化學(xué)反應(yīng)與能量變化+教學(xué)設(shè)計(jì)+ 高一下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第二冊(cè)

配套中學(xué)人教版化學(xué)反應(yīng)與能量變化一、教材分析一、教材分析地位與作用：本節(jié)內(nèi)容是高中化學(xué)必修課程中的重要組成部分，在學(xué)生已有的化學(xué)鍵和化學(xué)反應(yīng)的基本認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步從能量變化的角度深入理解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，為后續(xù)學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)速率與限度、化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)計(jì)算以及電化學(xué)知識(shí)奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)在能源利用和轉(zhuǎn)化方面的重要作用，體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科與生產(chǎn)生活的緊密聯(lián)系。內(nèi)容結(jié)構(gòu)：教材首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)和生活中的常見(jiàn)現(xiàn)象，引出化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，讓學(xué)生從宏觀上感受放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的區(qū)別。然后從微觀角度，運(yùn)用化學(xué)鍵的知識(shí)解釋化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因，使學(xué)生建立起宏觀現(xiàn)象與微觀本質(zhì)之間的聯(lián)系。接著介紹了化學(xué)能與熱能、電能的相互轉(zhuǎn)化，通過(guò)具體的實(shí)例和實(shí)驗(yàn)，燃燒反應(yīng)、原電池實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生了解能量轉(zhuǎn)化的方式和應(yīng)用，進(jìn)一步深化對(duì)化學(xué)反應(yīng)與能量變化關(guān)系的理解。二、教學(xué)目標(biāo)二、教學(xué)目標(biāo)宏觀辨識(shí)與微觀探析：能通過(guò)觀察和分析化學(xué)反應(yīng)中的熱量變化現(xiàn)象，辨識(shí)放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。從微觀角度理解化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因，能運(yùn)用化學(xué)鍵理論解釋化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。變化觀念與平衡思想：認(rèn)識(shí)到化學(xué)反應(yīng)不僅有物質(zhì)的變化，還伴隨著能量的變化，理解化學(xué)反應(yīng)中能量變化的普遍性和多樣性。了解化學(xué)能與熱能、電能其他形式能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，認(rèn)識(shí)到能量轉(zhuǎn)化在生產(chǎn)生活中的重要應(yīng)用，初步形成能量守恒和轉(zhuǎn)化的觀念。證據(jù)推理與模型認(rèn)知：能基于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，反應(yīng)前后溫度的變化、物質(zhì)狀態(tài)的改變，推斷化學(xué)反應(yīng)是吸熱還是放熱，并能對(duì)反應(yīng)的能量變化進(jìn)行合理的解釋。構(gòu)建化學(xué)反應(yīng)中能量變化的模型，從化學(xué)鍵的角度理解能量變化的過(guò)程，運(yùn)用模型解釋和預(yù)測(cè)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化情況。科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)：通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，探究不同化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)、設(shè)計(jì)原電池實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作能力、觀察能力和分析問(wèn)題的能力。能針對(duì)化學(xué)反應(yīng)與能量變化中的問(wèn)題，提高燃料的利用效率、開(kāi)發(fā)新型能源，提出創(chuàng)新性的想法和建議，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。三、教學(xué)重三、教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的概念：讓學(xué)生能夠準(zhǔn)確判斷和區(qū)分不同化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)，理解其在生產(chǎn)生活中的具體實(shí)例和應(yīng)用，燃燒反應(yīng)是常見(jiàn)的放熱反應(yīng)，而碳酸鈣分解是吸熱反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)原因：幫助學(xué)生從化學(xué)鍵的斷裂和形成的角度理解化學(xué)反應(yīng)中能量變化的微觀本質(zhì)，即化學(xué)鍵斷裂吸收能量，化學(xué)鍵形成釋放能量，兩者的差值決定了反應(yīng)是吸熱還是放熱。化學(xué)能與熱能、電能的轉(zhuǎn)化：使學(xué)生掌握化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能和電能的常見(jiàn)方式和原理，燃燒是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的常見(jiàn)途徑，原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，并了解其在實(shí)際中的應(yīng)用。