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1、第二章 化学反响与能量第一节 化学能与热能一、教学设计能源与人类的生存和开展息息相关。本章通过对化学反响中能量变化的探讨，使学生感悟到过去化学反响在人类利用能源中所充当的角色，在未来人类解决能源危机、提高能源利用率和开发新能源等方面中的关键作用，以激发学生学习化学的兴趣，教育学生关心能源、环境等与现代社会有关的化学问题。本节课的教学是围绕化学能与热能的关系而展开的。教学分为三个局部：在第二局部中教材通过三个实验，说明化学反响中能量变化主要表现为热量的形式，提出吸热反响和放热反响的概念。这局部内容强调了科学探究和学生活动，让学生在实验探究中认识和感受化学能与热能之间相互转化及其研究过程，学会定性
2、和定量的研究化学反响中热量变化的科学方法。在第三局部中教材为了拓宽学生的科学视野，图文并茂地说明了生物体内生命活动过程中的能量转化、能源与人类社会开展的密切关系，使学生建立正确的能量观。关于化学反响与能量之间的关系，学生在初中化学中已经有所了解，在他们的生活经验中也有丰富的感性认识。本节教学内容是让学生在学习物质结构初步知识之后，从本质上认识化学反响与能量的关系。本节教学难点：从本质上微观结构角度理解化学反响中能量的变化，从而建立起科学的能量变化观。【教学设计】以理论思考教学作为切入点。从复习化学键知识入手启发学生思考化学反响中“化学键的破与立与化学反响中能量变化的关系进入理论思考教学引发学生
3、考虑化学能与热能相互转化的问题进入实验探究教学提出人类如何利用化学反响产生的热量问题进入实际应用教学。这一教学思路强调的是理论的指导作用，启发学生从理论出发提出化学反响中能量变化的几种科学假设，然后设计实验对各种假设进行验证，以此培养学生应用理论知识解决实际问题的能力。理论思考教学单元中，应充分利用学生已有的结构化学知识、化学键模型、图表和多媒体课件等课堂内的教学资源，运用模拟课件将“化学键的断裂和形成是化学反响中能量变化的主要原因这一抽象复杂的知识直观化和形象化，运用比照、比喻、联想等教学方法进行“一个确定的化学反响在发生过程中是吸收能量还是放出能量，决定于反响物的总能量与生成物的总能量的相
4、对大小的教学，力求用直观化的图表说明问题，注意新、旧知识的衔接和启发学生进行讨论和比照。【教学设计】以实验探究教学作为切入点。首先从一个燃烧实验入手启发学生理解物质发生化学反响的同时还伴随着能量的变化，而这些能量变化通常又表现为热能变化进入实验探究教学提出“为什么有的化学反响吸热，而有的化学反响放热 的问题进入理论思考教学提出人类如何利用化学反响产生的热量问题进入实际应用教学。这一教学思路强调的是科学研究的一般过程，即应用实验创设教学情境，引发学生发现并提出新的问题，设计并进行实验用以收集、整理事实和数据，再得出结论，抽象出吸热反响和放热反响的概念，然后上升到理论高度去理解概念，最后应用到实际
5、中去。整个教学过程即是一个完整的科学探究过程。实验探究教学单元中，在探讨化学反响放热、吸热本质时，要使学生明确三点：1.热量变化是化学反响中能量变化的主要表现形式；2.化学反响过程中的能量守恒；3.化学反响在发生过程中是吸热还是放热，决定于反响物的总能量与生成物的总能量的相对大小。实验2-1、2-2、2-3是教学中非常重要的课内教学资源，为了最大限度的发挥其教学价值，建议将实验2-1和实验2-3安排为学生分组实验，因为放热现象不能用眼睛直接观察到，学生亲自动手实验有利于触摸反响器和观察温度计，能增强感性认识。由于实验2-2中产生氨气，因此要在通风条件好的环境下安排学生分组实验，此实验直观，现象
6、明显、有趣，能很好的调动学生的参与热情。经过分组实验，学生有了完整丰富的感性认识后，引导学生进行高质量的理性分析那么是至关重要的。通过学生汇报、小组内交流、填写实验报告等多种多样的形式，给学生创造时机学习对现象的描述和分析、对实验事实和数据的处理、依据事实和数据进行抽象等科学方法。最后，为了能使实验教学进入高层次的创造性实验和创造性思维阶段，可以提出一些富有挑战性的学习问题或任务，供学生在课堂内讨论或课外深入学习。例如，除了触摸、使用温度计和观察少量水是否结冰等方法外，还有没有其他指示反响放热或吸热的方法将你认为可行的方法列出来，并根据这些方法设计实验；在定性实验的根底上能否认量测定一个反响所
