高中化学《化学能与热能》教案13 新人教版必修2.docx
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高中化学《化学能与热能》教案13新人教版必修2
2019-2020年高中化学《化学能与热能》教案13新人教版必修2
教学目标：
1、通过实验知道化学反应中能量变化的主要表现形式，能根据事实判断吸热反应、放热反应，能说出中和热的涵义。
2、通过实验探究体验科学研究的一般过程，了解科学研究的基本方法。
重点难点：
吸热反应、放热反应、中和热等基本概念。
教学过程：
[基础知识回顾]
什么是化学键？
______________________________________________。
它有哪些主要类型?
_____________________,其特点各是什么?
______________________________________.
[基础知识预习]
1.我们知道,分子或化合物里的原子之间是通过____________相结合的,而化学键是与
______联系在一起的.当物质发生化学反应时,断开反应物的化学键要________（放出或吸收）能量,而形成生成物的化学键要_________（放出或吸收）能量,因此,一个化学反应在发生过程中是放出能量还是吸收能量取决于______________________________________________的相对大小.所以,化学反应中能量变化的主要原因是________________________________.
2.化学上把______热量的化学反应叫做放热反应,______热量的化学反应叫做放热反应.
3.化学能是能量的一种形式,它同样可以转化为其他形式的能量,如_______________等.
4.一种能量可以转化为其他另一种能量,但是总的能量_______,这就是能量守恒定律.
实验探究1
【实验2-1】实验要点：
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。
实验报告设计：
实验目的 1.了解铝与盐酸反应中热量变化的情况；
2.学会观察和测定化学反应中热量变化的方法。
实验要求 组内成员共同合作完成下列三个栏目中所要求的学习任务。
实验活动时间：
小组成员姓名：
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？
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
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？
根据你在这次活动中的收获和表现，以10分制计算，你的得分是 。
请阐述理由:
____________________________________________。
请将你的报告送交到老师处。
谢谢合作！
实验探究2[实验2-2]
实验要点：
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。
实验探究过程如下：
（一）提出研究的题目
在常温下氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应过程中能量的变化。
（二）收集实验证据
1.阅读教材并根据已有知识设计实验方案和实验步骤如下：
2.根据上述实验方案和步骤讨论实验过程中应注意的问题。
3.分组实验，观察实验现象，收集实验事实。
4.汇报实验现象和结果。
（三）整理并得出结论
1.列表整理实验事实和结论：
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
用手触摸烧杯下部
用手拿起烧杯
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
反应完后移走烧杯上的多孔塑料片，观察反应物
2.用化学方程式表示上述反应：
_________________________________________________________________________.
（四）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？
2、你觉得做这个实验时需要注意哪些问题？
还可以做哪些改进？
实验中对你最有
启发的是什么？
[小结]
化学反应中的能量变化经常表现为_______________________________________。
[设疑]
通过前面的学习，我们知道燃烧反应、金属与酸的反应是______热的，而氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应是_____热的，那么，作为一类重要而常见的反应，酸与碱的中和反应是放热的还是吸热的呢？
下面，请同学们自己通过实验来揭开这个秘密。
实验探究3【实验2-3】
改进为下列的三组对比实验进行。
[讨论与交流]
实验要点：
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。
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。
