資源簡介

教學設計
課程基本信息
學科 化學 年級 高一 學期 春季
課題 化學反應與熱能
教科書 書 名：《化學》高中必修第二冊人教版教材 出版社：人民教育出版社
教學目標
了解化學反應伴隨著能量的變化，知道常見的吸熱反應和放熱反應，樹立物質變化中伴隨能量變化的觀念。 能從反應物、生成物的能量變化和化學鍵的斷裂與形成兩個角度分析吸熱反應和放熱反應，培養宏觀辨識與微觀探析的學科核心素養，提升證據推理能力。 通過多種渠道了解人類對化學反應中能量的利用情況，體會提高燃燒效率、開發高能清潔燃料的重要性，感受化學學科的社會價值。 基于火箭發射相關素材，激勵學生努力學習化學，深耕化學領域，開發更優質的燃料，培養科學精神與社會責任的學科核心素養。
教學重難點
教學重點： 化學反應中能量變化的本質。 知道常見的吸熱反應和放熱反應。 化學鍵與化學反應能量變化的關系。 教學難點： 從本質上理解化學反應中能量的變化，建立科學的能量變化觀。
教學過程
【引入】同學們，你知道今年的5月30日我們國家發生了件什么大事嗎？ 播放火箭發射視頻。 【過渡】神州十六載人飛船搭載長征二號F遙十六火箭圓滿發射。那載人飛船為什么能上天？火箭發射靠什么提供能量？這些問題的答案，都離不開化學。今天這節課，老師將帶領大家一起探尋化學反應與熱能的奧秘。 【實驗探究】播放教材實驗6-1和實驗6-2視頻。學生認真觀看視頻、記錄現象并分析得出
結論。化學反應過程中存在熱量變化。 【過渡】現在你能從熱量變化的角度對化學反應進行分類嗎？ 環節一、從熱量變化的角度對化學反應進行分類 放熱反應：釋放熱量的化學反應 吸熱反應：吸收熱量的化學反應 【學生活動】回顧所學知識，你能列舉出哪些放熱反應和吸熱反應呢？ 學生根據反應現象進行分析，舉出實例。 【師】總結出常見的放熱反應和吸熱反應。 常見的放熱反應： ①所有燃燒反應 ②酸堿中和反應 ③大多數化合反應 ④活潑金屬跟水或酸的反應 ⑤物質的緩慢氧化 ⑥鋁熱反應 常見的吸熱反應： ①大多數分解反應 ②氫氧化鋇與氯化銨的反應 ③鹽酸與碳酸氫鈉的反應 ④灼熱的炭與二氧化碳的反應 【學生活動】判斷： 放熱反應一定容易發生，吸熱反應一定不容易發生。 物質的變化過程有熱量放出，該過程一定是放熱反應。 【生1】錯。例如鋁熱反應為放熱反應，但需要高溫條件；八水合氫氧化鋇與氯化銨的反應為吸熱反應，但在常溫下就可以進行。 【生2】錯。比如濃硫酸溶于水，物質液化、凝華等，這些過程都有熱量放出，但由于不是化學反應，所以不能叫做放熱反應，只是放熱過程。 【師】回答正確。 【過渡】為什么有些反應放熱，而有些反應吸熱呢？ 環節二、宏觀辨識反應的能量變化 【學生活動】繪制放熱反應和吸熱反應中生成物與反應物能量的相對位置圖 【師】你畫對了嗎？ 【師】從反應物和生成物總能量變化分析放熱反應和吸熱反應。 放熱反應：反應物總能量 > 生成物總能量 吸熱反應：反應物總能量 < 生成物總能量 【學生活動】思考：這兩個反應對應的能量圖有什么區別呢？ （1）CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) （2）CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) 【生】由于同種物質不同狀態所具有的能量不同，并且氣態高于液態，液態高于固態。而反應一生成氣態水，反應二生成液態水，所以反應二釋放的能量更多。 【師】同學分析得很到位。 【師】從宏觀來看，各種物質都具有能量，物質的組成、結構與狀態不同，所具有的能量也不同。當反應物的總能量大于生成物的總能量，化學反應放出能量。放熱反應可以看成是反應物所具有的化學能轉化為熱能釋放出來。當反應物的總能量小于生成物的總能量，化學反應吸收能量。吸熱反應可以看成是熱能轉化為化學能被生成物所“儲存”。 【師】需要加熱才能發生的反應一定是吸熱反應嗎？你能舉例說明嗎？ 【生】不一定，比如氫氣和氯氣燃燒就是放熱反應。 【師】那這個時候可能就有同學會問，既然氫氣和氯氣燃燒是放熱反應，為什么一開始需要點燃呢？ 【過渡】為了解答這個問題，我們需要從化學反應的本質入手，微觀探析能量變化的本質。 環節三、微觀探析能量變化的本質 【師】我們已經學過，化學反應的本質是舊化學鍵的斷裂與新化學鍵的形成。