《第一章 化学反应与能量转化》全套教案.docx
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《第一章化学反应与能量转化》全套教案
第一章化学反应与能量转化
第一节化学反应的热效应
一、教材分析：
本节首先通过中和热的定量测定，介绍了化学反应伴随着的能量变化，从能量（热量）变化的角度研究化学反应，就是热化学。
又结合高一必修二第二章对化学反应中能量的变化的初步介绍，也就是放热反应和吸热反应，介绍了热化学的基本概念——焓变。
既然化学反应同时含有能量的变化和物质种类的变化，所以要有新的化学用语来表示，引出了热化学方程式。
并通过热化学方程式引出了盖斯定律——化学反应，无论是通过一步完成还是通过几步完成，只要产物种类状态确定，那么反应焓变也是确定的。
二、教学设计及思路：
本节教学内容计划分三个课时，第一课时通过中和热的定量测定这一实验，让学生通过实验了解中和热的概念，感知化学反应的能量变化，以及这种变化的测量难度。
指出研究化学反应的反应热的方法，应该有实验方法和理论方法。
第二课时通过复习高二所学的放热反应和吸热反应，对比、迁移、建构热化学中的基本概念——焓变，明确焓变与反应吸热和放热的关系，了解燃烧热的概念，学会热化学方程式的书写。
第三课时，通过讲练结合的方式，练习热化学方程式，掌握盖斯定律。
第一课时化学反应的热效应
教学目标：
知识与技能：
1．通过反应热定义的学习，了解反应热效应的定量描述与反应条件有关。
2．通过中和热的实验，了解反应热效应的定量测定原理和方法。
过程与方法：
1．通过反应热定义的学习，理解实验研究和理论研究在科学探究方面的意义。
2．在学习过程中，学会运用观察、对比、分析、思考等方法对所获得的信息进行处理。
情感态度与价值观：
1．体会实验成功的喜悦，感悟科学探究的乐趣。
2．养成良好的实事求是的科学态度。
教学重点：
反应热概念的含义
教学设计：
教师活动
学生活动
设计意图
引言：
从接触化学这门学科开始，我们就开始知道化学反应伴随着能量的变化。
指出：
反应热的概念（P2）和计算公式：
Q=－C（T2－T1）。
由学生在书上找到，并一起诵读。
学生举例：
熟悉的化学反应能量变化的形式和放热反应、吸热反应。
学生诵读。
由学生已知内容，设计问题，创设问题情境，引导学生进入学习主题。
下面我们要测试一下盐酸和氢氧化钠反应生成1molH2O的反应热，请同学们先预习P3相关内容，不懂的可以提出来讨论。
学生利用2～3分钟的时间，预习P3的相关内容。
不清楚的提问。
指导学生看书，有利于学生阅读能力的提高，养成自学的习惯。
指导学生分组设计实验：
1．明确反应原理：
H++OH-=H2O
2．讨论完成实验操作步骤：
（参考P3活动·探究）
3．计算生成1molH2O所释放的热量：
Q=4.18×0.200（T2－T1）÷0.1
学生写出盐酸与氢氧化钠反应的离子方程式：
学生设计实验操作步骤，然后交流研讨，完善实验步骤：
学生分组实验，记录实验数据，并代入公式进行计算，得出答案。
通过指导学生完成实验，培养学生的科学探究精神和探究能力。
质疑：
您们已经计算了盐酸和氢氧化钠这一中和反应所释放的热量，看看与书中所给中和热的数量Q=-57.3kJ／mol是否相同。
您们可以独立思考也可以相互讨论应该如何给中和热下一个定义。
中和热：
在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1molH20，这时的反应热叫中和热。
中和热的表示：
H+（aq）+OH-（aq）=H2O
（1）Q=-57.3kJ／mol
讨论：
醋酸与氢氧化钠反应生成1molH20的反应热是不是中和热？
学生讨论，思考，交流，讨论。
学生汇报讨论结果，师生共同讨论，确定中和热的定义。
学生思考后，回答。
