高一化学第二章 第一节化学能与热能第二课时教案 新课标 人教版 必修2.docx
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高一化学第二章第一节化学能与热能第二课时教案新课标人教版必修2
2019-2020年高一化学第二章第一节化学能与热能第二课时教案新课标人教版必修2
教学目标：
1．通过科学探究活动，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。
2．拓宽学生的科学视野，使学生建立正确的能量观。
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。
教学过程：
[复习]1．化学键与反应中能量变化关系？
2．反应吸放热与反应中能量关系？
[过渡]上一节我们从理论上对反应放吸热进行了探讨，这节课我们主要通过实验来探讨分析反应过程中的吸放热问题。
[实验2-1]
[讲解]注意事项：
铝与稀酸和弱酸反应现象不明显，常常需要加热，所以要选择强酸且浓度不要太低。
尽量使用纯度好的铝条，反应前要用砂纸打磨光亮，这样进行实验时，用手触摸才能明显感觉到反应放热，用温度计测量效果会更好。
[分组实验]巡视指导
[填写实验记录]
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]
1.铝与盐酸反应的化学方程式：
。
2.在反应过程中你将能看到什么现象？
3.用眼睛不能直接观察到反应中的热量变化，你将采取哪些简单易行的办法来了解
反应中的热量变化？
4.要明显的感知或测量反应中的热量变化，你在实验中应注意哪些问题？
[反思与评价]
（一）个人反思和总结
1.通过这个实验你学到了哪些化学知识？
学会了哪些实验方法？
2.在整个过程中，你最满意的做法是什么？
你最不满意的做法是什么？
（二）组内交流和评价
1.在思考、讨论过程中，同组成员给了你哪些启示？
你又给了同组成员哪些启示？
2.在实验过程中，同组成员给了你哪些帮助？
你又给了同组成员哪些帮助？
（三）组间交流和评价
1.当听完其他小组的汇报后，发现他们的哪些做法比你们小组的好？
哪些不如你们
的好？
2.当听完其他小组的汇报后，你是否又有了新的想法？
[实验2-2]
[讲解]注意事项：
这个实验成功的关键是在短时间内反应充分进行，使体系温度快速降低，将玻璃片上的水凝固。
实验中要注意两点：
（1）将Ba（OH）2·8H2O晶体研磨成粉末，以便与NH4Cl晶体充分接触；
（2）由于该反应属于固相反应，一定要在晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物，以使它们很快起反应；（3）反应放出有刺激性气味的氨气，会造成学习环境的污染，所以要注意对氨气的吸收。
[分组实验]阅读教材并根据已有知识设计实验方案和实验步骤如下：
[填写实验记录]
实验步骤
实验现象
得出结论
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
有NH3气生成
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
用化学方程式表示上述反应：
Ba（OH）2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O
[反思与评价]
1.整个实验中有哪些创新之处？
2.在实验过程中对你最有启迪的是什么？
[实验2-3]
[讲解]实验注意事项：
通过三组强酸和强碱之间的反应对比实验，定性的抽象出“中和热”概念。
在实验中要注意：
（1）三组实验所处条件要相同，如使用的仪器、外界环境中温度和压强要相同；
（2）三组实验酸和碱的用量要相同，以保证生成水的量相同
（3）控制相同的反应时间。
[学生分组实验]三个学生分成一组进行实验，其中每个学生做一个实验并记录现象和数据，供组内交流、比较使用，然后讨论得出结论。
