МОУ «Новогуровская средняя общеобразовательная школа»

Тема урока:

«Тепловой эффект химимческих реакций»

8 класс

Урок провела:

учитель химии

высшей категории

Арсеньева Е.Н.

рпгтНовогуровский

2011 – 2012 учебный год

Содержание урока: Закон сохранения энергии. Превращение энергии в ходе химических реакций.     

                                         Тепловой эффект химической реакции. Экзо– и эндотермические реакции.     

                                         Термохимические уравнения. Определение теплового эффекта химической

                                         реакции.

Цели урока: Обеспечить развитие представлений учащихся о законе сохранения энергии.

                           Организовать деятельность учащихся по применению знаний закона сохранения    

                           энергии в разнообразных ситуациях.

                           Актуализировать личностный смысл учащихся к изучению темы, помочь осознать    

                           практическую направленность учебного материала.

                           Содействовать развитию у школьников научных методов познания (наблюдение,     

                           эксперимент), химически правильной речи.

Требования к уровню подготовки учащихся:
 

Знать: 
* закон сохранения энергии; 
* термины: тепловой эффект химической реакции, экзотермические и эндотермические реакции, термохимическое уравнение. 
 

Понимать: причину появления теплового эффекта химической реакции. 
 

Уметь: 
* определять тип химических реакций по тепловому эффекту; 
* составлять уравнения реакций; 
* проводить вычисления теплового эффекта химической реакции. 
* использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни  

   для: критической оценки информации о веществах, используемых в быту; 
 

Оценивать: 
* значимость представлений о тепловом эффекте реакции для прогнозирования ее практического осуществления; 
* экологические последствия протекания экзотермических реакций; 
 

Понимать: личную ответственность за качество приобретаемых знаний и умений. 
 

Проявлять: 
* уверенность в личных возможностях, самостоятельность в работе; 
* способность к самоанализу, самодиагностике.

Оборудование:Учебно-электронное пособие «Химия (8-11 классы). Виртуальная лаборатория»,         

                                 «Химия для всех – XXI», «Репетитор по химии Кирилла и Мефодия», компьютер,

                                 проектор, экран.

Ход урока.

I. Организационный момент.  Сообщаю учащимся тему, цели и задачи урока.

II.Проверка домашнего задания.

- Мы с вами изучаем тему «Кислород. Оксиды. Горение». И, конечно же, нельзя пройти мимо явлений наблюдаемых при реакциях идущих с участием кислорода. Тема сегодняшнего урока «Тепловой эффект химических реакций». Но, сначала повторим:

Фронтальный опрос класса.

• Назовите химический знак кислорода?
• Какое положение занимает кислород в периодической таблице Д.И.Менделеева?
• Какова его Аr?
• Назовите валентность кислорода?
• Каково содержание кислорода в земной коре? В составкаких веществ входит элемент  кислород?
• Составьте химические формулы следующих оксидов:

NaO, CaO, AlO, CO, SO, NO, ClO.

• Какова химическая формула простого вещества кислорода?
• Какова его Мr? М?
• Где в природе находится кислород как простое вещество?
• Перечислите физические свойства кислорода.
• Перечислите химические свойства кислорода.
• Закончите следующие уравнения химических реакций:

Cu + O₂ à…  ;   S +O₂à…  ;   CH₄ + O₂à  … + …  ;   H₂S + O₂à…  +  …  .

• Какие из них относятся к реакциям окисления, а какие к реакциям горения?
• По каким признакам вы это определили?

III. Объяснение нового материала.

- Да, действительно, в результате реакций горения выделяется свет и тепло, которые мы можем увидеть и почувствовать. В результате некоторых других химических реакций теплота, наоборот, затрачивается или поглощается, и мы можем почувствовать понижение температуры. В этом случае мы можем  говорить также о выделении или поглощении энергии.

В каждом веществе запасено определенное количество энергии. С этим свойством веществ мы сталкиваемся уже за завтраком, обедом или ужином, так как продукты питания позволяют нашему организму использовать энергию самых разнообразных химических соединений, содержащихся в пище. В организме эта энергия преобразуется в движение, работу, идет на поддержание постоянной (и довольно высокой!) температуры тела.

Энергия химических соединений сосредоточена главным образом в химических связях. Чтобы разрушить связь между двумя атомами, требуется ЗАТРАТИТЬ ЭНЕРГИЮ. Когда химическая связь образуется, энергия ВЫДЕЛЯЕТСЯ.

    Когда в результате химической реакции при образовании новых связей выделяется энергии БОЛЬШЕ, чем потребовалось для разрушения "старых" связей в исходных веществах, то избыток энергии высвобождается в виде тепла. Примером могут служить реакции горения. Например, природный газ (метан CH₄) сгорает в кислороде воздуха с выделением большого количества теплоты (сайд.). Такие реакции называются ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИМИ от латинского "экзо" - наружу (имея в виду выделяющуюся энергию).

В других случаях на разрушение связей в исходных веществах требуется энергии больше, чем может выделиться при образовании новых связей. Такие реакции происходят только при подводе энергии извне и называются ЭНДОТЕРМИЧЕСКИМИ (от латинского "эндо" - внутрь). Примером является образование оксида углерода (II) CO и водорода H₂ из угля и воды, которое происходит только при нагревании (слайд ).

