化学能与热能 教学设计9

一、教材分析

1. 地位和功能

本节内容为《人教版高中化学必修2第二章第一节（化学能与热能）》，该内容属于化学反应原理范畴。在初中已从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识，在高中选修4中还将从科学概念的层面和定量的角度比较系统深入地再学习。因此本节内容既是对初中化学相关内容的提升与拓展，又是为选修4奠定必要的基础。能量是本章最核心的一个关键词，能源更是国际社会共同关注的话题。本节知识在社会生产、生活和科学研究中有着广泛的应用，是对人类文明进步和现代化发展有重大价值的知识，与我们每个人息息相关。总之，化学能对人类的重要性决定了本节学习的重要性。通过化学能与热能的学习，学生将对化学在提高能源的利用率和开发新能源中的作用与贡献有初步认识；初步树立起科学的能源观；这将增进学生对化学科学的兴趣与情感，体会化学学习的价值。

2. 内容的选择与呈现

化学课程标准关于化学反应与能量的内容在初中化学、高中化学2和选修4中均有安排，体现了知识生长与学习的层次性，在具体内容上注意前后呼应与衔接，呈现一种螺旋式上升形态。关于化学反应中能量变化的原因，根据课程标准，只点出化学键的断裂和形成是其主要原因即止，并笼统地将反应中吸收或放出能量归结为反应物的总能量与生成物的总能量的相对高低，不予深究。这已比初中相关内容上升了一个水平层次，而定量的讨论则在选修4中学习。关于化学能与热能的相互转化，侧重讨论化学能向热能的转化，主要考虑其应用的广泛性和学习的阶段性。

二、教学目标：

知道化学反应中能量变化的主要原因；知道一个化学反应是吸收能量还是放出能量的决定因素；通过实例和实验，了解化学能与热能的相互转化，了解化学能转化为热能的应用及其对人类文明发展的贡献。

1. 知识与技能：

2. 过程与方法：

通过实验，理解化学反应中能量变化主要表现为热量的形式，形成吸热和放热的概念；通过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和热能之间相互转化，体会定性和定量的研究化学反应中热量变化的实验方法。

3. 情感、态度、价值观：

感知生物体内生命活动过程中的能量转化，能源与人类的密切关系，深刻体会到化学知识与生活的密切联系，建立正确的能量观；通过实验培养学生的探究意识，提高学生的观察、思考的能力，体现合作学习，让学生自主地获取知识，感受到学习的乐趣。