最后向全班汇报，进行组间交流。
步骤一：
三个学生各取一个大小相同的试管，分别做一个实验并记录实验现象和数
据。
步骤二：
汇总实验现象和数据并列表比较。
步骤三：
对实验进行原理性抽象──为什么强酸与强碱发生反应时都会放出热量？
[填写实验记录]
反应物
及用量
酸
HNO350mL1mol/L
HCl50mL1mol/L
HCl50mL1mol/L
碱
NaOH50mL1mol/L
NaOH50mL1mol/L
KOH50mL1mol/L
混合前温度
室温
室温
室温
混合后温度
t1
t2
t3
结 论
HNO3与NaOH发生中和反应时放热
HCl与NaOH发生中和反应时放热
HCl与KOH发生中和反应时放热
对实验进行
归纳和概括
强酸与强碱发生中和反应时放出热量
[讨论分析]三个反应的化学方程式和离子方程式分别为：
HNO3+NaOH=NaNO3+H2O，H++OH-=H2O
HCl+NaOH=NaCl+H2O，H++OH-=H2O
HCl+KOH=KCl+H2O，H++OH-=H2O
[小组发言]由此可见，三个反应的化学方程式虽然不同，反应物也不同，但是它们的反应本质相同，都是H+与OH-离子反应生成水的反应，属于中和反应，其离子方程式都是：
H++OH-=H2O。
所以，可提出推测，即中和反应都放热。
由于三个反应中H+和OH-离子的量都相等，则生成水的量也相等，故放出的热量也相等（在上述三个实验中，温
度上升的幅度接近）。
[概念]※酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热。
[板书]1、2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑反应放热
Ba（OH）2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O反应吸热
H++OH-=H2O反应放热
[小组分析]利用第一课时所学的知识，从理论上分析以上反应为何是吸热或放热反应
[小组发言]利用投影评价。
[讲述]化学反应大部分为放热反应，如，铝片与盐酸的反应是放热反应。
木炭、氢气、甲烷等在氧气中的燃烧反应也都是放热反应。
少部分是吸热反应，如二氧化碳与碳的反应。
[学与问]这里所列举的两类反应说明了化学反应与热能之间的辩证关系以及它们之间的相互转化：
一方面，用煤、石油、天然气的燃烧放热来说明化学能向热能的转化，人们利用这些化学反应获取能量；另一方面，用CaCO3经过高温煅烧分解生成CaO来阐述热能对化学
反应的支持作用，人们利用热能来完成常温下很难发生的化学反应。
[思考与交流]如何通过实验来测定盐酸与氢氧化钠反应的中和热？
你认为再设计实验装置和操作时注意那些问题？
你准备如何进行实验？
[提示]在设计实验装置和操作时应从两个方面考虑，一是注重“量”的问题，如①反应物的浓度和体积取定值；②测量反应前后的温度值；③做平行实验取平均值。
二是尽量减小实验误差，如①用经过标定的盐酸和氢氧化钠溶液；②量液器最好使用移液管；③搅拌使反应充分进行；④及时散热，使混合液温度均衡；⑤温度计的精确度高，最好使用精度为0.1℃或更高的温度计；⑥盐酸跟氢氧化钠溶液混合后液面上方的空间尽可能小；⑦使用绝缘装置，避免热量散发到反应体系之外；⑧温度计要读准确。
[讲述]人类不但利用化学能转化为热能的原理来获取所需的能量进行生活、生产和科研，如化石燃料的燃烧、炸药开山、发射火箭等。
化学家们也常常利用热能使很多化学反应得以发生。
从而探索物质的组成、性质或制备所需的物质，如高温冶炼金属、分解化合物等。
化学反应伴随着能量变化是化学反应的一大特征。
化学物质的化学能通过化学反应转化为热能，是人类社会发展的动力之源；而热能转化为化学能又是人们进行化学科研创造新物质不可缺少的条件和途径。
[学生阅读]科学视野：
生物体中的能量转化
能量转化在生物体内也是普遍存在的。
例如植物通过光合作用使光能转化为化学能储存在所形成的淀粉等糖类中。