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
对实验进行归纳和概括
[思考]：
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？
本质分析──三个反应的化学方程式和离子方程式分别为：
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___________________________________的反应，属于______________________，其离子方程式都是：
___________________________。
所以，可提出推测______________。
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）。
形成概念:
___________________________________________________称为中和热。
[思考]
1.通过这个实验，你学到了哪些知识？
学会了哪些研究方法？
2.要明显的感知或测量反应中的热量变化，实验中应注意哪些问题？
如何减小你与同组同学的实验结果的差异？
3.听完其他小组的汇报，发现他们的哪些做法比你们好？
哪些不如你们的好？
你现在是否又有了新的想法？
假如要让你设计一个能较准确地测量反应中热量变化的装置，它的大体构造是怎样的，你可以和同学交流探讨共同确定。
[归纳总结]
1.中和反应都是放热反应。
2.三个反应的化学方程式虽然不同，反应物也不同，但本质是相同的，都是氢离子与氢氧根离子反应生成水的反应，属于中和反应。
由于三个反应中氢离子与氢氧根离子的量都相等，生成水的量也相等，所以放出的热量也相等。
3.中和热：
酸与碱发生中和反应生成1mol水所释放的热量称为中和热。
4.要精确地测定反应中的能量变化，一是要注重“量的问题”，二是要最大限度地减小实验误差。
本节课我们结合已有的知识经验，以实验为主要的研究手段，初步探讨了化学反应中的能量变化及其主要形式。
相信通过学习，同学们会有许多收获。
但是，随着学习的深入，也必然会有更深层次的问题涌现出来，比如：
化学反应中为什么伴随有能量的变化？
为什么有的反应放热，有的反应吸热？
如何来合理地表达反应中的能量变化？
等等。
这些问题我们将在今后的学习中进一步探讨。
例1.下列说法正确的是（）。
A．物质发生化学反应都伴随着能量变化
B．伴有能量变化的物质变化都是化学变化
C．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不同
D．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量
例2.在相同的条件下，一定量的氢气在氧气中充分燃烧并放出热量。
若生成液态水放出的热量为Q1，kJ；若生成气态水放出的热量为Q2kJ。
那么Q，与Qz之间的关系是（）。
A．Q1>Q2B．Q1[课外作业]一.完成本节有关实验的实验报告
二.完成如下练习:
1.氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。
在反应过程中，破坏1mol氢气中的化学键消耗的能量为Q1kJ,破坏1mol氯气中的化学键消耗的能量为Q2kJ，形成1mol氯化氢中的化学键释放的能量为Q3kJ。
下列关系式中，正确的是（）
A.Q1+Q2＞Q3B.Q1+Q2＞2Q3
C.Q1+Q2＜Q3D.Q1+Q2＜2Q3
2.已知某反应是放热反应，下列说法正确的是（）
A.该反应发生时，一定不需要加热
B.该反应中反应物的总能量小于生成物的总能量
C.该反应中反应物的总能量大于生成物的总能量
D.如果该反应开始后停止加热，反应一定能继续进行
3.下列反应中属吸热反应的是（）
A镁与盐酸反应放出氢气B氢氧化钠与盐酸的反应
C硫在空气或氧气中燃烧DBa（OH）2•8H2O与NH4Cl反应
4.下列说法正确的是（）
A化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化
B放热反应全部不需要加热即可发生
C需要加热条件的化学反应都是吸热反应
D1mol硫酸与足量氢氧化钠发生中和反应生成水所释放的热量称为中和热。
5.已知金刚石在一定条件下转化为石墨是放热的。
据此，以下判断或说法正确的是（）
A需要加热方能发生的反应一定是吸热反应B放热反应在常温下一定很容易发生
C反应是放热还是吸热，必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小
D吸热反应在一定条件下也能发生
6.有专家指出，如果将燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能使它们重新组合变成CH4、CH3OH、NH3等的构想能够成为现实，则下列说法中，错误的是（）
A可减小对大气的污染B可节约燃料
C可缓解能源危机D此题中的CH4、CH3OH、NH3等为一级能源
2019-2020年高中化学《化学能与热能》教案14新人教版必修2
能源与人类的生存和发展息息相关。
