化学能与热能教学设计

化学能与热能教学设计一、教学目标1.知识与技能目标了解化学反应中能量变化的主要原因，能说出常见的能量转化形式。理解化学反应中能量变化与反应物、生成物总能量的关系。掌握吸热反应和放热反应的概念，能正确判断常见的吸热反应和放热反应。通过实验探究，培养学生设计实验、观察实验现象、分析实验结果的能力。2.过程与方法目标通过对化学反应中能量变化的分析，培养学生的逻辑思维能力和抽象思维能力。通过实验探究活动，让学生体验科学探究的过程，提高学生的科学探究能力。通过小组讨论和交流，培养学生的合作学习能力和表达能力。3.情感态度与价值观目标通过对化学反应中能量变化的学习，让学生体会化学科学与人类生活、社会发展的密切联系，激发学生学习化学的兴趣。通过实验探究活动，培养学生严谨的科学态度和勇于探索的精神。

二、教学重难点1.教学重点化学反应中能量变化的主要原因。化学反应中能量变化与反应物、生成物总能量的关系。吸热反应和放热反应的概念。2.教学难点从微观角度理解化学反应中能量变化的本质原因。正确判断常见的吸热反应和放热反应。

三、教学方法讲授法、实验探究法、讨论法、多媒体辅助教学法

四、教学过程

（一）课程导入（5分钟）播放一段有关能源利用的视频，如太阳能热水器加热水、汽车燃烧汽油行驶、水电站利用水能发电等。教师提问：这些能源利用过程中涉及到了哪些能量形式的转化？学生思考回答：太阳能转化为热能、化学能转化为机械能和热能、水能转化为电能等。教师引导：从这些例子可以看出，能量的转化在我们的生活中无处不在。而化学反应过程中也常常伴随着能量的变化，今天我们就来学习化学能与热能。

（二）化学反应中能量变化的原因（10分钟）1.从宏观角度分析展示一些常见化学反应的实例，如镁条燃烧、酸碱中和反应等，并说明这些反应在发生过程中都伴随着能量的释放，表现为放热现象。教师提问：为什么这些化学反应会放出热量呢？引导学生回忆物质具有能量，化学反应过程中反应物转化为生成物，能量也会发生变化。讲解：化学反应中能量变化的主要原因是反应物和生成物所具有的总能量不同。当反应物的总能量高于生成物的总能量时，反应过程中会释放出能量，表现为放热反应；反之，当反应物的总能量低于生成物的总能量时，反应过程需要吸收能量，表现为吸热反应。2.从微观角度分析利用多媒体动画展示化学反应中旧化学键断裂和新化学键形成的过程。讲解：化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。旧化学键断裂需要吸收能量，新化学键形成会释放能量。当吸收的能量小于释放的能量时，反应为放热反应；当吸收的能量大于释放的能量时，反应为吸热反应。

（三）实验探究：中和反应中的热量变化（20分钟）1.实验目的探究中和反应过程中的热量变化情况。2.实验用品50mL0.5mol/L盐酸、50mL0.55mol/LNaOH溶液、温度计、环形玻璃搅拌棒、量筒、烧杯。3.实验步骤用量筒量取50mL0.5mol/L盐酸，倒入小烧杯中，测量并记录盐酸的温度（t₁）。用另一个量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，测量并记录NaOH溶液的温度（t₂）。将量筒中的NaOH溶液迅速倒入盛有盐酸的小烧杯中，立即用环形玻璃搅拌棒不断搅拌，观察温度计的示数变化，记录反应后的最高温度（t₃）。4.数据处理反应放出的热量（Q）计算公式为：Q=mcΔt，其中m为反应混合溶液的质量，c为反应混合溶液的比热容，Δt=t₃[(t₁+t₂)/2]。已知反应混合溶液的比热容c=4.18J/(g·℃)，密度近似为1g/mL，m=100g。5.学生分组实验学生分成小组，按照实验步骤进行实验操作，记录实验数据，并计算反应放出的热量。6.实验结果讨论教师提问：通过实验，你们观察到了什么现象？说明了什么？学生回答：反应后溶液温度升高，说明中和反应是放热反应。教师引导：在实验过程中，为什么要使用过量的NaOH溶液？学生思考回答：保证盐酸完全反应，使实验结果更准确。教师总结：中和反应是放热反应，这是因为生成了更稳定的化学键，释放出了能量。

