《滬科版化學高一上《物質(zhì)在溶解過程中有能量變化嗎》教案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《滬科版化學高一上《物質(zhì)在溶解過程中有能量變化嗎》教案（9頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 2019 最新滬科版化學高一上《物質(zhì)在溶解過程中有能量變化嗎》教案剖析物質(zhì)變化中的能量變化 一、本章的地位和作用 人口、環(huán)境和能源已是世界三大重要課題。隨著科學技術(shù)的進步、人民生活消費水平的 提高 ,特別是信息技術(shù)的突飛猛進 ,人們對能源的需求日益增長 ,開發(fā)能源與節(jié)約能源的重要 性目益顯著。 物質(zhì)在化學反應(yīng)過程中不僅僅產(chǎn)生新物質(zhì) ,而且總伴隨著能量的轉(zhuǎn)化。能量的轉(zhuǎn)化往往 是以機械運動、熱、光、電等形式表現(xiàn)出來 ,本章初步涉及熱化學和電化學領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識 , 有助于學生較全面地認識物質(zhì)及其變化的規(guī)律

2、,啟發(fā)他們從能量的角度考慮物質(zhì)變化的問題 , 從而逐步樹立物質(zhì)具有能量、化學反應(yīng)中能量的轉(zhuǎn)化和守衡的觀點。 本章學習前 ,學生已有的知識是：熱量、物質(zhì)變化、分子熱運動等物理方面的知識；物質(zhì)組成、物質(zhì)變化、化學反應(yīng)中吸熱和放熱、風化、潮解、結(jié)晶和物質(zhì)的量：氧化還原反 應(yīng)．、化學鍵等化學方面的知識。在本章學習中 ,學生除了復(fù)習、鞏固以上知識外 ,將學習溶 解過程中的吸熱和放熱；甩微粒間的作用力來理解溶解和結(jié)晶過程以及解釋能量的轉(zhuǎn)化； 結(jié)晶水合物的概念；反應(yīng)熱、熱化學方程式、以及燃料的充分利用；原電池等。在以后某 些元素化合物學習中 ,可以應(yīng)用能量變化的知識 ,理

3、解物質(zhì)變化的規(guī)律 ,并為以后學習的電解 質(zhì)溶液、化學平衡、電解池等知識打下基礎(chǔ)。 二、本章教學目標 知識與技熊 1、物質(zhì)溶解時的兩個過程、溶解時的熱現(xiàn)象 (B) 2、溶解、結(jié)晶、結(jié)晶水合物、風化、潮解等概念 (B) 3、化學反應(yīng)中的能量釋放的多種形式 (A) 4、吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)、反應(yīng)熱 (B) 5、熱化學方程式 (B) 6、燃料的充分利用 (A) 7、銅鋅原電池 的工作原理 (B) 過程與方法 1．觀察不規(guī)則的硫酸銅晶體的 “修補 ”過程 ,加深對 “溶解一結(jié)晶 ”平衡原理的理解。 2．記錄

4、物質(zhì)反應(yīng)過程中體系溫度的變化 ,從能量的轉(zhuǎn)化來分析其原因。 3,搽究反應(yīng)熱的充分利用。 1 / 8 4,觀察生活中金屬銹蝕的現(xiàn)象 ,用原電池工作愿理分析解釋這些現(xiàn)象。 情感態(tài)度與價值觀 1.采集我國能源貯量、分布和開采的數(shù)據(jù) ,調(diào)查能源的利用情況 ,親身感受能源在國家經(jīng)濟發(fā)展中的重要性 ,增強節(jié)能意識 ,養(yǎng)成節(jié)能習慣。 2．調(diào)查有關(guān)數(shù)據(jù) ,比較液化氣、天然氣、煤氣、酒精等與氧氣反應(yīng)的熱效應(yīng) ,評價其經(jīng) 濟價值。 三、本章重點和難點 重點 1．溶解過程 ,結(jié)晶 ,溶解平衡。

5、 2．反應(yīng)熱、熱化學方程式、燃料的充分利用。 3．原電池的原理。 難點 1．理解溶解平衡、化學變化中能量變化的規(guī)律。 2．原電池原理。 四、本章課時安排 4． 1 2 課時 4． 2 4 課時 實驗 l 課時 復(fù)習與練習 2 課時 合計 9 課時 五、本章知識結(jié)構(gòu) 4．1 物質(zhì)在溶解過程中有能量變化嗎 ? 一、教學目標 知識與技能 1．物質(zhì)變化中能量變化的意義 ,以及物質(zhì)世界中能量守衡和轉(zhuǎn)化的規(guī)律 (A) 2．物質(zhì)溶解時的兩個過程 ,以及

