2019-2020年高中化學(xué)化學(xué)能與熱能教案3 新人教版必修2一、教學(xué)設(shè)計能源與人類的生存和發(fā)展息息相關(guān)。本章通過對化學(xué)反應(yīng)中能量變化的探討，使學(xué)生感悟到過去化學(xué)反應(yīng)在人類利用能源中所充當(dāng)?shù)慕巧谖磥砣祟惤鉀Q能源危機(jī)、提高能源利用率和開發(fā)新能源等方面中的關(guān)鍵作用，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，教育學(xué)生關(guān)心能源、環(huán)境等與現(xiàn)代社會有關(guān)的化學(xué)問題。本節(jié)課的教學(xué)是圍繞化學(xué)能與熱能的關(guān)系而展開的。教學(xué)分為三個部分：在第一部分中教材先從化學(xué)鍵知識入手，說明化學(xué)鍵與能量之間的密切聯(lián)系，揭示了化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。然后分析了化學(xué)反應(yīng)過程中反應(yīng)物和生成物的能量儲存與化學(xué)反應(yīng)吸收還是放出能量的關(guān)系，為后面強(qiáng)調(diào)“與質(zhì)量守恒一樣，能量也是守恒的”的觀點奠定了基礎(chǔ)。在第二部分中教材通過三個實驗，說明化學(xué)反應(yīng)中能量變化主要表現(xiàn)為熱量的形式，提出吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的概念。這部分內(nèi)容強(qiáng)調(diào)了科學(xué)探究和學(xué)生活動，讓學(xué)生在實驗探究中認(rèn)識和感受化學(xué)能與熱能之間相互轉(zhuǎn)化及其研究過程，學(xué)會定性和定量的研究化學(xué)反應(yīng)中熱量變化的科學(xué)方法。在第三部分中教材為了拓寬學(xué)生的科學(xué)視野，圖文并茂地說明了生物體內(nèi)生命活動過程中的能量轉(zhuǎn)化、能源與人類社會發(fā)展的密切關(guān)系，使學(xué)生建立正確的能量觀。關(guān)于化學(xué)反應(yīng)與能量之間的關(guān)系，學(xué)生在初中化學(xué)中已經(jīng)有所了解，在他們的生活經(jīng)驗中也有豐富的感性認(rèn)識。本節(jié)教學(xué)內(nèi)容是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)初步知識之后，從本質(zhì)上認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)與能量的關(guān)系。本節(jié)教學(xué)重點：化學(xué)能與熱能之間的內(nèi)在聯(lián)系以及化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化。本節(jié)教學(xué)難點：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，從而建立起科學(xué)的能量變化觀。依據(jù)以上分析，建議將本節(jié)課的教學(xué)分為三個課堂教學(xué)單元：理論思考教學(xué)，實驗探究教學(xué)，實際應(yīng)用教學(xué)。這三個教學(xué)單元相互聯(lián)系，同時又各自平行獨立，其中任何一個單元都可以作為教學(xué)切入點進(jìn)行課堂整體教學(xué)，這樣就形成了以下幾種教學(xué)思路：【教學(xué)設(shè)計】以理論思考教學(xué)作為切入點。從復(fù)習(xí)化學(xué)鍵知識入手啟發(fā)學(xué)生思考化學(xué)反應(yīng)中“化學(xué)鍵的破與立”與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系進(jìn)入理論思考教學(xué)引發(fā)學(xué)生考慮化學(xué)能與熱能相互轉(zhuǎn)化的問題進(jìn)入實驗探究教學(xué)提出人類如何利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量問題進(jìn)入實際應(yīng)用教學(xué)。