高中化学-化学能与热能教学设计学情分析教材分析课后反思

PAGE课题第一节化学能与热能三维目标知识与技能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2、通过化学能与热能的相互转变，理解“能量守恒定律”过程与方法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。情感态度与价值观1、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。2、通过师生互动，增加师生感情教学重点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。教学方法启发引导、探究式教学媒体多媒体、实验教学内容师生活动从古至今人类从未间断对化学反应的探索与研究。展示图片[思考]人们从没间断对化学反应研究与探索,究竟化学反应的魅力何在?研究化学反应的目的是什么？反应中有新物质生成同时，伴随着能量变化，能量的形式有多种，如热能、光能、电能、声能等。化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化。引入课题：化学能与热能[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。板书：一、化学反应中能量变化的原因[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应中能量变化的主要原因。化学键断裂―――吸收能量化学键形成―――放出能量想一想：一个化学反应吸收能量还是放出能量是由什么决定的呢？在反应H2+Cl2＝2HCl中，已知拆开1molH－H、Cl－Cl、H－Cl分别需要吸收436kJ、247kJ、431kJ的能量，判断该反应是＿反应[[练习反馈]已知拆开1molH2中的化学键要吸收436kJ的能量，拆开1molO2中的化学键要吸收496kJ的能量，形成水分子中的1molH-O键要放出463kJ的能量，试说明2H2+O2=2H2O中的能量变化[讲解]刚才我们从微观的角度分析了化学反应中能量变化的主要原因，那么，又怎样从宏观的角度来判断一个反应到底是放热还是吸热的呢？各种物质中都含有化学键，因而我们可以理解为各种物质中都储存有化学能。化学能是能量的一种形式，它可以转化为其他形式的能量。不同物质由于组成、结构不同，因而所包含的化学能也不同。在化学反应中，随着物质的变化，化学能也随之改变，如H2与Cl2、O2的反应。那么，一个化学反应吸收能量还是放出能量是由什么决定的呢？[学生讨论、交流]【看图辨析】【分析化学变化】【讲解】水由高处流向低处的时候需要释放出能量（势能转换为动能）而化学反应中呢？同样的，当反应物的总能量高于生成物的总能量的时候需要放出能量。【看图讨论】【分析化学变化】【讲解】水由低处流向高处的时候需要提供能量（电能转化为机械能，在转化为势能）而化学反应中呢？同样的，当生成物的总能量高于反应物的总能量的时候需要放出能量。【总结】当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要吸收能量，而形成生成物中的化学键要放出能量，确定一个化学反应到底是吸热反应还是放热反应，取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小。画出反应物、生成物总能量的大小与反应中能量变化的关系示意图[思考与分析]甲烷燃烧要放出热量，水电解产生氢气和氧气，试从化学键和物质所含能量的角度分析气原因，并说明反应过程中能量的转变形式。[拓展空间]1、物质所具有的化学键键能大小与稳定性的关系？2、物质所具有的能量高低与稳定性的关系？课堂练习：1.下列说法中不正确的是()A.任何化学反应都伴有能量变化B.化学反应中的能量变化都表现为热能的变化C.反应物的总能量高于生成物的总能量时，化学反应放出能量D.反应物的总能量低于生成物的总能量时，化学反应吸收能量2、已知金刚石在一定条件下转化为石墨是放热的。据此，以下判断或说法不正确的是（）A.石墨不如金刚石稳定B.金刚石不如石墨稳定C.金刚石和石墨互为同素异形体D.这个反应属于化学变化3、已知反应A＋B＝C＋D为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是（）A.A的能量一定高于CB.B的能量一定高于DC.A和B的总能量一定高于C和D的总能量D.该反应为放热反应，不必加热就一定能发生4、A+B=C+D据以下信息判断该反应是放热还是吸热？1、EA+EB＞EC+ED2、EA＞EC+ED3、EC＞EA+EB4、EA+EC＞EB+ED强调化学键的断开和形成化学键断裂吸收能量形成化学键放出能量练习巩固多媒体投影布置作业[作业]1、预习下一节内容2、完成学案与测评部分板书设计第一节化学能与热能化学键与化学反应中能量的变化关系断开化学键吸收能量形成化学键放出热量键能的角度E1＜E2ΔH=E1-E2＜0化学反应放出热量E1＞E2ΔH=E1-E2＞0化学反应吸收能量总能量的角度反应物的总能量＞生成物的总能量化学反应放出能量反应物的总能量＜生成物的总能量化学反应吸收能量学情分析学生在本册教科书中第一章的物质结构元素周期律中学到了化学键。