《化學(xué)能與熱能》教案6(人教版必修2)

第一節(jié)化學(xué)能與熱能一、教學(xué)設(shè)計(jì)能源與人類的生存和開(kāi)展息息相關(guān)。本章通過(guò)對(duì)化學(xué)反響中能量變化的探討，使學(xué)生感悟到過(guò)去化學(xué)反響在人類利用能源中所充當(dāng)?shù)慕巧?，在未?lái)人類解決能源危機(jī)、提高能源利用率和開(kāi)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(huì)有關(guān)的化學(xué)問(wèn)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(kāi)的。教學(xué)分為三個(gè)局部：在第二局部中教材通過(guò)三個(gè)實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明化學(xué)反響中能量變化主要表現(xiàn)為熱量的形式，提出吸熱反響和放熱反響的概念。這局部?jī)?nèi)容強(qiáng)調(diào)了科學(xué)探究和學(xué)生活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中認(rèn)識(shí)和感受化學(xué)能與熱能之間相互轉(zhuǎn)化及其研究過(guò)程，學(xué)會(huì)定性和定量的研究化學(xué)反響中熱量變化的科學(xué)方法。在第三局部中教材為了拓寬學(xué)生的科學(xué)視野，圖文并茂地說(shuō)明了生物體內(nèi)生命活動(dòng)過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化、能源與人類社會(huì)開(kāi)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)反響與能量之間的關(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(yàn)中也有豐富的感性認(rèn)識(shí)。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(shí)之后，從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)化學(xué)反響與能量的關(guān)系。本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)：從本質(zhì)上〔微觀結(jié)構(gòu)角度〕理解化學(xué)反響中能量的變化，從而建立起科學(xué)的能量變化觀?！窘虒W(xué)設(shè)計(jì)Ⅰ】以理論思考教學(xué)作為切入點(diǎn)。從復(fù)習(xí)化學(xué)鍵知識(shí)入手→啟發(fā)學(xué)生思考化學(xué)反響中“化學(xué)鍵的破與立〞與化學(xué)反響中能量變化的關(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(wèn)題→進(jìn)入實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)→提出人類如何利用化學(xué)反響產(chǎn)生的熱量問(wèn)題→進(jìn)入實(shí)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)反響中能量變化的幾種科學(xué)假設(shè)，然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)各種假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證，以此培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)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(shí)、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(yùn)用模擬課件將“化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反響中能量變化的主要原因〞這一抽象復(fù)雜的知識(shí)直觀化和形象化，運(yùn)用比照、比喻、聯(lián)想等教學(xué)方法進(jìn)行“一個(gè)確定的化學(xué)反響在發(fā)生過(guò)程中是吸收能量還是放出能量，決定于反響物的總能量與生成物的總能量的相對(duì)大小〞的教學(xué)，力求用直觀化的圖表說(shuō)明問(wèn)題，注意新、舊知識(shí)的銜接和啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行討論和比照?！窘虒W(xué)設(shè)計(jì)Ⅱ】以實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)作為切入點(diǎn)。首先從一個(gè)燃燒實(shí)驗(yàn)入手→啟發(fā)學(xué)生理解物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反響的同時(shí)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(shí)驗(yàn)探究教學(xué)→提出“為什么有的化學(xué)反響吸熱，而有的化學(xué)反響放熱〞的問(wèn)題→進(jìn)入理論思考教學(xué)→提出人類如何利用化學(xué)反響產(chǎn)生的熱量問(wèn)題→進(jìn)入實(shí)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(guò)程，即應(yīng)用實(shí)驗(yàn)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(wèn)題，設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)用以收集、整理事實(shí)和數(shù)據(jù)，再得出結(jié)論，抽象出吸熱反響和放熱反響的概念，然后上升到理論高度去理解概念，最后應(yīng)用到實(shí)際中去。整個(gè)教學(xué)過(guò)程即是一個(gè)完整的科學(xué)探究過(guò)程。實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)單元中，在探討化學(xué)反響放熱、吸熱本質(zhì)時(shí)，要使學(xué)生明確三點(diǎn)：1.熱量變化是化學(xué)反響中能量變化的主要表現(xiàn)形式；2.化學(xué)反響過(guò)程中的能量守恒；3.化學(xué)反響在發(fā)生過(guò)程中是吸熱還是放熱，決定于反響物的總能量與生成物的總能量的相對(duì)大小。實(shí)驗(yàn)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(jià)值，建議將實(shí)驗(yàn)2-1和實(shí)驗(yàn)2-3安排為學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，因?yàn)榉艧岈F(xiàn)象不能用眼睛直接觀察到，學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)有利于觸摸反響器和觀察溫度計(jì)，能增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)。由于實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，此實(shí)驗(yàn)直觀，現(xiàn)象明顯、有趣，能很好的調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與熱情。經(jīng)過(guò)分組實(shí)驗(yàn)，學(xué)生有了完整豐富的感性認(rèn)識(shí)后，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行高質(zhì)量的理性分析那么是至關(guān)重要的。通過(guò)學(xué)生匯報(bào)、小組內(nèi)交流、填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告等多種多樣的形式，給學(xué)生創(chuàng)造時(shí)機(jī)學(xué)習(xí)對(duì)現(xiàn)象的描述和分析、對(duì)實(shí)驗(yàn)事實(shí)和數(shù)據(jù)的處理、依據(jù)事實(shí)和數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象等科學(xué)方法。最后，為了能使實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)入高層次的創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)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(wèn)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(jì)和觀察少量水是否結(jié)冰等方法外，還有沒(méi)有其他指示反響放熱或吸熱的方法將你認(rèn)為可行的方法列出來(lái)，并根據(jù)這些方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；在定性實(shí)驗(yàn)的根底上能否認(rèn)量測(cè)定一個(gè)反響所放出或吸收的熱量如果能，應(yīng)該怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)阍鯓釉O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)比較兩個(gè)反響放出能量的大小【教學(xué)設(shè)計(jì)Ⅲ】以實(shí)際應(yīng)用教學(xué)作為切入點(diǎn)。首先讓學(xué)生觀看人類開(kāi)發(fā)和利用能源的錄像、圖片等，或提出一個(gè)有關(guān)能源的社會(huì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行討論→進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用教學(xué)→使學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)反響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)反響中能量變化的重要意義→進(jìn)入實(shí)驗(yàn)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)反響吸熱，而有的化學(xué)反響放熱→進(jìn)入理論思考教學(xué)。本節(jié)課整體教學(xué)結(jié)構(gòu)及流程圖為：二、活動(dòng)建議【實(shí)驗(yàn)2-1】實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)：鋁與稀酸和弱酸反響現(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，反響前要用砂紙打磨光亮，這樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，用手觸摸才能明顯感覺(jué)到反響放熱，用溫度計(jì)測(cè)量效果會(huì)更好。實(shí)驗(yàn)報(bào)告設(shè)計(jì)：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.了解鋁與鹽酸反響中熱量變化的情況；

