贵州省顶效开发区顶兴学校高中化学必修二21化学能与热能教案4

教案赵慧化学能与热能2018年春季第7周[上周教学反思]：经过几个星期的学习，物质结构及元素周期律已经结课，进入复习阶段。学生体现出来的状态是，知识点知道，但是并不会运用，不会把知识和题目结合起来，或者看见题目不知道考的是什么，看不懂题目，这个需要在这个复习阶段通过习题的讲解，让学生回到书本上来，进一步巩固对本章节重难点的理解，将知识点吃透，又能通过做题，进一步去理解课本的内容，对知识的框架有个宏观的认识。[课题]：化学能与热能课型：新课课时：7课题：第一节化学能与热能(一)授课班级课时教学目的知识与技能1、了解化学能与化学反应中能量变化之间的关系2、能从化学键的角度理解化学反应中能量变化的主要原因过程与方法具有较强的问题意识，能够发现和提出有探究价值的化学问题，敢于质疑，勤于思考，逐步形成独立思考能力，善于与人合作，具有团队精神情感态度价值观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，增加师生感情重点实验探究和通过实验探究化学反应与能量的关系，掌握吸热反应和放热反应的概念难点设计探究实验知识结构与板书设计一、化学键与化学反应中能量变化的关系引起化学反应中的能量变化：1、微观：化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因（1）键能：拆开1mol化学键键所需的能量叫键能。单位：kJ/mol。破坏化学键时要吸收能量，形成化学键时放出能量键能越大，物质的能量越低，物质越稳定。2、宏观：在化学反应中，反应物的总能量与生成物的总能量间的能量差。反应物的总能量生成物的总能量——放出能量反应物的总能量生成物的总能量——吸收能量（2）物质的化学反应与体系的能量变化是同时发生的，只要有化学反应就一定有能量变化。3、化学反应中能量变化的计算Q=Q吸Q放Q0，则反应吸热；Q0，则反应放热；教学过程教学步骤、内容教学方法一、微观上化学反应能量变化的原因【复习】化学键：使离子相结合或原子相结合的作用。*键能：拆开1mol某键所需的能量叫键能。单位：kJ/mol。【讲解】化学键的形成蕴涵着能量变化，在进行反应时化学键要断裂，吸收能量，反应后形成新化学键要放出能量，【分析】2H→H2中能量变化？【讲解】1molH2中含有1molH－H，在250【板书】1、键能：拆开1mol某键所需的能量叫键能。单位：kJ/mol。破坏化学键时要吸收能量，形成化学键时放出能量【讲解】不同物质形成的化学键能量不同，而化学键存在于不同的物质间，物质发生化学变化时，反应物和生成物的能量不同，这样的过程就出现了能量变化。【类比分析】CH4→4C+4H（吸收4mol×415kJ/mol=1660kJ）【板书】2、物质的化学反应与体系的能量变化是同时发生的，只要有化学反应就一定有能量变化。【提问】氢气和氯气的混合气体遇到强光会发生爆炸，放出大量的热。反应中的热量由何而来？氢气和氯气反应的本质是什么？从微观上（从化学键角度）加以分析。【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HH键和ClCl键断开，氢原子和氯原子通过形成HCl键而结合成HCl分子。1molH2中含有1molHH键，1molCl2中含有1molClCl键，在25℃和101kPa的条件下，断开1molHH键要吸收436kJ的能量，断开1molClCl键要吸收242kJ的能量，而形成1molHCl分子中的HCl键会放出431kJ【投影分析】在25℃和101kPa的条件下，1molH2与1molCl2反应：H22H消耗能量约436kJCl22Cl消耗能量约242kJ+）2H+2Cl2HCl释放能量约862kJH2+Cl22HCl共放热约184kJ【讲解】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。【板书】3、引起化学反应中的能量变化：微观：化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。【讲解】我们在初中学习过“质量守恒定律”，知道自然界中物质可以相互转化，但是总质量保持不变；同样一种能量可以转化成另一种能量，能量也是守恒的，这就是“能量守恒定律”这是两条基本的自然定律，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，它也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。【板书】二、宏观上化学反应能量变化的原因【板书】1、宏观：在化学反应中，反应物的总能量与生成物的总能量间的能量差【投影】图21水能、化学能对比示意图【投影一】水由高处向地处的流动【提问】水往高处流的过程中，能量发生了什么变化？【回答】重力势能转化为动能【提问】化学反应中，由总能量高的反应物生成总能量低的生成物时，能量发生了什么变化？【回答】反应释放出能量（即化学能转化为其它能量）【讲解】水由高处向上流要释放能量，势能转换为动能，同理，反应物的总能量>生成物的总能量，化学反应放出能量。【板书】1、反应物的总能量生成物的总能量——放出能量【投影二】水由低处送向高处【讲解】反之将水由低处送向高处需提供能量(电能转换为机械能，再转换为重力势能)，同理，在化学反应中反应物的总能量<生成物的总能量，化学反应吸收能量。【板书】2、反应物的总能量生成物的总能量——吸收能量【思考与交流】吸热反应和放热反应中，反应物本身所具有的能量和生成物本身所具有的能量之间的大小关系分别如何？