人通过食物将淀粉等糖类摄入体内，通过一系列化学反应（生化反应）释放出能量，维持人的生理活动。
…生物氧化是在…。
在分子水平上，化学和生物学正在出现交叉和融合。
化学必将对生物与生命科学的发展做出更大的贡献。
[问题]1、生物氧化与化学氧化有是什么异同？
2、化学与生物学能否出现交叉？
为什么？
[板书]2、
（1）生物体中的能量变化（图2-2太阳能与人类生存）
[投影]图2-2太阳能与人类共存
[科学视野]投影：
1、社会发展与能源利用（图2-3不同社会发展水平时期的人均耗能量）
阅读：
2、人类利用能源的三个阶段
柴草时期：
（图2-4中国古代制陶图）
化石能源时期：
（图2-5汽车发动机汽缸中燃料燃烧）
多能源结构时期：
[板书]
（2）社会发展与能源利用
[小结]略
[作业]P334、5、6、7、8
[板书计划]1．2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑反应放热
Ba（OH）2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O反应吸热
H++OH-=H2O反应放热
2．
（1）生物体中的能量变化
（2）社会发展与能源利用
[研究性实验]【简易冰袋的制取】实验报告单
实验目的：
研究简易冰袋的原理、效果以及实际应用。
实验材料：
碳酸钠、硝酸铵、塑料薄膜袋、玻璃片、两个相同的
易拉罐、两个香蕉。
实验原理：
碳酸钠与硝酸铵反应要吸热。
1．冰袋效果的实验过程：
将碳酸钠与硝酸铵以3:
2、1:
1、1:
2，3:
1的不同比例混合，装入大薄膜袋中，把袋放在一块沾水的玻璃片上。
实验现象：
2分钟后，以3:
2比例的冰袋上先出现小冰晶，而其它三个冰袋出现冰晶要慢，且不明显。
实验结论：
碳酸钠与硝酸铵反应时，按3:
2的比例配制制冰袋效果最佳。
2、冰袋的实际应用的实验过程：
在以上的实验基础上，用两根差不多的新鲜香蕉，一根放在以3:
2比例配制的简易冰袋的易拉罐里，另一根放在无冰袋的易拉罐里。
实验现象：
放在有简易冰袋的易拉罐里的香蕉温度下降，而无冰袋的香蕉无现象。
7天后观察，有简易冰袋的香蕉明显比另一根香蕉新鲜一些。
实验结论：
用3:
2比例配制的简易冰袋适用于保存食物。
2019-2020年高一化学第二章第三节化学反应的速率和限度教案新课标人教版必修2
一、教学设计
在前面两节中，教材着重探讨化学能向其他形式的能量（如热能和电能）的转化，并指出化学反应中的物质变化及伴随发生的能量变化是化学反应的两大基本特征。
本节教材则是从另一个角度研究化学反应，探讨人类面对具体的化学反应要考虑的两个基本问题：
外界条件对化学反应速率和反应限度的影响。
人类要利用和控制化学反应，如提高燃料的利用率，必须了解这些问题。
本节内容是对前两节内容的拓展和完善。
通过学习使学生对化学反应特征的认识更深入、更全面，在头脑中建立起一个有关化学反应与能量的完整而又合理的知识体系。
本节教学内容分为两部分：
第一部分，从日常生活中学生熟悉的大量化学现象和化学实验入手，引出反应速率的概念。
在此基础上又通过实验探究，总结影响化学反应速率的因素。
这部分内容是后面学习化学反应限度概念的基础。
第二部分，在对影响化学反应速率的因素进行实验探究和总结后，教材又设置新的实验探究，让学生发现化学反应限度问题，经过对该问题的再认识，逐步形成了化学反应限度的概念，并以上述观点为指导去分析和解决实际问题。
本节教学重点：
化学反应速率和反应限度概念；了解影响化学反应速率和反应限度的因素。
本节教学难点：
化学反应限度的本质原因及外部特征。
本节教学设计的指导思想，是由浅入深，从学生日常生活中的化学现象和实验中抽象出有关的概念和原理。
形成一个由宏观到微观、由感性到理性、由简单到复杂的科学探究过程。
采用“指导发现与问题解决相结合”教学模式进行教学更能体现上述教学指导思想。
其主要过程是：
关于“化学反应速率”的具体教学程序设计为：
关于“化学反应的限度”的具体教学程序设计为：
本节可划分为两课时：
