貴州省頂效開發(fā)區(qū)頂興學校高中化學必修二21化學能與熱能教案2

教案伍婷化學能與熱能2018春季第7周上周教學反思：上周主要講授了化學鍵的相關(guān)內(nèi)容，其中離子鍵和共價鍵是本節(jié)的學習重點，要求同學們能夠準確判斷哪些屬于離子鍵，哪些屬于共價鍵，并且能夠準確書寫離子化合和共價鍵分子的化學式。在學習過程中大部分同學容易將離子鍵和共價鍵弄混淆，搞不清哪些是離子化合物，哪些是共價化合物，因此在書寫電子式時完全分不清，對此我特地將二者對比區(qū)分，教同學們?nèi)绾闻袛?，并通過大量訓練書寫離子化合物和共價化合物的電子后大部分同學能夠判斷并正確書寫電子式。課題：第二章化學反應與能量第一節(jié)化學能與熱能(一)授課類型新型授課課時4學時教學目的知識與技能1、了解化學能與化學反應中能量變化之間的關(guān)系在化學實驗的基礎上，通過吸熱反應和放熱反應的概念，理解化學反應中能量變化的主要原因過程與方法具有較強的問題意識，能夠發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的化學問題，敢于質(zhì)疑，勤于思考，逐步形成獨立思考能力，善于與人合作，具有團隊精神情感態(tài)度價值觀1、通過實驗激發(fā)學生學習化學的興趣和情感2、培養(yǎng)學生嚴謹求實、勇于探索的科學精神。3、有參與化學科技活動的熱情，有將化學能與熱能的化學知識應用于生產(chǎn)，生活實踐的意識，能夠?qū)瘜W能有的社會和生活問題做出合理的判斷重點實驗探究和通過實驗探究化學反應與能量的關(guān)系，掌握吸熱反應和放熱反應的概念難點設計探究實驗知識結(jié)構(gòu)與板書設計一、化學鍵與化學反應中能量變化的關(guān)系1、引起化學反應中的能量變化：1、宏觀：在化學反應中，反應物的總能量與生成物的總能量間的能量差?！艵（反應物）＞∑E（生成物）——放出能量∑E（反應物）＜∑E（生成物）——吸收能量2、微觀：化學鍵的斷裂是化學反應中能量變化的主要原因（1）、鍵能：拆開1mol某鍵所需的能量叫鍵能。單位：kJ/mol。破壞化學鍵時要吸收能量，形成化學鍵時放出能量（2）、物質(zhì)的化學反應與體系的能量變化是同時發(fā)生的，只要有化學反應就一定有能量變化。二、化學能與熱能的相互轉(zhuǎn)化放熱反應：放出熱的化學反應化學反應吸熱反應：吸收熱的化學反應教學過程教學步驟、內(nèi)容教學方法【引入】我們在初中學習過“質(zhì)量守恒定律”，知道自然界中物質(zhì)可以相互轉(zhuǎn)化，但是總質(zhì)量保持不變；同樣一種能量可以轉(zhuǎn)化成另一種能量，能量也是守恒的，這就是“能量守恒定律”這是兩條基本的自然定律，各種物質(zhì)中都含有化學鍵，因而我們可以理解為各種物質(zhì)中都儲存有化學能。化學能是能量的一種形式，它也可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。不同物質(zhì)由于組成、結(jié)構(gòu)不同，因而所包含的化學能也不同。在化學反應中，隨著物質(zhì)的變化，物質(zhì)的化學反應與體系的能量變化是同時發(fā)生的，只要有化學反應就一定有能量變化，如H2與Cl2、O2的反應。那么，一個化學反應吸收能量還是放出能量是由什么決定的呢？【板書】一、宏觀上化學反應能量變化的原因【板書】1、宏觀：在化學反應中，反應物的總能量與生成物的總能量間的能量差【投影】圖21水能、化學能對比示意圖【投影一】水由高處向地處的流動【提問】水往高處流的過程中，能量發(fā)生了什么變化？【回答】重力勢能轉(zhuǎn)化為動能【提問】化學反應中，由總能量高的反應物生成總能量低的生成物時，能量發(fā)生了什么變化？【回答】反應釋放出能量（即化學能轉(zhuǎn)化為其它能量）【講解】水由高處向上流要釋放能量，勢能轉(zhuǎn)換為動能，同理，反應物的總能量>生成物的總能量，化學反應放出能量?！景鍟?