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2

教案伍婷化学能与热能2018春季第7周上周教学反思：上周主要讲授了化学键的相关内容，其中离子键和共价键是本节的学习重点，要求同学们能够准确判断哪些属于离子键，哪些属于共价键，并且能够准确书写离子化合和共价键分子的化学式。在学习过程中大部分同学容易将离子键和共价键弄混淆，搞不清哪些是离子化合物，哪些是共价化合物，因此在书写电子式时完全分不清，对此我特地将二者对比区分，教同学们如何判断，并通过大量训练书写离子化合物和共价化合物的电子后大部分同学能够判断并正确书写电子式。课题：第二章化学反应与能量第一节化学能与热能(一)授课类型新型授课课时4学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、通过实验激发学生学习化学的兴趣和情感2、培养学生严谨求实、勇于探索的科学精神。3、有参与化学科技活动的热情，有将化学能与热能的化学知识应用于生产，生活实践的意识，能够对化学能有的社会和生活问题做出合理的判断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1、引起化学反应中的能量变化：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。∑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、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）、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：吸收热的化学反应教学过程教学步骤、内容教学方法【引入】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。在化学反应中，随着物质的变化，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，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？【板书】一、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、∑E（反应物）＞∑E（生成物）——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、∑E（反应物）＜∑E（生成物）——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）【板书】二、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【投影】吸放热与能量关系【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250C101kPa条件下，由H原子形成1molH－H要放出436kJ的能量，而断开1molH－H重新变为H原子要吸收436kJ的能量。【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的能量。【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：化学键的断裂是化学反应中能量变化的主要原因。【思考与交流】为什么有的化学反应会放出热量，而有的化学反应却需要吸收热量呢？【投影小结】1．化学反应的特点是有新物质生成，新物质和反应物总能量不同。2．反应中要遵循能量守恒。3．反应物与生成物的能量差若以热能形式表现即为放热和吸热。如果二者能量比较接近，则放热和吸热不明显。【小结】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。【随堂练习】1.在反应H2+Cl2＝2HCl中，已知H－H键能为436kJ，Cl－Cl键能为243kJ，H－Cl键能为431kJ，判断该反应是A.吸热反应B.放热反应C.吸收183kJ热量D.放出183kJ热量2、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3、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<4Q3Q1+Q2<Q3D、Q1+Q2=Q3【课后作业】创新教程技能课时冲关课题：第二章化学反应与能量第一节化学能与热能(二)授课类型新型授课课时3学时教学目的知识与技能获得化学能与热能化学实验的基础知识和基本技能，学习实验研究的方法，能设计并完成吸热反应和放热反应的化学实验。2、形成吸热反应和放热反应的概念过程与方法1、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1、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。2、有参与化学科技活动的热情，有将化学能与热能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。树立正确的能源观热爱家乡，热爱祖国，树立为中华民族复兴、为人类文明和社会进步而努力学习化学的责任感和使命感。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(chemicalenergy)与热能(heatenergy)的相互转化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：物质与氧气的反应；燃料的燃烧；中和反应；金属与酸；活泼金属与水的反应；生石灰和水反应；大部分化合反应2、吸热反应：C+CO2；C+H2O；H2+CuO；Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl；Fe+H2O（g）；大部分分解反应三、化学能的利用教学过程教学步骤、内容教学方法【板书】第二章化学反应与能量【学生阅读】前言内容【讲解】通过阅读本章前言，我们知道本章我们要解决的核心问题：在现代广泛使用的各种能源中，那些与化学密切相关？面对能源枯竭的危机，提高能源利用率和开辟新能源是解决这一问题的两个主要方向，在这方面化学能做出什么贡献？【提问】]煤、石油和天然气等化石燃料或它们的制品的燃烧所产生的热能从何而来？与化学物质及化学反应有什么关系？石灰石经高温煅烧生成生石灰，高温提供的热能在分解反应中起什么作用？【回答】这里所列举的两类反应说明了化学反应与热能之间的辩证关系以及它们之间的相互转化。化学反应煤、石油、天然气的燃烧产生CaCO3煤、石油、天然气的燃烧产生CaCO3经过高温煅烧分解成CaO一方面，用煤、石油、天然气的燃烧放热来说明化学能向热能的转化，人们利用这些化学反应获取能量；另一方面，人们利用热能来完成常温下很难发生的化学反应，用CaCO3经过高温煅烧分解生成CaO来阐述热能对化学反应的支持作用，【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、镁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，再插入镁条，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：镁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。尽量使用纯度好的镁条，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：试管外壁和溶液的温度，反应后比反应前高，有大量气泡逸出。实验结论：铝与盐酸反应产生H2，并放出热量。该反应是放热反应方程式：Mg+2HCl==MgCl2+H2【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】实验步骤实验现象得出结论1、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，该气体能使湿润的紫色石蕊试纸变蓝有NH3气生成2、用手触摸烧杯下部感觉烧杯变凉反应吸热3、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4、将粘有玻璃片的烧杯放在盛有热水的烧杯上一会儿再拿起玻璃片脱离上面烧杯底部冰融化5、反应完后移走烧杯上的多孔塑料片，观察反应物混合物成糊状有水生成【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】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