（提示：可从能量守恒角度分析）【总结】通过本节课的学习，我们了解到，化学键的断裂和形成是化学反应中发生能量变化的主要原因，反应是放热还是吸热，取决于反应物的总能量与生成物的总能量的比较。【自我评价】1、下列说法不正确的是（）A化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化B物质燃烧和中和反应均放出热量C分解反应肯定是吸热反应D化学反应是吸热还是放热决定于生成物具有的总能量和反应物具有的总能量2、已知金刚石在一定条件下转化为石墨是放热的。据此，以下判断或说法正确的是（）A需要加热方能发生的反应一定是吸热反应B放热反应在常温下一定很容易发生C反应是放热还是吸热，必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小D吸热反应在一定条件下也能发生3、有专家指出，如果将燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能使它们重新组合变成CH4、CH3OH、NH3等的构想能够成为现实，则下列说法中，错误的是（）A可消除对大气的污染B可节约燃料C可缓解能源危机D此题中的CH4、CH3OH、NH3等为一级能源4、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，故不必加热就一定能发生5、氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰，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=Q3课后作业布置：课本课后习题17题课题：第二章化学反应与能量第一节化学能与热能(二)授课班级课时教学目的知识与技能通过化学能与热能的相互转变，理解“能量守恒定律”在化学实验的基础上，通过吸热反应和放热反应的概念，理解化学反应中能量变化的主要原因。3、形成吸热反应和放热反应的概念过程与方法具有较强的问题意识，能够发现和提出化学能与热能的探究性问题，敢于质疑，勤于思考，逐步形成独立思考的能力。2、在教师的指导下与同学合作完成科学探究实验情感态度价值观发展学习化学的兴趣，乐于探究物质变化的奥秘，体验科学探究的艰辛和喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐。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。。重点化学键与能量变化的关系难点从本质上(微观结构角度)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知识结构与板书设计第二章化学反应与能量第一节化学能与热能一、化学能与热能的相互转化放热反应：放出热的化学反应吸热反应：吸收热的化学反应1、铝与盐酸反应中的能量变化结论：铝与盐酸反应放热2、Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应中的能量变化结论：该反应是吸热反应3、酸碱中和反应中的能量变化结论：该反应是放热反应酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热。二、常见的吸热反应和放热反应1、放热反应：①燃烧反应；②酸碱中和反应；③金属与酸或水的反应；④物质的缓慢氧化⑤大部分化合反应2、吸热反应：①大部分分解反应②Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl；③C+CO2；C+H2O；H2+CuO；Fe+H2O（g）；三、化学能的利用教学过程教学步骤、内容教学方法【板书】一、化学能与热能的相互转化【讲解】化学反应的过程中伴随着能量变化,通常表现为热量的变化放热反应：放出热的化学反应【板书】化学反应吸热反应：吸收热的化学反应【引入】演示实验：往一片棉花里加入两药匙的过氧化钠，然后滴加几滴水，观察现象。【提问】问什么棉花可以燃烧，燃烧的条件是什么？【分析】燃烧的条件：可燃物、氧气、可燃物的温度达到着火点2Na2O2+2H2O==4NaOH+2O2↑【讲解】可燃物是棉花、反应产生了氧气，那么可燃物达到着火点的温度是怎么产生的？【回答】该反应放出热量使得棉花温度升高从而达到棉花的着火点【设问】热能是能量的一种表现形式。那么，除刚才的这个反应，其它的化学反应过程中是不是也会有能量变化呢？其表现形式又是怎样的？根据你已有的知识经验举例说明。【回答】学生回答并举例【归纳小结】物质在发生化学反应的同时都还伴随着能量的变化，这些能量变化通常又表现为热量的变化。（除此之外还有的反应表现为还有光能、电能的变化）【板书】一、化学能与热能的相互转化【设疑】那么，化学变化中热量变化的具体形式又有哪些呢？这将是我们本节课研究的主要内容。下面我们通过实验来进行研究、探讨，从中我们还可以了解到科学研究的一般过程和方法。【演示实验一】镁条与盐酸的反应能量的变化【板书】1、铝条与盐酸的反应能量的变化【投影】实验步骤：在试管里加入23mL6mol/L的盐酸，再插入铝条，立即用手触摸试管外壁，感受其温度，并用温度计测量溶液的温度，做好记录，当反应进行到大量气泡冒出时，再用手触摸试管外壁感受其温度，并用温度计测量溶液的温度，做好记录。【讲解】注意事项：铝与稀酸和弱酸反应现象不明显，常常需要加热，所以要选择强酸且浓度不要太低。尽量使用纯度好的铝条，反应前要用砂纸打磨光亮，这样进行实验时，用手触摸才能明显感觉到反应放热，用温度计测量效果会更好。