类能量变化：一是化学能转变成热能，研究放热反应和吸热反应；二是化学能与电能的相互转变。由于化石燃料逐渐耗尽，能源危机一触即发，因此人们对能源越来越关注。有些反应进行得很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产品不纯（有副反应发生），这给测定反应热造成困难。如果应用盖斯定律，就可以间接地把它们的反应热计算出来。所谓盖斯定律是指不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热都是相同的。或者说，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。即能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的，没有物质的变化，就不能引发能量的变化。如已知金刚石和石墨分别在氧气中完全燃烧的热化学方程式为：C（金刚石，s）+O■（g）=CO■（g），△H=-395.4kJ·mol■，CO■（g）、H■（石墨，s）+O■（g）=CO■（g），△H=-393.51kJ·mol■，则金刚石转化为石墨时的热化学方程式为？摇？摇 ？摇？摇？摇，由此看来更稳定的碳的同素异形体为？摇 ？摇？摇？摇？摇。由盖斯定律，要得到金刚石和石墨的转化关系，可将两个热化学方程式相减：C（金刚石，s）=C（石墨，s），△H3=△H1-△H2=-395.41kJ·mol■+393.51kJ·mol■=-1.90kJ·mol■，即C（金刚石，s）=C（石墨，s），△H=-1.90kJ·mol■，可见金刚石转化为石墨放出热量，说明石墨的能量更低，较金刚石稳定。所以答案是C（金刚石，s）=C（石墨，s），△H=-1.90kJ·mol■；石墨。综上可知，掌握盖斯定律对反应热的计算意义重大。

二、盖斯定律的计算技巧

首先从几个相关反应方程式，通过分析找出按照怎样一个加、减代数运算式子求算出该反应式，然后将相应反应的反应热替换到以上加、减运算的式子中算出该反应的反应热。这类问题的关键在于怎样找出这个加、减代数运算式子呢？可以通过观察分析的方法求出。先观察待求热效应的该反应式中反应物，生成物在相关联反应式中的位置，若位置在同一边，则反应式相加，不在同一边则相减，然后观察分子式前的系数，若不一致，则在加、减式子中乘以或除以一定系数将其调整一致，即可得出代数运算式子。有时会碰到一种物质在几个反应式中都出现，可将该物质暂时放一放，先去观察其他物质，总之一定要将已知的几个相关联式子都用一次。最后为保险起见，最好将各关联方程式代入该运算式子中实际验算一下。

三、盖斯定律的计算实例

1.已知下列两个热化学方程式：

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

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

请写出白磷转化为红磷的热化学方程式？摇？摇 ？摇？摇？摇。

解析：根据盖斯定律：△H=△H1+（-△H■）×4=-2 983.2kJ·mol■+738.5kJ·mol■×4=-29.2kJ·mol■，所以白磷转化为红磷的热化学方程式为P■（s，白磷）=4P（s，红磷），△H=-29.2kJ·mol■，也可利用加合法由①-4×②得白磷转化为红磷的热化学方程式。

2.某人浸泡在盛有60.0升水的浴盆中，在1小时内，人体所散发出的热量使水温从30℃上升到31.5℃（假设人体体温保持恒定，且热量没有损失），该人一天可以释放多少热量？1克脂肪燃烧放出39.7J的热量，如果该人在一天所需要的热量以摄入脂肪来计算，则他一天至少需要摄入多少克脂肪？已知水的比热容为4.2kJ·（kog·℃）■。

解析：人体一天散发的热量可用Q=cm△t计算，则某人一天散发的热量为：4.2kJ·（kog℃）■·60kg·1.5℃·24=9072kJ；则有1：39.7kJ=x：9072kJ，可得：x=228.5g。该人一天可以释放9072kJ的热量；他一天至少需要摄入228.5g脂肪。

四、运用盖斯定律计算的注意事项

1.热化学方程式同乘以某一个数时，反应热数值必须同时乘上该数。

2.热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减。

3.将一个热化学方程式颠倒时，△H的正负号必须随之改变。

4.根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其△H相加或相减，得到一个新的热化学方程式。

5.求总反应的反应热，不能不假思索地将各步反应的反应热简单相加。不论同步进行还是分步进行，始态和终态完全一致，盖斯定律才成立。某些物质只是分步反应中暂时出现，最后应该恰好消耗完。

每门学科都有自己的特点，只要掌握每个学科的知识特点和思维方法，学习时就能举一反三，触类旁通，取得事半功倍的效果。高中化学知识点不多，考点相对其他学科而言非常少，只要掌握方法，灵活变通，就能决胜千里。

参考文献：

[1]化学（必修2），江苏教育出版社.

[2]朱琳.现行高中化学（必修）教材环境教育内容的分析研究[J].安徽师范大学学报（自然科学版）；2011（06）.

[3]哈伟.浅谈高中化学新课程的人文内涵[A].中国化学会第三届关注中国西部地区中学化学教学发展论坛论文集[C].2011.