第一课时是化学反应速率的概念、表示方法以及影响因素；第二课时是化学反应限度概念，化学平衡状态的本质、外部特征、影响反应限度的因素。
燃料利用问题。
教学评价。
二、活动建议
【实验2-5】【实验2-6】
实验要点：
1.实验使用的双氧水浓度不能过大，防止产生气体过多和过快。
2.由于是对比实验，所以注意反应物的用量要尽可能的相同，试管规格也要相同。
3.为增加实验的趣味性，可以进行实验改进，如：
使用气球或盛有红墨水的压力玻璃管等。
1.反应原理探究
实验题目
双氧水分解反应
实验步骤
在一支试管中加入2～3mL约5%的H2O2，然后滴加1～2滴1mol/L的FeCl3溶液
待试管中产生大量气泡时，用带火星的火柴梗检验产生的气体
实验现象
用化学方程式解释实验现象
思考问题
寻找答案
1.通过观察什么现象来判断该反应进行得快慢？
2.还有哪些其他办法观察该化学反应速率？
列出你对
问题的
想 法
2.温度对化学反应速率影响的实验探究
根据所给出的仪器和药品设计实验方案、步骤和装置。
①按下列装置和实验步骤进行对比实验。
②记录现象。
③处理分析实验现象。
④得出结论。
操作方法：
在三支相同的试管中分别加入2～3ml约5%的H2O2，然后在每一支试管中滴加2滴1mol/L的FeCl3溶液后立即套上气球（大小相同）。
等三支试管上的气球大小差不多相同时，同时置于三个烧杯中观察现象。
3.催化剂对化学反应速率影响的实验探究
根据所给出的仪器和药品设计实验方案、步骤和装置。
①按下列装置和实验步骤进行对比实验。
②记录现象。
③处理分析实验现象。
④得出结论。
操作方法：
在三个相同的带活塞的漏斗中分别加入2～3mL约5%的H2O2，然后在一支试管中滴加2滴1mol/L的FeCl3溶液，另一支试管中加入少量MnO2固体。
同时向三支试管中放入漏斗中的全部溶液，观察红墨水上升情况。
【实验2-7】
活动过程设计
实验步骤
向3～4mL1mol/L的CaCl2溶液中滴入1mol/L的Na2SO4溶液
实验现象
化学方程式
离子方程式
小组讨论
交 流
向上述反应后的清液中滴入适量1mol/L的Na2CO3溶液会出现什么现象
对于实验现象
提出的假设，
说明理由
假设：
理由：
实验证明
你的假设
现象：
化学方程式
离子方程式
解 释
三、问题交流
【思考与交流】
日常生活中的化学变化有快有慢。
有的反应瞬间完成，如爆炸；有的化学反应要经历几万年以上，如化石燃料的形成和溶洞的形成；有的反应在高温条件下变化快，在低温的条件下变化慢，如食品的变质；还有的反应在干燥的环境中变化慢，在潮湿的环境下变化快，如钢铁的锈蚀。
人们在实验室进行化学反应时，常常采用粉碎反应物以增大其接触面积，或将固体反应物溶于水中以提高其接触机会，或加入催化剂等措施来提高化学反应速率。
将这些学生熟知的化学现象和事例引入课堂学习之中，能提高学生学习化学的兴趣，会使学生深刻体会到化学知识与生活的密切联系，对培养学生正确的科学价值观十分有利。
在生产、生活和科研中，常会遇到通过控制反应条件使化学反应按照人们的期望去完成，如对提高对人类有用的化学反应速率和反应程度，以提高原料的利用率或转化率。
对这些问题的研究不仅能让学生认识到面对一个具体化学反应所必须考虑的基本问题，还能对人们将提高燃料的燃烧效率、提高能量的转化率，作为解决能源危机的有效途径有更深刻的理解。
四、习题参考
1.升高温度可以增大化学反应速率，因为温度升高，反应物分子的能量增加，使有效碰撞次数增多因而化学反应速率增大。
例如，在夏季食品更易变质。
反应物的浓度增大可以增大化学反应速率，当增大反应物的浓度时，活化分子的数量增多，使有效碰撞次数增多因而化学反应速率增大。
固体反应物的表面积越大，会使反应物的接触面积增大，使有效碰撞次数增多因而化学反应速率增大。
催化剂能够增大化学反应速率，是由于催化剂能够降低反应所需要的能量，这样会使更多的反应物分子成为活化分子，从而增大化学反应速率。
2.面粉属于表面积非常大的有机物，与空气的接触面积大，所以，非常容易剧烈燃烧而发生爆炸。
3.
