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2019-2020年高中化學(xué) 第二章第一節(jié) 化學(xué)能與熱能教案1 新人教版必修2 教材分析： 本章共三節(jié)，可分為兩個部分——化學(xué)反應(yīng)和能量、化學(xué)反應(yīng)速率和限度，它們都屬于化學(xué)反應(yīng)原理范疇，是化學(xué)學(xué)科最重要的原理性知識之一，也是深入認(rèn)識和理解化學(xué)反應(yīng)特點和進(jìn)程的入門性知識。同時，它們又是在社會生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中有廣泛應(yīng)用的知識，是對人類文明進(jìn)步和現(xiàn)代化發(fā)展有重大價值的知識，與我們每個人息息相關(guān)。因此，化學(xué)能對人類的重要性和化學(xué)反應(yīng)速率、限度及條件控制對化學(xué)反應(yīng)的重要性，決定了本章學(xué)習(xí)的重要性。 初中化學(xué)從燃料的角度初步學(xué)習(xí)了“化學(xué)與能源”的一些知識，而在選修模塊“化學(xué)反應(yīng)原理”中，將從科學(xué)概念的層面和定量的角度比較系統(tǒng)深入地學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)和能量、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的原理。因此，本章內(nèi)容既是對初中化學(xué)相關(guān)內(nèi)容的提升與拓展，又是為選修“化學(xué)反應(yīng)原理”奠定必要的基礎(chǔ)。 通過化學(xué)能與熱能、電能的相互轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用的學(xué)習(xí)，學(xué)生將對化學(xué)在提高能源的利用率和開發(fā)新能源中的作用與貢獻(xiàn)有初步認(rèn)識；通過對新型化學(xué)電源開發(fā)利用的介紹，學(xué)生將對化學(xué)的實用性和創(chuàng)造性有更多的體會；通過對化學(xué)反應(yīng)速率和限度的討論，學(xué)生將從原理上加深對化學(xué)反應(yīng)條件的認(rèn)識。這些都會增進(jìn)學(xué)生對化學(xué)的興趣和情感，體會化學(xué)學(xué)習(xí)的價值。 由于本章內(nèi)容在初中化學(xué)、高中必修模塊和選修模塊中均有安排，體現(xiàn)了學(xué)習(xí)的階段性和層次性，在具體內(nèi)容上前后還有交叉和重疊，因此，教師在教學(xué)時要充分注意到這一點。既要加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容與實際的聯(lián)系，體現(xiàn)化學(xué)的實用性和重要性，又要注意知識的前后聯(lián)系和階段性、漸進(jìn)性，把握教材內(nèi)容的深度、廣度，防止任意拓寬加深，增加學(xué)生負(fù)擔(dān)。 第一節(jié) 化學(xué)能與熱能 第1課時 教學(xué)目標(biāo)： 1、 通過實驗知道化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要表現(xiàn)形式，能根據(jù)事實判斷吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)，能說出中和熱的涵義。 2、 通過實驗探究體驗科學(xué)研究的一般過程，了解科學(xué)研究的基本方法。 3、 通過實驗發(fā)展學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，進(jìn)一步形成交流、合作、反思、評價的學(xué)習(xí)習(xí)慣。 重點難點：吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)、中和熱等基本概念。 教學(xué)過程： [創(chuàng)設(shè)問題情景] 在一支試管中放入一小塊生石灰，加入少量水，讓學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，再讓學(xué)生用手觸摸試管外壁，然后要求學(xué)生回答觀察到了什么現(xiàn)象？觸摸試管外壁時有何感覺？說明什么問題？并要求學(xué)生寫出反應(yīng)方程式。 [結(jié)論] 生石灰與水反應(yīng)生成糊狀的氫氧化鈣，試管發(fā)燙，說明反應(yīng)放出了熱能。 [設(shè)問] 熱能是能量的一種表現(xiàn)形式。那么，除剛才的這個反應(yīng)，其它的化學(xué)反應(yīng)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。 [學(xué)生舉例、說明] [歸納小結(jié)] 物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的同時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。 [設(shè)疑] 那么，化學(xué)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(jìn)行研究、探討，從中我們還可以了解到科學(xué)研究的一般過程和方法。 [學(xué)生分組實驗] 見教材實驗2-1。 [思考與討論] 用眼睛不能直接觀察到反應(yīng)中的熱量變化，那么，你將采取哪些簡單易行的辦法 來了解反應(yīng)中的熱量變化？各有什么優(yōu)缺點？ [反思、交流與評價] 1、實驗過程中，你自己最滿意的做法是什么？最不滿意的做法是什么？ 2、在思考、討論的過程中，其他同學(xué)給了你哪些啟示？你又給了他們哪些啟示？ [演示實驗] 見教材實驗2-2 [思考與討論] 1、通過觀察實驗現(xiàn)象，你得出了哪些結(jié)論？寫出反應(yīng)方程式。 2、你覺得做這個實驗時需要注意哪些問題？還可以做哪些改進(jìn)？實驗中對你最有 啟發(fā)的是什么？ [小結(jié)] 化學(xué)反應(yīng)中的能量變化經(jīng)常表現(xiàn)為熱量的變化，有的放熱，有的吸熱。 [設(shè)疑] 通過前面的學(xué)習(xí)，我們知道燃燒反應(yīng)、金屬與酸的反應(yīng)是放熱的，而氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體的反應(yīng)是吸熱的，那么，作為一類重要而常見的反應(yīng)，酸與堿的中和反應(yīng)是放熱的還是吸熱的呢？下面，請同學(xué)們自己通過實驗來揭開這個秘密。 [學(xué)生分組實驗] 建議按教參P22頁的三組對比實驗進(jìn)行。 [討論與交流] 1、通過實驗，你得出什么結(jié)論？如何解釋？ 2、通過這個實驗，你學(xué)到了哪些知識？學(xué)會了哪些研究方法？ 3、要明顯的感知或測量反應(yīng)中的熱量變化，實驗中應(yīng)注意哪些問題？如何減小你與同組同學(xué)的實驗結(jié)果的差異？ 4、聽完其他小組的匯報，發(fā)現(xiàn)他們的哪些做法比你們好？哪些不如你們的好？你現(xiàn)在是否又有了新的想法？假如要讓你設(shè)計一個能較準(zhǔn)確地測量反應(yīng)中熱量變化的裝置，它的大體構(gòu)造是怎樣的，你可以和同學(xué)交流探討共同確定。 [教師講解] 1、中和反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。 2、三個反應(yīng)的化學(xué)方程式雖然不同，反應(yīng)物也不同，但本質(zhì)是相同的，都是氫離 子與氫氧根離子反應(yīng)生成水的反應(yīng)，屬于中和反應(yīng)。由于三個反應(yīng)中氫離子與氫氧根離子的量都相等，生成水的量也相等，所以放出的熱量也相等。 3、中和熱：酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水所釋放的熱量稱為中和熱。 4、要精確地測定反應(yīng)中的能量變化，一是要注重“量的問題”，二是要最大限度地 減小實驗誤差。 [總結(jié)] 本節(jié)課我們結(jié)合已有的知識經(jīng)驗，以實驗為主要的研究手段，初步探討了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化及其主要形式。相信通過學(xué)習(xí)，同學(xué)們會有許多收獲。但是，隨著學(xué)習(xí)的深入，也必然會有更深層次的問題涌現(xiàn)出來，比如：化學(xué)反應(yīng)中為什么伴隨有能量的變化？為什么有的反應(yīng)放熱，有的反應(yīng)吸熱？如何來合理地表達(dá)反應(yīng)中的能量變化？等等。這些問題我們將在下一節(jié)課上進(jìn)一步探討。 補(bǔ)充練習(xí) 1、下列反應(yīng)中屬吸熱反應(yīng)的是 （ ） A 鎂與鹽酸反應(yīng)放出氫氣 B 氫氧化鈉與鹽酸的反應(yīng) C 硫在空氣或氧氣中燃燒 D Ba(OH)2?8H2O與NH4Cl反應(yīng) 2、下列說法不正確的是 （ ） A 化學(xué)反應(yīng)除了生成新物質(zhì)外，還伴隨著能量的變化 B 放熱反應(yīng)不需要加熱即可發(fā)生 C 需要加熱條件的化學(xué)反應(yīng)都是吸熱反應(yīng) D 1mol硫酸與足量氫氧化鈉發(fā)生中和反應(yīng)生成水所釋放的熱量稱為中和熱。 3、 城市使用的燃料，現(xiàn)大多為煤氣、液化石油氣。煤氣的主要成分是CO、H2的混合氣體，它由煤炭與水蒸氣在高溫下反應(yīng)制得，故又稱水煤氣。試回答： （1） 寫出制取水煤氣的主要化學(xué)方程式————————————，該反應(yīng)是——————反應(yīng)（填吸熱、放熱）。 （2） 設(shè)液化石油氣的主要成分為丙烷（C3H8 ）,其充分燃燒后產(chǎn)物為CO2和 H2O，試比較完全燃燒等質(zhì)量的C3H8及CO所需氧氣的質(zhì)量比。 4、 比較完全燃燒同體積下列氣體需要的空氣體積的大小： 天然氣（以甲烷計）、石油液化氣（以丁烷C4H10計）、水煤氣（以CO、H2體積比1：1計） 5、 兩位同學(xué)討論放熱和吸熱反應(yīng)。甲說加熱后才能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，乙說 反應(yīng)中要持續(xù)加熱才能進(jìn)行的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。你認(rèn)為他們的說法正確嗎？為什么？ （江蘇省海門中學(xué) 施紅專） 答案：1.D2.BC3.(1)C+H2OCO+H2 吸熱 (2) 70：11 4.石油液化氣>天然氣>水煤氣5.略 第一節(jié) 化學(xué)能與熱能 第2課時 教學(xué)目標(biāo)： 1、能從化學(xué)鍵的角度理解化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因，初步學(xué)會熱化學(xué)方程式的書寫。 2、能從微觀的角度來解釋宏觀化學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)一步發(fā)展想象能力。 2、 通過化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)變，理解“能量守恒定律”，初步建立起科學(xué)的能量觀， 加深對化學(xué)在解決能源問題中重要作用的認(rèn)識。 重點難點： 1.化學(xué)能與熱能的內(nèi)在聯(lián)系及相互轉(zhuǎn)變。 2.從本質(zhì)上理解化學(xué)反應(yīng)中能量的變化，從而建立起科學(xué)的能量變化觀。 教學(xué)過程： [導(dǎo)入] 通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們對化學(xué)反應(yīng)中的能量變化有了初步的認(rèn)識，知道了反應(yīng)中 的能量變化通常表現(xiàn)為熱量的變化——放熱或者吸熱，也了解了中和熱的概念。那么，很多同學(xué)也許會有這樣一些疑問：化學(xué)反應(yīng)中為什么會有能量變化？為什么不同反應(yīng)的熱效應(yīng)不同？本節(jié)課，我們將圍繞這些問題，先從微觀和宏觀的角度來揭示這些秘密，然后介紹反應(yīng)中熱效應(yīng)的表示方法，最后再談?wù)劵瘜W(xué)在能源開發(fā)、利用中的作用和地位。 [創(chuàng)設(shè)問題情景] 氫氣和氯氣的混合氣體遇到強(qiáng)光會發(fā)生什么現(xiàn)象？為什么？ [學(xué)生思考、討論] 氫氣和氯氣的混合氣體遇到強(qiáng)光會發(fā)生爆炸。這是因為反應(yīng)在有限的空間里進(jìn)行，放出大量的熱，使周圍氣體急劇膨脹。 [進(jìn)一步思考] 反應(yīng)中的熱量由何而來？ 氫氣和氯氣反應(yīng)的本質(zhì)是什么？ [學(xué)生思考、討論] 從化學(xué)鍵角度分析氫氣和氯氣反應(yīng)的本質(zhì)。 [教師補(bǔ)充講解] 化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是反應(yīng)物中化學(xué)鍵的斷裂和生成物中化學(xué)鍵的形成?；瘜W(xué)鍵是物質(zhì)內(nèi)部微粒之間強(qiáng)烈的相互作用，斷開反應(yīng)物中的化學(xué)鍵需要吸收能量，形成生成物中的化學(xué)鍵要放出能量。氫氣和氯氣反應(yīng)的本質(zhì)是在一定的條件下，氫氣分子和氯氣分子中的H-H鍵和Cl-Cl鍵斷開，氫原子和氯原子通過形成H-Cl鍵而結(jié)合成HCl分子。1molH2中含有1molH-H鍵，1mol Cl2中含有1mol Cl-Cl鍵，在25℃和101kPa的條件下，斷開1molH-H鍵要吸收436kJ的能量，斷開1mol Cl-Cl鍵要吸收242 kJ的能量，而形成1molHCl分子中的H-Cl鍵會放出431 kJ的能量。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。 [歸納小結(jié)] 1、 化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。 2、 能量是守恒的。 [練習(xí)反饋] 已知拆開1molH2中的化學(xué)鍵要吸收436kJ的能量，拆開1molO2中的化學(xué)鍵要吸收496 kJ的能量，形成水分子中的1mol H-O鍵要放出463 kJ的能量，試說明2H2+O2=2H2O中的能量變化。 [講解] 剛才我們從微觀的角度分析了化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因，那么，又怎樣從宏觀的角度來判斷一個反應(yīng)到底是放熱還是吸熱的呢？