如果是硝酸，硫酸与氢氧化钠反应生成1molH20的反应热是中和热，如果是醋酸，该中和反应释放的热量<57.3。
学生得到的答案，与理论值有出入，学生自然开始积极思考为什么？
老师应该鼓励学生进一步发现问题和解决问题，帮助学生提高解决问题的能力。
课堂总结（师生共同完成）：
中和热的测定反应热（热化学）
计算：
Q=－C（T2－T1）
学生补充，认可。
学生养成小结、回顾、反思的习惯。
课后作业：
配套练习，预习焓变。
第二课时化学反应的焓变
教学目标：
知识与技能：
1．通过反应焓变定义的学习，了解反应热和反应焓变的关系。
2．通过热化学方程式的学习，了解热化学方程式的意义，了解燃烧热的概念，体会热力学的严谨性。
过程与方法：
1．通过反应焓变概念的学习，了解实验研究和理论研究在科学探究方面的意义。
2．在学习过程中，学会运用观察、分析、迁移等思维方法来建构新的概念。
情感态度与价值观：
1．体会思考带给人的愉快情感体验，感悟化学学科学习的乐趣。
2．养成良好的实事求是的科学态度。
教学重点：
热化学方程式的正确书写
教学设计：
教师活动
学生活动
设计意图
请学生们先看书P5的焓变内容。
我们来讨论一下焓的概念和特征。
讲解：
从“焓”的字体结构可以看出，左边的“火”意味着能量，右边的“含”意味着贮存、含藏。
也就是说“焓”就是物质所具有的能量。
讨论
（1）：
焓与质量的关系是什么？
（2）：
焓与反应物所处的压强，温度有没有关系？
引出：
热力学中的标准状况：
101kPa，298K
由于反应物和生成物的能量不同，我们通常用“焓变”来表示反应的反应热。
讲述：
由于通常状况下，大气压强的变化忽略不计，如果反应中的能量变化全部转化为热能，那么：
ΔH=QP
讨论：
焓变和反应放热、吸热的关系。
ΔH=H（反应产物）－H（反应物）
ΔH<0反应放出热量放热反应
ΔH>0反应吸收热量吸热反应
学生看书，不懂的可以提问。
学生讨论可以得出：
（1）同一物质在相同状态下，质量加倍，焓加倍。
（2）同一物质，高温状态能量比低温能量高。
如果是气体，质量相同，温度相同，压强不同，能量不同。
压强大，能量大，压强小，能量小。
学生结合高一所学反应放热、吸热与反应物生成物能量的关系自然可以得出焓变和反应放热、吸热的关系。
指导学生看书，有利于学生阅读能力的提高，养成自学的习惯。
让学生调出自己脑子里已有的相关知识，融会到新的知识中。
加深对新知识的认可和理解。
学生通过自己的积极思考，与老师共同努力，建构新的概念和灵活掌握概念。
有利于降低了概念建立的难度，突破教学难点。
设问：
既然化学反应同时存在物质的变化和反应的焓变，如何把这两者同时表达出来呢？
热化学方程式：
1．遵循质量守恒定律和能量守恒定律。
2．书写时要注意：
（1）状态
（2）温度
（3）单位（4）ΔH的数值与系数的倍比关系。
这四点准确了，才能保证能量守恒。
完成P6的交流·研讨，领会热化学方程式的书写注意事项。
教师尽量用简洁、启发式的语言，引导学生领会书本上的知识点。
“交流·研讨”等易于学生完成的内容，绝对不要老师代办。
尽量让学生去做，学会学习。
举例：
请看这两个方程式：
①H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（l）△H1＝－285.8kJ/mol；②H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（g）△H2＝－241.8kJ/mol。
它们都表示氢气燃烧的反应。
△H1和△H2都表示反应放出的热量，哪个是反应的燃烧热呢？
请举手表决。
给出燃烧热定义：
在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。
单位一般用kJ／mol表示。
注意：
完全燃烧是指物质中下列元素完全转变成对应的物质：
C→CO2（g），H→H20（l），S→S02（g）等。
