以“化學(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)化及應(yīng)用”復(fù)習(xí)課為例教學(xué)設(shè)計(jì)高二上學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修1

基于大概念統(tǒng)領(lǐng)下促進(jìn)核心素養(yǎng)提升的項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)——以“化學(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)化及應(yīng)用”復(fù)習(xí)課為例一、教學(xué)分析1．教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)教材利用火箭推進(jìn)劑這一主要情境素材，以神舟十四號(hào)航天員太空之旅為題，圍繞著化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的具體形式—化學(xué)能與熱能等其他形式能量的轉(zhuǎn)化為核心概念，在宏觀和微觀兩個(gè)層面上，分析化學(xué)反應(yīng)中能量變化的實(shí)質(zhì)—舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成存在的能量差異，反應(yīng)物總焓和生成物總焓之差。通過具體化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，介紹定量表示化學(xué)反應(yīng)熱量變化的具體形式—熱化學(xué)方程式的書寫。其次，從“化學(xué)反應(yīng)為何會(huì)伴隨能量的變化”這一問題引出內(nèi)能變化和焓變、熱和功的相關(guān)概念，使學(xué)生能夠了解反應(yīng)熱效應(yīng)的根源是內(nèi)能的變化，并且能量是守恒的，只是轉(zhuǎn)化成了不同的能量形式，并深入了解熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律的基本觀點(diǎn)和具體應(yīng)用，初步形成熱化學(xué)的基本知識(shí)和能力框架，強(qiáng)化“宏觀辨識(shí)與微觀探析”、“變化觀念與平衡思想”、“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”、“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，豐富對(duì)化學(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)化的認(rèn)識(shí)，能分析和評(píng)價(jià)生活生產(chǎn)實(shí)際中的能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，并能從能源利用率、環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展等角度綜合考慮和優(yōu)化選擇。2.學(xué)生情況分析通過高中化學(xué)必修第一冊和選擇性必修1有關(guān)化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的學(xué)習(xí)，學(xué)生理解了化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的有關(guān)概念，掌握了熱化學(xué)方程式的書寫和有關(guān)燃燒熱和蓋斯定律的計(jì)算。具備了有關(guān)化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的計(jì)算、分析和歸納等能力。但缺少從真實(shí)情境中如何選擇物質(zhì)、評(píng)價(jià)化學(xué)反應(yīng)的思路；缺少從能量視角研究化學(xué)反應(yīng)的思路。在所學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上，從化學(xué)反應(yīng)規(guī)律出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生用化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)原理探秘火箭推進(jìn)劑，根據(jù)熱化學(xué)方程式，以及與蓋斯定律相結(jié)合的反應(yīng)熱計(jì)算，分析化學(xué)反應(yīng)，形成合理選擇和利用化學(xué)反應(yīng)的思路。幫助學(xué)生在化學(xué)層面上找到分析問題和解決問題的方法，建立認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的能量視角，完善物質(zhì)變化觀念，培養(yǎng)學(xué)生從生活中學(xué)習(xí)化學(xué)的意識(shí)，提高學(xué)生的探究能力、動(dòng)手能力以及合作能力。二、教學(xué)設(shè)計(jì)1.教學(xué)目標(biāo)（1）能辨識(shí)化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化形式，能解釋化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)。（2）能明確化學(xué)反應(yīng)能量變化的根源是內(nèi)能的變化，能指出焓變與等壓反應(yīng)熱的關(guān)系。（3）能明確熱化學(xué)方程式的含義，能用熱化學(xué)方程式表示反應(yīng)中的能量變化。