各種物質(zhì)中都含有化學(xué)鍵，因而我們可以理解為各種物質(zhì)中都儲存有化學(xué)能。化學(xué)能是能量的一種形式，它可以轉(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(xué)能也不同。在化學(xué)反應(yīng)中，隨著物質(zhì)的變化，化學(xué)能也隨之改變，如H2 與Cl2、O2的反應(yīng)。那么，一個化學(xué)反應(yīng)吸收能量還是放出能量是由什么決定的呢？ [學(xué)生討論、交流] 1、 一個確定的化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過程中是吸收能量還是放出能量取決于反應(yīng)物 的總能量和生成物的總能量的相對大小。 2、 畫出反應(yīng)物、生成物總能量的大小與反應(yīng)中能量變化的關(guān)系示意圖。 [思考與分析] 甲烷燃燒要放出熱量，水電解產(chǎn)生氫氣和氧氣，試從化學(xué)鍵和物質(zhì)所含能量的角 度分析氣原因，并說明反應(yīng)過程中能量的轉(zhuǎn)變形式。 [提出問題] 前面我們通過對具體反應(yīng)的分析，從微觀和宏觀兩個角度探討了化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因，知道了化學(xué)能和其它能量是可以相互轉(zhuǎn)變的，還知道化學(xué)反應(yīng)中能量變化通常表現(xiàn)為熱量的變化。那么，怎樣把物質(zhì)變化和熱量變化統(tǒng)一地表達(dá)出來呢？你可以在和同學(xué)討論的基礎(chǔ)上提出自己的想法，并對其他同學(xué)提出的表達(dá)方式作出評價。 [教師講解] 熱化學(xué)方程式的含義及朗讀和書寫的注意點 [練習(xí)反饋] 乙炔（ C2H2）氣體在氧氣中完全燃燒會放出大量的熱，形成高溫火焰，可以用于焊 接或切割金屬。已知0。5 mol乙炔完全燃燒生成液態(tài)水會放出649 kJ的熱量，試寫出 反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，并計算1Kg乙炔完全燃燒放出的熱量。 [教師講解] 乙炔是一種重要的烴類，煤、石油、天然氣的主要成分也是各種烴類，它們在燃燒 時都會放出大量的熱，所以煤、石油、天然氣在能源中扮演了極為重要的角色，對促進(jìn) 人類社會的發(fā)展具有重要的作用。 [閱讀相關(guān)圖片、資料或播放錄像] [思考、交流] 根據(jù)你的經(jīng)驗體會，談?wù)勀銓Ξ?dāng)前能源利用、開發(fā)及能源危機(jī)的看法。 [總結(jié)] 化學(xué)反應(yīng)伴隨能量變化是化學(xué)反應(yīng)的一大特征。我們可以利用化學(xué)能與熱能及其它 能量的相互轉(zhuǎn)變?yōu)槿祟惖纳a(chǎn)、生活及科學(xué)研究服務(wù)?；瘜W(xué)在能源的開發(fā)、利用及解決 日益嚴(yán)重的全球能源危機(jī)中必將起帶越來越重要的作用，同學(xué)們平時可以通過各種渠道來關(guān)心、了解這方面的進(jìn)展，從而深切體會化學(xué)的實用性和創(chuàng)造性。 補(bǔ)充練習(xí)： 1、下列說法不正確的是 （ ） A 化學(xué)反應(yīng)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(yīng)均放出熱量 C 分解反應(yīng)肯定是吸熱反應(yīng) D 化學(xué)反應(yīng)是吸熱還是放熱決定于生成物具有的總能量和反應(yīng)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(yīng)一定是吸熱反應(yīng) B 放熱反應(yīng)在常溫下一定很容易發(fā)生 C 反應(yīng)是放熱還是吸熱，必須看反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對大小 D吸熱反應(yīng)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(jī) D此題中的CH4、CH3OH、NH3等為一級能源 4、已知破壞1mol N≡N鍵、H-H鍵和N-H鍵分別需要吸收的能量為946kJ、436kJ、391kJ。試計算1molN2（g）和3 molH2（g）完全轉(zhuǎn)化為 NH3(g)的反應(yīng)熱的理論值，并寫出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。 5、“用天然氣、煤氣代替煤炭作為民用燃料”這一改變民用燃料結(jié)構(gòu)的重大舉措，具有十分重大的意義。請分析其優(yōu)點，并將你的觀點和同學(xué)討論交流。 （江蘇省海門中學(xué) 施紅專） 答案：1.C 2.CD 3.B 4. 92KJ N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=-92KJ/mol