三、教材重难点：

重点：化学能与热能之间的内在联系以及化学能与热能的相互转化。

难点：吸热反应和放热反应概念的形成及科学能量变化观的建立。

四、教学方法： 阅读、交流讨论、实验探究。

五、教学用具：

①多媒体课件；

②试管、6 mol/L盐酸、砂纸、铝条、温度计、Ba(OH)₂·8H₂O晶体、NH₄Cl晶体、烧杯（3）、玻璃片、玻璃棒、2 mo/L盐酸、量筒。

六、教学设计思路：

七、教学过程：

第一课时 化学键与化学反应中能量变化的关系
教师活动	学生活动	设计意图
指导阅读： 1. p33“科学视野”。 2. p34“科学视野”。 问题思考： 1. 糖类在生物体内发生的氧化还原反应与体外的燃烧是否不同？ 2. 目前主要使用的能源是什么？新能源主要指的是哪些？ 3. 在能源开发与利用方面，化学应在哪些方面做出努力？	学生回答： 1. 本质相同，最终产物相同，所放出的能量相等。但反应条件和 进行方式不同。能量的转化率和利用率不同。 2. 煤、石油和天然气；太阳能、氢能、核能、生物质能和地壳地表能。 3. 研制新型材料，提高能源的利用率和开辟新能源。	让学生感知生物体内生命活动过程中的能量转化，能源与人类的密切关系，深刻体会到化学知识的价值，激发学习兴趣。
思考与交流： 1. 木材燃烧时发生了什么变化？ 2. 石灰石（主要成分是CaCO3）要经过高温煅烧才能生成生石灰（CaO），这说明了什么问题？	学生回答 1. 生成新物质，释放能量。 2. CaCO3分解需要能量。	从初中熟悉的反应引出新问题，切入本节课教学内容。使学生产生进一步学习的需求。
追问： 上述两个例子，一个释放热能，一个吸收热能，你能得出热能与化学物质及化学反应有什么关系吗？	思考！
问题启发引导： 1. 物质中的原子之间是通过什么结合的？ 2. 化学反应的本质是什么？	学生回答： 1. 化学键。 2. 表面是原子的重新组合，实质包含反应物分子内化学键的断裂和产物分子中化学键的形成。	引导学生解决问题从已有知识开始。进而引入本节课主要内容。
探究1： 化学键与化学反应中能量变化有什么关系？	学生阅读： p30倒数第3段。	培养阅读自学能力。
练习： 1. 当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要，而形成生成物中的化学键要。 2. 1 molCH4中含有C-H键，断开1 molC—H键要吸收415KJ的能量，断开1 molCH4中所有C-H键则要吸收的能量。化学键的和正是化学反应中能量变化的主要原因。	学生汇报答案： 1. 吸收能量；放出能量。 2. 4 mol，1660 KJ，断裂，形成。	知识问题化，一方面对阅读起指导作用，一方面检 查阅读自学效果。
归纳小结，完成探究1结论：	1. 断键吸热，成键放热。 2. 化学键断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。	归纳、小结，突出重点内容。
探究2：一个化学反应是吸收能量还是放出能量是由什么决定的呢？	学生阅读：p30倒数1~2段及p31图2-1	培养阅读自学能力。
练习： 1. 各种物质都储存有化学能。不同的物质不仅不同，不同，所包含的也不同。 2. 一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，决定于和的相对大小。当，化学反应放出能量，当，化学反应吸收能量。	学生汇报答案： 1. 组成、结构、化学能。 2. 反应物的总能量、生成物的总能量，反应物的总能量>生成物的总能量，反应物的总能量<生成物的总能量。	知识问题化，一方面对阅读起指导作用，一方面检查阅读自学效果。
追问1：看图回答： 此图说明了什么问题？	学生回答： 1. 物质具有一定的能量，一种形式的能量可以转化为其它形式的能量。 2. 依据能量守恒定律。	化抽象为具体，帮助学生形成概念，使学生不仅知其然，而且知其所以然。
追问2：看图回答：依据什么判断反应吸热还是放热？
思考与交流：p31	学生回答： 化学反应的基本特征是： 有新物质的生成，有能量变化。	升华对化学反应特征的认识。
归纳小结，完成探究2结论。	1. 化学反应不仅生成新物质，而且伴随能量变化。 2. 反应物的总能量>生成物的总能量，反应放热；反应物的总能量<生成物的总能量，反应吸热。	归纳、小结，突出重点内容。
课堂练习： 1. H2＋I2=2HI的反应过程可表示如下： 第一步：H—H2H能量 I—I2 I 能量 第二步：2H＋2I=2H-I能量 又已知：反应物生成物的能量关系如下：请完成下列问题： 1. 完成上述空格； 2. 化学反应不仅生成还伴随变化； 3. 化学反应过程遵循两个守恒：它们是。 4. 一个反应是吸热还是放热，决定与。 从整个反应看，该反应能量。		检测基础知识学习效果，巩固所学知识。
第二课时 化学能与热能的相互转化
教师活动	学生活动	设计意图
问题：在适量盛水的烧杯中，分别慢慢加入浓硫酸、氢氧化钠固体，生石灰、硝酸铵晶体，用手触摸烧杯外壁，会又什么感觉？	学生回答： 前面三者感觉烧杯壁变热、最后一个感觉烧杯壁变冷。	从学生熟悉化学反应现象切入到本节内容。
