必修2 第二 化學(xué)反應(yīng)與能量
第一節(jié) 化學(xué)能與熱能
一．教材分析
在學(xué)生對(duì)化學(xué)鍵有了初步的認(rèn)識(shí)后，本節(jié)書從“化學(xué)鍵的破與立”出發(fā)，初步建立起以化學(xué)鍵為中心的化學(xué)反應(yīng)及其能量變化的微觀認(rèn)識(shí)框架，突出人們研究化學(xué)反應(yīng)的目的不僅是圍繞其物質(zhì)變化，還有能量變化。使學(xué)生懂得從這兩個(gè)角度重新關(guān)注化學(xué)反應(yīng)，從而為認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)和應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)奠定基礎(chǔ)。
本節(jié)書內(nèi)容屬于化學(xué)反應(yīng)原理的范疇，是重要的原理性知識(shí)之一，在學(xué)生形成知識(shí)體系的過程中起到承上啟下的作用。初中化學(xué)從燃料的角度初步學(xué)習(xí)了“化學(xué)與能”的一些基本知識(shí)，學(xué)生已經(jīng)知道化學(xué)反應(yīng)伴隨著能量變化。而在選修模塊“化學(xué)反應(yīng)原理”中，將從科學(xué)概念的層面和定量的角度比較系統(tǒng)深入地學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)和能量的原理。因此，本節(jié)內(nèi)容既是對(duì)初中化學(xué)相關(guān)內(nèi)容的提升與拓展，又是為選修“化學(xué)反應(yīng)原理”奠定必要的基礎(chǔ)。
本節(jié)書在探討化學(xué)反應(yīng)能量變化的同時(shí)，還通過“生物體中的能量轉(zhuǎn)化”和“社會(huì)發(fā)展與能利用”引出現(xiàn)代能危機(jī)、提高能利用率和開發(fā)新能等與化學(xué)學(xué)科密切相關(guān)的內(nèi)容，體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的實(shí)用性和重要性，增進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)的興趣和情感。
二．目標(biāo)
1．知識(shí)與技能目標(biāo)：
（1）知道化學(xué)反應(yīng)有物質(zhì)變化的同時(shí)還伴隨著能量的變化，這些能量變化通常又表現(xiàn)為熱量的變化。
（2）能從化學(xué)鍵的角度（微觀角度）理解化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因，并能根據(jù)事實(shí)判斷吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)。
（3）通過化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)變，理解“能量守恒定律”，初步建立起科學(xué)的能量觀。知道化學(xué)反應(yīng)是吸收能量還是放出能量，取決于的總能量與生成物的總能量的相對(duì)高低。（宏觀角度）
2.過程與方法目標(biāo)：
（1）通過閱讀圖2-1，學(xué)習(xí)用圖表表示吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)中能量變化的方法，并從中歸納出能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生觀察、閱讀、分析圖表和歸納信息的能力；
（2）通過實(shí)驗(yàn)2-1、實(shí)驗(yàn)2-2，讓學(xué)生體驗(yàn)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化和掌握判斷吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的簡(jiǎn)易方法；
（3）通過實(shí)驗(yàn)2-3（改進(jìn)），讓學(xué)生明白定量實(shí)驗(yàn)對(duì)精確度的要求（實(shí)驗(yàn)操作、多組實(shí)驗(yàn)），同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、結(jié)論進(jìn)行歸納和概括，從而形成“中和熱”概念的能力；
（4）結(jié)合P34“思考與交流2”，培養(yǎng)學(xué)生從減小誤差的角度（實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)操作）設(shè)計(jì)定量實(shí)驗(yàn)的能力；
3.情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：
通過P35“科學(xué)視野”，讓學(xué)生體會(huì)化學(xué)學(xué)科能夠解決能量轉(zhuǎn)化率、利用率低的問題，同時(shí)化學(xué)學(xué)科在開發(fā)合成新能方面有著核心意義，增進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情，體會(huì)化學(xué)學(xué)習(xí)的價(jià)值。
三．重點(diǎn)：
1．化學(xué)能與熱能的內(nèi)在聯(lián)系及相互轉(zhuǎn)變。
2．從宏觀和微觀角度理解化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因，建立科學(xué)的能量變化觀。
四．教學(xué)難點(diǎn)：從本質(zhì)上（微觀結(jié)構(gòu)角度）理解化學(xué)反應(yīng)中能量的變化。
五．教學(xué)主線：（第一時(shí)）