這一教學(xué)思路強(qiáng)調(diào)的是理論的指導(dǎo)作用，啟發(fā)學(xué)生從理論出發(fā)提出化學(xué)反應(yīng)中能量變化的幾種科學(xué)假設(shè)，然后設(shè)計實驗對各種假設(shè)進(jìn)行驗證，以此培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用理論知識解決實際問題的能力。理論思考教學(xué)單元中，應(yīng)充分利用學(xué)生已有的結(jié)構(gòu)化學(xué)知識、化學(xué)鍵模型、圖表和多媒體課件等課堂內(nèi)的教學(xué)資源，運用模擬課件將“化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因”這一抽象復(fù)雜的知識直觀化和形象化，運用對比、比喻、聯(lián)想等教學(xué)方法進(jìn)行“一個確定的化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過程中是吸收能量還是放出能量，決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對大小”的教學(xué)，力求用直觀化的圖表說明問題，注意新、舊知識的銜接和啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行討論和對比。【教學(xué)設(shè)計】以實驗探究教學(xué)作為切入點。首先從一個燃燒實驗入手啟發(fā)學(xué)生理解物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的同時還伴隨著能量的變化，而這些能量變化通常又表現(xiàn)為熱能變化進(jìn)入實驗探究教學(xué)提出“為什么有的化學(xué)反應(yīng)吸熱，而有的化學(xué)反應(yīng)放熱” 的問題進(jìn)入理論思考教學(xué)提出人類如何利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量問題進(jìn)入實際應(yīng)用教學(xué)。這一教學(xué)思路強(qiáng)調(diào)的是科學(xué)研究的一般過程，即應(yīng)用實驗創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，引發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出新的問題，設(shè)計并進(jìn)行實驗用以收集、整理事實和數(shù)據(jù)，再得出結(jié)論，抽象出吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的概念，然后上升到理論高度去理解概念，最后應(yīng)用到實際中去。整個教學(xué)過程即是一個完整的科學(xué)探究過程。實驗探究教學(xué)單元中，在探討化學(xué)反應(yīng)放熱、吸熱本質(zhì)時，要使學(xué)生明確三點：1.熱量變化是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要表現(xiàn)形式；2.化學(xué)反應(yīng)過程中的能量守恒；3.化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過程中是吸熱還是放熱，決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對大小。實驗2-1、2-2、2-3是教學(xué)中非常重要的課內(nèi)教學(xué)資源，為了最大限度的發(fā)揮其教學(xué)價值，建議將實驗2-1和實驗2-3安排為學(xué)生分組實驗，因為放熱現(xiàn)象不能用眼睛直接觀察到，學(xué)生親自動手實驗有利于觸摸反應(yīng)器和觀察溫度計，能增強(qiáng)感性認(rèn)識。由于實驗2-2中產(chǎn)生氨氣，因此要在通風(fēng)條件好的環(huán)境下安排學(xué)生分組實驗，此實驗直觀，現(xiàn)象明顯、有趣，能很好的調(diào)動學(xué)生的參與熱情。經(jīng)過分組實驗，學(xué)生有了完整豐富的感性認(rèn)識后，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行高質(zhì)量的理性分析則是至關(guān)重要的。