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4

教案趙慧化學能與熱能2018年春季第7周[上周教學反思]：經(jīng)過幾個星期的學習，物質(zhì)結(jié)構(gòu)及元素周期律已經(jīng)結(jié)課，進入復習階段。學生體現(xiàn)出來的狀態(tài)是，知識點知道，但是并不會運用，不會把知識和題目結(jié)合起來，或者看見題目不知道考的是什么，看不懂題目，這個需要在這個復習階段通過習題的講解，讓學生回到書本上來，進一步鞏固對本章節(jié)重難點的理解，將知識點吃透，又能通過做題，進一步去理解課本的內(nèi)容，對知識的框架有個宏觀的認識。[課題]：化學能與熱能課型：新課課時：7課題：第一節(jié)化學能與熱能(一)授課班級課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系2、能從化學鍵的角度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、初步建立起科學的能量觀，加深對化學在解決能源問題中重要作用的認識。2、通過師生互動，增加師生感情重點實驗探究和通過實驗探究化學反應與能量的關系，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系引起化學反應中的能量變化：1、微觀：化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因（1）鍵能：拆開1mol化學鍵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鍵能越大，物質(zhì)的能量越低，物質(zhì)越穩(wěn)定。2、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。反應物的總能量生成物的總能量——放出能量反應物的總能量生成物的總能量——吸收能量（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。3、化學反應中能量變化的計算Q=Q吸Q放Q0，則反應吸熱；Q0，則反應放熱；教學過程教學步驟、內(nèi)容教學方法一、微觀上化學反應能量變化的原因【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250【板書】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【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。【類比分析】CH4→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。【提問】氫氣和氯氣的混合氣體遇到強光會發(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。【講解】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。化學鍵是物質(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【投影分析】在25℃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。【板書】3、引起化學反應中的能量變化：微觀：化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因。【講解】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?；瘜W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。【板書】二、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?、反應物的總能量生成物的總能量——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、反應物的總能量生成物的總能量——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系分別如何？（提示：可從能量守恒角度分析）【總結(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。【自我評價】1、下列說法不正確的是（）A化學反應除了生成新物質(zhì)外，還伴隨著能量的變化B物質(zhì)燃燒和中和反應均放出熱量C分解反應肯定是吸熱反應D化學反應是吸熱還是放熱決定于生成物具有的總能量和反應物具有的總能量2、已知金剛石在一定條件下轉(zhuǎn)化為石墨是放熱的。據(jù)此，以下判斷或說法正確的是（）A需要加熱方能發(fā)生的反應一定是吸熱反應B放熱反應在常溫下一定很容易發(fā)生C反應是放熱還是吸熱，必須看反應物和生成物所具有的總能量的相對大小D吸熱反應在一定條件下也能發(fā)生3、有專家指出，如果將燃燒產(chǎn)物如CO2、H2O、N2等利用太陽能使它們重新組合變成CH4、CH3OH、NH3等的構(gòu)想能夠成為現(xiàn)實，則下列說法中，錯誤的是（）A可消除對大氣的污染B可節(jié)約燃料C可緩解能源危機D此題中的CH4、CH3OH、NH3等為一級能源4、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5、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。下列關系式中正確的是（）A.2Q1+Q2>4Q3B、2Q1+Q2<4Q3C、Q1+Q2<Q3D、Q1+Q2=Q3課后作業(yè)布置：課本課后習題17題課題：第二章化學反應與能量第一節(jié)化學能與熱能(二)授課班級課時教學目的知識與技能通過化學能與熱能的相互轉(zhuǎn)變，理解“能量守恒定律”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。3、形成吸熱反應和放熱反應的概念過程與方法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。初步建立起科學的能量觀，加深對化學在解決能源問題中重要作用的認識。。重點化學鍵與能量變化的關系難點從本質(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、化學能與熱能的相互轉(zhuǎn)化放熱反應：放出熱的化學反應吸熱反應：吸收熱的化學反應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：①燃燒反應；②酸堿中和反應；③金屬與酸或水的反應；④物質(zhì)的緩慢氧化⑤大部分化合反應2、吸熱反應：①大部分分解反應②Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl；③C+CO2；C+H2O；H2+CuO；Fe+H2O（g）；三、化學能的利用教學過程教學步驟、內(nèi)容教學方法【板書】一、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【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。【提問】問什么棉花可以燃燒，燃燒的條件是什么？【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、鋁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，再插入鋁條，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。【講解】注意事項：鋁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。盡量使用純度好的鋁條，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。【投影小結(jié)】實驗現(xiàn)象有氣泡產(chǎn)生；用溫度計測量，水銀柱上升離子反應2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑實驗結(jié)論活潑金屬與酸反應是放熱反應【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】【講解】注意事項：這個實驗成功的關鍵是在短時間內(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)】實驗現(xiàn)象聞到刺激性氣味，燒杯壁發(fā)涼；玻璃片和燒杯黏結(jié)在一起，混合物呈糊狀化學反應Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋10H2O實驗結(jié)論該反應是吸熱反應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?！局v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。化學反應伴隨著能量變化是化學反應的一大特征?；瘜W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?！緦W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Ｔ诜肿铀缴?，化學和生物學正在出現(xiàn)交叉和融合。化學必將對生物與生命科學的發(fā)展做出更大的貢獻?！景鍟咳?、化學能的利用【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。【投影】(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)將成為新能源的主力軍。太陽能、氫能、核能、生物能、地愨地表能將成為能源家庭族的主要成員。主要貢獻：(1)滿足人們生產(chǎn)、生活所需的能源。(2)提高了能源的利用率(3)最大限度地減少對環(huán)境的污染【小結(jié)】化學反應伴隨著能量變化是化學反應的基本特征之一?；瘜W物質(zhì)中的化學能通過化學反應轉(zhuǎn)化為熱能，提供了人類生存和發(fā)展需要的能量和動力，而熱能轉(zhuǎn)化為化學能又是人們進行化工生產(chǎn)、研制新物質(zhì)不可或缺的條件和途徑。【課堂練習】1、下列說法不正確的是