以“化学反应能量转化及应用”复习课为例教学设计高二上学期化学人教版选择性必修1

基于大概念统领下促进核心素养提升的项目式教学设计——以“化学反应能量转化及应用”复习课为例一、教学分析1．教学内容分析本节教材利用火箭推进剂这一主要情境素材，以神舟十四号航天员太空之旅为题，围绕着化学反应中能量转化的具体形式—化学能与热能等其他形式能量的转化为核心概念，在宏观和微观两个层面上，分析化学反应中能量变化的实质—旧化学键的断裂和新化学键的形成存在的能量差异，反应物总焓和生成物总焓之差。通过具体化学反应的热效应，介绍定量表示化学反应热量变化的具体形式—热化学方程式的书写。其次，从“化学反应为何会伴随能量的变化”这一问题引出内能变化和焓变、热和功的相关概念，使学生能够了解反应热效应的根源是内能的变化，并且能量是守恒的，只是转化成了不同的能量形式，并深入了解热力学第一定律、热力学第二定律的基本观点和具体应用，初步形成热化学的基本知识和能力框架，强化“宏观辨识与微观探析”、“变化观念与平衡思想”、“证据推理与模型认知”、“科学态度与社会责任”等化学学科核心素养的发展，丰富对化学反应能量转化的认识，能分析和评价生活生产实际中的能量转化现象，并能从能源利用率、环境保护、可持续发展等角度综合考虑和优化选择。2.学生情况分析通过高中化学必修第一册和选择性必修1有关化学反应热效应的学习，学生理解了化学反应热效应的有关概念，掌握了热化学方程式的书写和有关燃烧热和盖斯定律的计算。具备了有关化学反应热效应的计算、分析和归纳等能力。但缺少从真实情境中如何选择物质、评价化学反应的思路；缺少从能量视角研究化学反应的思路。在所学知识的基础上，从化学反应规律出发，引导学生用化学反应热效应原理探秘火箭推进剂，根据热化学方程式，以及与盖斯定律相结合的反应热计算，分析化学反应，形成合理选择和利用化学反应的思路。帮助学生在化学层面上找到分析问题和解决问题的方法，建立认识化学反应的能量视角，完善物质变化观念，培养学生从生活中学习化学的意识，提高学生的探究能力、动手能力以及合作能力。二、教学设计1.教学目标（1）能辨识化学反应中的能量转化形式，能解释化学反应中能量变化的本质。（2）能明确化学反应能量变化的根源是内能的变化，能指出焓变与等压反应热的关系。（3）能明确热化学方程式的含义，能用热化学方程式表示反应中的能量变化。（4）能设计简单路径，利用盖斯定律计算化学反应的焓变。（5）能综合运用能量守恒与转化、物质变化等角度合理选择和利用化学反应解决实际问题。2.教学流程本节课围绕“化学反应能量转化与应用”的核心概念，整体设计遵循学生认知发展规律。秉承“知识问题化、问题情境化”的设计理念，设计多维度的教学线索关系网。从“情境线”到“问题线”，从“视频资料线”到“知识能力线”，最后再归结到“学科素养线”，既考虑到知识的整体性，又注重核心素养的落实，以增强学生的实践感和参与感，让学生体会化学反应在实际生活中的应用价值和自主学习的获得感。教学环节任务线情境线问题线知识线活动线设计意图(学生能力发展)教师活动学生活动辨识化学反应中的能量转化任务一：化学反应能量的转化形式与本质[复习回顾]问题1．化学反应中的能量转化形式有哪些？问题2．化学反应中能量变化的本质是什么？化学反应能量转化形式多样旧键断新键成是化学反应能量变化的本质原因2022年，中国航天事业取得了很大成就，中国天宫空间站基本构型建立。神舟十四号宇航员在轨生活长达6个月，引起了人们的广泛关注。思考讨论，回答问题1：化学能、热能、机械能、电能、光能等。回答问题2：旧键断吸收的能量和新键成释放的能量存在差异。化学反应能量变化的实际应用。科学精神与社会责任的学科素养。视频1：“万户飞天”视频2：“火箭升空”观看两段视频，分小组讨论并完成下列表格。火箭升空的原理是气体反作用力。播放视频1和2。活动Ⅰ：分组讨论，得出结论：起飞原理是高温气体的反作用力。化学能转化为热能和做功。分析问题和团队协作能力。证据推理和模型认知的学科素养。液氢液氧是最高效的液体火箭推进剂。例题1．有关化学键的键能数值如下：写出H2(g)和O2(g)燃烧生成H2O(g)的热化学方程式。利用键能计算焓变。投屏例题1.思考：请借助相关数据说明上述反应是放热反应的本质原因。完成例题1，思考反应放热和键能的关系。宏观辨识与微观探析学科素养。无【复习回顾】问题1.书写热化学方程式的注意事项有哪些？问题2.可以利用哪些物理量计算化学反应的焓变？规范书写热化学方程式的注意事项及焓变计算方法。投屏复习回顾，引导学生回顾思考。