6、兩個過程的熱量變化 ,物質(zhì)溶解時的熱現(xiàn)象 (B) 3．掌握結(jié)晶、結(jié)晶水、結(jié)晶水合物的概念 ,理解風化、潮解的概念。 4．通過觀察溶解過程的熱現(xiàn)象；探索放熟、吸熱的原因 ,培養(yǎng)學生觀察、推理思維的 能力。 過程與方法 5．通過結(jié)晶和溶解過程中微粒的運動 ,理解溶解平衡 ,并培養(yǎng)學生分析、綜合的思維能力。 情感態(tài)度與價值觀 6．通過學生對溶解和結(jié)晶實驗過程的體驗 ,并從 “微粒運動 ”、 “可逆過程 ”、 “平衡狀態(tài) ” 等角度去分析、綜合 ,培養(yǎng)學生抽象思維的能力 ,滲透對立、統(tǒng)一的辯證唯物主義觀點。 二、重點和難點 重點

7、 物質(zhì)溶解時的兩個過程 ,溶解過程的熱現(xiàn)象。 難點 溶解和結(jié)晶過程 —— 溶解平衡 三、教學建議 1．課時安排：本節(jié)二課時 ,第一課時主要是能量的守恒和轉(zhuǎn)化、溶解的過程和溶解熱現(xiàn)象；第二課時溶解和結(jié)晶。 2．關(guān)于引入教學。本節(jié)教材是本章的第一節(jié) ,在開始數(shù)學時 ,盡可能收集比較多的資料 ,激 發(fā)學生的興趣、動機 ,進行能量觀點的教育。在日常生滔中 ,能量從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形 式 ,從一個物質(zhì)轉(zhuǎn)化到另一個物體 ,同種物體的三態(tài)變化也涉及能量的變化 ( 如水的三態(tài)變化 與能量關(guān)系 ) 。此 類轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象比比皆是。教師可以調(diào)動學

8、生的積極性 ,參與能量轉(zhuǎn)化的討 論 ,在談?wù)撝凶⒁怏w現(xiàn)能量在轉(zhuǎn)化的過程中始終守恒的觀念。拓展閱讀《能源的種類和儲 量》 ,引導學生關(guān)注當今世界的三大問題之一 ―― 能源問題。 3．關(guān)于溶解過程。在復(fù)習溶液、溶質(zhì)、溶劑的概念之后 ,提出溶質(zhì)是如何分散到溶劑中 去的呢 ?建議用探究法進行教學 ,首先引導學生仔細觀察高錳酸鉀晶體在水中擴散的實驗現(xiàn) 3 / 8 象,根據(jù)實驗現(xiàn)象引導學生分析高錳酸鉀晶體間存在離子鍵 ,溶解過程中需要能量才能破壞離 子鍵 ,是吸熱的過程 ,而整個溶解過程沒有明顯的熱效應(yīng) ,是否還存在一個放熱的過

9、程 (推測 )? 然后通過測量氯化銨、氫氧化鈉、氯化鈉晶體分別溶于永前后水的溫度的變化實驗 ,完善上 述推測 ,從而得出物質(zhì)的溶解通常有兩個過程：擴散過程和水合過程 ,其中擴散過程吸收熱量 , 水合過程放出熱量。討論：為什么有些物質(zhì)溶于水后溫度升高 ,而有些物質(zhì)溶于水后溶液溫 度降低呢 ?討論起到復(fù)習鞏固的作用。這段的難點是擴散 —— 吸熱、水合 —— 放熱 ,難以理 解,也容易搞顛倒 ,教學中注意讓學生在理解中記憶。 教師還可以根據(jù)分子 (離子 )不斷運動 ,指出溶液是溶劑分子、溶質(zhì)分子、離子以及它們相 互作用生成的水合分子或水合離子等微粒所組成

10、,使學生進一步認識溶液的成分。 4．溶解和結(jié)晶的課題可以從復(fù)習飽和溶液概念 ,結(jié)合日常生活中的例子 ,如對濃的食鹽水 放在敞口容器中 ,糖水加熱溶解等現(xiàn)象的分析 ,得出結(jié)晶的概念。也可以用《實驗活動 —— 硫 酸銅和明礬的溶解與結(jié)晶》實驗引入課題。 5．溶解平衡。溶解和結(jié)晶這是兩個同時進行的相反過程 ,可以應(yīng)用多媒體軟件演示 ,從 微觀運動的角度 ,闡明這一過程是 “同時 ”、 “相反 ”,滲透對立、統(tǒng)一的辯證唯物主義觀點 ,運用 直觀教具逐步分析 ,推理得出宏觀上看處于溶解平衡狀態(tài)的溶液中 ,溶質(zhì)、溶劑和未溶解的晶 體的質(zhì)量不增加也不減少；好象溶解和