六．教學(xué)流程：
第一時(shí)：
【情境引入】利用P32《學(xué)與問》
①天然氣燃燒可以利用在北方暖氣設(shè)備中，其化學(xué)原理是什么？ （CH4+2O2=====CO2+2H2O放出的熱量，可以做演示實(shí)驗(yàn)）
熱量從何而？（物質(zhì)中都有化學(xué)能）
②石灰石經(jīng)過高溫煅燒才能變成生石灰，高溫條起什么作用？（熱能對(duì)反應(yīng)的支持）
【思考與交流】通過以上兩個(gè)例子，結(jié)合你的知識(shí)，你知道化學(xué)反應(yīng)中有哪些變化？你對(duì)化學(xué)反應(yīng)的特征有什么進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)？（化學(xué)反應(yīng)中有物質(zhì)變化，也有能量變化）
【過渡】為什么化學(xué)反應(yīng)中存在能量的變化？接下，我們將從微觀和宏觀的角度分析。
【提問】在第一我們學(xué)習(xí)化學(xué)鍵后，對(duì)化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)有了怎樣的新認(rèn)識(shí)？化學(xué)鍵是指什么？
【小結(jié)】斷裂化學(xué)鍵要吸收能量，形成化學(xué)鍵會(huì)放出能量，這就是化學(xué)反應(yīng)發(fā)生能量變化的主要原因。
【投影】資料：在25℃和101kPa的條
斷開化學(xué)鍵吸收形成化學(xué)鍵放出
H-H436kJ/molH-H436kJ/mol
C-H415kJ/molC-H415kJ/mol
【思考】請(qǐng)問斷開1mol CH4所有的C-H需要吸收多少能量？（吸收4mol×415kJ/mol＝1660kJ）
【引導(dǎo)】從微觀的角度看，一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)完成后的結(jié)果是吸收能量還是放出能量，由什么決定？（所有斷鍵吸收的總能量與所有形成新鍵放出的總能量的相對(duì)大�。�
【過渡】上面我們從微觀角度分析了化學(xué)反應(yīng)能量變化的主要原因，那么從宏觀角度又是判斷一個(gè)反應(yīng)到底是放熱還是吸熱呢？
【學(xué)生活動(dòng)】閱讀P33圖2-1，盡量從圖中歸納出能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律。
①能量有不同形式，可以相互轉(zhuǎn)化；
②化學(xué)反應(yīng)中能量是守恒的；
③當(dāng)E反應(yīng)物＞E生成物，化學(xué)反應(yīng)放出能量；當(dāng)E反應(yīng)物＜E生成物，化學(xué)反應(yīng)吸收能量。
【小結(jié)】我們?cè)诔踔袑W(xué)習(xí)過“質(zhì)量守恒定律”，知道自然界中物質(zhì)可以相互轉(zhuǎn)化，但是總質(zhì)量保持不變；同樣一種能量可以轉(zhuǎn)化成另一種能量，能量也是守恒的，這就是“能量守恒定律”這是兩條基本的自然定律。
【練習(xí)】以天然氣燃燒為例，填寫“大于”或“小于”
斷鍵吸收的總能量小于形成新鍵放出的總能量；反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量
【過渡】在天然氣燃燒取暖的例子中，化學(xué)反應(yīng)的能量變化主要表現(xiàn)為什么？（熱量的變化，有些是吸熱反應(yīng)，有些是放熱反應(yīng)）在實(shí)驗(yàn)中通過哪些途徑能說明能是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？（觸摸反應(yīng)器、溫度變化）
【學(xué)生活動(dòng)】分組實(shí)驗(yàn)2-1
①明白實(shí)驗(yàn)?zāi)康模私怃X和鹽酸反應(yīng)中熱量變化的情況）
②完成實(shí)驗(yàn)，填寫實(shí)驗(yàn)表格
實(shí)驗(yàn)步驟眼睛看到的現(xiàn)象用手觸摸的感覺用溫度計(jì)測(cè)量的數(shù)據(jù)
在一支試管中加入2~3mL 6mol/L鹽酸
向含有鹽酸的試管中插入打磨過的鋁條
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
實(shí)驗(yàn)拓展思考①放熱反應(yīng)是否不需要任何條就能反應(yīng)？
②你還知道哪些反應(yīng)是放熱反應(yīng)？（金屬與酸的反應(yīng)，燃料的燃燒，中和反應(yīng)，物質(zhì)氧化）
【過渡】是否每個(gè)實(shí)驗(yàn)都能通過溫度計(jì)測(cè)定溫度變化從而說明熱量變化情況？
【學(xué)生活動(dòng)】分組實(shí)驗(yàn)2-2。先閱讀實(shí)驗(yàn)2-2，
①該實(shí)驗(yàn)通過什么現(xiàn)象說明熱量變化？
②聞氣味的目的？
③完成實(shí)驗(yàn)，填寫實(shí)驗(yàn)表格
實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論
將晶體混合后立即用玻璃棒快速攪拌混合物
用手觸摸燒杯底部
用手拿起燒杯
反應(yīng)完后移走燒杯上的多孔塑料片，觀察混合物
涉及的化學(xué)方程式：
實(shí)驗(yàn)拓展思考
（總結(jié)吸熱反應(yīng)與加熱的關(guān)系）①吸熱反應(yīng)是否必須要加熱才能發(fā)生？
②需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)是否一定是吸熱反應(yīng)？
③你還知道哪些反應(yīng)是吸熱反應(yīng)？（需要持續(xù)加熱的反應(yīng)）
【小結(jié)】學(xué)生歸納本內(nèi)容。
第二時(shí)：
教學(xué)主線：
教學(xué)流程：
【前練習(xí)】