教學(xué)難點(diǎn)：從微觀角度理解能量變化的本質(zhì)：學(xué)生需要在已有的化學(xué)鍵知識(shí)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步理解化學(xué)鍵的斷裂和形成與能量變化之間的定量關(guān)系，以及何從微觀層面解釋宏觀上的放熱和吸熱現(xiàn)象，這需要一定的抽象思維能力?；瘜W(xué)能與電能轉(zhuǎn)化的原理：原電池的工作原理涉及到氧化還原反應(yīng)、電子轉(zhuǎn)移、電極反應(yīng)多個(gè)概念和過(guò)程，學(xué)生理解起來(lái)有一定難度，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)和具體的例子幫助學(xué)生逐步掌握。四、教學(xué)四、教學(xué)過(guò)程一、引入能量話題師：同學(xué)們，我們生活在一個(gè)充滿能量的世界里。從清晨的第一縷陽(yáng)光到夜晚的點(diǎn)點(diǎn)星光，從我們吃的食物到我們呼吸的空氣，都蘊(yùn)含著各種各樣的能量。那么，大家能否列舉一些你們所知道的能量形式呢？（學(xué)生自由發(fā)言，列舉如太陽(yáng)能、風(fēng)能、熱能、電能等能量形式）師：非常好，大家列舉得很全面。那么，在這些能量形式中，有一種與我們今天的學(xué)習(xí)密切相關(guān)，那就是熱能。當(dāng)我們觸摸一杯熱水時(shí)，我們能感受到熱能的傳遞；當(dāng)我們?nèi)紵桓鸩駮r(shí)，我們能看到熱能轉(zhuǎn)化為光能和熱能。那么，熱能是否也能與化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生聯(lián)系呢？今天，我們就來(lái)探討一下這個(gè)問(wèn)題。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)引入能量話題，激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心，為接下來(lái)學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)與熱能的關(guān)系打下基礎(chǔ)。二、化學(xué)反應(yīng)與熱能師：在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物和生成物之間的能量關(guān)系是怎樣的呢？讓我們先來(lái)看一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的例子——?dú)錃夂脱鯕夥磻?yīng)生成水。（教師展示氫氣和氧氣反應(yīng)的化學(xué)方程式，并解釋反應(yīng)物和生成物的關(guān)系）師：在這個(gè)反應(yīng)中，氫氣和氧氣是反應(yīng)物，水是生成物。那么，在這個(gè)過(guò)程中，能量是如何變化的呢？我們可以通過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究這個(gè)問(wèn)題。（教師介紹實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)步驟，并演示氫氣燃燒實(shí)驗(yàn)）師：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們觀察到氫氣燃燒時(shí)放出了大量的熱，這說(shuō)明氫氣燃燒是一個(gè)放熱反應(yīng)。那么，什么是放熱反應(yīng)呢？明確：放熱反應(yīng)是指在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量，多余的能量以熱能的形式釋放出來(lái)。師：除了放熱反應(yīng)外，還有一種反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。那么，什么是吸熱反應(yīng)呢？我們可以通過(guò)一個(gè)例子來(lái)理解。（教師介紹氯化銨和氫氧化鋇晶體混合研磨的實(shí)驗(yàn)，并解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和原理）師：在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我們觀察到試管變冷，這說(shuō)明氯化銨和氫氧化鋇晶體的混合研磨是一個(gè)吸熱反應(yīng)。那么，什么是吸熱反應(yīng)呢？明確：吸熱反應(yīng)是指在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，反應(yīng)物具有的總能量小于生成物具有的總能量，需要從外界吸收能量才能進(jìn)行。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)具體的化學(xué)反應(yīng)例子和實(shí)驗(yàn)演示，讓學(xué)生直觀感受化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，理解放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的概念。三、放熱與吸熱反應(yīng)師：我們已經(jīng)了解了放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的概念，那么在實(shí)際生活中，哪些化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)，哪些又是吸熱反應(yīng)呢？（學(xué)生自由發(fā)言，列舉生活中的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)）師：大家列舉得很全面。那么，我們?cè)賮?lái)回顧一下剛才的實(shí)驗(yàn)，思考一下為什么氫氣燃燒是放熱反應(yīng)，而氯化銨和氫氧化鋇晶體的混合研磨是吸熱反應(yīng)呢？（教師引導(dǎo)學(xué)生分析反應(yīng)物和生成物的化學(xué)鍵能，解釋能量變化的原因）師：通過(guò)分析我們知道，在化學(xué)反應(yīng)中，化學(xué)鍵的斷裂需要吸收能量，而化學(xué)鍵的形成則釋放能量。因此，當(dāng)化學(xué)鍵的形成釋放的能量大于化學(xué)鍵斷裂吸收的能量時(shí)，反應(yīng)就是放熱反應(yīng)；反之，則是吸熱反應(yīng)。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生分析反應(yīng)物和生成物的化學(xué)鍵能，幫助學(xué)生深入理解放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的本質(zhì)原因。