学生思考后，有的选择△H1，有的选择△H2，有的不举手。
学生作纪录。
先有疑问，有争论，才有规定。
才能让学生很自然的接受，燃烧热的概念。
课堂总结（师生共同完成）：
热化学方程式焓变燃烧热
学生补充，认可。
学生养成小结、回顾、反思的习惯。
课后作业：
P9~P101、2、3；预习盖斯定律
第三课时反应焓变的计算
教学目标：
知识与技能：
1．通过盖斯定律求算反应焓变，了解反应焓变与变化途径无关，仅仅与状态有关。
2．通过键能的变化求算反应焓变，了解物质的结构与其能量变化的关系。
过程与方法：
1．通过盖斯定律求算反应焓变的过程，体会数学、物理在学习化学中的重要性，注意理科之间的相互渗透和影响。
情感态度与价值观：
1．体会思考带给人的愉快情感体验。
教学重点：
热化学方程式的正确书写以及反应焓变的计算
教学难点：
反应焓变的计算
教学设计：
教师活动
学生活动
设计意图
请学生们先看书P7～P8关于盖斯定律的内容。
我们来讨论盖斯定律的定义和应用。
讨论并归纳：
不管化学反应是分一步完成或分几步完成，其反应焓变是相同的。
换句话说，化学反应的反应焓变只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。
这就是盖斯定律。
图示：
反应焓变和反应路径的关系
ΔH=ΔH1+ΔH2
例1、请根据方程式：
①C（石墨，s）+O2（g）==CO2（g）△H1=-393.5kJ/mol
②C（金刚石，s）+O2（g）==CO2（g）△H2=-395.0kJ/mol
写出石墨变成金刚石的热化学方程式（25℃,101kPa时），这个方程式给你什么样的启示？
学生看书，不懂的可以提问。
学生参考P8例题在下面做题，有一个同学上讲台板演。
由方程式①－②有：
C（石墨，s）==C（金刚石，s）
△H3==△H1－△H2==1.5kJ/mol
启示：
由石墨转变为金刚石需要吸收能量，根据物质变化遵循能量最低原理，金刚石在若干年后会转变为金刚石。
指导学生看书，有利于学生阅读能力的提高，养成自学的习惯。
通过，学生亲自演练，可以看出学生的思维过程和解题思路，便于点拨学生思维，对学生进行解题思路教学。
例2、0.3mol气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ热量，其热化学方程式是。
又知：
H2O（l）==H2O（g）；△H=+44kJ·mol－1，则11.2L（标准状况）乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是____kJ。
学生在下面思考后做练习，举手到前面板演。
B2H6（g）+3O2（g）=B2O3（s）+3H2O（l）△H=-2165kJ·mol－1
因为22.4L乙硼烷完全燃烧生成气态水释放热量2165-44×3=2033KJ，所以11.2L乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是1016.5kJ
通过方程式的书写，反应放出热量的计算，巩固对热化学方程式的认识和理解。
例3、化学反应可视为旧键的断裂和新键形成的过程，化学键的键能是形成（或拆开）1mol化学键时释放（或吸收）出的能量。
已知白磷和P4O6的分子结构如右图所示，现提供以下化学键的键能（KJ·mol–1）P–P：
198P–O：
360O＝O：
498则反应P4（白磷）+3O2→P4O6的反应热△H为（）
学生回忆高一所学相关内容，认真思考，回答问题。
△H=198×6+498×3-360×12=-1638KJ·mol–1
通过键能和反应焓变的计算关系式，了解物质的结构与其能量变化的关系，感悟正是因为物质的结构不同，才是物质反应能量变化的本质原因。
课堂小结：
基本运算
焓变计算盖斯定律
键能
学生补充，认可，把题目与书上的知识点融会贯通，构建自己的知识网络。