（4）能設(shè)計(jì)簡單路徑，利用蓋斯定律計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的焓變。（5）能綜合運(yùn)用能量守恒與轉(zhuǎn)化、物質(zhì)變化等角度合理選擇和利用化學(xué)反應(yīng)解決實(shí)際問題。2.教學(xué)流程本節(jié)課圍繞“化學(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)化與應(yīng)用”的核心概念，整體設(shè)計(jì)遵循學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律。秉承“知識(shí)問題化、問題情境化”的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)多維度的教學(xué)線索關(guān)系網(wǎng)。從“情境線”到“問題線”，從“視頻資料線”到“知識(shí)能力線”，最后再歸結(jié)到“學(xué)科素養(yǎng)線”，既考慮到知識(shí)的整體性，又注重核心素養(yǎng)的落實(shí)，以增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐感和參與感，讓學(xué)生體會(huì)化學(xué)反應(yīng)在實(shí)際生活中的應(yīng)用價(jià)值和自主學(xué)習(xí)的獲得感。教學(xué)環(huán)節(jié)任務(wù)線情境線問題線知識(shí)線活動(dòng)線設(shè)計(jì)意圖(學(xué)生能力發(fā)展)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)辨識(shí)化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化任務(wù)一：化學(xué)反應(yīng)能量的轉(zhuǎn)化形式與本質(zhì)[復(fù)習(xí)回顧]問題1．化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化形式有哪些？問題2．化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)是什么？化學(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)化形式多樣舊鍵斷新鍵成是化學(xué)反應(yīng)能量變化的本質(zhì)原因2022年，中國航天事業(yè)取得了很大成就，中國天宮空間站基本構(gòu)型建立。神舟十四號(hào)宇航員在軌生活長達(dá)6個(gè)月，引起了人們的廣泛關(guān)注。思考討論，回答問題1：化學(xué)能、熱能、機(jī)械能、電能、光能等。回答問題2：舊鍵斷吸收的能量和新鍵成釋放的能量存在差異。化學(xué)反應(yīng)能量變化的實(shí)際應(yīng)用。科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任的學(xué)科素養(yǎng)。視頻1：“萬戶飛天”視頻2：“火箭升空”觀看兩段視頻，分小組討論并完成下列表格?；鸺盏脑硎菤怏w反作用力。播放視頻1和2?；顒?dòng)Ⅰ：分組討論，得出結(jié)論：起飛原理是高溫氣體的反作用力。化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能和做功。分析問題和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。證據(jù)推理和模型認(rèn)知的學(xué)科素養(yǎng)。液氫液氧是最高效的液體火箭推進(jìn)劑。例題1．有關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)值如下：寫出H2(g)和O2(g)燃燒生成H2O(g)的熱化學(xué)方程式。利用鍵能計(jì)算焓變。投屏例題1.思考：請借助相關(guān)數(shù)據(jù)說明上述反應(yīng)是放熱反應(yīng)的本質(zhì)原因。完成例題1，思考反應(yīng)放熱和鍵能的關(guān)系。宏觀辨識(shí)與微觀探析學(xué)科素養(yǎng)。無【復(fù)習(xí)回顧】問題1.書寫熱化學(xué)方程式的注意事項(xiàng)有哪些？問題2.可以利用哪些物理量計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的焓變？規(guī)范書寫熱化學(xué)方程式的注意事項(xiàng)及焓變計(jì)算方法。投屏復(fù)習(xí)回顧，引導(dǎo)學(xué)生回顧思考。思考討論，概括回答：1.物質(zhì)的聚集狀態(tài)、△H的正負(fù)、單位、△H的數(shù)值與計(jì)量數(shù)對(duì)應(yīng)等2.焓、反應(yīng)熱、鍵能、相對(duì)能量等明確熱化學(xué)方程式書寫的注意事項(xiàng)和判斷正誤方法。了解焓變計(jì)算的一般方法。變化觀念與平衡思想的學(xué)科素養(yǎng)。熱化學(xué)方程式，焓變的簡單計(jì)算任務(wù)二：熱化學(xué)方程式的書寫及焓變的計(jì)算偏二甲肼和四氧化二氮是常用的液體火箭推進(jìn)劑組合例題2．（1）已知C2H8N2(l)的熱值為4.25×107J·kg－1，寫出表示偏二甲肼摩爾燃燒焓的熱化學(xué)方程式。摩爾燃燒焓的熱化學(xué)方程式書寫。投屏例題2.引導(dǎo)學(xué)生提取并分析陌生信息。引導(dǎo)學(xué)生形成蓋斯定律答題模板。完成例題2.明確摩爾燃燒焓的定義，反應(yīng)熱和焓變的關(guān)系。提取分析信息的能力。證據(jù)推理與模型認(rèn)知的學(xué)科素養(yǎng)。神舟十四號(hào)發(fā)射視頻感受火箭發(fā)射時(shí)的能量變化和現(xiàn)象。