Таким образом, любая химическая реакция сопровождается выделением или поглощением энергии. Чаще всего энергия выделяется или поглощается в виде теплоты (реже - в виде световой или механической энергии). Эту теплоту можно измерить. Результат измерения выражают в килоджоулях (кДж) для одного МОЛЯ реагента или (реже) для моля продукта реакции. Такая величина называется ТЕПЛОВЫМ ЭФФЕКТОМ РЕАКЦИИ. Например, тепловой эффект реакции сгорания водорода в кислороде можно выразить любым из двух уравнений (слайд):

2 H₂(г) + O₂(г) = 2 H₂О(ж) + 572 кДж

или

H₂(г) + 1/2 O₂(г) = H₂О(ж) + 286 кДж

Оба уравнения одинаково правильны и оба выражают тепловой эффект экзотермической реакции образования воды из водорода и кислорода. Первое - на 1 моль использованного кислорода, а второе - на 1 моль сгоревшего водорода или на 1 моль образовавшейся воды.

Значки (г), (ж) обозначают газообразное и жидкое состояние веществ. Встречаются также обозначения (тв) или (к) - твердое, кристаллическое вещество, (водн) - растворенное в воде вещество и т.д.

Обозначение агрегатного состояния вещества имеет важное значение.

Уравнения химических реакций, в которых вместе с реагентами и продуктами записан и тепловой эффект реакции, называютсяТЕРМОХИМИЧЕСКИМИ УРАВНЕНИЯМИ.

Тепловые эффекты химических реакций нужны для многих технических расчетов. Представьте себя на минуту конструктором мощной ракеты, способной выводить на орбиту космические корабли и другие полезные грузы (слайд).

Рис. Самая мощная в мире российская ракета "Энергия" перед стартом на космодроме Байконур. Двигатели одной из её ступеней работают на сжиженных газах - водороде и кислороде.

Допустим, вам известна работа (в кДж), которую придется затратить для доставки ракеты с грузом с поверхности Земли до орбиты, известна также работа по преодолению сопротивления воздуха и другие затраты энергии во время полета. Как рассчитать необходимый запас водорода и кислорода, которые (в сжиженном состоянии) используются в этой ракете в качестве топлива и окислителя?

Без помощи теплового эффекта реакции образования воды из водорода и кислорода сделать это затруднительно. Ведь тепловой эффект - это и есть та самая энергия, которая должна вывести ракету на орбиту. В камерах сгорания ракеты эта теплота превращается в кинетическую энергию молекул раскаленного газа (пара), который вырывается из сопел и создает реактивную тягу.

В химической промышленности тепловые эффекты нужны для расчета количества теплоты для нагревания реакторов, в которых идут эндотермические реакции. В энергетике с помощью теплот сгорания топлива рассчитывают выработку тепловой энергии.

Врачи-диетологи используют тепловые эффекты окисления пищевых продуктов в организме для составления правильных рационов питания не только для больных, но и для здоровых людей - спортсменов, работников различных профессий. По традиции для расчетов здесь используют не джоули, а другие энергетические единицы - калории (1 кал = 4,1868 Дж).

Решение задач  по термохимическим уравнениям реакций.

Алгоритм решения:

а) Прочитать внимательно задачу.

б) Составить термохимическое уравнение.

в) Перенести данные из условия в уравнение.

г) Найти по уравнению массу или количество вещества.

д) Составить и решить пропорцию.

е) Записать ответ.

Задача 1.Определите количество теплоты, которое выделится при образовании 120 г MgO  в результате

реакции горения магния, с помощью термохимического уравнения.

2 Mg + O₂   = 2MgO + 1204  кДж

Отсюда

Ответ: при образовании 120г  оксида магния выделится 1803 кДж энергии.

Задача 2. В результате реакции, термохимическое уравнение которой 

 2 C₂H₂+ 5O₂   = 4CO₂ +2H₂O + 2610  кДж

 выделилось 652,5 кДж теплоты. Определите массу сгоревшего ацетилена.

Ответ: масса сгоревшего ацетилена 13 г.

 Задача 3.  В результате горения 48 г метана выделилось 2406 кДж теплоты. Составьте

термохимическое уравнение этой реакции.

Решите самостоятельно:

Задача 4.Сколько выделится теплоты на ведро (10 кг) угля, если известно, что тепловой эффект

реакции горения угля выражается следующим термохимическим уравнением:

С + О₂ —> CO₂ + 394 кДж?

Дано:Р е ш е н и е

m(C) = 10 кг, или 10⁴ г,M(С) = 12 г/моль.

Q = 394 кДж.

Составляем пропорцию:

12 г С – 394 кДж,

10⁴ г С – х кДж;

х = 328 333,3 кДж.

О т в е т. При сгорании ведра угля выделится 328 333,3 кДж теплоты.

IV.Подведение итогов.

• Что происходит с энергией при химических реакциях?
• Что происходит с энергией при разрыве химических связей?
• Что происходит с энергией при образовании химических связей?
• Что мы можем наблюдать при выделении энергии (теплоты)?
• Как называются реакции, идущие с выделением теплоты?
• Что мы можем наблюдать при поглощении энергии (теплоты)?
• Как называются реакции, идущие с поглощением теплоты?
• Как называется теплота (энергия) образующаяся при химических реакциях?
• Как записать в уравнение химической реакции выделяющуюся теплоту? Поглощающуюся теплоту?
• Для чего необходимо знать тепловой эффект химической реакции?

V.Домашнее задание.

§23 – учить и пересказывать, учить записи в тетради, вопросы 11-13 (устно), задачи 1, 2 на стр.69.