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1

教案韩洋洋化学能与热能2018年春季第7周上周教学反思：在上个月教学的过程中，从整体成绩来看，同学们对于知识的掌握还是可以的，有部分后进生需要再抓一抓，与此同时，必须下决心制定出严厉的奖惩制度，有些同学很努力，有一些同学却是自甘堕落，必须要有所鼓励，有所批评。课题：第二章化学反应与能量授课类型：课时：第一节化学能与热能新授课7课时第1课时一、学习目标：知识与技能：1、通过实验知道化学反应中能量变化的主要表现形式，能根据事实判断吸热反应、放热反应，能说出中和热的涵义。2、通过实验探究体验科学研究的一般过程，了解科学研究的基本方法过程与方法：通过实验发展学习化学的兴趣，进一步形成交流、合作、反思、评价的学习习惯情感态度与价值观：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，增加师生感情二、教学重点：化学键与化学反应中能量变化的关系；建立科学的能量观三、教学难点：化学反应热效应的实质，从微观结构变化看化学反应的能量变化过程板书设计第一节化学能与热能化学键与化学反应中能量变化的关系两个角度来解释1、微观：化学键的断裂是化学反应中能量变化的主要原因（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。∑E（反应物）＞∑E（生成物）——放出能量∑E（反应物）＜∑E（生成物）——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。二、化学能与热能的相互转化放热反应：放出热的化学反应化学反应吸热反应：吸收热的化学反应eq\o(\s\up7(),\s\do5(教学过程))[投影、学与问]煤、石油、天然气，它们燃烧时释放热量，这种热能从何而来？石灰石高温分解生成氧化钙，高温提供的热能在石灰石分解过程中起什么作用？[投影答案]化学能转化为热能；热能转化为化学能。[投影、问答]化学反应的本质是什么？[投影答案]旧化学键的断裂和新化学键的形成。[投影、学生思考]已知断开1molH2中的H—H键需要吸收436.4kJ能量，断开1molCl2中的Cl—Cl键需要吸收242.7kJ能量，生成1molHCl中的H—Cl键放出431.8kJ能量。试说明反应H2＋Cl2=2HCl是吸热反应还是放热反应。一、化学键与化学反应中能量转化的关系[设问]化学反应中的热量是怎样产生的？它的微观过程是怎样的？[投影、学生回答、总结]任何化学反应都有反应热，这是由于反应物中________断裂时需要吸收能量；当原子重新组成生成物、新化学键形成时，又要________能量。新化学键形成时所释放的总能量与反应物中旧化学键断裂时所吸收的总能量的差就是此反应的反应热。反应物中化学键断裂吸收的能量________形成化学键放出的能量，则反应为吸热反应。反应物中化学键断裂吸收的能量________形成化学键放出的能量，则反应为放热反应。[投影答案]旧键放出＞＜1．键能：拆开气态物质中1mol某种共价键需要吸收的能量或合成气态物质中1mol某种共价键放出的能量，就是该共价键的键能背景知识：键能原子形成分子的过程中要________热量。反之，要使气态分子中彼此结合的原子分开，使原子之间的共价键断裂，则要________能量，拆开气态物质中1mol某种共价键需要吸收的能量或合成气态物质中1mol某种共价键需要放出的能量，就是该共价键的键能。形成共价化合物的原子半径越________，其共价键越________，键能越________，该共价键越牢固，分子越稳定。例如：气态氢化物的热稳定性：HF________HCl________HBr________HI，原因是________________。熔点大小比较：晶体硅________碳化硅________金刚石，原因是________________________________________________________________________。[投影答案]放出吸收小强大＞＞＞F、Cl、Br、I的半径逐渐增大，对电子对的引力逐渐减小，键能越来越小＜＜键长“C—C”＜“C—Si”＜“Si—Si”，键能逐渐减小2．反应热与键能关系：能量变化数值＝|反应物的键能－生成物的键能|[投影]学生思考答案：放出能量为|436.4＋242.7－2×431.8kJ|＝184.5kJ反应中能量变化也可用下图表示：由此不难理解能量变化与物质的能量或与键能的关系。