（四）常见的吸热反应和放热反应（15分钟）1.放热反应举例：燃烧反应（如氢气燃烧、煤炭燃烧等）、金属与酸的反应（如锌与稀硫酸反应）、酸碱中和反应等。讲解：这些反应中反应物的总能量高于生成物的总能量，所以会放出热量。2.吸热反应举例：Ba(OH)₂·8H₂O与NH₄Cl的反应、大多数分解反应（如碳酸钙分解）等。展示Ba(OH)₂·8H₂O与NH₄Cl反应的实验视频：将Ba(OH)₂·8H₂O晶体和NH₄Cl晶体混合在小烧杯中，用玻璃棒搅拌，观察现象并感受温度变化。学生描述实验现象：有刺激性气味气体产生，玻璃片上的水结冰，说明反应吸热。讲解：这些反应中反应物的总能量低于生成物的总能量，需要吸收能量才能发生反应。3.反应中能量变化的表示方法介绍化学反应中能量变化可以用热化学方程式来表示，热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，还表明了反应中的能量变化。例如：H₂(g)+1/2O₂(g)=H₂O(l)ΔH=285.8kJ/mol，表示1mol氢气与0.5mol氧气完全反应生成液态水时放出285.8kJ的热量。强调书写热化学方程式的注意事项：要注明反应物和生成物的状态。ΔH的单位是kJ/mol。化学计量数只表示物质的量，可以是分数。

（五）课堂小结（5分钟）教师引导：请同学们回顾本节课所学内容，总结一下化学反应中能量变化的相关知识。学生发言：化学反应中能量变化的主要原因是反应物和生成物总能量不同，以及旧化学键断裂和新化学键形成过程中的能量变化。放热反应是反应物总能量高于生成物总能量，吸热反应是反应物总能量低于生成物总能量。常见的放热反应和吸热反应有哪些。可以用热化学方程式表示反应中的能量变化。教师补充总结：本节课我们从宏观和微观角度分析了化学反应中能量变化的原因，通过实验探究了中和反应的热量变化，了解了常见的吸热反应和放热反应以及热化学方程式的表示方法。希望同学们能理解这些知识，并能运用到今后的学习和生活中。

（六）课堂练习（10分钟）1.下列反应中，属于放热反应的是（）A.Ba(OH)₂·8H₂O与NH₄Cl反应B.碳酸钙受热分解C.氢气在氧气中燃烧D.灼热的炭与二氧化碳反应2.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MB.Y的能量一定高于NC.X和Y的总能量一定高于M和N的总能量D.因该反应为放热反应，故不必加热就可发生3.1g氢气燃烧生成液态水放出142.9kJ热量，表示该反应的热化学方程式正确的是（）A.2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(l)ΔH=142.9kJ/molB.H₂(g)+1/2O₂(g)=H₂O(l)ΔH=285.8kJ/molC.2H₂+O₂=2H₂OΔH=571.6kJ/molD.H₂(g)+1/2O₂(g)=H₂O(g)ΔH=285.8kJ/mol4.用50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：

（1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是________。（2）烧杯间填满碎纸条的作用是______________________。（3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值________（填"偏大""偏小"或"无影响"）。（4）实验中改用60mL0.50mol/L盐酸跟50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量________（填"相等"或"不相等"），所求中和热________（填"相等"或"不相等"），简述理由：______________________。

学生独立完成练习，教师巡视指导，然后进行讲解，针对学生存在的问题进行答疑解惑

（七）布置作业（5分钟）1.书面作业教材课后习题中与本节课相关的题目。查阅资料，了解生活中还有哪些化学反应是吸热反应或放热反应，并举例说明。2.拓展作业设计一个实验，探究不同浓度的盐酸与氢氧化钠溶液反应时热量变化的情况，并写出实验报告。思考如何提高燃料的燃烧效率，减少能源浪费，写一篇短文阐述你的观点。

五、教学反思通过本节课的教学，学生对化学能与热能的相关知识有了较为系统的了解。在教学过程中，通过实验探究、多媒体展示等多种教学手段，帮助学生理解了化学反应中能量变化的原因和本质，培养了学生的科学探究能力和逻辑思维能力。

在实验探究环节，学生积极参与，提高了学生的动手操作能力和合作学习能力。但在实验过程中，部分学生对