7、放出或吸收的热量如果能，应该怎样设计实验你怎样设计实验比较两个反响放出能量的大小【教学设计】以实际应用教学作为切入点。首先让学生观看人类开发和利用能源的录像、图片等，或提出一个有关能源的社会实际问题进行讨论进入实际应用教学使学生认识到化学反响所释放出的能量是当今世界上最重要的能源，研究化学反响中能量变化的重要意义进入实验探究教学引导学生考虑怎样从本质上去理解：为什么有的化学反响吸热，而有的化学反响放热进入理论思考教学。本节课整体教学结构及流程图为：二、活动建议【实验2-1】实验要点：铝与稀酸和弱酸反响现象不明显，常常需要加热，所以要选择强酸且浓度不要太低。尽量使用纯度好的铝条，反响前要用砂纸打
8、磨光亮，这样进行实验时，用手触摸才能明显感觉到反响放热，用温度计测量效果会更好。实验报告设计：实验目的 1.了解铝与盐酸反响中热量变化的情况； 2.学会观察和测定化学反响中热量变化的方法。实验要求 组内成员共同合作完成以下三个栏目中所要求的学习任务。实验活动时间： 小组成员姓名： 思考与讨论1.铝与盐酸反响的化学方程式： 。2.在反响过程中你将能看到什么现象3.用眼睛不能直接观察到反响中的热量变化，你将采取哪些简单易行的方法来了解反响中的热量变化4.要明显的感知或测量反响中的热量变化，你在实验中应注意哪些问题实验记录实验步骤*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参加23m
9、L6mol/L的盐酸溶液 向含有盐酸溶液的试管中插入用砂纸打磨光的铝条 结论 反思与评价一个人反思和总结1.通过这个实验你学到了哪些化学知识学会了哪些实验方法2.在整个过程中，你最满意的做法是什么你最不满意的做法是什么二组内交流和评价1.在思考、讨论过程中，同组成员给了你哪些启示你又给了同组成员哪些启示2.在实验过程中，同组成员给了你哪些帮助你又给了同组成员哪些帮助三组间交流和评价1.当听完其他小组的汇报后，发现他们的哪些做法比你们小组的好哪些不如你们的好2.当听完其他小组的汇报后，你是否又有了新的想法根据你在这次活动中的收获和表现，以10分制计算，你的得分是 ：。请阐述理由： 。请将你的报告
10、送交到老师处。谢谢合作！*实验步骤也可以让学生自己设计和填写。【实验2-2】实验要点：这个实验成功的关键是在短时间内反响充分进行，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)28H2O晶体研磨成粉末，以便与NH4Cl晶体充分接触；2由于该反响属于固相反响，一定要在晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物，以使它们很快起反响；3反响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。建议实验探究过程如下：一提出研究的题目在常温下氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反响过程中能量的变化。二收集实验证据1.阅读教材并根据已有知识设计实验方案和实验步骤如下：图 2-1
11、氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反响2.根据上述实验方案和步骤讨论实验过程中应注意的问题。3.分组实验，观察实验现象，收集实验事实。4.汇报实验现象和结果。三整理并得出结论1.列表整理实验事实和结论：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，该气体能使湿润的紫色石蕊试纸变蓝有NH3气生成用手触摸烧杯下部感觉烧杯变凉反响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响吸收热量使体系温度降低，使水结成冰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反响完后移走烧杯上的多孔塑料片，观察反响物混合物成糊状有水生