思考讨论，概括回答：1.物质的聚集状态、△H的正负、单位、△H的数值与计量数对应等2.焓、反应热、键能、相对能量等明确热化学方程式书写的注意事项和判断正误方法。了解焓变计算的一般方法。变化观念与平衡思想的学科素养。热化学方程式，焓变的简单计算任务二：热化学方程式的书写及焓变的计算偏二甲肼和四氧化二氮是常用的液体火箭推进剂组合例题2．（1）已知C2H8N2(l)的热值为4.25×107J·kg－1，写出表示偏二甲肼摩尔燃烧焓的热化学方程式。摩尔燃烧焓的热化学方程式书写。投屏例题2.引导学生提取并分析陌生信息。引导学生形成盖斯定律答题模板。完成例题2.明确摩尔燃烧焓的定义，反应热和焓变的关系。提取分析信息的能力。证据推理与模型认知的学科素养。神舟十四号发射视频感受火箭发射时的能量变化和现象。播放视频感受火箭升空的激动和自豪，体会推进剂点火时的能量变化。爱国情怀、热爱科学的思想培养。科学态度与社会责任的学科素养。肼常用作载人飞船姿态发动机的燃料。例题3.已知200℃时，肼可能发生以下反应：反应②的能量变化过程如图1所示。（1）根据题意，计算反应②的焓变ΔH2＝____kJ·mol1（2）200℃时，写出肼分解生成氮气和氢气的热化学方程式。利用相对能量图判断焓变。投屏例题3.引导学生学会看图并获取有用的信息。完成例题3.分析图表、获取并分析信息的能力。变化观念与平衡思想的学科素养。合理选择和利用化学反应任务三：合理选择和利用化学反应的能量问题1：已知200℃时，肼可能发生以下反应：①3N2H4(g)＝N2(g)+4NH3(g)ΔH1=－32.9kJ·mol1②N2H4(g)=N2(g)+2H2(g)ΔH2=＋50.7kJ·mol1请根据能量变化，选择更合适的姿态发动机推进剂原理并说明理由。从能量变化的角度分析化学反应。投屏问题1思考讨论回答问题1.选择反应①。因ΔH1＜0，反应放热，产生的气体能量更高，推力更大。能运用能量守恒思想解决实际问题。分析和解决问题的能力。变化观念与平衡思想的学科素养。观看视频，了解中国空间站的环控生保系统。问题2．电解制氧过程中涉及哪些形式能量的转化？能量转化形式的分析判断。投屏问题2思考回答问题2.光能（太阳能）、电能、化学能明确电解过程能量的转化形式，了解空间站中能量的转化情况。宏观辨识与微观探析的学科素养。中国空间站的环控生保系统功能之一是将人体代谢废物CO2中的氧元素转化为O2，实现氧循环。例题4.（1）已知下列反应：①CO2(g)＋2H2O(g)＝CH4(g)＋2O2(g)ΔH1=＋802.3kJ·mol1②2H2O(g)＝2H2(g)＋O2(g)ΔH2=＋483.6kJ·mol1③CO2(g)＋4H2(g)＝CH4(g)＋2H2O(g)ΔH3反应③的焓变ΔH3=____kJ·mol1。盖斯定律计算反应焓变投屏例题4思考完成例题4.1.－164.9建立盖斯定律计算焓变的基本模型和方法。证据推理与模型认知的学科素养。（2）可以实现CO2转化为O2的过程有：①CO2(g)＝C(g)＋O2(g)ΔH1=＋393.5kJ·mol1②2CO2(g)＋2Na2O2(s)＝2Na2CO3(s)＋O2(g)ΔH2=－452.8kJ·mol1③CO2(g)＋2H2O(g)＝CH4(g)＋2O2(g)ΔH3=＋802.3kJ·mol1④CO2(g)＋4H2(g)＝CH4(g)＋2H2O(g)ΔH4=－164.9kJ·mol12H2O(g)＝2H2(g)＋O2(g)ΔH5=＋483.6kJ·mol1请从能量和物质的角度分析，上述四个过程更适合在空间站中应用的________，理由是____分析化学反应能量变化情况物质守恒和能量守恒思想的应用投屏例题4（2）小组讨论，选择最佳方案。分析实际问题，正确选择化学反应的能力。科学态度与社会责任学科素养。拓展活动自制火箭体验推进剂的反应原理视频7：模拟固体火箭推进器视频8：模拟液体火箭推进器用锡纸、火柴、一次性筷子、打火机自制固体火箭推进器。用注射针管、点火器、热熔枪、酒精等自制液体火箭推进器。运用火箭推进器的基本原理，选取生活中常见的废旧材料进行实验。播放视频7。播放视频8。小组讨论，设计实验步骤，进行实验方案实施。帮助学生在化学层面上找到分析问题和解决问题的方法，建立认识化学反应的能量视角，完善物质变化观念，提高学生的探究能力、动手能力以及合作能力。三、教学反思本项目以“神舟十四号航天员太空之旅”为总任务驱动，通过完成三个基于真实情境的项目任务，理解和巩固了化学反应热效应的原理，将文献查阅与学生实验