也能理解该反应1molH2与1molCl2反应生成2molHCl，物质化学能减少184.5kJ。3．能量变化与反应物、生成物能量关系(从宏观上看)放出能量的反应：∑E(反应物)________∑E(生成物)吸收能量的反应：∑E(反应物)________∑E(生成物)(∑E代表总能量，填“＞”或“＜”)[投影答案]＞＜[投影][投影、思考]从微观上如何判断一个反应是放出能量还是吸收能量？[投影答案]键断裂消耗的能量比形成化学键放出的能量少是放出能量的反应，键断裂消耗的能量比形成化学键放出的能量多是吸收能量的反应。[投影]从化学反应角度看，化学反应过程可表示如下：当Q1________Q2时反应为吸收能量的反应；当Q1________Q2时反应为放出能量的反应。(填“＞”或“＜”)[投影答案]旧化学键断裂吸收能量Q1形成新化学键放出能量Q2＞＜【认知升华】升华1化学反应中能量变化的原因在化学反应中，断开反应物中的化学键(即破坏旧化学键)需要吸收一定能量(E1)克服原子(或离子)间的相互作用；而形成新化学键时，又要释放一定的能量(E2)。E1>E2，反应吸收能量；E1<E2，反应释放能量。升华2计算公式利用化学键的能量变化计算化学反应中的能量变化：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(ΔQ＜0，为放热反应,ΔQ＞0，为吸热反应))【教师讲解】题组化学反应能量变化的原因1．下列关于化学反应的说法中不正确的是()A．化学反应过程中一定有热量释放出来B．化学反应的特征是有新物质生成C．化学反应的过程实际上是一个旧键断裂、新键形成的过程D．在一确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不相等【解析】化学反应的本质特征是一定有新物质生成。化学反应是吸热还是放热，取决于反应物总能量与生成物总能量的相对大小，或旧键断裂吸收能量与新键形成放出能量的相对大小。【答案】A2．根据下面的信息，判断下列叙述正确的是()A．氢气跟氧气反应生成水的同时释放能量B．氢气跟氧气反应生成水的同时吸收能量C．1molH2跟eq\f(1,2)molO2反应生成1molH2O一定释放能量245kJD．2molH2(g)跟1molO2(g)反应生成2molH2O(g)吸收能量490kJ【解析】由题中信息可知，1molH2(g)的共价键断裂吸收能量436kJ，eq\f(1,2)molO2(g)的共价键断裂吸收能量249kJ，两项共吸收能量685kJ；2molH(g)与1molO(g)形成1molH2O(g)共释放能量930kJ。在1molH2(g)跟eq\f(1,2)molO2(g)反应生成1molH2O(g)的过程中，放出的能量比吸收的能量多245kJ，C项中缺少物质的状态，所以释放的能量不一定是245kJ。【答案】Aeq\o(\s\up7(),\s\do5(参考练习))1．下列变化过程需要吸收能量的是()A．2H2＋O2=2H2OB．CaO＋H2O=Ca(OH)2C．Cl＋Cl=Cl2D．H2=H＋H2．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．伴有能量变化的物质变化是化学变化C．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小决定反应是放出能量还是吸收能量D．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3．已知反应X＋Y=M＋N为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是()A．X的能量一定高于M和N的能量B．X和Y的能量一定高于M和N的能量C．Y的能量一定高于N的能量D．因该反应为放热反应，故不必加热就可发生4．1molH—H键的键能是436kJ,1molI—I键的键能是151kJ,1molH—I键的键能是299kJ。则关于反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)的说法不正确的是()A．吸热反应B．放热反应C．化合反应D．可逆反应5．氢气在氯气中燃烧产生苍白色火焰。在反应过程中，破坏1mol氢气的化学键消耗的能量是Q1kJ，破坏1mol氯气的化学键消耗的能量是Q2kJ，形成1mol氯化氢的化学键放出能量是Q3kJ，下列关系式正确的是()A．