播放視頻感受火箭升空的激動(dòng)和自豪，體會(huì)推進(jìn)劑點(diǎn)火時(shí)的能量變化。愛國情懷、熱愛科學(xué)的思想培養(yǎng)?？茖W(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的學(xué)科素養(yǎng)。肼常用作載人飛船姿態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料。例題3.已知200℃時(shí)，肼可能發(fā)生以下反應(yīng)：反應(yīng)②的能量變化過程如圖1所示。（1）根據(jù)題意，計(jì)算反應(yīng)②的焓變?chǔ)2＝____kJ·mol1（2）200℃時(shí)，寫出肼分解生成氮?dú)夂蜌錃獾臒峄瘜W(xué)方程式。利用相對(duì)能量圖判斷焓變。投屏例題3.引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)看圖并獲取有用的信息。完成例題3.分析圖表、獲取并分析信息的能力。變化觀念與平衡思想的學(xué)科素養(yǎng)。合理選擇和利用化學(xué)反應(yīng)任務(wù)三：合理選擇和利用化學(xué)反應(yīng)的能量問題1：已知200℃時(shí)，肼可能發(fā)生以下反應(yīng)：①3N2H4(g)＝N2(g)+4NH3(g)ΔH1=－32.9kJ·mol1②N2H4(g)=N2(g)+2H2(g)ΔH2=＋50.7kJ·mol1請根據(jù)能量變化，選擇更合適的姿態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑原理并說明理由。從能量變化的角度分析化學(xué)反應(yīng)。投屏問題1思考討論回答問題1.選擇反應(yīng)①。因ΔH1＜0，反應(yīng)放熱，產(chǎn)生的氣體能量更高，推力更大。能運(yùn)用能量守恒思想解決實(shí)際問題。分析和解決問題的能力。變化觀念與平衡思想的學(xué)科素養(yǎng)。觀看視頻，了解中國空間站的環(huán)控生保系統(tǒng)。問題2．電解制氧過程中涉及哪些形式能量的轉(zhuǎn)化？能量轉(zhuǎn)化形式的分析判斷。投屏問題2思考回答問題2.光能（太陽能）、電能、化學(xué)能明確電解過程能量的轉(zhuǎn)化形式，了解空間站中能量的轉(zhuǎn)化情況。宏觀辨識(shí)與微觀探析的學(xué)科素養(yǎng)。中國空間站的環(huán)控生保系統(tǒng)功能之一是將人體代謝廢物CO2中的氧元素轉(zhuǎn)化為O2，實(shí)現(xiàn)氧循環(huán)。例題4.（1）已知下列反應(yīng)：①CO2(g)＋2H2O(g)＝CH4(g)＋2O2(g)ΔH1=＋802.3kJ·mol1②2H2O(g)＝2H2(g)＋O2(g)ΔH2=＋483.6kJ·mol1③CO2(g)＋4H2(g)＝CH4(g)＋2H2O(g)ΔH3反應(yīng)③的焓變?chǔ)3=____kJ·mol1。蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)焓變投屏例題4思考完成例題4.1.－164.9建立蓋斯定律計(jì)算焓變的基本模型和方法。證據(jù)推理與模型認(rèn)知的學(xué)科素養(yǎng)。（2）可以實(shí)現(xiàn)CO2轉(zhuǎn)化為O2的過程有：①CO2(g)＝C(g)＋O2(g)ΔH1=＋393.5kJ·mol1②2CO2(g)＋2Na2O2(s)＝2Na2CO3(s)＋O2(g)ΔH2=－452.8kJ·mol1③CO2(g)＋2H2O(g)＝CH4(g)＋2O2(g)ΔH3=＋802.3kJ·mol1④CO2(g)＋4H2(g)＝CH4(g)＋2H2O(g)ΔH4=－164.9kJ·mol12H2O(g)＝2H2(g)＋O2(g)ΔH5=＋483.6kJ·mol1請從能量和物質(zhì)的角度分析，上述四個(gè)過程更適合在空間站中應(yīng)用的________，理由是____分析化學(xué)反應(yīng)能量變化情況物質(zhì)守恒和能量守恒思想的應(yīng)用投屏例題4（2）小組討論，選擇最佳方案。分析實(shí)際問題，正確選擇化學(xué)反應(yīng)的能力。科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任學(xué)科素養(yǎng)。拓展活動(dòng)自制火箭體驗(yàn)推進(jìn)劑的反應(yīng)原理視頻7：模擬固體火箭推進(jìn)器視頻8：模擬液體火箭推進(jìn)器用錫紙、火柴、一次性筷子、打火機(jī)自制固體火箭推進(jìn)器。用注射針管、點(diǎn)火器、熱熔槍、酒精等自制液體火箭推進(jìn)器。運(yùn)用火箭推進(jìn)器的基本原理，選取生活中常見的廢舊材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。播放視頻7。播放視頻8。小組討論，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施。幫助學(xué)生在化學(xué)層面上找到分析問題和解決問題的方法，建立認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的能量視角，完善物質(zhì)變化觀念，提高學(xué)生的探究能力、動(dòng)手能力以及合作能力。三、教學(xué)反思本項(xiàng)目以“神舟十四號(hào)航天員太空之旅”為總?cè)蝿?wù)驅(qū)動(dòng)，通過完成三個(gè)基于真實(shí)情境的項(xiàng)目任務(wù)，理解和鞏固了化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的原理，將文獻(xiàn)查閱與學(xué)生實(shí)驗(yàn)