追问：为什么会产生这种现象？	学生回答：反应放出能量，反应吸收能量。	引入本节课题。
探究1：铝与盐酸的反应（p32实验2-1） 思考与讨论： 1. 铝与盐酸反应方程式。 2. 铝条为什么要打磨光？ 3. 用眼睛不能直接观察到反应中的热量变化，你能采用什么简单易行的方法来了解反应中的热量变化？	学生回答： 1. 2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑ 2. 铝在空气中易被氧化成一层致密的氧化膜，使反应变得缓慢。 3. 通过触摸，利用温度计测量反应前后的温度变化。	引导学生做好准备工作，深化对理论知识的理解，综合运用观察、分析等方法研究化学反应中的热量变化。
实验探究	学生实验并记录
现象 结论 1.； 2. 温度计的液柱，由℃到； 3. 手触摸的感觉是。 1. 大多数置换反应是； 2.能转化为释放出来。
探究2：氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应（p32实验2-2） 思考与讨论： 1. 发生反应的反应方程式。 2. 根据已有知识猜测这个反应中能量转化的方式。 3. 根据铵盐与碱反应所产生的物质，你认为在实验中应该要注意什么问题。	学生回答： 1. Ba（OH）2·8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋10H2O 2. 可能是吸热，因为铵盐与碱反应需要加热。 3. 反应的产物有氨气，有刺激性气味，所以要吸收以防止污染环境。	深化对理论知识的理解，综合运用观察、分析、比较等方法研究化学反应中的热量变化，并与探究实验1做比较。
实验探究	学生实验并记录
现象 结论 1. 产生气味气体，混合物呈状； 2. 手触摸杯壁下部感觉； 3. 玻璃片与烧杯。 1. 反应产生气体，并有生成； 2. 该反应是反应； 3.能转化为能储存起来。
交流讨论：	学生汇报实验心得及实验中存在异常现象。	及时发现意外问题并补充到下面的问题讨论中。
问题讨论： 1. 有些学生实验中烧杯没有与玻璃片粘在一起，请分析可能的原因。 2. 实验中产生了刺激性气味气体，请提出改进措施。	学生回答： 1. 没有将晶体充分研细，晶体混合后没有用玻璃棒快速搅拌。药品量不够等。 2. 用一多小孔塑料板，上面放浸有稀硫酸的棉花，盖在烧杯上。	给学生相互学习的平台，给老师了解学生学习情况的机会。
探究3：氢氧化钠与盐酸的反应
实验探究	学生实验并记录
盐酸温度 氢氧化钠溶液温度 反应后温度 结论       1. 该反应是反应，酸碱中和反应是反应； 2.能转化为能释放出来。
思考与交流： 上述三个实验结果说明了什么问题？	学生：对比、分析、讨论上述实验结果，准备完成下列练习。	培养学生对比分析能力。
练习小结： 1. 化学反应中的能量变化，通常主要表现为的变化。有的反应热，有的反应热。 2. 吸热反应中，能转化为能；放热反应中，能转化为能。	学生回答： 1. 热量，吸，放。 2. 热能，化学能；化学能，热能。	以填空的形式引导学生归纳，同时检测对比分析效果。
交流与讨论： 回忆以前所学的知识，归纳出常见的吸热反应有哪些？常见的放热反应有哪些？	常见的放热反应： 1. 燃烧反应； 2. 酸碱中和反应； 3. 活泼金属与酸或水生成H2的反应； 4. 多数化合反应；多数置换反应；多数复分解反应；铝热反应。 常见的吸热反应： 1. 氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应； 2. C与H2O、CO2的反应； 4. H2与I2的反应； 5. 大多数分解反应； 6. H2、CO、C与金属氧化物的反应。	知识整理。
巩固练习： 1. 对下列化学反应的热现象的说法不正确的是（ C ） ①放热反应发生时不必加热；②化学反应一定有能量变化； ③吸热反应需要加热后才能发生，放热反应不加热就会发生； ④化学反应吸收或放出热量的多少与参加反应的物质的多少有关。 A、①② B、②③ C、①③ D、②④ 2. 目前，一种人称“摇摇冰”的即冰用饮料开始上市，所谓“摇摇冰”是指将饮料罐隔离层中的制冷物质和水混合起来，吸食前摇动使罐中的饮料冷却。若该制冷物质可从下列固体物质中选择，则它可以是（ B ） A、氯化钠 B、固体硝酸铵 C、生石灰 D、固体氢氧化钠 3. 一种“即食即热快餐”适合外出旅游时使用，其内层是用铝箔包裹的并已加工好的真空包装食品，外层则是分别包装的两包化学物质，使用时拉动预留在外的拉线，使这两包化学物质反应，此时便可对食物进行加热，这两包化学物质最适合选择的是（ B ） A、浓H2SO4与水 B、生石灰与水 C、熟石灰与水 D、氯化钠与水		检测学习效果，巩固所学知识。
本节知识整合：
课后思考： 1. 酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O 时所释放的热量称为中和热，如果要通过实验来测定盐酸和氢氧化钠反应的中和热，你认为在设计实验装置和操作时应该要注意哪些问题，你准备如何设计并进行实验？ 2. 调查家里或学校“化学能转化为热能”的现状（燃料来源、主要用途、使用方式、存在问题等），写出调查报告并与同学交流。