11、結(jié)晶都停止了 ,而實際上未溶解的溶質(zhì)的溶解和溶液 里已溶解的溶質(zhì)從溶液中析出這兩個反應(yīng)的過程仍然在不斷進行著 ,只是因為兩個過程進行 的速度相等。溶解平衡是一個動態(tài)平衡。 有條件的話 ,可以讓學生在課外做一個把不規(guī)則的硫酸銅晶體浸在飽和的硫酸銅溶液中 , 在外界條件不變的情況下；放置一段時間 ,觀察晶體形狀的變化 ,測定變化前后晶體的質(zhì)量 , 通過分析討論 ,加深溶解平衡的理解。 6．關(guān)于結(jié)晶水合 物的知識可以出示幾種結(jié)晶水合物的晶體 , 如：膽礬、綠礬、明礬、石 膏等；并介紹它們的化學式。用《實驗活動 —— 加熱膽礬晶體》的實驗 ,說明硫酸銅晶體和

12、 無水硫酸錒晶體之間的相互轉(zhuǎn)化 ,通過閱讀理解風化和潮解的概念。 7．第 82 頁“人體能量的變化 "。 人類生命活動的能量來源于食物中貯存的化學能 ,食物中的營養(yǎng)成分主要有糖類、脂 肪、 蛋白質(zhì)、水 、元機鹽、維生素這六種營養(yǎng)物質(zhì)。其中糖類 ,脂肪 ,蛋白質(zhì)這三類營養(yǎng)物質(zhì)是 生命活動的能量來源。 人體每日的能量消耗中 ,約有十分之一的能量由蛋白質(zhì)所提供 ,蛋白質(zhì)是構(gòu)成人體細胞 的 重 要物質(zhì)。人每日臟器活動和肢體活動所需的能量中 ,約有 70％源于糖類 ,糖類是人體最重 要的供能物質(zhì)：人體所需能量約有 20％來自脂肪 ,脂肪是人體

13、的備用能源物質(zhì)。 8．趣味實驗：化學 “冰袋 ” 利用銨鹽溶解于結(jié)晶水的吸熱特征 ,制造冰袋。 分別稱取碳酸鈉晶體 30g 和硝酸銨晶體 23g 并研細。先將研細的碳酸鈉晶體裝入小塑料 袋底部 ,壓緊后 ,用一雙衛(wèi)生筷子夾住塑料袋并用線繩將筷子兩端綁住 ,將碳酸鈉晶體封在 袋 子下半部；然后將研細的硝酸銨裝 在袋子上半部 ,再用封口杌將塑料袋封閉 ,即成 “冰袋 ”。 4 / 8 使用時 ,只要將衛(wèi)生筷子取下 ,使袋內(nèi)兩種固體粉末充分混合 ,立即產(chǎn)生低溫 ,袋子最低溫度可降至約 0℃。 9．一些物質(zhì)的溶解熱

14、 本表取自 R． C.Weast： Handbook of Chemistry and Physice,63rded,(1982),D--l27 。 10．第 87 頁中講到的 “礬 ”,是硫酸鹽的結(jié)晶水合物。常見的硫酸鹽結(jié)晶水合物：

15、 5 / 8 11.風化和潮解。有些結(jié)晶水合物在常溫下就能在干燥的空氣里失去一部分或全部的結(jié)晶水 , 發(fā)生 “風化 ”現(xiàn)象。 這是因為結(jié)晶水合物也有 “蒸氣壓 " 。例如在 30℃時 ,Na2S04·10 H20 的蒸氣壓是 27mm,CuS04· 5H20 是 l2.5mm,BaCl2 ·2 H20 是 4mm 。當結(jié)晶水合物的蒸氣壓大于大氣中水蒸氣的壓力時 ,就會發(fā)生風化現(xiàn)象。 潮解并非風化的逆過程。容易潮解的物質(zhì)必須具備兩個特點： (1)能使水凝結(jié)于其表 面,(2) 極易溶解于水。

16、 12．制備膽礬晶體的方法 往盛有 100mL 蒸餾水的燒杯里 ,溶解 30gCuS04·5H2O。在石棉網(wǎng)上給燒杯加熱 ,并用玻 璃棒攪動 ,當加熱到 60℃左右 ,把溶液慢慢地冷卻 ( 最好把盛有 CuSO4 溶液的燒杯放在熱水里 , 使它冷卻的速度越慢越好 ),到第二天 ,在盛有 CuSO4 溶液燒杯的底部會有小晶體形成 ,晶體上 面是 CuS04 的飽和溶液。然后過濾 ,把濾液過濾到一個干凈的燒杯里。從所形成的晶體里挑 選一粒不太大的晶體 ,用頭發(fā)或其他的細絲系住 ,頭發(fā)的另