Q1＋Q2＞Q3B．Q1＋Q2＞2Q3C．Q1＋Q2＜Q3D．Q1＋Q2＜2Q36．下列反应是吸热的是()7．2.0gH2(g)在O2(g)中完全燃烧，生成H2O(g)，放出能量QkJ，则下列说法正确的是()A．若生成H2O(l)，则放出热量大于QkJB．若使用H2(l)，则放出热量大于QkJC．若使用O2(l)，则放出热量大于QkJD．电解90.0g液态水，需要吸收QkJ的热量8．甲烷燃烧要放出热量，水的分解要吸收能量，试从化学键的角度分析原因。参考答案：1.D2.AC3.B4.A5.D6.A7.A8．甲烷燃烧要放出热量是因为断裂甲烷与氧气中化学键消耗的能量小于形成二氧化碳和水中的化学键放出的能量；水中化学键断裂消耗的能量大于形成氧气与氢气中的化学键放出的能量。第2课时一、学习目标知识与技能：了解化学能与热能的相互转化。掌握吸热反应与放热反应的概念。过程与方法：学生通过实验学会定性和定量地研究化学反应中热量变化的科学方法。情感、态度与价值观：建立科学的能量变化观，了解化学能转化为热能在生产、生活中的应用及其对人类文明发展的贡献。培养学生学习化学的兴趣。二、教学重点：通过实验探究研究放热反应与吸热反应，掌握放热反应与吸热反应的概念。三、教学难点：设计实验引出吸热反应与放热反应的概念。 eq\o(\s\up7(),\s\do5(教学过程))一、两个基本的自然规律——“质量守恒”和“能量守恒”1、质量守恒定律：自然界中的物质发生转化时，总质量不变；能量守恒定律：不同形式的能量发生转换时，总能量不变。2．吸热反应和放热反应eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(吸热反应：吸收热量的化学反应。,放热反应：放出热量的化学反应。))化学反应中的能量变化，通常表现为________，在放热反应中________的总能量低于________，是能量的________过程；在吸热反应中________的总能量低于________，是能量的________过程。[投影答案]热量变化生成物反应物放出反应物生成物增加3．化学能与热能相互转化的意义过程(1)：提供了人类生存和发展所需要的能量和动力。过程(2)：人类进行化工生产、研制新物质不可或缺的条件和途径。【特别提醒】【教师讲解】能源利用的三阶段【实验探究】探究常见的吸热与放热反应实验探究1、[实验探究]实验(铝和盐酸反应的能量变化)[投影、学生活动]本实验为什么要用砂纸打磨铝片？在反应中看到什么现象？[投影、思考与讨论](1)铝与盐酸反应的化学方程式：______________________________。(2)在反应过程中你将能看到什么现象？(3)用眼睛不能直接观察到反应中的热量变化，你将采取哪些简单易行的办法来了解反应中的热量变化？(4)要明显地感知或测量反应中的热量变化，你在实验中应注意哪些问题？[投影、实验记录]实验步骤眼睛看到的现象用手触摸的感觉用温度计测量的数据在一支试管中加入2～3mL6mol·L－1的盐酸溶液向装有盐酸溶液的试管中插入用砂纸打磨光的铝条结论2、[实验探究]实验[Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl晶体反应中的能量变化][投影、学生活动][投影]问题1：为什么要将Ba(OH)2·8H2O晶体研磨成粉末，而且晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物？问题2：反应放出刺激性气味气体，你能想出几种方法检验？[投影答案]增大接触面积加快反应速率；可以用湿润的紫色石蕊试纸、玻璃棒蘸浓盐酸、湿润的酚酞试纸检验。[投影]完成下列表格实验步骤实验现象得出结论[投影答案]实验步骤实验现象得出结论将晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物有刺激性气味的气体产生，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝有NH3气生成用手触摸烧杯下部感觉烧杯变凉反应吸热用手拿起烧杯烧杯下面的带有几滴水的玻璃片(或小木板)粘到了烧杯底部反应吸收热量使体系温度降低，使水结成冰吸热反应：吸收热量的反应；即反应物的总能量小于生成物的总能量。3、[实验探究]实验(酸碱中和反应中的能量变化)将教材中的实验列三组对比实验，分别做硝酸和氢氧化钠、盐酸与氢氧化钠、盐酸与氢氧化钾反应的实验(溶液的浓度都为1mol·L－1，体积都为50mL)。