（1）提高温度或使用催化剂都可以促进KClO3的分解。
（2）2KClO32KCl+3O2↑
教学资源
1.反应热和键能的关系
在化学反应中，从反应物分子转变为生成物分子，各原子内部并没有多少变化，但原子间的结合方式发生了改变。
在这个过程中，反应物分子中的化学键部分或全部遭到破坏，生成物分子中的新化学键形成。
实验证明，在破坏旧化学键时，需要能量来克服原子间的相互吸引；在形成新化学键时，由于原子间的相互吸引而放出能量。
化学反应的反应热就来源于旧化学键的破坏和新化学键的形成所发生的能量变化。
化学键是分子中相邻原子间的强烈的相互作用，这种相互作用具有一定的能量，这一能量就是键能。
键能常用E表示，单位是kJ/mol。
下面用乙烷裂解为乙烯和氢气为例，根据化学反应中化学键的改变和键能的变化来分析反应热和键能的关系。
在乙烷分子中，原子间的结合力可归结为6个C—H键和1个C—C键：
H H
| |
H—C—C—H
| |
H H
在乙烯分子中，原子间的结合力可归结为4个C—H键和1个CC键：
从键能数据估算反应热的具体方法和步骤如下：
（1）写出反应的化学方程式，并突出反应物和生成物分子中的各个化学键。
（2）归纳出化学键改变的情况。
6C—H+C—C→4C—H+CC+H—H
即：
2C—H+C—C→CC+H—H
（3）从键能的表中，查出有关的数据。
E（C—H）=414.4kJ/mol
E（CC）=615.3kJ/mol
E（C—C）=347.4kJ/mol
E（H—H）=435.3kJ/mol
（4）根据下列公式粗略地估计反应热（ΔH）。
ΔH=∑E（反应物）-∑E（生成物）
上式表明，反应热等于反应物的键能总和跟生成物的键能总和之差。
ΔH=〔2E（C—H）+E（C—C）〕-〔E（CC）+E（H—H）〕
=（2×414.4+347.4）kJ/mol-（615.3+435.3）kJ/mol
=125.6kJ/mol
这表明，上述反应是吸热的，吸收的热量为125.6kJ/mol。
其他反应是吸热还是放热，数值是多少，可以用以上方法进行估计。
2.原电池
课文里所讲的原电池，是为了便于说明原电池化学原理的一种最简单的装置。
如果用它作电源，不但效率低，而且时间稍长，电流就不断减弱，因此不适合于实际应用。
这是什么原因呢？
主要是由于在铜极上很快就聚集了许多氢气泡，把铜极跟稀硫酸逐渐隔开，这样就增加了电池的内阻，使电流不能畅通。
这种作用称为极化作用。
为了避免发生这种现象，设计了如图2-4的原电池装置。
在两个烧杯中分别放入锌片和锌盐溶液、铜片和铜盐溶液，将两个烧杯中的溶液用一个装满电解质溶液的盐桥（如充满KCl饱和溶液和琼脂制成的胶冻）连接起来，再用导线将锌片和铜片联接，并在导线中串联一个电流表，就可以观察到下面的现象：
（1）电流表指针发生偏转，根据指针偏转方向，可以判断出锌片为负极、铜片为正极。
（2）铜片上有铜析出，锌片则被溶解。
（3）取出盐桥，指针回到零点，说明盐桥起了沟通电路的作用。
发生上述现象的原因是由于锌比铜活泼，容易失去电子变成Zn2+进入溶液，电子通过导线流向铜片，硫酸铜溶液中的Cu2+从铜片上获得电子变成铜原子沉积在铜片上。