本章通过对化学反应中能量变化的探讨，使学生感悟到过去化学反应在人类利用能源中所充当的角色，在未来人类解决能源危机、提高能源利用率和开发新能源等方面中的关键作用，以激发学生学习化学的兴趣，教育学生关心能源、环境等与现代社会有关的化学问题
一、教材分析
1.地位和功能：
能源是国际社会共同关注的重要话题。
本节知识在社会生产、生活和科学研究中有着广泛的应用，是对人类文明进步和现代化发展有重大价值的知识，与我们每个人息息相关。
通过化学能与热能的学习，学生将对化学在提高能源的利用率和开发新能源中的作用与贡献有初步认识；初步树立起科学的能源观；这将增进学生对化学科学的兴趣与情感，体会化学学习的价值。
本节内容属于化学反应原理范畴。
在初中已从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识，在高中选修4中还将从科学概念的层面和定量的角度比较系统深入地再学习。
因此本节内容既是对初中化学相关内容的提升与拓展，又是为选修4奠定必要的基础。
2.内容的选择与呈现：
本节课的教学是围绕化学能与热能的关系而展开的。
教学分为三个部分：
在第一部分中教材先从化学键知识入手，说明化学键与能量之间的密切联系，揭示了化学反应中能量变化的主要原因。
然后分析了化学反应过程中反应物和生成物的能量储存与化学反应吸收还是放出能量的关系，为后面强调“与质量守恒一样，能量也是守恒的”的观点奠定了基础。
在第二部分中教材通过三个实验，说明化学反应中能量变化主要表现为热量的形式，提出吸热反应和放热反应的概念。
在第三部分中教材为了拓宽学生的科学视野，图文并茂地说明了生物体内生命活动过程中的能量转化、能源与人类社会发展的密切关系，使学生建立正确的能量观。
关于化学反应与能量之间的关系，学生在初中化学中已经有所了解，在他们的生活经验中也有丰富的感性认识。
本节教学内容是让学生在学习物质结构初步知识之后，从本质上认识化学反应与能量的关系。
关于化学反应中能量变化的原因，根据课程标准，只点出化学键的断裂和形成是其主要原因即止，并笼统地将反应中吸收或放出能量归结为反应物的总能量与生成物的总能量的相对高低，不予深究。
这已比初中相关内容上升了一个水平层次，而定量的讨论则在选修4中学习。
关于化学能与热能的相互转化，侧重讨论化学能向热能的转化，主要考虑其应用的广泛性和学习的阶段性。
3、教学目标：
（1）知识与技能：
知道化学反应中能量变化的主要原因；知道一个化学反应是吸收能量还是放出能量的决定因素；通过实例和实验，了解化学能与热能的相互转化，了解化学能转化为热能的应用及其对人类文明发展的贡献。
（2）过程与方法：
通过实验，理解化学反应中能量变化主要表现为热量的形式，形成吸热和放热的概念；通过科学探究和学生活动，让学生在实验探究中认识和感受化学能和热能之间相互转化，体会定性和定量的研究化学反应中热量变化的实验方法。
（3）情感、态度、价值观：
感知生物体内生命活动过程中的能量转化，能源与人类的密切关系，深刻体会到化学知识与生活的密切联系，建立正确的能量观；通过实验培养学生的探究意识，提高学生的观察、思考的能力，体现合作学习，让学生自主地获取知识，感受到学习的乐趣。
3、教材重难点：
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。
二、学情分析
化学课程标准关于化学反应与能量的内容在初中化学、高中化学2和选修4中均有安排，体现了知识生长与学习的层次性，在具体内容上注意前后呼应与衔接，呈现一种螺旋式上升形态。
前一章的化学键的内容也为本节关于反应中能量的变化分析奠定了基础，加上三个直观的实验演示，对于吸热放热的问题，学生还是比较容易理解的。
如何让学生体会到化学知识与生活的密切联系，建立正确的能量观是本节内容的一个难点。
三、教法分析：
在初中有关知识的基础上通过阅读、交流讨论、实验探究等手段达到教学目标。
这部分内容强调科学探究和学生活动，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。
本节课整体教学结构及流程图为：
结合教参第二套教学设计思路，以实验探究教学作为切入点：
首先从一个燃烧实验入手→启发学生理解物质发生化学反应的同时还伴随着能量的变化，而这些能量变化通常又表现为热能变化→进入实验探究教学→提出“为什么有的化学反应吸热，而有的化学反应放热”的问题→进入理论思考教学→提出人类如何利用化学反应产生的热量问题→进入实际应用教学。
四、教学过程第一节 化学能与热能
第1课时
[创设问题情景]
在一支试管中放入一小块生石灰，加入少量水，让学生观察实验现象，再让学生用手触摸试管外壁，然后要求学生回答观察到了什么现象？
触摸试管外壁时有何感觉？
说明什么问题？
并要求学生写出反应方程式。
[结论]
生石灰与水反应生成糊状的氢氧化钙，试管发烫，说明反应放出了热能。
[设问]
热能是能量的一种表现形式。
那么，除刚才的这个反应，其它的化学反应过程中是不是也会有能量变化呢？
其表现形式又是怎样的？
根据你已有的知识经验举例说明。
[学生举例、说明]
[归纳小结]
物质在发生化学反应的同时还伴随着能量的变化，这些能量变化通常又表现为热量的变化。
[设疑]
那么，化学变化中热量变化的具体形式又有哪些呢？
这将是我们本节课研究的主要内容。
下面我们通过实验来进行研究、探讨，从中我们还可以了解到科学研究的一般过程和方法。