[投影]完成下列表格反应物及用量酸HNO350mL1mol·L－1HCl50mL1mol·L－1HCl50mL1mol·L－1碱NaOH50mL1mol·L－1NaOH50mL1mol·L－1KOH50mL1mol·L－1混合前温度混合后温度结论对实验进行归纳和总结[投影答案]反应物及用量酸HNO350mL1mol·L－1HCl50mL1mol·L－1HCl50mL1mol·L－1碱NaOH50mL1mol·L－1NaOH50mL1mol·L－1KOH50mL1mol·L－1混合前温度室温室温室温混合后温度t1t2t3结论HNO3与NaOH发生中和反应时放热HCl与NaOH发生中和反应时放热HCl与KOH发生中和反应时放热对实验进行归纳和总结强酸与强碱发生中和反应时放出热量[投影]为什么强酸与强碱发生反应时都会放出热量？本质分析——三个反应的化学方程式和离子方程式分别为_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________[投影]HNO3＋NaOH=NaNO3＋H2O，H＋＋OH－=H2OHCl＋NaOH=NaCl＋H2O，H＋＋OH－=H2OHCl＋KOH=KCl＋H2O，H＋＋OH－=H2O[投影结论]强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热。[投影、练习]判断下列反应放热的反应是________，吸热的反应是__________。①C(s)＋CO2(g)eq\o(=,\s\up7(高温))2CO(g)②Ba(OH)2·8H2O(s)＋2NH4Cl(s)=BaCl2(aq)＋2NH3(g)＋10H2O(l)③Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑④C(s)＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))CO(g)＋H2(g)⑤镁条燃烧⑥高温煅烧石灰石⑦氧化钙与水反应⑧盐酸与氢氧化钠反应[参考答案]③⑤⑦⑧①②④⑥[投影、小结]常见放热反应类型有：____________________________________，常见吸热反应类型有：__________________________________________。[投影答案]燃烧反应、酸碱中和、多数化合、金属与水反应、金属与酸反应多数分解反应、Ba(OH)2·8H2O(s)与NH4Cl(s)反应、C(s)与CO2(g)反应、C(s)与H2O(g)反应等[投影]吸热反应、放热反应与反应的条件加热与否有没有必然联系？【教师讲解】放热反应与吸热反应的比较类型比较放热反应吸热反应形成原因反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量与化学键强弱的关系生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断裂时吸收的总能量生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量反应过程图示注意：有的放热反应需要加热才能发生，例如煤的燃烧就是放热反应，但需要加热或点燃引发反应；有的放热反应不需要加热，如磷的自燃。吸热反应大都需要加热，也有不需加热就能反应的，例如Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应。[投影、思考与交流]如果要通过实验来测定盐酸与氢氧化钠反应的中和热，你认为在设计实验装置与操作时应注意哪些问题？你准备如何设计并进行实验？请与同学讨论、交流。[投影答案]在设计实验装置和操作时应从两个方面考虑，一是注重“量”的问题，如①反应物的浓度和体积取定值；②测量反应前后的温度值；③做平行实验取平均值。二是尽量减小实验误差，如①用经过标定的盐酸和氢氧化钠溶液；②量液器最好使用移液管；③搅拌使反应充分进行；④及时散热，使混合液温度均衡；⑤温度计的精确度高，最好使用精度为0.1℃或更高的温度计；⑥盐酸跟氢氧化钠溶液混合后液面上方的空间尽可能小；⑦使用绝热装置，避免热量散发到反应体系之外；⑧温度计要读准确。eq\o(\s\up7(),\s\do5(参考练习))1．下列关于燃烧的叙述正确的是()A．燃烧是发光、放热的剧烈的化学反应B．燃烧必须有氧气参加C．燃烧一定有水生成D．燃烧一定是氧化还原反应2．关于吸热反