12、成2.用化学方程式表示上述反响：Ba(OH)28H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3+10H2O四反思与评价1.整个实验中有哪些创新之处2.在实验过程中对你最有启迪的是什么【实验2-3】建议将教材中的实验改为以下三组比照实验。实验要点：通过三组强酸和强碱之间的反响比照实验，定性的抽象出“中和热概念。在实验中要注意：1三组实验所处条件要相同，如使用的仪器、外界环境中温度和压强要相同；2三组实验酸和碱的用量要相同，以保证生成水的量相同；3控制相同的反响时间。三个学生分成一组进行实验，其中每个学生做一个实验并记录现象和数据，供组内交流、比较使用，然后讨论得出结论。最后向全班汇报，进行组间交流。
13、步骤一：三个学生各取一个大小相同的试管，分别做一个实验并记录实验现象和数据。步骤二：汇总实验现象和数据并列表比较。反响物及用量酸HNO3 50 mL 1 mol/LHCl 50 mL 1 mol/LHCl 50 mL 1mol/L碱NaOH 50 mL 1 mol/LNaOH 50 mL 1 mol/LKOH 50 mL 1mol/L混合前温度室温室温室温混合后温度t1t2t3结 论HNO3与NaOH发生中和反响时放热HCl与NaOH发生中和反响时放热HCl与KOH发生中和反响时放热对实验进行归纳和概括强酸与强碱发生中和反响时放出热量步骤三：对实验进行原理性抽象为什么强酸与强碱发生反响时都会放
14、出热量本质分析三个反响的化学方程式和离子方程式分别为： HNO3+NaOH=NaNO3+H2O，H+ + OH- = H2O HCl+NaOH=NaCl+H2O，H+ + OH- = H2O HCl+KOH=KCl+H2O，H+ + OH- = H2O由此可见，三个反响的化学方程式虽然不同，反响物也不同，但是它们的反响本质相同，都是H+与OH-离子反响生成水的反响，属于中和反响，其离子方程式都是：H+ + OH- = H2O。所以，可提出推测，即中和反响都放热。由于三个反响中H+和OH-离子的量都相等，那么生成水的量也相等，故放出的热量也相等在上述三个实验中，温度上升的幅度接近。形成概念酸与碱
15、发生中和反响生成1molH2O时所释放的热量称为中和热。三、问题交流【学与问】 这里所列举的两类反响说明了化学反响与热能之间的辩证关系以及它们之间的相互转化：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响获取能量；另一方面，用CaCO3经过高温煅烧分解生成CaO来阐述热能对化学反响的支持作用，人们利用热能来完成常温下很难发生的化学反响。总之，通过列举实例和提出问题，引导学生不仅思考化学反响与能量的关系和相互转化问题，还要探讨背后的本质问题。【思考与交流】 学生通过实验认识和感受中和反响中的热量变化，教材又提出了“如何通过实验来测定盐酸与氢氧化钠反响的中和热的
16、问题，将定性实验探究引向定量实验探究上。这对学生的实验技能要求更高，因为学生在设计定量实验时要考虑的因素更多。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 反响物的浓度和体积取定值； 测量反响前后的温度值； 做平行实验取平均值。二是尽量减小实验误差，如 用经过标定的盐酸和氢氧化钠溶液； 量液器最好使用移液管； 搅拌使反响充分进行； 及时散热，使混合液温度均衡； 温度计的精确度高，最好使用精度为0.1 或更高的温度计； 盐酸跟氢氧化钠溶液混合后液面上方的空间尽可能小； 使用绝缘装置，防止热量散发到反响体系之外； 温度计要读准确。四、习题参考1.吸收能量，放出能量，反响物总能量与生成物总能量的相对大小。2.热量，放出。3. C、H元素，CO2、H2O。4. ，。5.反响物中化学键断裂需要吸收能量，生成物中化学键形成那么要放出能量，当成键放出的能量大于断键吸收的能量时，反响最终放出能量，这局部能量以热的形式放出就是热能。吸热反响所吸收的热量被用于破坏反响物中的化学键。6.同意乙同学的说法。因为放热反响是成键放出的能量大于断键吸收的能量，但化学反响首先需要能量来断键。