、∑E（反應物）＞∑E（生成物）——放出能量【投影二】水由低處送向高處【講解】反之將水由低處送向高處需提供能量(電能轉(zhuǎn)換為機械能，再轉(zhuǎn)換為重力勢能)，同理，在化學反應中反應物的總能量<生成物的總能量，化學反應吸收能量。【板書】2、∑E（反應物）＜∑E（生成物）——吸收能量【思考與交流】吸熱反應和放熱反應中，反應物本身所具有的能量和生成物本身所具有的能量之間的大小關(guān)系分別如何？（提示：可從能量守恒角度分析）【板書】二、化學能與熱能的相互轉(zhuǎn)化【講解】化學反應的過程中伴隨著能量變化,通常表現(xiàn)為熱量的變化放熱反應：放出熱的化學反應【板書】化學反應吸熱反應：吸收熱的化學反應【投影】吸放熱與能量關(guān)系【復習】化學鍵：使離子相結(jié)合或原子相結(jié)合的作用。*鍵能：拆開1mol某鍵所需的能量叫鍵能。單位：kJ/mol。【講解】化學鍵的形成蘊涵著能量變化，在進行反應時化學鍵要斷裂，吸收能量，反應后形成新化學鍵要放出能量，【分析】2H→H2中能量變化？【講解】1molH2中含有1molH－H，在250C101kPa條件下，由H原子形成1molH－H要放出436kJ的能量，而斷開1molH－H重新變?yōu)镠原子要吸收436kJ的能量?！景鍟?、鍵能：拆開1mol某鍵所需的能量叫鍵能。單位：kJ/mol。破壞化學鍵時要吸收能量，形成化學鍵時放出能量【講解】不同物質(zhì)形成的化學鍵能量不同，而化學鍵存在于不同的物質(zhì)間，物質(zhì)發(fā)生化學變化時，反應物和生成物的能量不同，這樣的過程就出現(xiàn)了能量變化?！绢惐确治觥緾H4→4C+4H（吸收4mol×415kJ/mol=1660kJ）【板書】2、物質(zhì)的化學反應與體系的能量變化是同時發(fā)生的，只要有化學反應就一定有能量變化?！咎釂枴繗錃夂吐葰獾幕旌蠚怏w遇到強光會發(fā)生爆炸，放出大量的熱。反應中的熱量由何而來？氫氣和氯氣反應的本質(zhì)是什么？從微觀上（從化學鍵角度）加以分析?！局v解】化學反應的本質(zhì)是反應物中化學鍵的斷裂和生成物中化學鍵的形成?；瘜W鍵是物質(zhì)內(nèi)部微粒之間強烈的相互作用，斷開反應物中的化學鍵需要吸收能量，形成生成物中的化學鍵要放出能量。氫氣和氯氣反應的本質(zhì)是在一定的條件下，氫氣分子和氯氣分子中的HH鍵和ClCl鍵斷開，氫原子和氯原子通過形成HCl鍵而結(jié)合成HCl分子。1molH2中含有1molHH鍵，1molCl2中含有1molClCl鍵，在25℃和101kPa的條件下，斷開1molHH鍵要吸收436kJ的能量，斷開1molClCl鍵要吸收242kJ的能量，而形成1molHCl分子中的HCl鍵會放出431kJ的能量?！就队胺治觥吭?5℃和101kPa的條件下，1molH2與1molCl2反應：H22H消耗能量約436kJCl22Cl消耗能量約242kJ+）2H+2Cl2HCl釋放能量約862kJH2+Cl22HCl共放熱約184kJ【講解】這樣，由于破壞舊鍵吸收的能量少于形成新鍵放出的能量，根據(jù)“能量守恒定律”，多余的能量就會以熱量的形式釋放出來?！景鍟?、引起化學反應中的能量變化：微觀：化學鍵的斷裂是化學反應中能量變化的主要原因?！舅伎寂c交流】為什么有的化學反應會放出熱量，而有的化學反應卻需要吸收熱量呢？【投影小結(jié)】1．化學反應的特點是有新物質(zhì)生成，新物質(zhì)和反應物總能量不同。2．反應中要遵循能量守恒。3．反應物與生成物的能量差若以熱能形式表現(xiàn)即為放熱和吸熱。如果二者能量比較接近，則放熱和吸熱不明顯?！拘〗Y(jié)】通過本節(jié)課的學習，我們了解到，化學鍵的斷裂和形成是化學反應中發(fā)生能量變化的主要原因，反應是放熱還是吸熱，取決于反應物的總能量與生成物的總能量的比較?！倦S堂練習】1.在反應H2+Cl2＝2HCl中，已知H－H鍵能為436kJ，Cl－Cl鍵能為243kJ，H－Cl鍵能為431kJ，判斷該反應是A.吸熱反應B.放熱反應C.吸收183kJ熱量D.