通過學(xué)生匯報、小組內(nèi)交流、填寫實驗報告等多種多樣的形式，給學(xué)生創(chuàng)造機(jī)會學(xué)習(xí)對現(xiàn)象的描述和分析、對實驗事實和數(shù)據(jù)的處理、依據(jù)事實和數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象等科學(xué)方法。最后，為了能使實驗教學(xué)進(jìn)入高層次的創(chuàng)造性實驗和創(chuàng)造性思維階段，可以提出一些富有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)問題或任務(wù)，供學(xué)生在課堂內(nèi)討論或課外深入學(xué)習(xí)。例如，除了觸摸、使用溫度計和觀察少量水是否結(jié)冰等方法外，還有沒有其他指示反應(yīng)放熱或吸熱的方法？將你認(rèn)為可行的方法列出來，并根據(jù)這些方法設(shè)計實驗；在定性實驗的基礎(chǔ)上能否定量測定一個反應(yīng)所放出或吸收的熱量？如果能，應(yīng)該怎樣設(shè)計實驗？你怎樣設(shè)計實驗比較兩個反應(yīng)放出能量的大?。俊窘虒W(xué)設(shè)計】以實際應(yīng)用教學(xué)作為切入點。首先讓學(xué)生觀看人類開發(fā)和利用能源的錄像、圖片等，或提出一個有關(guān)能源的社會實際問題進(jìn)行討論進(jìn)入實際應(yīng)用教學(xué)使學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)反應(yīng)所釋放出的能量是當(dāng)今世界上最重要的能源，研究化學(xué)反應(yīng)中能量變化的重要意義進(jìn)入實驗探究教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生考慮怎樣從本質(zhì)上去理解：為什么有的化學(xué)反應(yīng)吸熱，而有的化學(xué)反應(yīng)放熱？進(jìn)入理論思考教學(xué)。這一教學(xué)思路強(qiáng)調(diào)的是將化學(xué)研究與社會的生存和發(fā)展密切聯(lián)系起來，引導(dǎo)學(xué)生從實際出發(fā)去研究化學(xué)反應(yīng)。實際應(yīng)用教學(xué)單元中，注意較多地滲透化學(xué)社會學(xué)的觀點，要求的知識比較淺顯但涉及的知識面廣，這部分內(nèi)容在課堂內(nèi)不要講得過深、過細(xì)和過多，應(yīng)側(cè)重于調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情，引導(dǎo)學(xué)生充分利用課外教學(xué)資源進(jìn)行學(xué)習(xí)。在課堂內(nèi)建議選擇有針對性的錄像片段、具有說服力的圖片、數(shù)據(jù)資料供學(xué)生觀看和閱讀，然后進(jìn)行討論和分析。同時，給學(xué)生一些學(xué)習(xí)問題和學(xué)習(xí)任務(wù)，鼓勵學(xué)生充分利用課外教學(xué)資源進(jìn)行學(xué)習(xí)，如上網(wǎng)學(xué)習(xí)，去圖書館查閱資料，到社會上去調(diào)研，尋找日常生活中與能量有關(guān)的現(xiàn)象等，也可下發(fā)一些課后閱讀資料讓學(xué)生分析并寫出報告。本節(jié)課整體教學(xué)結(jié)構(gòu)及流程圖為：二、活動建議【實驗2-1】實驗要點：鋁與稀酸和弱酸反應(yīng)現(xiàn)象不明顯，常常需要加熱，所以要選擇強(qiáng)酸且濃度不要太低。盡量使用純度好的鋁條，反應(yīng)前要用砂紙打磨光亮，這樣進(jìn)行實驗時，用手觸摸才能明顯感覺到反應(yīng)放熱，用溫度計測量效果會更好。實驗報告設(shè)計：實驗?zāi)康?1.了解鋁與鹽酸反應(yīng)中熱量變化的情況； 2.學(xué)會觀察和測定化學(xué)反應(yīng)中熱量變化的方法。實驗要求 組內(nèi)成員共同合作完成下列三個欄目中所要求的學(xué)習(xí)任務(wù)。實驗活動時間： 小組成員姓名： 思考與討論1.鋁與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。2.在反應(yīng)過程中你將能看到什么現(xiàn)象？3.用眼睛不能直接觀察到反應(yīng)中的熱量變化，你將采取哪些簡單易行的辦法來了解反應(yīng)中的熱量變化？4.