17、一端系到玻璃棒上 ,把所系的晶體 輕輕地放在 CuS04 的飽和溶液里。經(jīng)過 4――5 天 ,注意觀察晶體的增長。 制備大晶體時要注意： (1)必須用純凈的晶體和蒸餾水。 (2) 容器要十分清潔。 (3) 降溫的速 度要慢。 (4)必須靜置較長時間。 (5)用紙把燒杯蓋上 ,防止灰塵落到溶液里。 四、相關(guān)鏈接 1．溶解過程吸熱和放熱現(xiàn)象 晶體物質(zhì)溶于水 ,它跟水分子相互作用 ,使晶體的晶格破壞 ,消耗一定的能量 ,這種能量相當 于這種晶體

18、物質(zhì)的晶格能 ,以 U 表示。與此同時 ,晶體物質(zhì)的離子在溶液里跟水發(fā)生了水合 作用 ,又放出了一定的能量 ,叫做水化能 ,以 H 表示 ,例如： Na+(g)+c1 一 一 十 765 ． 2kJ ／ mol 上 式 (g)+(m+n)H 20→ [Na(H 2O)m]++[C1(H 2 0)n] 765． 2kJ/mo1 是 1molNa+(g) 和 1molCl 一 (g)由真空放入水中形 成穩(wěn)定水合物的水化能之 和。 如果以 L 表示

19、Imol 物質(zhì)溶于水的熱效應(yīng) ,那么可用下式表示 L=H — U 從上式可以看出 ,當 H>U,L 為正值 ,即溶解過程放出熱量；當 H<U,L 為負值 ,即溶解過程吸 收熱量。以食鹽為例 ,食鹽的晶格能 U=769 ． 0kJ／mol,Na+ 和 Cl 一水化能之和 H=765 ． 2kJ ／mol 。我們根據(jù)上面的公式計算： L(NaCl)=765.2 — 769． O＝一 3．8(kJ ／mol) 上述熱量變化還可以用下圖加以說明：

20、 由上圖可以知道 ,L(NaCl) ＝一 3 ． 8kJ／ mo]( 系 理論計算值 ), 即 L 為負值 ,說明食鹽溶于水吸收熱 量。 同樣 ,非電解質(zhì)溶于水 ,克服其他分子間力要吸 收一定的髓量 ,同時 ,它的分子跟水作用發(fā)生水合作 用也放出一定的能量。 ‘ 6 / 8 各種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不同 ,它們?nèi)苡谒a(chǎn)生的熱效應(yīng)也不一祥。 2．溶解熱 溶解熱是指 1mol 物質(zhì)溶解成極稀溶液時產(chǎn)生的熱效應(yīng)。例如 ,硝酸銨、硝酸鉀等固體溶 解時耍吸收熱量 ,溶液的溫度明顯

21、降低；而濃硫酸、無水氯化鈣等溶解時放出熱量 ,溶液的溫 度顯著升高。溶解熱用△ H 溶表示 (298K) 。如： NaOH(S)→ Na +(aq)+OH 一 （aq） ,H ＝ － 44.505kJ／ mol 3．溶液的組成 溶液是由溶劑、溶質(zhì)的分子 (離子 )和它們相互作用的生成物 (水合分子或水合離子 )微粒 組成。由于溶質(zhì)分子 (或離子 )和水分子的水合作用不是進行到底 ,這就是說 ,并不是所有溶質(zhì) 分子 (或離子 ) 都和水結(jié)合成為水合分子 (或水合離子 )。在溶液里 ,溶質(zhì)分子 (或離子

22、 )和溶質(zhì)的 水合分子 (或水合離子 )以一個動態(tài)平衡聯(lián)系著： 因此 ,溶液里同時存在著溶質(zhì)分子 (或離子 )、溶劑 (水 ) 分子和溶質(zhì)的水合分子 (或水合離 子 ) 。 為什么要加一個 “等 ”字呢？因為對不同溶液來說 ,溶液的組成是復(fù)雜的 ,除了上述幾種物質(zhì)以外 ,還可能有絡(luò)離子等其他物質(zhì)的存在。 4．溶解平衡 溶解平衡是一種相平衡。自然界里物質(zhì)的聚集狀態(tài)一般有氣體、液體和固體。 “相 ”就是 每種聚集狀態(tài)內(nèi)部物理性質(zhì)和化學性質(zhì)完全均勻的部分。相與相之間有明顯的物理分界 面。例如 ,空氣、水溶液等物質(zhì)它們的內(nèi)部沒有明顯韻物理分界面 ,所以

