高中化学教案新人教版必修2 化学能与热能4 8页

‎ www.ks5u.com 化学能与热能 能源与人类的生存和发展息息相关。本章通过对化学反应中能量变化的探讨，使学生感悟到过去化学反应在人类利用能源中所充当的角色，在未来人类解决能源危机、提高能源利用率和开发新能源等方面中的关键作用，以激发学生学习化学的兴趣，教育学生关心能源、环境等与现代社会有关的化学问题 一、教材分析 ‎1. 地位和功能：能源是国际社会共同关注的重要话题。本节知识在社会生产、生活和科学研究中有着广泛的应用，是对人类文明进步和现代化发展有重大价值的知识，与我们每个人息息相关。通过化学能与热能的学习，学生将对化学在提高能源的利用率和开发新能源中的作用与贡献有初步认识；初步树立起科学的能源观；这将增进学生对化学科学的兴趣与情感，体会化学学习的价值。‎ 本节内容属于化学反应原理范畴。在初中已从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识，在高中选修4中还将从科学概念的层面和定量的角度比较系统深入地再学习。因此本节内容既是对初中化学相关内容的提升与拓展，又是为选修4奠定必要的基础。‎ 2. 内容的选择与呈现：‎ 本节课的教学是围绕化学能与热能的关系而展开的。教学分为三个部分：‎ 在第一部分中教材先从化学键知识入手，说明化学键与能量之间的密切联系，揭示了化学反应中能量变化的主要原因。然后分析了化学反应过程中反应物和生成物的能量储存与化学反应吸收还是放出能量的关系，为后面强调“与质量守恒一样，能量也是守恒的”的观点奠定了基础。‎ 在第二部分中教材通过三个实验，说明化学反应中能量变化主要表现为热量的形式，提出吸热反应和放热反应的概念。在第三部分中教材为了拓宽学生的科学视野，图文并茂地说明了生物体内生命活动过程中的能量转化、能源与人类社会发展的密切关系，使学生建立正确的能量观。‎ 关于化学反应与能量之间的关系，学生在初中化学中已经有所了解，在他们的生活经验中也有丰富的感性认识。本节教学内容是让学生在学习物质结构初步知识之后，从本质上认识化学反应与能量的关系。‎ 关于化学反应中能量变化的原因，根据课程标准，只点出化学键的断裂和形成是其主要原因即止，并笼统地将反应中吸收或放出能量归结为反应物的总能量与生成物的总能量的相对高低，不予深究。这已比初中相关内容上升了一个水平层次，而定量的讨论则在选修4中学习。‎ 关于化学能与热能的相互转化，侧重讨论化学能向热能的转化，主要考虑其应用的广泛性和学习的阶段性。‎ ‎3、教学目标：‎ ‎（1） 知识与技能：知道化学反应中能量变化的主要原因；知道一个化学反应是吸收能量还是放出能量的决定因素；通过实例和实验，了解化学能与热能的相互转化，了解化学能转化为热能的应用及其对人类文明发展的贡献。‎ ‎（2） 过程与方法：通过实验，理解化学反应中能量变化主要表现为热量的形式，形成吸热和放热的概念；通过科学探究和学生活动，让学生在实验探究中认识和感受化学能和热能之间相互转化，体会定性和定量的研究化学反应中热量变化的实验方法。‎ ‎（3）情感、态度、价值观：感知生物体内生命活动过程中的能量转化，能源与人类的密切关系，深刻体会到化学知识与生活的密切联系，建立正确的能量观；通过实验培养学生的探究意识，提高学生的观察、思考的能力，体现合作学习，让学生自主地获取知识，感受到学习的乐趣。‎ ‎3、教材重难点：‎ 教学重点：化学能与热能之间的内在联系以及化学能与热能的相互转化。‎ 教学难点：从本质上（微观结构角度）理解化学反应中能量的变化，从而建立起科学的 能量变化观。‎ 二、学情分析 化学课程标准关于化学反应与能量的内容在初中化学、高中化学2和选修4中均有安排，体现了知识生长与学习的层次性，在具体内容上注意前后呼应与衔接，呈现一种螺旋式上升形态。