【過渡】上節(jié)我們了解了放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。而中和反應(yīng)是一類重要的反應(yīng)，根據(jù)上節(jié)，結(jié)合反應(yīng)物的狀態(tài)，通過什么途徑說明熱量變化呢？（反應(yīng)前后溫度改變）
【學(xué)生活動(dòng)】實(shí)驗(yàn)2-3（這是一個(gè)半定量的實(shí)驗(yàn)，結(jié)合緊接著的“思考與交流”，就要求學(xué)生對(duì)定量實(shí)驗(yàn)要從實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)操作等方面考慮減少誤差的問題，要求較高，不同學(xué)校可以根據(jù)實(shí)際情況選擇：（1）知識(shí)性介紹，直接引出“多次測(cè)量”和裝置的要求；
（2）按照教師用書改進(jìn)三組實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)定量實(shí)驗(yàn)和“中和熱”的理解）
反應(yīng)物及用量酸HNO3 50mL 1mol/LHCl 50mL 1mol/LHCl 50mL 1mol/L
堿NaOH 50mL 1mol/LNaOH 50mL 1mol/LOH 50mL 1mol/L
混合前溫度室溫室溫室溫
混合后溫度
結(jié)論
三組實(shí)驗(yàn)共性概括強(qiáng)酸強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)時(shí)放出熱量
實(shí)驗(yàn)前思考：①實(shí)驗(yàn)中保證哪些條相同？
②為何要“緩緩地傾入燒杯中”？
③為何要“用玻璃棒攪拌”？
④混合后的溫度如何讀出？（強(qiáng)調(diào)本說的“溶液溫度變化過程”）
實(shí)驗(yàn)中注意：A.三組實(shí)驗(yàn)所處條要相同，如使用的儀器、外界環(huán)境中溫度和壓強(qiáng)要相同；
B.三組實(shí)驗(yàn)酸和堿的用量要相同，以保證生成水的量相同；
C.控制相同的反應(yīng)時(shí)間。
實(shí)驗(yàn)后思考：①寫出三個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式和離子方程式。
②溫度的變化說明什么問題？溫度變化的幅度如何，說明什么問題，為什么？
（中和反應(yīng)都放熱；中和反應(yīng)的本質(zhì)相同，三個(gè)反應(yīng)中反應(yīng)了的H+和OH-離子的量都相等，放出的熱量相等）
【小結(jié)】為了專門描述中和反應(yīng)的熱量變化，我們使用“中和熱”的概念。把酸與堿發(fā)生反應(yīng)生成1molH2O時(shí)所釋放的熱量稱為中和熱。
【提問】上述三個(gè)反應(yīng)各自所釋放的熱量是否就是中和熱？（不是）
【思考與交流】如果要通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定鹽酸與氫氧化鈉反應(yīng)的中和熱，你認(rèn)為在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置和操作時(shí)應(yīng)該注意哪些問題？
【學(xué)生討論】
【小結(jié)】在設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)應(yīng)從以下方面考慮，減小實(shí)驗(yàn)誤差：
（1）實(shí)驗(yàn)原理：多次平行實(shí)驗(yàn)取平均值
（2）實(shí)驗(yàn)裝置：①使用絕熱裝置，避免熱量散發(fā)到反應(yīng)體系之外；
②鹽酸跟氫氧化鈉溶液混合后液面上方的空間盡可能小
③使用精確度高的儀器和準(zhǔn)確濃度的溶液
（3）實(shí)驗(yàn)操作：①準(zhǔn)確量取溶液體積
②反應(yīng)過程中充分?jǐn)嚢?br />【過渡】可見，化學(xué)反應(yīng)伴隨著能量變化是化學(xué)反應(yīng)的基本特征之一。人類利用化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的原理獲取所需的大量熱量正在改變著我們的生活，指導(dǎo)著生產(chǎn)和科研。
【投影】燃料燃燒、發(fā)射火箭的圖片或視頻
【過渡】化學(xué)家還常常利用熱能促進(jìn)很多化學(xué)反應(yīng)得以發(fā)生，例如制備物質(zhì)。
【學(xué)生活動(dòng)】閱讀P37后練習(xí)7并完成。
【小結(jié)】能量越高越不穩(wěn)定。
【過渡】其實(shí)化學(xué)反應(yīng)涉及的能量變化在生物界是普遍存在的，請(qǐng)閱讀P35“科學(xué)視野1”，思考化學(xué)反應(yīng)在不同的反應(yīng)條和進(jìn)行方式下能量變化如何？
【小結(jié)】同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)在不同的反應(yīng)條和進(jìn)行方式下，反應(yīng)最終產(chǎn)物一樣，本質(zhì)相同，所放出的能量相等，但是能量的轉(zhuǎn)化率和利用率不同。
【過渡】雖然如此，但是化學(xué)學(xué)科的研究卻能解決能量轉(zhuǎn)化率和利用率不高的問題，并能通過化學(xué)找到更多的高效能。閱讀P35“科學(xué)視野2”，思考現(xiàn)代廣泛使用的各種能中，那些和化學(xué)有關(guān)？
【小結(jié)】柴草、化石燃料的燃燒；氫能、生物智能、核能、太陽能的開發(fā)與利用。
本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaoyi/48159.html
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