学生一见“ΔH”就问正还是负,计完又忘记除莫耳数。真正卡住的地方不是公式,而是三个没写下来的动作:先问能量去了哪里、再问水吸了多少热、最后才问每莫耳多少。这一堂把三个动作固定成次序,让学生在考场上照做。
本堂目标 学生能够:① 由温度变化判断反应是放热还是吸热,并写出 ΔH 的正负;② 用 m×c×ΔT 完成量热法计算并除以莫耳数,得出 kJ mol⁻¹;③ 用能量图把两条已知方程式加减成目标方程式,计出未知 ΔH。
01 先备知识(开课前 3 分钟快检)
以下任何一项未过关,本堂就会卡住,先补该项:
| 技能 |
快检题 |
过关标准 |
| 莫耳数 |
0.30 g 乙醇(Mr = 46)有多少莫耳 |
0.00652 mol |
| 比热容量 |
水的比热容量数值与单位 |
4.2 J g⁻¹ °C⁻¹ |
| 能量守恒 |
放出的热去了哪里 |
被水和容器吸收,容器部分多数忽略 |
02 课堂流程(45 分钟)
| 时间 |
环节 |
导师做什么 |
学生做什么 |
| 0–5 分 |
两个温度计 |
给放热与吸热各一个现象,问哪个 ΔH 是负 |
各写一个正负号并讲理由 |
| 5–15 分 |
量热法五步 |
逐步示范:质量、温升、Q、莫耳数、每莫耳 |
同一组数据自己再计一次 |
| 15–23 分 |
单位与符号 |
把 J 转 kJ、把“每克”转“每莫耳”各示范一次 |
改正三个错单位 |
| 23–35 分 |
赫斯定律能量图 |
画能量图,把两条方程式上下叠加 |
画图后才准计数 |
| 35–41 分 |
真题一题 |
完整走一次并写出中间步骤 |
独立完成并自评 |
| 41–45 分 |
离场检查 |
三题收回即批 |
独立完成 |
03 讲解脚本(照着说就可以)
第一幕:先问能量去了哪里,才问公式
学生把 ΔH 当成一个要背的正负号,所以同一个反应在选择题答放热、在长题答正数。开场只做一件事:两支温度计,一支升温、一支降温,问学生“热由反应走去水,还是由水走去反应”。答案一出,符号自然定:热离开反应=放热=ΔH 负。
把这句话写在黑板上方,之后每一次计数前都要学生先讲一次,符号就不再靠记忆,而是靠一句可以重复的判断。
要学生做:在两个实验数据旁各写“热由__走去__”,再写 ΔH 的正负。
第二幕:量热法:五步次序,一步都不能跳
量热法的错很少在算术,多数在次序:未把水升温的热当成反应热、或忘了除以莫耳数。固定五步:① 写 m(水的质量,不是燃料质量);② 写 ΔT;③ Q = m c ΔT;④ n = m / Mr(燃料);⑤ ΔH = −Q / n。
用一组数示范:100 g 水由 25.0 °C 升到 35.0 °C,Q = 8400 J;烧去 0.3 g 乙醇(n = 0.00652 mol),ΔH = −1288.0 kJ mol⁻¹。每个数都要学生自己按一次计数机,因为考试按错比概念错更常见。
要学生做:把五步写在计算纸左边,每完成一步打一个勾,缺一步不交卷。
第三幕:赫斯定律:先画能量图,再写加减
学生把赫斯定律当成“把 ΔH 加起来”,结果符号乱。教法是先画图:反应物在左、生成物在右,中间画一条绕路的路径,箭头向下为负。图画好之后,加减只是沿箭头走。
示范用 C + O₂ → CO₂(-393)与 CO + ½O₂ → CO₂(-283)求 C + ½O₂ → CO:把第二条反转,符号变正,两式相加得 -110 kJ mol⁻¹。每次反转都要学生口讲“我把箭头倒转”,否则他们只会抄数字。
要学生做:画出三条方程式的能量图,并在反转的那个箭头上画交叉记号。
04 必教题型与步骤
| 题型 |
例子 |
步骤 |
答案 |
| 焓变符号判断 |
测量到温度上升,问 ΔH 正负 |
问热由哪里走去哪里→定符号 |
放热,ΔH 为负 |
| 量热法计算 |
100 g 水升 20 °C,0.30 g 乙醇,求 ΔH |
五步次序,先 Q 后 n |
−1288.0 kJ mol⁻¹ |
| 赫斯定律 |
由两条方程式求第三条的 ΔH |
画能量图→反转→相加 |
-110 kJ mol⁻¹ |
| 实验误差分析 |
计出的数值比文献值小,问原因 |
分“热散失”与“燃烧不完全”两类 |
计得 -1288,比文献 -1367 少约 5.8% |
合理性检查(一定要教):合理性检查:燃料的质量不可当成水的质量;ΔH 的单位是 kJ mol⁻¹,不是 kJ;除以的是燃料的莫耳数,不是水的莫耳数;计出的 -1288 与文献 -1367 相差约 5.8%,方向正确(量热法必然偏低,因为热散失),若学生计出比文献更负,一定是把质量或莫耳数放错位置。
05 独立练习三题
| 题目 |
答案 |
想观察什么 |
| 符号判断 |
三个实验各写 ΔH 正负与理由 |
看理由是否提到热的流向 |
| 量热法 |
100 g 水升 20 °C,用 0.3 g 乙醇,求 ΔH |
看有无除以燃料莫耳数 |
| 赫斯定律 |
用两条已知式求 C + ½O₂ → CO |
看有无先把反转那条的符号改掉 |
06 学生常见错误与纠正句
| 错误 |
学生通常这样写 |
导师这样说 |
| 把燃料质量当水的质量 |
Q = 0.30 × 4.2 × 20 |
“4.2 是水的比热容量,你现在加热的是哪一样东西?” |
| 忘记除以莫耳数 |
答案写 8.4 kJ mol⁻¹ |
“8.4 是这 0.3 g 放出的热,题目问每一莫耳,你的莫耳数在哪里?” |
| 赫斯定律只加不反转 |
−393 + (−283) |
“你把第二条倒转了没有?倒转之后箭头向上还是向下?” |
| ΔH 单位写成 kJ |
ΔH = −1287.9 kJ |
“每莫耳三个字去了哪里?没有 mol⁻¹,数值再对都拿不到分。” |
07 家课建议(直接指到练习卷题号)
08 离场检查(最后 5 分钟)
| 题目 |
答案 |
判定 |
| ΔH 符号判断 |
放热为负、吸热为正,理由讲热的流向 |
只讲符号=回到第一幕 |
| 量热法五步 |
m、ΔT、Q、n、ΔH |
漏“除以 n”=重讲第二幕 |
| 赫斯定律第一步 |
先画能量图再反转 |
直接加数=回到第三幕 |
09 导师常问
学生算术经常出错,要否禁止用计数机?
不要禁。要求每步写出数值再入机,错就错在抄错数,而不是按错键。
要不要背文献值?
不必背,但要知量热法结果必然偏低,误差方向比数值重要。
赫斯定律可否用公式代?
可以,但先画图的学生在反转符号上出错少一半,建议先图后式。
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