放出183kJ熱量2、已知反應A＋B＝C＋D為放熱反應，對該反應的下列說法中正確的是（）A.A的能量一定高于CB.B的能量一定高于DC.A和B的總能量一定高于C和D的總能量D.該反應為放熱反應，故不必加熱就一定能發(fā)生3、氫氣在氧氣中燃燒產(chǎn)生藍色火焰，在反應中，破壞1molH－H鍵消耗的能量為Q1kJ，破壞1molO=O鍵消耗的能量為Q2kJ，形成1molH－O鍵釋放的能量為Q3kJ。下列關(guān)系式中正確的是（）A.2Q1+Q2>4Q3B、2Q1+Q2<4Q3Q1+Q2<Q3D、Q1+Q2=Q3【課后作業(yè)】創(chuàng)新教程技能課時沖關(guān)課題：第二章化學反應與能量第一節(jié)化學能與熱能(二)授課類型新型授課課時3學時教學目的知識與技能獲得化學能與熱能化學實驗的基礎知識和基本技能，學習實驗研究的方法，能設計并完成吸熱反應和放熱反應的化學實驗。2、形成吸熱反應和放熱反應的概念過程與方法1、具有較強的問題意識，能夠發(fā)現(xiàn)和提出化學能與熱能的探究性問題，敢于質(zhì)疑，勤于思考，逐步形成獨立思考的能力。2、在教師的指導下與同學合作完成科學探究實驗情感態(tài)度價值觀1、發(fā)展學習化學的興趣，樂于探究物質(zhì)變化的奧秘，體驗科學探究的艱辛和喜悅，感受化學世界的奇妙與和諧。2、有參與化學科技活動的熱情，有將化學能與熱能的化學知識應用于生產(chǎn)、生活實踐的意識，能夠?qū)εc化學能有關(guān)的社會和生活問題做出合理的判斷。樹立正確的能源觀熱愛家鄉(xiāng)，熱愛祖國，樹立為中華民族復興、為人類文明和社會進步而努力學習化學的責任感和使命感。重點化學鍵與能量變化的關(guān)系難點從本質(zhì)上(微觀結(jié)構(gòu)角度)理解化學反應中能量的變化，從而建立起科學的能量變化觀知識結(jié)構(gòu)與板書設計第二章化學反應與能量第一節(jié)化學能與熱能一、化學能(chemicalenergy)與熱能(heatenergy)的相互轉(zhuǎn)化1、鋁與鹽酸反應中的能量變化結(jié)論：鋁與鹽酸反應放熱2、Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應中的能量變化結(jié)論：該反應是吸熱反應3、酸堿中和反應中的能量變化結(jié)論：該反應是放熱反應酸與堿發(fā)生中和反應生成1molH2O時所釋放的熱量稱為中和熱。二、常見的吸熱反應和放熱反應1、放熱反應：物質(zhì)與氧氣的反應；燃料的燃燒；中和反應；金屬與酸；活潑金屬與水的反應；生石灰和水反應；大部分化合反應2、吸熱反應：C+CO2；C+H2O；H2+CuO；Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl；Fe+H2O（g）；大部分分解反應三、化學能的利用教學過程教學步驟、內(nèi)容教學方法【板書】第二章化學反應與能量【學生閱讀】前言內(nèi)容【講解】通過閱讀本章前言，我們知道本章我們要解決的核心問題：在現(xiàn)代廣泛使用的各種能源中，那些與化學密切相關(guān)？面對能源枯竭的危機，提高能源利用率和開辟新能源是解決這一問題的兩個主要方向，在這方面化學能做出什么貢獻？【提問】]煤、石油和天然氣等化石燃料或它們的制品的燃燒所產(chǎn)生的熱能從何而來？與化學物質(zhì)及化學反應有什么關(guān)系？石灰石經(jīng)高溫煅燒生成生石灰，高溫提供的熱能在分解反應中起什么作用？【回答】這里所列舉的兩類反應說明了化學反應與熱能之間的辯證關(guān)系以及它們之間的相互轉(zhuǎn)化?；瘜W反應煤、石油、天然氣的燃燒產(chǎn)生CaCO3煤、石油、天然氣的燃燒產(chǎn)生CaCO3經(jīng)過高溫煅燒分解成CaO一方面，用煤、石油、天然氣的燃燒放熱來說明化學能向熱能的轉(zhuǎn)化，人們利用這些化學反應獲取能量；另一方面，人們利用熱能來完成常溫下很難發(fā)生的化學反應，用CaCO3經(jīng)過高溫煅燒分解生成CaO來闡述熱能對化學反應的支持作用，【引入】演示實驗：往一片棉花里加入兩藥匙的過氧化鈉，然后滴加幾滴水，觀察現(xiàn)象?！