学生养成反复琢磨，精做习题的好习惯。
课后思考题：
按照盖斯定律，结合下述反应方程式，回答问题，已知：
（1）NH3（g）+HCl（g）===NH4Cl（s）△H1=-176kJ/mol
（2）NH3（g）+H2O（l）===NH3·H2O（aq）△H2=-35.1kJ/mol
（3）HCl（g）+H2O（l）===HCl（aq）△H3=-72.3kJ/mol
（4）NH3（aq）+HCl（aq）===NH4Cl（aq）△H4=-52.3kJ/mol
（5）NH4Cl（s）+2H2O（l）===NH4Cl（aq）△H5=？
则第（5）个方程式中的反应热△H是________。
学生课后思考，交流，讨论，钻研。
给予部分学生提供具有挑战性的习题，激励这些学生知难而进，勤奋探究。
课后作业：
P104；P323
第二节电能转化成化学能——电解
三维目标：
1、知识与技能：
掌握电解、电解池概念；运用电解的原理分析食盐水的电解，铜的精炼。
2、过程与方法：
建立较复杂体系中所发生的反应及其电解的实用价值。
提高学生的实验能力和分析能力。
3、情感、态度与价值观：
体会电解对人类社会的重要贡献，化学学科的重要性。
教学重点：
电解的原理及其运用
教学难点：
电解原理
教学用时：
2学时
教学过程：
第一课时
教师活动
学生活动
设计意图
〔引言〕在必修课的学习中，我们了解了化学能可以转化成电能，那电能是否可以转化成电能？
可以，电解
让学生了解
电能与化学能之间关系
〔过渡〕电解对大家来说并不陌生，，那什么称为电解，它的原理如何了解。
阅读课本11\12页
认识新概念，明确本节课的重点
〔讲解〕我们就以工业上电解熔融氯化钠来了解电解的原理。
〔投影〕观察图1-2-2，看整个装置由哪些部分组成，同时思考姓下面问题：
电池正负极分别连接的电极是什么，接通电源后，Na+和Cl-分别向哪个方向移动，外电路中电子如何流动，移动到电极表面的Na+和Cl-将发生什么变化？
学生观察，思考，并积极回答问题
〔回答〕正极连接石墨，负极连接铁电极。
接通电源，电子从负极流出，聚集在铁表面，而石墨电极的电子流入正极，表面带上正电荷，所以Cl-流向石墨，Na+流向铁电极，到了表面后，Cl-失去电子变成原子，再结合为Cl2,Na+得到电子变成Na。
让学生通过自己的观察，能用已经掌握的知识来逐步认识电解的原理，电解池的构成。
〔板书〕电极反应：
2Na+＋2e→2Na还原
2Cl-－2e→Cl2↑氧化
记笔记
归纳出半反应，电极反应的概念
知道氧化和还原反应与半反应的关系
〔总结〕这种让直流电通过电解质溶液或熔融电解质，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解
理解概念
认识由个例上升到一般，引出定义
〔讲解〕电极确定：
与电源正极相联的是阳极
发生氧化反应，失电子
与电源负极相联的是阴极
发生还原反应，得电子
注意得失与氧化还原之间关系
氧化与还原归结为电子的得失。
〔过渡〕如果电解的不是电解质，而是含有多种离子的电解质溶液，那在电解的时候又是什么样子呢，会是哪种离子先得失电子？
人们根据大量试验，总结出离子的放电顺序，放电的顺序取决于离子的本性，离子的浓度和电极的材料。
（1）阳离子（在阴极放电）：
Ag+Fe3+Cu2+H+（浓度较大时）Fe2+Zn2+
H+（浓度较小时）Al3+
（2）阴离子（在阳极放电）：
S2—I－Br－Cl－OH－NO3－
（3）阴极材料不参加反应，阳极材料为活泼金属时，材料先失去电子。
基本内容要求掌握
根据书本上的内容，选择重点介绍部分离子，便于理解和记忆。
〔指导〕阅读课本12页的资料在线，了解石墨电极为惰性电极。
阅读
常识
〔总结〕原来电解的过程就是通过电源提供电子来使氧化还原反应分别在两级发生的过程，它可以实现许多仅依靠化学方法而不能实现的反应，在我们的实际生产生活中有巨大应用。