要明顯的感知或測量反應(yīng)中的熱量變化，你在實驗中應(yīng)注意哪些問題？實驗記錄實驗步驟*眼睛看到的現(xiàn)象用手觸摸的感覺用溫度計測量的數(shù)據(jù)在一支試管中加入23mL6mol/L的鹽酸溶液 向含有鹽酸溶液的試管中插入用砂紙打磨光的鋁條 結(jié)論 反思與評價（一）個人反思和總結(jié)1.通過這個實驗?zāi)銓W(xué)到了哪些化學(xué)知識？學(xué)會了哪些實驗方法？2.在整個過程中，你最滿意的做法是什么？你最不滿意的做法是什么？（二）組內(nèi)交流和評價1.在思考、討論過程中，同組成員給了你哪些啟示？你又給了同組成員哪些啟示？2.在實驗過程中，同組成員給了你哪些幫助？你又給了同組成員哪些幫助？（三）組間交流和評價1.當(dāng)聽完其他小組的匯報后，發(fā)現(xiàn)他們的哪些做法比你們小組的好？哪些不如你們的好？2.當(dāng)聽完其他小組的匯報后，你是否又有了新的想法？根據(jù)你在這次活動中的收獲和表現(xiàn)，以10分制計算，你的得分是 ：。請闡述理由： 。請將你的報告送交到老師處。謝謝合作！*實驗步驟也可以讓學(xué)生自己設(shè)計和填寫。【實驗2-2】實驗要點：這個實驗成功的關(guān)鍵是在短時間內(nèi)反應(yīng)充分進(jìn)行，使體系溫度快速降低，將玻璃片上的水凝固。實驗中要注意兩點：（1）將Ba(OH)28H2O晶體研磨成粉末，以便與NH4Cl晶體充分接觸；（2）由于該反應(yīng)屬于固相反應(yīng)，一定要在晶體混合后立即用玻璃棒快速攪拌混合物，以使它們很快起反應(yīng)；（3）反應(yīng)放出有刺激性氣味的氨氣，會造成學(xué)習(xí)環(huán)境的污染，所以要注意對氨氣的吸收。建議實驗探究過程如下：（一）提出研究的題目在常溫下氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體反應(yīng)過程中能量的變化。（二）收集實驗證據(jù)1.閱讀教材并根據(jù)已有知識設(shè)計實驗方案和實驗步驟如下：圖 2-1 氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體的反應(yīng)2.根據(jù)上述實驗方案和步驟討論實驗過程中應(yīng)注意的問題。3.分組實驗，觀察實驗現(xiàn)象，收集實驗事實。4.匯報實驗現(xiàn)象和結(jié)果。（三）整理并得出結(jié)論1.列表整理實驗事實和結(jié)論：實驗步驟實驗現(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有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，該氣體能使?jié)駶櫟淖仙镌嚰堊兯{(lán)有NH3氣生成用手觸摸燒杯下部感覺燒杯變涼反應(yīng)吸熱用手拿起燒杯燒杯下面的帶有幾滴水的玻璃片（或小木板）粘到了燒杯底部反應(yīng)吸收熱量使體系溫度降低，使水結(jié)成冰將粘有玻璃片的燒杯放在盛有熱水的燒杯上一會兒再拿起玻璃片脫離上面燒杯底部冰融化反應(yīng)完后移走燒杯上的多孔塑料片，觀察反應(yīng)物混合物成糊狀有水生成2.用化學(xué)方程式表示上述反應(yīng)：Ba(OH)28H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3+10H2O（四）反思與評價1.整個實驗中有哪些創(chuàng)新之處？2.在實驗過程中對你最有啟迪的是什么？【實驗2-3】建議將教材中的實驗改為下列三組對比實驗。實驗要點：通過三組強(qiáng)酸和強(qiáng)堿之間的反應(yīng)對比實驗，定性的抽象出“中和熱”概念。在實驗中要注意：（1）三組實驗所處條件要相同，如使用的儀器、外界環(huán)境中溫度和壓強(qiáng)要相同；（2）三組實驗酸和堿的用量要相同，以保證生成水的量相同；（3）控制相同的反應(yīng)時間。三個學(xué)生分成一組進(jìn)行實驗，其中每個學(xué)生做一個實驗并記錄現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，供組內(nèi)交流、比較使用，然后討論得出結(jié)論。最后向全班匯報，進(jìn)行組間交流。步驟一：三個學(xué)生各取一個大小相同的試管，分別做一個實驗并記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。