咎釂枴繂柺裁疵藁梢匀紵紵臈l件是什么？【分析】燃燒的條件：可燃物、氧氣、可燃物的溫度達到著火點2Na2O2+2H2O==4NaOH+2O2↑【講解】可燃物是棉花、反應產(chǎn)生了氧氣，那么可燃物達到著火點的溫度是怎么產(chǎn)生的？【回答】該反應放出熱量使得棉花溫度升高從而達到棉花的著火點【設問】熱能是能量的一種表現(xiàn)形式。那么，除剛才的這個反應，其它的化學反應過程中是不是也會有能量變化呢？其表現(xiàn)形式又是怎樣的？根據(jù)你已有的知識經(jīng)驗舉例說明?！净卮稹繉W生回答并舉例【歸納小結(jié)】物質(zhì)在發(fā)生化學反應的同時都還伴隨著能量的變化，這些能量變化通常又表現(xiàn)為熱量的變化。（除此之外還有的反應表現(xiàn)為還有光能、電能的變化）【板書】一、化學能與熱能的相互轉(zhuǎn)化【設疑】那么，化學變化中熱量變化的具體形式又有哪些呢？這將是我們本節(jié)課研究的主要內(nèi)容。下面我們通過實驗來進行研究、探討，從中我們還可以了解到科學研究的一般過程和方法。【演示實驗一】鎂條與鹽酸的反應能量的變化【板書】1、鎂條與鹽酸的反應能量的變化【投影】實驗步驟：在試管里加入23mL6mol/L的鹽酸，再插入鎂條，立即用手觸摸試管外壁，感受其溫度，并用溫度計測量溶液的溫度，做好記錄，當反應進行到大量氣泡冒出時，再用手觸摸試管外壁感受其溫度，并用溫度計測量溶液的溫度，做好記錄?！局v解】注意事項：鎂與稀酸和弱酸反應現(xiàn)象不明顯，常常需要加熱，所以要選擇強酸且濃度不要太低。盡量使用純度好的鎂條，反應前要用砂紙打磨光亮，這樣進行實驗時，用手觸摸才能明顯感覺到反應放熱，用溫度計測量效果會更好?！就队靶〗Y(jié)】實驗現(xiàn)象：試管外壁和溶液的溫度，反應后比反應前高，有大量氣泡逸出。實驗結(jié)論：鋁與鹽酸反應產(chǎn)生H2，并放出熱量。該反應是放熱反應方程式：Mg+2HCl==MgCl2+H2【板書】結(jié)論：鋁與鹽酸反應放熱【實驗二】Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應中的能量變化【板書】2、Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應中的能量變化【投影實驗】實驗步驟實驗現(xiàn)象得出結(jié)論1、將晶體混合后立即用玻璃棒快速攪拌混合物有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，該氣體能使?jié)駶櫟淖仙镌嚰堊兯{有NH3氣生成2、用手觸摸燒杯下部感覺燒杯變涼反應吸熱3、用手拿起燒杯燒杯下面的帶有幾滴水的玻璃片（或小木板）粘到了燒杯底部反應吸收熱量使體系溫度降低，使水結(jié)成冰4、將粘有玻璃片的燒杯放在盛有熱水的燒杯上一會兒再拿起玻璃片脫離上面燒杯底部冰融化5、反應完后移走燒杯上的多孔塑料片，觀察反應物混合物成糊狀有水生成【講解】注意事項：這個實驗成功的關(guān)鍵是在短時間內(nèi)反應充分進行，使體系溫度快速降低，將玻璃片上的水凝固。實驗中要注意兩點：（1）將Ba(OH)2·8H2O晶體研磨成粉末，以便與NH4Cl晶體充分接觸；（2）由于該反應屬于固相反應，一定要在晶體混合后立即用玻璃棒快速攪拌混合物，以使它們很快起反應；（3）反應放出有刺激性氣味的氨氣，會造成學習環(huán)境的污染，所以要注意對氨氣的吸收。【投影小結(jié)】1、方程式：Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O2、玻璃棒的作用：攪拌，使混合物充分接觸3、反應物成糊狀的原因：結(jié)冰粘結(jié)【板書】結(jié)論：該反應是吸熱反應【實驗三】酸堿中和反應中的能量變化【板書】3、酸堿中和反應中的能量變化【投影實驗】實驗步驟：在50mL燒杯中加入20mL2mol/L的鹽酸，測其溫度。