由于电子从锌片流到铜片，所以锌片上发生氧化反应，铜片上发生还原反应。
Zn-2e-=Zn2+
Cu2++2e-=Cu
总反应式：
Cu2++Zn=Cu++Zn2+
一定时间后，溶液会因带电离子的积累（ZnSO4溶液中的Zn2+离子过多，CuSO4溶液中的SO42-离子过多）而阻碍电子的转移。
但有盐桥存在，允许溶液中离子迁移，以中和过剩的电荷，起了沟通电路的作用，使传递电子的反应能继续进行。
于是，锌和CuSO4的氧化还原反应的化学能转变成外电路上电子流动的电能。
从分析铜-锌原电池的组成可以看出，原电池是由两个半电池组成的。
锌和锌盐溶液组成一个半电池，铜和铜盐溶液组成另一个半电池。
组成半电池的导体叫电极，失去电子的电极为负极，得到电子的电极为正极。
不参加电极反应的电极叫惰性电极，如铜电极。
上述原电池的装置可用符号来表示：
Zn|ZnSO4‖CuSO4|Cu
负极 盐桥 正极
每个半电池都由两类物质组成，一类是可作还原剂的物质，如锌和铜，称为还原型物质。
另一类是可作氧化剂的物质，如ZnSO4和CuSO4，称为氧化型物质。
相对应的氧化型物质和还原型物质组成氧化还原电对，常用如下符号表示：
Zn2+/Zn,Cu2+/Cu。
不同氧化态的同一元素的离子或单质等也可构成氧化还原电对，如Fe3+/Fe2+、Cl2/Cl-、O4/OH-等。
3.课外实践活动案例
【实验探究1】中和热的近似测定
1.用量筒（最好使用移液管）量取50mL1mol/L的盐酸，加入100mL的烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度（tHCl），记录在下页表中。
2.用另一支量筒量取50mL1mol/L的NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度（tNaOH），也记录在下页表中，并计算起始温度的平均值（t1）。
3.把试管中的氢氧化钠溶液一次倒入盛盐酸的烧杯里，跟盐酸混合，随即盖上泡沫塑料板。
搅拌溶液，然后读出混合液的最高温度（t2），记录在表内。
4.根据上述测得的实验数据，按下式近似计算强酸强碱的中和热。
中和热=（m×C×△t×10-3）/n（H2O）（kJ/mol）
式中m是混合液的质量（把盐酸和氢氧化钠溶液的密度近似看作水的密度为1g/cm3来计算），C是混合液的比热容（近似取4.18kJ/kg·K），n（H2O）是中和反应生成水的物质的量（单位mol）。
实验
序号
物质
起始温度t1/℃
终止温度
t2/℃
温差
t2-t1/℃
中和热
/kJ/mol
①
HCl
tHCl=
t1=（tHCl+tNaOH）/2
=
t2=
t2-t1=
NaOH
tNaOH=
②
HCl
tHCl=
t1=（tHCl+tNaOH）/2
=
t2=
t2-t1=
NaOH
tNaOH=
③
HCl
tHCl=
t1=（tHCl+tNaOH）/2
=
t2=
t2-t1=
NaOH
tNa
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