2.學(xué)會(huì)觀察和測(cè)定化學(xué)反響中熱量變化的方法。實(shí)驗(yàn)要求

組內(nèi)成員共同合作完成以下三個(gè)欄目中所要求的學(xué)習(xí)任務(wù)。實(shí)驗(yàn)活動(dòng)時(shí)間：

小組成員姓名：

思考與討論1.鋁與鹽酸反響的化學(xué)方程式：

。2.在反響過(guò)程中你將能看到什么現(xiàn)象3.用眼睛不能直接觀察到反響中的熱量變化，你將采取哪些簡(jiǎn)單易行的方法來(lái)了解反響中的熱量變化4.要明顯的感知或測(cè)量反響中的熱量變化，你在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意哪些問(wèn)題實(shí)驗(yàn)記錄實(shí)驗(yàn)步驟*眼睛看到的現(xiàn)象用手觸摸的感覺(jué)用溫度計(jì)測(cè)量的數(shù)據(jù)在一支試管中參加2～3mL6mol/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(píng)價(jià)〔一〕個(gè)人反思和總結(jié)1.通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)銓W(xué)到了哪些化學(xué)知識(shí)學(xué)會(huì)了哪些實(shí)驗(yàn)方法2.在整個(gè)過(guò)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(píng)價(jià)1.在思考、討論過(guò)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(shí)驗(yàn)過(guò)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(píng)價(jià)1.當(dāng)聽(tīng)完其他小組的匯報(bào)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(tīng)完其他小組的匯報(bào)后，你是否又有了新的想法根據(jù)你在這次活動(dòng)中的收獲和表現(xiàn)，以10分制計(jì)算，你的得分是

：。請(qǐng)闡述理由：

。請(qǐng)將你的報(bào)告送交到老師處。謝謝合作！*實(shí)驗(yàn)步驟也可以讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)和填寫?！緦?shí)驗(yàn)2-2】實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)：這個(gè)實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是在短時(shí)間內(nèi)反響充分進(jìn)行，使體系溫度快速降低，將玻璃片上的水凝固。實(shí)驗(yàn)中要注意兩點(diǎn)：〔1〕將Ba(OH)2·8H2O晶體研磨成粉末，以便與NH4Cl晶體充分接觸；〔2〕由于該反響屬于固相反響，一定要在晶體混合后立即用玻璃棒快速攪拌混合物，以使它們很快起反響；〔3〕反響放出有刺激性氣味的氨氣，會(huì)造成學(xué)習(xí)環(huán)境的污染，所以要注意對(duì)氨氣的吸收。建議實(shí)驗(yàn)探究過(guò)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響過(guò)程中能量的變化。〔二〕收集實(shí)驗(yàn)證據(jù)1.閱讀教材并根據(jù)已有知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)步驟如下：圖2-1

氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體的反響2.根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)方案和步驟討論實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題。3.分組實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，收集實(shí)驗(yàn)事實(shí)。4.匯報(bào)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果?！踩痴聿⒌贸鼋Y(jié)論1.列表整理實(shí)驗(yàn)事實(shí)和結(jié)論：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有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，該氣體能使?jié)駶?rùn)的紫色石蕊試紙變藍(lán)有NH3氣生成用手觸摸燒杯下部感覺(jué)燒杯變涼反響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〕粘到了燒杯底部反響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(huì)兒再拿起玻璃片脫離上面燒杯底部冰融化反響完后移走燒杯上的多孔塑料片，觀察反響物混合物成糊狀有水生成2.用化學(xué)方程式表示上述反響：Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O〔四〕反思與評(píng)價(jià)1.整個(gè)實(shí)驗(yàn)中有哪些創(chuàng)新之處2.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)你最有啟迪的是什么【實(shí)驗(yàn)2-3】建議將教材中的實(shí)驗(yàn)改為以下三組比照實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)：通過(guò)三組強(qiáng)酸和強(qiáng)堿之間的反響比照實(shí)驗(yàn)，定性的抽象出“中和熱〞概念。在實(shí)驗(yàn)中要注意：〔1〕三組實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)酸和堿的用量要相同，以保證生成水的量相同；〔3〕控制相同的反響時(shí)間。三個(gè)學(xué)生分成一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中每個(gè)學(xué)生做一個(gè)實(shí)驗(yàn)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(bào)，進(jìn)行組間交流。步驟一：三個(gè)學(xué)生各取一個(gè)大小相同的試管，分別做一個(gè)實(shí)驗(yàn)并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。步驟二：匯總實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)并列表比較。反響物

及用量酸HNO350mL1mol/LHCl50mL1mol/LHCl50mL1mol/L堿

NaOH50mL1mol/LNaOH50mL1mol/LKOH50mL1mol/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)生中和反響時(shí)放熱HCl與NaOH發(fā)生中和反響時(shí)放熱HCl與KOH發(fā)生中和反響時(shí)放熱對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行

歸納和概括強(qiáng)酸與強(qiáng)堿發(fā)生中和反響時(shí)放出熱量

步驟三：對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行原理性抽象──為什么強(qiáng)酸與強(qiáng)堿發(fā)生反響時(shí)都會(huì)放出熱量本質(zhì)分析──三個(gè)反響的化學(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(jiàn)，三個(gè)反響的化學(xué)方程式雖然不同，反響物也不同，但是它們的反響本質(zhì)相同，都是H+與OH-離子反響生成水的反響，屬于中和反響，其離子方程式都是：H++OH-=H2O。所以，可提出推測(cè)，即中和反響都放熱。由于三個(gè)反響中H+和OH-離子的量都相等，那么生成水的量也相等，故放出的熱量也相等〔在上述三個(gè)實(shí)驗(yàn)中，溫度上升的幅度接近〕。形成概念──酸與堿發(fā)生中和反響生成1molH2O時(shí)所釋放的熱量稱為中和熱。三、問(wèn)題交流【學(xué)與問(wèn)】這里所列舉的兩類反響說(shuō)明了化學(xué)反響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(lái)說(shuō)明化學(xué)能向熱能的轉(zhuǎn)化，人們利用這些化學(xué)反響獲取能量；另一方面，用CaCO3經(jīng)過(guò)高溫煅燒分解生成CaO來(lái)闡述熱能對(duì)化學(xué)反響的支持作用，人們利用熱能來(lái)完成常溫下很難發(fā)生的化學(xué)反響?？傊?，通過(guò)列舉實(shí)例和提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生不僅思考化學(xué)反響與能量的關(guān)系和相互轉(zhuǎn)化問(wèn)題，還要探討背后的本質(zhì)問(wèn)題。【思考與交流】學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)和感受中和反響中的熱量變化，教材又提出了“如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定鹽酸與氫氧化鈉反響的中和熱〞的問(wèn)題，將定性實(shí)驗(yàn)探究引向定量實(shí)驗(yàn)探究上。這對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能要求更高，因?yàn)閷W(xué)生在設(shè)計(jì)定量實(shí)驗(yàn)時(shí)要考慮的因素更多。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置和操作時(shí)應(yīng)從兩個(gè)方面考慮，一是注重“量〞的問(wèn)題，如①反響物的濃度和體積取定值；②測(cè)量反響前后的溫度值；③做平行實(shí)驗(yàn)取平均值。二是盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，如①用經(jīng)過(guò)標(biāo)定的鹽酸和氫氧化鈉溶液；②量液器最好使用移液管；③攪拌使反響充分進(jìn)行；④及時(shí)散熱，使混合液溫度均衡；⑤溫度計(jì)的精確度高，最好使用精度為0.1℃或更高的溫度計(jì)；⑥鹽酸跟氫氧化鈉溶液混合后液面上方的空間盡可