另用量筒量取20mL2mol/LNaOH溶液，測其溫度，并緩慢地傾入燒杯中，邊加邊用玻璃棒攪拌。觀察反應中溶液溫度的變化過程，并作好記錄。鹽酸溫度/℃NaOH溶液溫度/℃中和反應后溶液溫度/℃室溫室溫溫度升高【提問】是不是所有強堿與強酸的反應都放熱呢？下面讓我們做一組對比實驗?！驹O疑】對實驗進行原理性抽象──為什么強酸與強堿發(fā)生反應時都會放出熱量？【講解】由此可見，強酸與強堿的反應的化學方程式雖然不同，反應物也不同，但是它們的反應本質(zhì)相同，都是H+與OH離子反應生成水的反應，屬于中和反應，其離子方程式都是：H++OH=H2O。所以，可提出推測，即中和反應都放熱?！景鍟拷Y(jié)論：該反應是放熱反應3、酸與堿發(fā)生中和反應生成1molH2O時所釋放的熱量稱為中和熱。【講解】最后，讓我們一起來總結(jié)一下常見的吸放熱反應【板書】二、常見的吸熱反應和放熱反應1、放熱反應：（1）、燃料的燃燒C+O2＝CO2（2）、中和反應HCl+NaOH=NaCl+H2O（3）、活潑金屬與水或酸的反應（4）、大部分化合反應（5）、食物的緩慢氧化【板書】2、吸熱反應（1）大多數(shù)分解反應：CaCO3=CaO+CO2↑（2）Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl晶體的反應：Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl＝BaCl2+2NH3↑+10H2O(3）碳與CO2氣體的反應：C+CO2＝2CO(4)碳與水蒸氣的反應：C+H2O＝CO+H2(5)氫氣還原氧化銅：H2+CuO=H2O+Cu【講解】人類不但利用化學能轉(zhuǎn)化為熱能的原理來獲取所需的能量進行生活、生產(chǎn)和科研，如化石燃料的燃燒、炸藥開山、發(fā)射火箭等?；瘜W家們也常常利用熱能使很多化學反應得以發(fā)生。從而探索物質(zhì)的組成、性質(zhì)或制備所需的物質(zhì)，如高溫冶煉金屬、分解化合物等?；瘜W反應伴隨著能量變化是化學反應的一大特征。化學物質(zhì)的化學能通過化學反應轉(zhuǎn)化為熱能，是人類社會發(fā)展的動力之源；而熱能轉(zhuǎn)化為化學能又是人們進行化學科研創(chuàng)造新物質(zhì)不可缺少的條件和途徑。【學生閱讀】科學視野：生物體中的能量轉(zhuǎn)化【講解】能量轉(zhuǎn)化在生物體內(nèi)也是普遍存在的。例如植物通過光合作用使光能轉(zhuǎn)化為化學能儲存在所形成的淀粉等糖類中。人通過食物將淀粉等糖類攝入體內(nèi)，通過一系列化學反應（生化反應）釋放出能量，維持人的生理活動?！镅趸窃凇?。在分子水平上，化學和生物學正在出現(xiàn)交叉和融合?；瘜W必將對生物與生命科學的發(fā)展做出更大的貢獻?！景鍟咳⒒瘜W能的利用【投影】1、社會發(fā)展與能源利用（圖23不同社會發(fā)展水平時期的人均耗能量）【投影】2、人類利用能源的三個階段(1)柴草時期：（圖24中國古代制陶圖）【講解】柴草時期(火的發(fā)現(xiàn)至18世紀產(chǎn)業(yè)革命)以樹枝雜草為主要能源。其主要貢獻是：(1)推動了人類文明的進步(2)鉆木取火使人類告別了“茹毛飲血”的生活，熟食促進了人的進化(3)陶瓷、煉銅、冶鐵等化學工藝在烈火中誕生，促進物質(zhì)文明?！就队啊?2)化石能源時期：（圖25汽車發(fā)動機汽缸中燃料燃燒）【講解】化石能源時期(18世紀中期至現(xiàn)代)以煤、石油、天然氣為主要能源。主要貢獻：(1)促進了冶金工業(yè)的發(fā)展和蒸汽機的推廣，推動了近代產(chǎn)業(yè)革命。(2)推動了汽車、飛機等工業(yè)的發(fā)展，加速了現(xiàn)代工業(yè)化的過程?！就队啊?3)多能源結(jié)構(gòu)時期：【講解】多能源結(jié)構(gòu)時期，可再生能源和清潔能源(綠色能源)將成為新能源