为下节课做铺垫
作业布置：
用表格的形式将电解的原理表示出来。
第二课时
〔引言〕大家知道金属钾是怎么发现的吗？
英国化学家戴维把直流电插入熔融的氢氧化钾种，奇迹产生了，在阴极产生了一种银白色的金属，随即形成紫色的火焰，这就发现了钾元素。
说明电解在我们的实际生产生活中有着巨大的应用，下面我们来一一了解
引起学生的学习兴趣
〔板书〕二、电解原理的应用
1、电解饱和食盐水
〔分析〕观察1-2-4，看活动、探究。
分析饱和食盐水中存在哪些离子，在电场中它们的它们的移动方向如何，写出电极反应和电解反应方程式
通过前面的学习，学会用知识来解决问题
（板书）现象：
阴极：
有气泡，滴加酚酞会变红
当Na+H+趋向阴极，H+先得到电子
阳极：
有气泡，加湿润淀粉碘化钾会变蓝
当Cl-和OH－趋向阳极，Cl-先失去电子
总反应：
2NaCl+2H2O→2NaOH+H2↑+Cl2↑
自己动手比较离子的得失电子能力，写出相应的电极反应，总结出反应现象
给出相应的知识点，在老师的帮助下，学生自己学会运用，并建构自己的知识体系。
（过渡）看反应的生成物，根据以往的知识，NaOH可以和Cl2反应，H2和Cl2反应，这些生成物人们怎么将其分开收集呢？
大家看书15页的化学于技术。
总结，归纳
用离子交换膜。
（了解即可）
将理论于实践相结合，帮助学生将思维更全面。
（讲解）我们用化学方法冶炼得到的铜是粗铜，而实际生成要求的是精铜，所以工业上往往使用电解法除去这些杂质。
请同学们思考：
比铜活泼的金属的最终的存在形式；铜的存在形式；没有铜活泼的其他杂质的存在形式？
1-2-7详细的展示了铜的电解精炼过程。
从电子的流向，杂质离子的去留都有细致的描述。
活泼金属以离子形式存在溶液中，铜到阴极，不活泼金属在阳极泥中
认识电解的实际应用价值，激发他们对化学的兴趣。
把粗铜分成三个部分，从活泼性上加以区别，符合电解的规律
给定思路，加强学生解决问题的能力
（实验）运用电解原理，设计电镀的实验，看17页的活动探究
听取每小组的报告，找到不足或改进的地方，在学生实验时，注意操作
分小组讨论，设计并实验
写出电极方程式
提高实验和动手、合作能力
〔总结〕电解是工业中重要的生成方法，希望同学们可以掌握电解的原理，了解它的重要意义。
作业布置：
课本18页第1、2、3题
教学设计
第三节化学能转化为电能
（共三课时）
一、教学目标
1、知识与技能目标
①通过对铜锌原电池的分析,了解原电池的工作原理,根据电流的方向判断原电池的正极和负极的方法,以及电池反应的概念。
②通过学习、了解常见化学电池的种类及其工作原理,认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。
③通过分析铜-铁接触处形成原电池的例子,理解金属腐蚀的电化学原理以及防护的原理。
2、过程与方法目标
①通过原电池装置的设计实验,培养学生动手、动脑的能力,以及分析、处理实验数据的能力。
②通过交流讨论,训练学生的思维能力,培养学生获取分析处理、归纳信息的能力。
3、情感态度与价值观目标
通过学习,使学生从能量的角度比较深刻的了解化学学科学对人类的贡献,从而赞赏化学的作用。
二、重点、难点
重点:
原电池的工作原理,写出简单的电极反应及电池反应,金属腐蚀的电化学原理以及据此而设计的防护原理。
难点:
原电池的工作原理,金属发生吸氧腐蚀的电化学原理。
三、教学过程
第1课时原电池的工作原理
[引言]通常情况下,化学反应中的能量变化主要是化学能和热能之间的转化，实际生产生活中电能的应用更广。
第二章我们学习了把电能转化为化学能的装置—电解池,今天我们继续讨论在必修（Ⅱ）中学习的把化学能转化为电能的装置—原电池。
[指导实验]学生分组设计实验
[实验1]将锌片和铜片分别通过导线与电流计连接,并使锌片和铜片直接接触,然后浸入盛有
CuSO4溶液的烧杯中。
现象:
铜片表面明显有铜析出,电流计指示无电流通过。