前一章的化学键的内容也为本节关于反应中能量的变化分析奠定了基础，加上三个直观的实验演示，对于吸热放热的问题，学生还是比较容易理解的。如何让学生体会到化学知识与生活的密切联系，建立正确的能量观是本节内容的一个难点。‎ 三、教法分析：‎ ‎   在初中有关知识的基础上通过阅读、交流讨论、实验探究等手段达到教学目标。这部分内容强调科学探究和学生活动，让学生在实验探究中认识和感受化学能与热能之间相互转化及其研究过程，学会定性和定量的研究化学反应中热量变化的科学方法。‎ 本节课整体教学结构及流程图为：‎ 结合教参第二套教学设计思路，以实验探究教学作为切入点：首先从一个燃烧实验入手→启发学生理解物质发生化学反应的同时还伴随着能量的变化，而这些能量变化通常又表现为热能变化→进入实验探究教学→提出“为什么有的化学反应吸热，而有的化学反应放热” 的问题→进入理论思考教学→提出人类如何利用化学反应产生的热量问题→进入实际应用教学。 ‎ 四、教学过程 第一节  化学能与热能  ‎ 第1课时 ‎ ‎[创设问题情景]  ‎ 在一支试管中放入一小块生石灰，加入少量水，让学生观察实验现象，再让学生用手触摸试管外壁，然后要求学生回答观察到了什么现象？触摸试管外壁时有何感觉？说明什么问题？并要求学生写出反应方程式。 ‎ ‎[结论]  ‎ 生石灰与水反应生成糊状的氢氧化钙，试管发烫，说明反应放出了热能。 ‎ ‎[设问]  ‎ 热能是能量的一种表现形式。那么，除刚才的这个反应，其它的化学反应过程中是不是也会有能量变化呢？其表现形式又是怎样的？根据你已有的知识经验举例说明。 ‎ ‎[学生举例、说明] ‎ ‎[归纳小结] ‎ 物质在发生化学反应的同时还伴随着能量的变化，这些能量变化通常又表现为热量的变化。 ‎ ‎[设疑] ‎ ‎       那么，化学变化中热量变化的具体形式又有哪些呢？这将是我们本节课研究的主要内容。下面我们通过实验来进行研究、探讨，从中我们还可以了解到科学研究的一般过程和方法。 ‎ ‎[演示实验] ‎ 实验步骤*‎ 眼睛看到的现象 用手触摸的感觉 用温度计测量的数据 在一支试管中加入2～3mL　6mol/L的盐酸溶液 ‎  ‎ ‎  ‎ ‎   ‎ 向含有盐酸溶液的试管中插入用砂纸打磨光的铝条 ‎  ‎ ‎  ‎ ‎   ‎ 结　　论 ‎  ‎ ‎  ‎ ‎  ‎ ‎ ‎ ‎[思考与讨论] ‎ 用眼睛不能直接观察到反应中的热量变化，那么，你将采取哪些简单易行的办法 ‎ 来了解反应中的热量变化？各有什么优缺点？ ‎ ‎[反思、交流与评价] ‎ ‎1、实验过程中，你自己最满意的做法是什么？最不满意的做法是什么？ ‎ ‎2、在思考、讨论的过程中，其他同学给了你哪些启示？你又给了他们哪些启示？ ‎ ‎[演示实验] ‎ 见教材实验2-2‎ 列表整理实验事实和结论：‎ 实验步骤 实验现象 得出结论 有NH3气生成 将晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物 有刺激性气味的气体产生，该气体能使湿润的紫色石蕊试纸变蓝 用手触摸烧杯下部 感觉烧杯变凉 反应吸热 用手拿起烧杯 烧杯下面的带有几滴水的玻璃片（或小木板）粘到了烧杯底部 反应吸收热量使体系温度降低，使水结成冰 将粘有玻璃片的烧杯放在盛有热水的烧杯上一会儿再拿起 玻璃片脱离上面烧杯底部 冰融化 反应完后移走烧杯上的多孔塑料片，观察反应物 混合物成糊状 有水生成 ‎[思考与讨论] ‎ ‎1、通过观察实验现象，你得出了哪些结论？写出反应方程式。 ‎ ‎2、你觉得做这个实验时需要注意哪些问题？还可以做哪些改进？实验中对你最有 ‎ 启发的是什么？ ‎ ‎[小结] ‎ 化学反应中的能量变化经常表现为热量的变化，有的放热，有的吸热。 ‎ ‎[设疑] ‎ 通过前面的学习，我们知道燃烧反应、金属与酸的反应是放热的，而氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应是吸热的，那么，作为一类重要而常见的反应，酸与碱的中和反应是放热的还是吸热的呢？下面，请同学们自己通过实验来揭开这个秘密。‎ ‎[学生分组实验] ‎ 建议按教参P22页的三组对比实验进行。 ‎ ‎[讨论与交流] ‎ ‎1、通过实验，你得出什么结论？如何解释？ ‎ ‎2、通过这个实验，你学到了哪些知识？学会了哪些研究方法？ ‎ ‎3、要明显的感知或测量反应中的热量变化，实验中应注意哪些问题？如何减小你与同组同学的实验结果的差异？ ‎ ‎4、听完其他小组的汇报，发现他们的哪些做法比你们好？哪些不如你们的好？你现在是否又有了新的想法？假如要让你设计一个能较准确地测量反应中热量变化的装置，它的大体构造是怎样的，你可以和同学交流探讨共同确定。 ‎ ‎[教师讲解] ‎ ‎1、中和反应都是放热反应。 ‎ ‎2、三个反应的化学方程式虽然不同，反应物也不同，但本质是相同的，都是氢离 ‎ 子与氢氧根离子反应生成水的反应，属于中和反应。由于三个反应中氢离子与氢氧根离子的量都相等，生成水的量也相等，所以放出的热量也相等。 ‎ ‎3、中和热：酸与碱发生中和反应生成1mol水所释放的热量称为中和热。 ‎ ‎4、要精确地测定反应中的能量变化，一是要注重“量的问题”，二是要最大限度地 ‎ 减小实验误差。 ‎ ‎[总结] ‎ 本节课我们结合已有的知识经验，以实验为主要的研究手段，初步探讨了化学反应中的能量变化及其主要形式。相信通过学习，同学们会有许多收获。但是，随着学习的深入，也必然会有更深层次的问题涌现出来，比如：化学反应中为什么伴随有能量的变化？为什么有的反应放热，有的反应吸热？如何来合理地表达反应中的能量变化？等等。这些问题我们将在下一节课上进一步探讨。 ‎ 第一节  化学能与热能  ‎ 第2课时 ‎ 教学目标： ‎ ‎1、能从化学键的角度理解化学反应中能量变化的主要原因，初步学会热化学方程式的书写。 ‎ ‎2、能从微观的角度来解释宏观化学现象，进一步发展想象能力。 ‎ ‎2、  通过化学能与热能的相互转变，理解“能量守恒定律”，初步建立起科学的能量观， ‎ 加深对化学在解决能源问题中重要作用的认识。 ‎ 重点难点： ‎ ‎1.化学能与热能的内在联系及相互转变。 ‎ ‎2.从本质上理解化学反应中能量的变化，从而建立起科学的能量变化观。 ‎ 教学过程： ‎ ‎[导入]  ‎ 通过上节课的学习，我们对化学反应中的能量变化有了初步的认识，知道了反应中 ‎ 的能量变化通常表现为热量的变化——放热或者吸热，也了解了中和热的概念。那么，很多同学也许会有这样一些疑问：化学反应中为什么会有能量变化？为什么不同反应的热效应不同？本节课，我们将围绕这些问题，先从微观和宏观的角度来揭示这些秘密，然后介绍反应中热效应的表示方法，最后再谈谈化学在能源开发、利用中的作用和地位。 ‎ ‎[创设问题情景]  ‎ 氢气和氯气的混合气体遇到强光会发生什么现象？为什么？ ‎ ‎[学生思考、讨论] ‎ ‎ 氢气和氯气的混合气体遇到强光会发生爆炸。这是因为反应在有限的空间里进行，放出大量的热，使周围气体急剧膨胀。 ‎ ‎[进一步思考] ‎ 反应中的热量由何而来？ 氢气和氯气反应的本质是什么？ ‎ ‎[学生思考、讨论]  ‎ ‎    从化学键角度分析氢气和氯气反应的本质。 ‎ ‎[教师补充讲解]  ‎ 化学反应的本质是反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。化学键是物质内部微粒之间强烈的相互作用，断开反应物中的化学键需要吸收能量，形成生成物中的化学键要放出能量。