[演示实验]
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]
用眼睛不能直接观察到反应中的热量变化，那么，你将采取哪些简单易行的办法
来了解反应中的热量变化？
各有什么优缺点？
[反思、交流与评价]
1、实验过程中，你自己最满意的做法是什么？
最不满意的做法是什么？
2、在思考、讨论的过程中，其他同学给了你哪些启示？
你又给了他们哪些启示？
[演示实验]
见教材实验2-2
列表整理实验事实和结论：
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
[思考与讨论]
1、通过观察实验现象，你得出了哪些结论？
写出反应方程式。
2、你觉得做这个实验时需要注意哪些问题？
还可以做哪些改进？
实验中对你最有
启发的是什么？
[小结]
化学反应中的能量变化经常表现为热量的变化，有的放热，有的吸热。
[设疑]
通过前面的学习，我们知道燃烧反应、金属与酸的反应是放热的，而氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应是吸热的，那么，作为一类重要而常见的反应，酸与碱的中和反应是放热的还是吸热的呢？
下面，请同学们自己通过实验来揭开这个秘密。
[学生分组实验]
建议按教参P22页的三组对比实验进行。
[讨论与交流]
1、通过实验，你得出什么结论？
如何解释？
2、通过这个实验，你学到了哪些知识？
学会了哪些研究方法？
3、要明显的感知或测量反应中的热量变化，实验中应注意哪些问题？
如何减小你与同组同学的实验结果的差异？
4、听完其他小组的汇报，发现他们的哪些做法比你们好？
哪些不如你们的好？
你现在是否又有了新的想法？
假如要让你设计一个能较准确地测量反应中热量变化的装置，它的大体构造是怎样的，你可以和同学交流探讨共同确定。
[教师讲解]
1、中和反应都是放热反应。
2、三个反应的化学方程式虽然不同，反应物也不同，但本质是相同的，都是氢离
子与氢氧根离子反应生成水的反应，属于中和反应。
由于三个反应中氢离子与氢氧根离子的量都相等，生成水的量也相等，所以放出的热量也相等。
3、中和热：
酸与碱发生中和反应生成1mol水所释放的热量称为中和热。
4、要精确地测定反应中的能量变化，一是要注重“量的问题”，二是要最大限度地
减小实验误差。
[总结]
本节课我们结合已有的知识经验，以实验为主要的研究手段，初步探讨了化学反应中的能量变化及其主要形式。
相信通过学习，同学们会有许多收获。
但是，随着学习的深入，也必然会有更深层次的问题涌现出来，比如：
化学反应中为什么伴随有能量的变化？
为什么有的反应放热，有的反应吸热？
如何来合理地表达反应中的能量变化？
等等。
这些问题我们将在下一节课上进一步探讨。
第一节 化学能与热能
第2课时
教学目标：
1、能从化学键的角度理解化学反应中能量变化的主要原因，初步学会热化学方程式的书写。
2、能从微观的角度来解释宏观化学现象，进一步发展想象能力。
2、 通过化学能与热能的相互转变，理解“能量守恒定律”，初步建立起科学的能量观，
加深对化学在解决能源问题中重要作用的认识。
重点难点：
1.化学能与热能的内在联系及相互转变。
2.从本质上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：
[导入]
通过上节课的学习，我们对化学反应中的能量变化有了初步的认识，知道了反应中
的能量变化通常表现为热量的变化——放热或者吸热，也了解了中和热的概念。
那么，很多同学也许会有这样一些疑问：
化学反应中为什么会有能量变化？
为什么不同反应的热效应不同？
本节课，我们将围绕这些问题，先从微观和宏观的角度来揭示这些秘密，然后介绍反应中热效应的表示方法，最后再谈谈化学在能源开发、利用中的作用和地位。
[创设问题情景]
氢气和氯气的混合气体遇到强光会发生什么现象？
为什么？
[学生思考、讨论]
氢气和氯气的混合气体遇到强光会发生爆炸。
这是因为反应在有限的空间里进行，放出大量的热，使周围气体急剧膨胀。
[进一步思考]
反应中的热量由何而来？
氢气和氯气反应的本质是什么？
[学生思考、讨论]
从化学键角度分析氢气和氯气反应的本质。
[教师补充讲解]
化学反应的本质是反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。
化学键是物质内部微粒之间强烈的相互作用，断开反应物中的化学键需要吸收能量，形成生成物中的化学键要放出能量。
氢气和氯气反应的本质是在一定的条件下，氢气分子和氯气分子中的H-H键和Cl-Cl键断开，氢原子和氯原子通过形成H-Cl键而结合成HCl分子。
1molH2中含有1molH-H键，1molCl2中含有1molCl-Cl键，在25℃和101kPa的条件下，断开1molH-H键要吸收436kJ的能量，断开1molCl-Cl键要吸收242kJ的能量，而形成1molHCl分子中的H-Cl键会放出431kJ的能量。
这样，由于破坏旧键吸收的能量少于形成新键放出的能量，根据“能量守恒定律”，多余的能量就会以热量的形式释放出来。
[归纳小结]
1、化学键的断裂和形成是化学反
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