化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因。既然有了化学能的变化，到底是释放能量还是吸收能量，通过初中学过的“质量守恒定律”进一步的引出了化学能与热能的相互转化，最后学习“能量守恒定律”。学生学习知识技能有感知到理解，具体到抽象。学生能够有意义的接受化学能与热能的学习，在新旧知识时间建立了桥梁，正是“现行组织者”的教学论思想的体现。学生通过初中化学,必修Ⅰ以及前一章的学习,已经了解了电解质、化学键等知识,因此根据学生的知识结构、心理特点和教学内容的实验需要,采用实验探究、问题探讨、分析推理和比较归纳等方法,并结合多媒体进行辅助教。⑴、知识与技能学生在教学过程中从两个角度认识分析了化学反应中能量变化的原因，初步理解物质的化学变化、化学键变化和能量变化之间的关系,掌握物质的化学变化和能量变化的本质。了解吸热反应、放热反应的涵义,了解化学反应在提供热能方面的重要作用。⑵、过程与方法通过对化学键与化学反应中的能量变化问题的交流讨论,学习获取数字化信息的方法,提高处理信息的能力和分析推理能力。,⑶、情感态度、价值观学生通过探究化学能转化为热能的奥秘,提高学习化学的兴趣和热情,体验科学探究的艰辛与喜悦,感受化学世界的奇妙和和谐。,,开发高能清洁燃料的重要性,培养节约能源及保护环境的意识,关注与化学有关的社会热点问题,逐步形成可持续发展的思想。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，在选修模块“化学反应原理”中，还将从科学概念的层面和定量的角度系统深入地再学习。《化学课程标准》对“化学能与热能”的内容标准是：1.知道化学键的断裂和形成化学反应中能量变化的主要原因。2.通过生成、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化。根据课程标准，在此只需要笼统地将化学反应中吸收或放出能量的原因归结为反应物的总能量与生成物的总能量的相对高低。教科书这样的编排也符合化学学科的逻辑顺序，学生的认识顺序和心理发展顺序。既有学习的阶段性，又有必修、选修的层次性，在具体内容上前后还有交叉和重叠，学生概念的形成和发展呈现一种螺旋式上升的形态。关于化学能与热能的相互转化，本节内容分为三部分。第一部分教材从化学键入手，说明化学健与能量的密切联系，揭示了化学反应中能量变化的本质原因，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吸、放热的关系，为后面“质量守恒、能量守恒”奠定基础。第二部分，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，引出吸热反应，放热反应的术语。第三部分，教材为了开阔学生的科学视野，图文并茂的说明了生物体内生命活动过程中的能量变化、能源与人类社会发展的密切关系，使学生在更广阔的背景下认识能源与人类生存和发展的关系，认识化学技术在其中的重大，甚至关键的作用。本节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。选材上尽量将化学原理与实验、实例相结合，对化学概念或术语采用直接使用或叙述含义而不下定义的方式出现，以降低学习的难度，同时注意与学生经验、社会发展、高新技术、化学史实相联系。能源与人类的生存和发展息息相关。本节通过对化学能与热能相互转化的探讨，使学生感悟到化学反应在人类利用能源的历史过程中充当的关键角色，初步树立起科学的能源观，形成将化学能与热能相互转化的化学知识应用于生产、生活实践的意识，能够对与化学能有关的社会和生活问题做出合理的判断。化学能与热能练习1、下列物质在变化过程中，化学键没有被破坏的是A．食盐溶解B．干冰升华C．氯化铵受热，固体消失D．电解水2、下列变化中，不需要破坏化学键的是（）A．氧化钠溶于水B．氯化铵溶于水C．氯化氢溶于水D．冰熔化3．(双选)下列各分子中，所有原子都满足最外层为8电子结构的是A．H2O B．BF3 C．CCl4 D．PCl34．下列反应属于吸热反应的是A．葡萄糖在人体内氧化分解 B．氢气在氧气中燃烧C．碳酸钙高温分解成氧化钙和二氧化碳 D．氢氧化钾和硫酸中和5．下列变化过程需要吸收能量的是A．2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2H2O B．Cl＋Cl→Cl2C．CaO＋H2O=Ca(OH)2 D．H2→H＋H点燃6．对于放热反应2H2＋O22H2O，下列说法正确的是点燃A．产物H2O所具有的总能量高于反应物H2和O2所具有的总能量B．反应物H2和O2所具有的总能量高于产物H2O所具有的总能量C．反应物H2和O2所具有的总能量等于产物H2O所具有的总能量D．反应物H2所具有的总能量高于产物H2O所具有的总能量7、（双）石墨在一定条件下可转化为金刚石，已知12g石墨完全转化为金刚石时，要吸收QkJ的热量，下列说法正确的是