四、化學(xué)能與電能轉(zhuǎn)化師：我們已經(jīng)知道化學(xué)反應(yīng)中伴隨著能量的變化，那么這些能量能否轉(zhuǎn)化為電能呢？讓我們來(lái)看一個(gè)實(shí)驗(yàn)。（教師介紹銅片、鋅片分別插入稀硫酸中的實(shí)驗(yàn)，并觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）師：在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我們觀察到銅片上沒(méi)有氣泡產(chǎn)生，而鋅片上有氣泡產(chǎn)生。這說(shuō)明鋅與稀硫酸發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了氫氣。那么，我們能否利用這個(gè)反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生電能呢？（教師介紹銅鋅原電池實(shí)驗(yàn)，并演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程）師：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們觀察到電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，這說(shuō)明電路中產(chǎn)生了電流。那么，這個(gè)電流是如何產(chǎn)生的呢？明確：在銅鋅原電池中，鋅作為負(fù)極失去電子進(jìn)入溶液，電子通過(guò)導(dǎo)線流向銅片作為正極，與溶液中的氫離子結(jié)合生成氫氣。在這個(gè)過(guò)程中，化學(xué)能被轉(zhuǎn)化為電能。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示和引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，幫助學(xué)生理解化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的基本原理和過(guò)程。五、原電池原理探究師：我們已經(jīng)了解了原電池的基本原理和過(guò)程，那么原電池的工作原理是什么呢？讓我們來(lái)深入探究一下。（教師介紹原電池的工作原理和構(gòu)成條件，并引導(dǎo)學(xué)生分析銅鋅原電池的工作原理）師：在原電池中，負(fù)極是電子流出的極，正極是電子流入的極。負(fù)極上的物質(zhì)失去電子成為陽(yáng)離子進(jìn)入溶液，電子則通過(guò)導(dǎo)線流向正極。在正極上，溶液中的陽(yáng)離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。這樣，就形成了一個(gè)閉合的回路，產(chǎn)生了電流。師：那么，構(gòu)成原電池需要滿足哪些條件呢？明確：構(gòu)成原電池需要滿足兩個(gè)條件：一是兩種活潑性不同的金屬（或非金屬導(dǎo)體）作為電極；二是電極插入電解質(zhì)溶液中形成閉合回路。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)深入探究原電池的工作原理和構(gòu)成條件，幫助學(xué)生理解原電池的基本概念和原理。六、簡(jiǎn)易電池設(shè)計(jì)與制作師：我們已經(jīng)了解了原電池的基本原理和構(gòu)成條件，那么大家能否嘗試設(shè)計(jì)并制作一個(gè)簡(jiǎn)易的電池呢？（教師提供材料如鋅片、銅片、稀硫酸、導(dǎo)線、電流表等，并引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)并制作簡(jiǎn)易電池）師：在制作過(guò)程中，大家需要注意以下幾點(diǎn)：一是要確保電極的活潑性不同；二是要確保電極插入電解質(zhì)溶液中形成閉合回路；三是要觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況，判斷電路中是否產(chǎn)生了電流。（學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和制作，教師巡回指導(dǎo)）師：通過(guò)大家的努力，我們成功制作出了簡(jiǎn)易的電池。那么，大家能否總結(jié)一下制作過(guò)程中需要注意的問(wèn)題和收獲呢？（學(xué)生自由發(fā)言，分享制作過(guò)程中的問(wèn)題和收獲）設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)設(shè)計(jì)并制作簡(jiǎn)易電池的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)操作能力，同時(shí)加深對(duì)原電池原理的理解和掌握。七、實(shí)驗(yàn)優(yōu)化與創(chuàng)新師：我們已經(jīng)成功制作出了簡(jiǎn)易的電池，那么大家能否思考一下如何對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新呢？（學(xué)生自由發(fā)言，提出實(shí)驗(yàn)優(yōu)化和創(chuàng)新的建議）師：大家提出的建議非常有價(jià)值。例如，我們可以嘗試使用不同的電極材料來(lái)觀察電流的變化；可以嘗試改變電解質(zhì)溶液的濃度來(lái)觀察電流的變化；還可以嘗試使用不同的導(dǎo)電材料來(lái)制作電池等。這些優(yōu)化和創(chuàng)新都有助于我們更深入地理解原電池的原理和性質(zhì)。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)優(yōu)化和創(chuàng)新的方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，同時(shí)加深對(duì)原電池原理的理解和掌握。五、板書(shū)設(shè)計(jì)五、板書(shū)設(shè)計(jì)一、化學(xué)反應(yīng)與能量1.化學(xué)反應(yīng)的基本特征

有新物質(zhì)生成，同時(shí)伴隨著能量變化

2.能量變化的形式

熱能、光能、電能等

3.化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因

舊鍵斷裂吸收能量，新鍵形成釋放能量

吸熱反應(yīng)：吸收熱量的反應(yīng)

放熱反應(yīng)：放出熱量的反應(yīng)二、反應(yīng)熱焓變1.反應(yīng)熱

化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中吸收或放出的熱量

2.焓變

在恒壓條件下，反應(yīng)熱等于