步驟二：匯總實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)并列表比較。 反應(yīng)物及用量酸HNO3 50 mL 1 mol/LHCl 50 mL 1 mol/LHCl 50 mL 1mol/L堿NaOH 50 mL 1 mol/LNaOH 50 mL 1 mol/LKOH 50 mL 1mol/L混合前溫度室溫室溫室溫混合后溫度t1t2t3結(jié) 論HNO3與NaOH發(fā)生中和反應(yīng)時放熱HCl與NaOH發(fā)生中和反應(yīng)時放熱HCl與KOH發(fā)生中和反應(yīng)時放熱對實驗進(jìn)行歸納和概括強(qiáng)酸與強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)時放出熱量步驟三：對實驗進(jìn)行原理性抽象為什么強(qiáng)酸與強(qiáng)堿發(fā)生反應(yīng)時都會放出熱量？本質(zhì)分析三個反應(yīng)的化學(xué)方程式和離子方程式分別為： HNO3+NaOH=NaNO3+H2O，H+ + OH- = H2O HCl+NaOH=NaCl+H2O，H+ + OH- = H2O HCl+KOH=KCl+H2O，H+ + OH- = H2O由此可見，三個反應(yīng)的化學(xué)方程式雖然不同，反應(yīng)物也不同，但是它們的反應(yīng)本質(zhì)相同，都是H+與OH-離子反應(yīng)生成水的反應(yīng)，屬于中和反應(yīng)，其離子方程式都是：H+ + OH- = H2O。所以，可提出推測，即中和反應(yīng)都放熱。由于三個反應(yīng)中H+和OH-離子的量都相等，則生成水的量也相等，故放出的熱量也相等（在上述三個實驗中，溫度上升的幅度接近）。形成概念酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時所釋放的熱量稱為中和熱。三、問題交流【學(xué)與問】 這里所列舉的兩類反應(yīng)說明了化學(xué)反應(yīng)與熱能之間的辯證關(guān)系以及它們之間的相互轉(zhuǎn)化：一方面，用煤、石油、天然氣的燃燒放熱來說明化學(xué)能向熱能的轉(zhuǎn)化，人們利用這些化學(xué)反應(yīng)獲取能量；另一方面，用CaCO3經(jīng)過高溫煅燒分解生成CaO來闡述熱能對化學(xué)反應(yīng)的支持作用，人們利用熱能來完成常溫下很難發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)?？傊?，通過列舉實例和提出問題，引導(dǎo)學(xué)生不僅思考化學(xué)反應(yīng)與能量的關(guān)系和相互轉(zhuǎn)化問題，還要探討背后的本質(zhì)問題?！舅伎寂c交流】 學(xué)生通過實驗認(rèn)識和感受中和反應(yīng)中的熱量變化，教材又提出了“如何通過實驗來測定鹽酸與氫氧化鈉反應(yīng)的中和熱”的問題，將定性實驗探究引向定量實驗探究上。這對學(xué)生的實驗技能要求更高，因為學(xué)生在設(shè)計定量實驗時要考慮的因素更多。在設(shè)計實驗裝置和操作時應(yīng)從兩個方面考慮，一是注重“量”的問題，如 反應(yīng)物的濃度和體積取定值； 測量反應(yīng)前后的溫度值； 做平行實驗取平均值。二是盡量減小實驗誤差，如 用經(jīng)過標(biāo)定的鹽酸和氫氧化鈉溶液； 量液器最好使用移液管； 攪拌使反應(yīng)充分進(jìn)行； 及時散熱，使混合液溫度均衡； 溫度計的精確度高，最好使用精度為0.1 或更高的溫度計； 鹽酸跟氫氧化鈉溶液混合后液面上方的空間盡可能小； 使用絕緣裝置，避免熱量散發(fā)到反應(yīng)體系之外； 溫度計要讀準(zhǔn)確。四、習(xí)題參考1.吸收能量，放出能量，反應(yīng)物總能量與生成物總能量的相對大小。2.熱量，放出。3. C、H元素，CO2、H2O。4. ，。5.反應(yīng)物中化學(xué)鍵斷裂需要吸收能量，生成物中化學(xué)鍵形成則要放出能量，當(dāng)成鍵放出的能量大于斷鍵吸收的能量時，反應(yīng)最終放出能量，這部分能量以熱的形式放出就是熱能。吸熱反應(yīng)所吸收的熱量被用于破壞反應(yīng)物中的化學(xué)鍵。6.同意乙同學(xué)的說法。因為放熱反應(yīng)是成鍵放出的能量大于斷鍵吸收的能量，但化學(xué)反應(yīng)首先需要能量來斷鍵。