A、石墨不如金刚石稳定B、石墨比金刚石稳定C、金刚石与石墨的结构是相同的D、金刚石转化为石墨为放热反应8、（双）已知反应A2＋B2=2AB，破坏1molA2中的化学键消耗的能量为Q1kJ，破坏1molB2中的化学键消耗的能量为Q2kJ，形成1molAB中的化学键释放的能量为Q3kJ，则下列说法正确的是A．若A2和B2的总能量之和大于生成的AB的总能量，则反应放热B．若A2和B2的总能量之和小于生成的AB的总能量，则反应放热C．若该反应为放热反应，则Q1＋Q2<Q3D．若该反应为吸热反应，则Q1＋Q2>2Q39.已知反应A＋B＝C＋D的能量变化如下图所示，下列说法正确的是A．该反应为放热反应B．该反应为吸热反应C．反应物的总能量高于生成物的总能量D．该反应只有在加热条件下才能进行10、下列说法正确的是A．浓硫酸的稀释是放热反应B．化学反应中的能量变化，都表现为热量的变化C．制备水煤气是放热反应D．反应物的总能量高于生成物的总能量时，化学反应放出能量11、（双选）下列说法中正确的是（）A.物质发生化学反应都伴随着能量变化B.所有物质的内部都“储存”有能量，而且这些能量都是相等的C.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D.化学反应的过程实质是断开旧化学键形成新化学键的过程12.如图所示的装置,试管中盛有水,气球a中盛有干燥的Na2O2颗粒,U形管中注有红色的水,将气球用橡皮筋紧缚在试管口,实验时将气球a中的Na2O2抖落到试管b的水中,将发生的现象是()A.U形管内水的红色褪去 B.试管内溶液变红C.气球a被吹大 D.U形管中水位不变13．（双）下列说法中正确的是()A．物质发生反应时放出的热量来源于对反应的加热B．化学反应除了生成新物质外，还发生能量变化，且总表现为吸热C．化学反应过程中有时吸热，有时放热D．可燃物的燃烧都是放热反应14.（双选）下列说法不正确的是A．需要加热才能进行的反应一定是吸热反应B．化学反应开始时都需要吸收能量C．放热反应不需要加热D．可逆反应若正向放热，则逆向一定吸热15．已知断裂1mol共价键所需要吸收的能量分别为H—H键：436kJ；I—I键：153kJ；H—I键：229kJ。下列对反应H2(g)＋I2(g)=2HI(g)的判断中，错误的是()A．该反应是放出能量的反应B．该反应是吸收能量的反应C．该反应是氧化还原反应D．I2与H2具有的总能量大于生成的HI具有的总能量16、氢气在氧气中燃烧生成水，在反应中，破坏1molH－H键消耗的能量为Q1kJ，破坏1molO=O键消耗的能量为Q2kJ，形成1molH－O键释放的能量为Q3kJ。下列关系式中正确的是（）A.2Q1+Q2>4Q3B.2Q1+Q2<4Q3C.Q1+Q2<Q3D.Q1+Q2=Q317、（双选）下列关于能量转换的认识中不正确的是（）A.电解水生成氢气和氧气时，电能转化为化学能B.绿色植物进行光合作用时，太阳能转化为热能C.煤燃烧时，化学能主要转化为热能D.白炽灯工作时，电能全部转化为光能18．某同学做如下实验，以检验反应中的能量变化。(1)实验中发现反应后(a)中温度升高，由此可以判断(a)中反应是________热反应；(b)中温度降低，由此可以判断(b)中反应是________热反应。(2)写出铝与盐酸反应的离子方程式_____________________________________1234567891011121314151617BDCDCDBBDADBDADCCDACADBBD(3)根据能量守恒定律，(b)中反应物的总能量应该________其生成物的总能量。答案18、放热；吸热；小于本节课程并未按照教材编排，为了学生更好地理解抽象内容，将课程主线进行了整合1）利用微观动画，降低抽象理解门槛。如何让未学习过化学键知识的学生理解化学反应的本质是旧化学键断裂，新化学键形成的过程，从断键吸收能量，成键放出能量的角度解释反应放热或吸热的原因，动画模拟就成了最好的教学手段。动画模拟H2和Cl2反应中将化学键的变化过程分成三部分，让学生更清楚地理解断键同时与初中学习的《分子与原子》知识相结合，既联系了原有的知识，降低了抽象概念理解的门槛，又提升了认知维度和深度。（2）利用柱状图宏观分析，建立能量转化观，能量守恒观建立化学反应中的能量转化关系和能量守恒理念，是本节课的重难点。在先前教学中发现，教材中的水能势能图学生能解能量是可以相互转化的，但是却不能很好地建立化学反应中能量守恒关系。利用柱状图的设计补差块，可以让学生更直观认识到反应物总能量，生成物总能量和放出热量或吸收热量之间的关系，突破教学难点。学生理解化学反应中既可能有能量的释放又可能有能量的储存，进而从能量的角度重新认识了化学反应过程。（3）精编习题，巩固知识，提升能力能量相对大小这两个角度对化学反应中能量变化的理解。4、环节紧凑，讲练结合教学中从感性认识到理性认知的过程中，教学环节紧凑有致。在微观化学键角度分析和宏观物质能量角度分析上都在理论解释的基础之上增加一道例题。在微观分析中，通过H2和Cl2反应中断键和成键能量的计算，既能加深对微观动画的理解，又能提供数据支持，逐层铺设小台阶，使学生更容易接受。微观分析和宏观分析都分别回归两个探究实验，每次回归都是对理论分析的升华，加深对化学反应放热或吸热本质原因的理解，也形成对能量守恒观的多次强调和应用，利于学生建立守恒观念。本节课的不