[实验2]将锌片和铜片分别通过导线与电流计连接,并使锌片和铜片不直接接触,然后浸入盛有CuSO4溶液的烧杯中。
现象:
电流计指针发生偏转,并指示出电子是由锌片流向铜片;在铜片的表面有红色铜析出。
[问题讨论]实验1:
在不同电极上发生反应,电流计指针不动的原因,可能与锌片和铜片直接接触有关,电子没有通过导线。
实验2:
发生了原电池反应,该装置构成原电池,锌为原电池负极,铜为正极。
但随着上述实验时间的延续,电流计指针偏转的角度逐渐减小,最终又没有电流通过,同时锌片表面逐渐被铜全部覆盖,分析、讨论原因。
由于锌片与CuSO4溶液直接接触,在反应一段时间后,难以避免溶液中有Cu2+在锌片表面被直接还原,一旦有少量铜片在锌片表面析出,即在负极（Zn）表面也构成了原电池，进一步加速铜在负极表面析出，致使向外输出的电流强度减弱。
当锌片表面完全被铜覆盖后，反应终止了，也就是无电流再产生。
［讨论］设计新实验装置
把Zn放在ZnSO4溶液中，把Cu放在CuSO4溶液中，在两个烧杯中间放盐桥（盐桥中通常装有琼胶的KCl饱和溶液）。
［学生小结］1、原电池的负极及其电极反应：
Zn－2e－=Zn2+（Zn→Zn2+＋2e－）
2、原电池的正极及其电极反应：
Cu2+＋2e－=Cu
3、原电池的电流是怎样产生的。
负极用还原性较强的物质，负极向外电路提供电子；正极用氧化性较强的物质，正极从外电路得到电子。
在原电池内部，两极浸在电解质溶液中，并通过正负离子的定向运动而形成电路。
正离子向正极移动，负离子向负极移动。
［课后讨论］对比电解池，它们在工作原理上有什么不同？
课堂练习：
某化学研究性学习小组进行如下实验操作：
把用砂纸去膜等大的镁片和铝片，分别同量程为500µA的电表“－”、“＋”端相连接，迅速将两电极插入盛有1mol·L-1的NaOH溶液中，观察到开始电表指针向右偏移约500µA，铝片表面有许多气泡，很快电流逐渐减少直至0，随后，指针向左偏移，且电流逐渐增大至约400µA，此时铝片表面气泡有所减少，但镁条表面只有极少量的气泡产生。
实验刚开始，镁为____极，电极反应为______________________________。
实验一段时间后，铝为_____极，电极反应为__________________________________。
第2课时化学电源
［多媒体展示］展示生活中常见的电池或实物
普通的锌锰电池，碱性锌锰电池，手机，银锌电池，锂电池，铅蓄电池，氢镍电池，燃料电池图片等。
［讲解］根据化学电池的用途，可以分为一次电池，可充电电池和燃料电池。
［板书］一、一次电池
观察锌锰干电池，根据日常生活常识，请同学叙述干电池的正极材料、负极材料、两极之间的填充物。
（填充物分为酸性和碱性两种）
①酸性锌锰电池为充入NH4Cl和ZnCl2浓溶液，用淀粉糊固定化。
电极反应：
负极反应Zn→Zn2+＋2e－
正极反应2NH4＋＋2e－→2NH3＋H2
②碱性锌锰电池为KOH代替NH4Cl作电解质
负极反应Zn＋2OH－→ZnO＋H2O＋2e－
正极反应MnO2＋2H2O＋2e－→Mn（OH）2＋2OH－
电池反应Zn＋MnO2＋H2O＝ZnO＋Mn（OH）2
讨论：
酸性锌锰电池和碱性锌锰电池的优缺点。
［板书］二、可充电电池（二次电池）
常见的为铅蓄电池。
［展示］铅蓄电池的组成结构。
请同学们介绍主要结构以及发生的电极反应。
负极反应Pb＋SO42－
PbSO4＋2e－
正极反应PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－
PbSO4＋2H2O
放电时为电池反应：
Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4＋2
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