氢气和氯气反应的本质是在一定的条件下，氢气分子和氯气分子中的H-H键和Cl-Cl键断开，氢原子和氯原子通过形成H-Cl键而结合成HCl分子。1molH2中含有1molH-H键，1mol Cl2中含有1mol Cl-Cl键，在25℃和101kPa的条件下，断开1molH-H键要吸收436kJ的能量，断开1mol Cl-Cl键要吸收242 kJ的能量，而形成1molHCl分子中的H-Cl键会放出431 kJ的能量。这样，由于破坏旧键吸收的能量少于形成新键放出的能量，根据“能量守恒定律”，多余的能量就会以热量的形式释放出来。 ‎ ‎[归纳小结] ‎ ‎1、 化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。 ‎ ‎2、 能量是守恒的。 ‎ ‎[练习反馈] ‎ 已知拆开1molH2中的化学键要吸收436kJ的能量，拆开1molO2中的化学键要吸收496 kJ的能量，形成水分子中的1mol H-O键要放出463 kJ的能量，试说明2H2+O2=2H2O中的能量变化。 ‎ ‎[讲解] ‎ 刚才我们从微观的角度分析了化学反应中能量变化的主要原因，那么，又怎样从宏观的角度来判断一个反应到底是放热还是吸热的呢？各种物质中都含有化学键，因而我们可以理解为各种物质中都储存有化学能。化学能是能量的一种形式，它可以转化为其他形式的能量。不同物质由于组成、结构不同，因而所包含的化学能也不同。在化学反应中，随着物质的变化，化学能也随之改变，如H2 与Cl2、O2的反应。那么，一个化学反应吸收能量还是放出能量是由什么决定的呢？ ‎ ‎[学生讨论、交流] ‎ ‎1、  一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量取决于反应物 ‎ 的总能量和生成物的总能量的相对大小。 ‎ ‎2、  画出反应物、生成物总能量的大小与反应中能量变化的关系示意图。 ‎ ‎[思考与分析] ‎ ‎     甲烷燃烧要放出热量，水电解产生氢气和氧气，试从化学键和物质所含能量的角 ‎ 度分析气原因，并说明反应过程中能量的转变形式。 ‎ ‎[提出问题] ‎ 前面我们通过对具体反应的分析，从微观和宏观两个角度探讨了化学反应中能量变化的主要原因，知道了化学能和其它能量是可以相互转变的，还知道化学反应中能量变化通常表现为热量的变化。那么，怎样把物质变化和热量变化统一地表达出来呢？你可以在和同学讨论的基础上提出自己的想法，并对其他同学提出的表达方式作出评价。 ‎ ‎[教师讲解] ‎ ‎    热化学方程式的含义及朗读和书写的注意点 ‎ ‎[练习反馈] ‎ ‎    乙炔（ C2H2）气体在氧气中完全燃烧会放出大量的热，形成高温火焰，可以用于焊 ‎ 接或切割金属。已知0。5 mol乙炔完全燃烧生成液态水会放出649 kJ的热量，试写出 ‎ 反应的热化学方程式，并计算1Kg乙炔完全燃烧放出的热量。 ‎ ‎[教师讲解] ‎ 乙炔是一种重要的烃类，煤、石油、天然气的主要成分也是各种烃类，它们在燃烧 ‎ 时都会放出大量的热，所以煤、石油、天然气在能源中扮演了极为重要的角色，对促进 ‎ 人类社会的发展具有重要的作用。 ‎ ‎[阅读相关图片、资料或播放录像] ‎ ‎[思考、交流] ‎ ‎    根据你的经验体会，谈谈你对当前能源利用、开发及能源危机的看法。 ‎ ‎[总结] ‎ 任何化学反应除遵循质量守恒外，同样也遵循能量守恒。反应物与生成物的能量差若以热量形式表现即为放热反应或吸热反应(E反：反应物具有的能量；E生：生成物具有的能量)：‎ ‎ 在学习这部分内容时，应该重视实验探究方法在学习新知识中的作用，通过科学探究可以帮助和加深我们对化学能与热能之间相互转化及其研究过程的认识，学会从定性和定量两个方面去研究化学反应中的能量变化。