【投影小结】实验现象有气泡产生；用温度计测量，水银柱上升离子反应2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑实验结论活泼金属与酸反应是放热反应【板书】结论：铝与盐酸反应放热【实验二】Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应中的能量变化【板书】2、Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应中的能量变化【投影实验】【讲解】注意事项：这个实验成功的关键是在短时间内反应充分进行，使体系温度快速降低，将玻璃片上的水凝固。实验中要注意两点：（1）将Ba(OH)2·8H2O晶体研磨成粉末，以便与NH4Cl晶体充分接触；（2）由于该反应属于固相反应，一定要在晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物，以使它们很快起反应；（3）反应放出有刺激性气味的氨气，会造成学习环境的污染，所以要注意对氨气的吸收。【投影小结】实验现象闻到刺激性气味，烧杯壁发凉；玻璃片和烧杯黏结在一起，混合物呈糊状化学反应Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋10H2O实验结论该反应是吸热反应1、方程式：Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O2、玻璃棒的作用：搅拌，使混合物充分接触3、反应物成糊状的原因：结冰粘结【板书】结论：该反应是吸热反应【实验三】酸碱中和反应中的能量变化【板书】3、酸碱中和反应中的能量变化【投影实验】实验步骤：在50mL烧杯中加入20mL2mol/L的盐酸，测其温度。另用量筒量取20mL2mol/LNaOH溶液，测其温度，并缓慢地倾入烧杯中，边加边用玻璃棒搅拌。观察反应中溶液温度的变化过程，并作好记录。盐酸温度/℃NaOH溶液温度/℃中和反应后溶液温度/℃室温室温温度升高【提问】是不是所有强碱与强酸的反应都放热呢？下面让我们做一组对比实验。【设疑】对实验进行原理性抽象──为什么强酸与强碱发生反应时都会放出热量？【讲解】由此可见，强酸与强碱的反应的化学方程式虽然不同，反应物也不同，但是它们的反应本质相同，都是H+与OH离子反应生成水的反应，属于中和反应，其离子方程式都是：H++OH=H2O。所以，可提出推测，即中和反应都放热。【板书】结论：该反应是放热反应3、酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热。【讲解】最后，让我们一起来总结一下常见的吸放热反应【板书】二、常见的吸热反应和放热反应1、放热反应：（1）、燃料的燃烧C+O2＝CO2（2）、中和反应HCl+NaOH=NaCl+H2O（3）、活泼金属与水或酸的反应（4）、大部分化合反应（5）、食物的缓慢氧化【板书】2、吸热反应（1）、大多数分解反应：CaCO3=CaO+CO2↑（2）、Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应：Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl＝BaCl2+2NH3↑+10H2O(3）、碳与CO2气体的反应：C+CO2＝2CO(4)、碳与水蒸气的反应：C+H2O＝CO+H2(5)、氢气还原氧化铜：H2+CuO=H2O+Cu【讲解】人类不但利用化学能转化为热能的原理来获取所需的能量进行生活、生产和科研，如化石燃料的燃烧、炸药开山、发射火箭等。化学家们也常常利用热能使很多化学反应得以发生。从而探索物质的组成、性质或制备所需的物质，如高温冶炼金属、分解化合物等。化学反应伴随着能量变化是化学反应的一大特征。化学物质的化学能通过化学反应转化为热能，是人类社会发展的动力之源；而热能转化为化学能又是人们进行化学科研创造新物质不可缺少的条件和途径。【学生阅读】科学视野：生物体中的能量转化【讲解】能量转化在生物体内也是普遍存在的。例如植物通过光合作用使光能转化为化学能储存在所形成的淀粉等糖类中。人通过食物将淀粉等糖类摄入体内，通过一系列化学反应（生化反应）释放出能量，维持人的生理活动。…生物氧化是在…。在分子水平上，化学和生物学正在出现交叉和融合。化学必将对生物与生命科学的发展做出更大的贡献。【板书】三、化学能的利用【投影】1、社会发展与能源利用（图23不同社会发展水平时期的人均耗能量）【投影】2、人类利用能源的三个阶段(1)柴草时期：（图24中国古代制陶图）【讲解】柴草时期(火的发现至18世纪产业革命)以树枝杂草为主要能源。其主要贡献是：(1)推动了人类文明的进步(2)钻木取火使人类告别了“茹毛饮血”的生活，熟食促进了人的进化(3)陶瓷、炼铜、冶铁等化学工艺在烈火中诞生，促进物质文明。【投影】(2)化石能源时期：（图25汽车发动机汽缸中燃料燃烧）【讲解】化石能源时期(18世纪中期至现代)以煤、石油、天然气为主要能源。主要贡献：(1)促进了冶金工业的发展和蒸汽机的推广，推动了近代产业革命。(2)推动了汽车、飞机等工业的发展，加速了现代工业化的过程。【投影】(3)多能源结构时期：【讲解】多能源结构时期，可再生能源和清洁能源(绿色能源)将成为新能源的主力军。太阳能、氢能、核能、生物能、地悫地表能将成为能源家庭族的主要成员。主要贡献：(1)满足人们生产、生活所需的能源。(2)提高了能源的利用率(3)最大限度地减少对环境的污染【小结】化学反应伴随着能量变化是化学反应的基本特征之一。化学物质中的化学能通过化学反应转化为热能，提供了人类生存和发展需要的能量和动力，而热能转化为化学能又是人们进行化工生产、研制新物质不可或缺的条件和途径。【课堂练习】1、下列说法不正确的是