斷鍵會吸收能量，成鍵會放出能量。 【學生活動】根據下列圖示計算1mol H2和1mol Cl2反應的相關能量變化。 (1)反應物斷裂的化學鍵吸收的總能量為 E吸=436kJ+243kJ=679kJ (2)生成物形成化學鍵放出的總能量為 E放=431kJ+431kJ=862kJ (3)每mol反應進行后，生成2mol HCl (g)，放出或吸收熱量為 E總=679kJ-862kJ= -183kJ，放出熱量為183kJ。 【師】反應物斷裂化學鍵吸收的總能量為斷開1mol H-H鍵和1mol Cl-Cl鍵吸收的能量之和。生成物形成化學鍵放出的總能量為形成2mol H-Cl鍵放出的能量之和。用吸收的能量減去放出的能量就可以得到反應能量變化差值。由于該反應吸收的總能量小于放出的總能量，即E總小于零，該反應為放熱反應。 【師】需要注意的是，我們將體系吸收的能量定義為“+”，放出的能量定義為“-”，“-183 kJ”說明該反應放出183 kJ的熱量。在相同條件下，由原子形成1 mol化學鍵時所放出的能量，與斷開1 mol相同化學鍵所吸收的能量是相等的。若某反應為吸熱反應，則該反應的逆向反應為放熱反應。例如，1 mol H2 和1 mol Cl2 反應生成2 mol HCl，釋放183 kJ能量；那么2 mol HCl分解生成1 mol H2 和1 mol Cl2吸收的能量為183 kJ。 【學生活動】練一練：長征二號F遙十六運載火箭使用燃料為液氫和液氧。請同學們暫停視頻，從微觀角度分析反應H2(g) + 1/2 O2(g) = 1/2 H2O(g)的吸放熱情況。 化學鍵H-HO=OH-O鍵能（kJ/mol）436498463.4
E總= 436 + 498× 1/2 - 463.4 ×2× 1/2 = -241.8 kJ 【師】你算對了嗎？我們一起來看一下。在這個過程中，斷開1mol H-H鍵需要吸收436kJ能量，斷開1/2mol O=O鍵需要吸收498乘以1/2 kJ能量。需要注意，1mol水中含有2mol H-O鍵，因此，形成1/2mol氣態水，釋放的能量為463.4乘以2乘以1/2 kJ。 【師】細心的同學已經注意到，我們計算的是，氫氣和氧氣燃燒的能量變化。根據之前的學習，反應物為氣態釋放的能量更多，那為什么火箭燃料卻用的是液氫和液氧呢？ 【師】通過查閱資料可知，氫氣的密度很小，實際使用中需要液化來提高它的體積能量密度。 【過渡】同學們，現在你能解釋，為什么氫氣和氯氣燃燒是放熱反應，一開始卻需要點燃了嗎？ 【師】既然化學反應中反應物斷鍵都需要吸收能量，為什么有些化學反應不用加熱就能進行呢？斷鍵吸收的熱量來自于哪里呢？ 【生】當斷鍵需要的熱量比較小時，吸收外界環境的熱量就能為斷鍵提供能量。所以，反應條件與斷鍵需要吸收的熱量大小有關，與反應吸熱還是放熱無關。 【過渡】說得很好。基于上述學習，我們可以從宏觀、微觀兩個角度構建化學反應吸放熱的判斷模型。 四、構建化學反應吸放熱的判斷模型 宏觀角度：反應物總能量E反——生成物總能量E生 若E生＜E反，反應放熱；反之，反應吸熱。 微觀角度： 若E1＜E2，反應放熱；反之，反應吸熱。 五、如何解決能源利用中的問題 【學生活動】閱讀教材第34-35頁，交流以下三個問題。 1.人類利用能源分為哪幾個階段？ 2.化石能源利用過程中面臨哪些問題？ 3.如何解決能源利用中的問題？ 【師】我們一起來聽聽這位同學是怎么說的吧。 【生】人類對能源的利用可以分為三個階段：柴草時期、化石能源時期、多能源結構時期。 化石燃料是人類利用最多的常規能源，但是在利用過程中面臨兩方面的問題。一是儲量有限且短期內不可再生，二是煤和石油產品燃燒排放的粉塵等是大氣污染物的主要來源。為了改善人類的生存環境，促進社會可持續發展，需要節能并尋找清潔的新能源。 【師】今年9月7日，我們國家利用長征四號丙火箭，又一次將衛星送入預定軌道。該火箭使用燃料為偏二甲肼和四氧化二氮，與液氫、液氧不同。火箭發射會根據不同的需求，選擇不同的燃料。而這些火箭推進劑也各有優劣。 【師】期待各位同學，努力學習化學，深耕化學領域，開發更優質的燃料，幫助人類探索更加廣闊的星辰大海！ 【師】本節課就上到這里，這是課后作業，同學們，再見。

展開更多......

收起↑