‎ ‎ 了解生物体内生命活动过程中的能量转化、能源与人类社会发展的密切关系，建立起正确的能量观。除了课本知识外，也应通过阅读科普读物、多听科普讲座、多读书和看报纸等多种途径去获取这些方面的知识。‎ 化学反应伴随能量变化是化学反应的一大特征。我们可以利用化学能与热能及其它 ‎ 能量的相互转变为人类的生产、生活及科学研究服务。化学在能源的开发、利用及解决 ‎ 日益严重的全球能源危机中必将起带越来越重要的作用，同学们平时可以通过各种渠道来关心、了解这方面的进展，从而深切体会化学的实用性和创造性。 ‎ 补充练习： ‎ 一、选择题(每题只有一个正确答案)‎ ‎1．氢氧化钠与盐酸的反应属于( )。‎ ‎ A．吸热反应 B．放热反应 ‎ C．既是吸热反应也是放热反应 D．都不是 ‎2． “摇摇冰”是一种即用即冷的饮料。吸食时将饮料罐隔离层中的化学物质和水混合后摇动即会制冷。该化学物质可能是( )。‎ ‎ A．氯化钠 B．固体硝酸铵 C．生石灰 D．蔗糖 ‎3．下列物质加入水中显著放热的是( )。‎ ‎ A．生石灰 B．固体NaCl C．无水乙醇 D．固体NH4N03‎ ‎4．对于放热反应，下列说法正确的是( )‎ ‎ A．产物H20所具有的总能量高于反应物H2和O2所具有的总能量 ‎ B．反应物H2和O2所具有的总能量高于产物H2O所具有的总能量 ‎ C．反应物H2和O2所具有的总能量等于产物H2O所具有的总能量 ‎ D．反应物H2和02具有的能量相等 ‎5．关于吸热反应的说法正确的是( )。‎ ‎ A．凡需加热的反应一定是吸热反应 ‎ B．只有分解反应才是吸热反应 ‎ C．使用催化剂的反应是吸热反应 ‎ D．C02与CaO化合是放热反应，则CaC03分解是吸热反应 ‎6．已知金刚石在一定条件下转化成石墨是放热的。据此，以下判断或说法正确的是( )。‎ ‎ A．需要加热方能发生的反应一定是吸热反应 ‎ B．放热反应在常温下一定很容易发生 ‎ C．反应是放热还是吸热，必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小 ‎ D．吸热反应在一定条件下也能发生 ‎7．有关下列能量转化的认识不正确的是( )。‎ ‎ A．植物的光合作用使得太阳能转化为了化学能 ‎ B．人类使用照明设备是将电能转化为了光能 ‎ C．生物体内的化学变化过程在能量转化上比在体外发生的一些能量转化更为合理、有效 ‎ D．燃料燃烧时只是将化学能转化为了热能 ‎8．近年来，广州市的大部分公交车及部分出租车已采用LPG(液化石油气)作为汽车的燃料，其主要目的在于( )。‎ ‎ A．防止石油短缺 B．降低成本 ‎ C．减少对大气的污染 D．加大发动机的动力 ‎9．下列情况不造成环境污染的是( )。‎ ‎ A．燃烧液化石油气 B．燃烧管道煤气 ‎ C．燃烧氢气 D．燃烧木材 ‎10． 一种“即食即热快餐”适合外出旅游时使用，其内层是用铝箔包裹的并已加工好的真空包装食品，外层则是分别包装的两包化学物质，使用时拉动预留在外的拉线，使这两包化学物质反应，此时便可对食物进行加热，这两包化学物质最适合选择的是（    ）‎ ‎ A、浓H2SO4与水 B、生石灰与水  C、熟石灰与水  D、氯化钠与水 二、填空题 ‎11．从能量的角度看，断开化学键要 ，形成化学键要 。化学反应是释放能量还是吸收能量取决于 。‎ ‎12．当反应物的总能量高于生成物时，该反应为 反应；当反应物的总能量低于生成物时，该反应为 反应。‎ ‎13．下列反应中，属于放热反应的是 ，属于吸热反应的是 。①煅烧石灰石(主要成分是CaC03)制生石灰(CaO) ②燃烧木炭取暖 ③炸药爆炸 ④酸与碱的中和反应 ⑤生石灰与水作用制熟石灰 ⑥食物因氧化而腐败 ‎ ‎