23、它們都是單相?？諝? 為氣相；水溶液為液相。如果固體與固體形成的體系 ,沒有形成固溶體 (周體溶液 ),則無論固 體混合得多細：有一種固體就算一個相：有一種未溶解的固體溶質(zhì)；這時溶液是液相 ,未溶 解物質(zhì)是固相。整個體系是固一液兩相。也就是說 ,在這種體系里 ,在一定條件下 ,未溶解溶 質(zhì)和已溶解溶質(zhì)處于平衡狀態(tài) ,這種狀態(tài)叫 做溶解平衡。 影響溶解平衡的因素 ,在一般條件下有溫度、壓強和溶液的濃度。溫度對固體物質(zhì)溶于水 達到溶解平衡的影響 ,也就是溫度對該固體物質(zhì)在水里溶解度的影響。壓強對固體 (或液體 ) 物質(zhì)在水里達到溶解平衡的影響 ,在一般情況下

24、是特別 小 ,因而可以忽略不計。但壓強對氣 體在水里溶解達到平衡的影響是很大的。改變?nèi)芤旱臐舛?,必然使平衡發(fā)生變化 ,所以溶液的 濃度對溶解平衡的影響十分重要。 ． 結(jié)晶和溶解是相反的兩個過程 , 是既對立而又統(tǒng)一的。為什么說是 “對立 ”的？因為溶解是 溶質(zhì)溶解到溶劑里去的過程 ,結(jié)晶是溶質(zhì)從溶液里析出的過程 ,是兩個相反的過程。為什么又 說是 “統(tǒng)一 ”的？因為這兩個相反的過程 ,總是同時存在在一個體系里。溶解和結(jié)晶 是一對矛盾 ,矛盾的雙方總是相互依賴的。不論什么時候 ,只要有溶解過翟存在；同時必然有 結(jié)晶過程存在。只是在一些情況下 ,占矛盾

25、的主導地位的是溶解；因而過程表現(xiàn)為固體的溶 解；在另一些情況下 ,占矛盾的主要地位的是結(jié)晶 ,因而過程表現(xiàn)為溶液中的溶質(zhì)從溶液里結(jié) 7 / 8 晶析出。另外 ,溶解和結(jié)晶也還可能處于 “勢均力敵 ”的狀態(tài) ,也就是處于暫時平衡 ( 溶解平衡 ) 的狀態(tài) ,這時的溶液就是飽和溶液。 在一定溫度下 ,每百克溶劑里溶解固體溶質(zhì)的克數(shù)小于該溶質(zhì)在該溫度下的溶解度 ,表現(xiàn) 為固體溶質(zhì)的溶解；等于該溶質(zhì)在該溫度下的溶解度 ,表現(xiàn)為固、液兩相間的平衡；大于該 溶質(zhì)在該溫度下的溶解度 ,表現(xiàn)為固體溶質(zhì)從溶液中結(jié)晶析出。

26、 五、 “思考與復(fù)習 ”參考答案 1．氯化鈉溶液中存在鈉離子、氯離子、水合鈉離子、水合氯離子、水分子、水合氫離子、氫氧根離子等。 2． (1) 錯 (2)錯 (3) 錯 ‘ 3．因為氯化鈣固體極易潮解 ,能吸收水蒸氣在其固體表面形成溶液 ,所以氯化鈣常作干 燥劑。 4．一段時間后 ,硫酸銅晶體的質(zhì)量不變 ,但外觀形狀發(fā)生了變化 5． Na2SO4·10H20 中文解釋： 食物的 一種重要用途是人們工作所需的能量來源 ,是人保持體溫所需的熱量來源。在人體 內(nèi),食物被那些從肺中的空氣中獲取并由血液中血紅蛋白運輸?shù)饺梭w的各個組織的氧

27、氣氧化 , 產(chǎn)生了能量與熱量。食物中碳氫大部分氧化后最終都變成了水和二氧化碳。大部分的氮轉(zhuǎn) 化了尿素〔 CO(NH 2)2],隨尿排出體外。 人們已對食物的燃燒熱以及他們與飲食需求之間的關(guān)系作了深入的研究。一個中等身 材、從事適度的體力勞動的健康男士每天攝取的食物中應(yīng)含的燃燒熱總量為 12500kJ 左右 , 通過食物的消化和新陳代謝 ,其中的 90％左右用來作功和轉(zhuǎn)化為熱量。 8 / 8