貴州省頂效開發(fā)區(qū)頂興學校高中化學必修二21化學能與熱能教案1

教案韓洋洋化學能與熱能2018年春季第7周上周教學反思：在上個月教學的過程中，從整體成績來看，同學們對于知識的掌握還是可以的，有部分后進生需要再抓一抓，與此同時，必須下決心制定出嚴厲的獎懲制度，有些同學很努力，有一些同學卻是自甘墮落，必須要有所鼓勵，有所批評。課題：第二章化學反應與能量授課類型：課時：第一節(jié)化學能與熱能新授課7課時第1課時一、學習目標：知識與技能：1、通過實驗知道化學反應中能量變化的主要表現(xiàn)形式，能根據(jù)事實判斷吸熱反應、放熱反應，能說出中和熱的涵義。2、通過實驗探究體驗科學研究的一般過程，了解科學研究的基本方法過程與方法：通過實驗發(fā)展學習化學的興趣，進一步形成交流、合作、反思、評價的學習習慣情感態(tài)度與價值觀：1、初步建立起科學的能量觀，加深對化學在解決能源問題中重要作用的認識。2、通過師生互動，增加師生感情二、教學重點：化學鍵與化學反應中能量變化的關系；建立科學的能量觀三、教學難點：化學反應熱效應的實質，從微觀結構變化看化學反應的能量變化過程板書設計第一節(jié)化學能與熱能化學鍵與化學反應中能量變化的關系兩個角度來解釋1、微觀：化學鍵的斷裂是化學反應中能量變化的主要原因（1）、鍵能：拆開1mol某鍵所需的能量叫鍵能。單位：kJ/mol。破壞化學鍵時要吸收能量，形成化學鍵時放出能量2、宏觀：在化學反應中，反應物的總能量與生成物的總能量間的能量差?！艵（反應物）＞∑E（生成物）——放出能量∑E（反應物）＜∑E（生成物）——吸收能量（2）、物質的化學反應與體系的能量變化是同時發(fā)生的，只要有化學反應就一定有能量變化。二、化學能與熱能的相互轉化放熱反應：放出熱的化學反應化學反應吸熱反應：吸收熱的化學反應eq\o(\s\up7(),\s\do5(教學過程))[投影、學與問]煤、石油、天然氣，它們燃燒時釋放熱量，這種熱能從何而來？石灰石高溫分解生成氧化鈣，高溫提供的熱能在石灰石分解過程中起什么作用？[投影答案]化學能轉化為熱能；熱能轉化為化學能。[投影、問答]化學反應的本質是什么？[投影答案]舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成。[投影、學生思考]已知斷開1molH2中的H—H鍵需要吸收436.4kJ能量，斷開1molCl2中的Cl—Cl鍵需要吸收242.7kJ能量，生成1molHCl中的H—Cl鍵放出431.8kJ能量。試說明反應H2＋Cl2=2HCl是吸熱反應還是放熱反應。一、化學鍵與化學反應中能量轉化的關系[設問]化學反應中的熱量是怎樣產生的？它的微觀過程是怎樣的？[投影、學生回答、總結]任何化學反應都有反應熱，這是由于反應物中________斷裂時需要吸收能量；當原子重新組成生成物、新化學鍵形成時，又要________能量。新化學鍵形成時所釋放的總能量與反應物中舊化學鍵斷裂時所吸收的總能量的差就是此反應的反應熱。反應物中化學鍵斷裂吸收的能量________形成化學鍵放出的能量，則反應為吸熱反應。反應物中化學鍵斷裂吸收的能量________形成化學鍵放出的能量，則反應為放熱反應。[投影答案]舊鍵放出＞＜1．鍵能：拆開氣態(tài)物質中1mol某種共價鍵需要吸收的能量或合成氣態(tài)物質中1mol某種共價鍵放出的能量，就是該共價鍵的鍵能背景知識：鍵能原子形成分子的過程中要________熱量。反之，要使氣態(tài)分子中彼此結合的原子分開，使原子之間的共價鍵斷裂，則要________能量，拆開氣態(tài)物質中1mol某種共價鍵需要吸收的能量或合成氣態(tài)物質中1mol某種共價鍵需要放出的能量，就是該共價鍵的鍵能。形成共價化合物的原子半徑越________，其共價鍵越________，鍵能越________，該共價鍵越牢固，分子越穩(wěn)定。例如：氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性：HF________HCl________HBr________HI，原因是________________。熔點大小比較：晶體硅________碳化硅________金剛石，原因是________________________________________________________________________。[投影答案]放出吸收小強大＞＞＞F、Cl、Br、I的半徑逐漸增大，對電子對的引力逐漸減小，鍵能越來越小＜＜鍵長“C—C”＜“C—Si”＜“Si—Si”，鍵能逐漸減小2．反應熱與鍵能關系：能量變化數(shù)值＝|反應物的鍵能－生成物的鍵能|[投影]學生思考答案：放出能量為|436.4＋242.7－2×431.8kJ|＝184.5kJ反應中能量變化也可用下圖表示：由此不難理解能量變化與物質的能量或與鍵能的關系。也能理解該反應1molH2與1molCl2反應生成2molHCl，物質化學能減少184.5kJ。3．能量變化與反應物、生成物能量關系(從宏觀上看)放出能量的反應：∑E(反應物)________∑E(生成物)吸收能量的反應：∑E(反應物)________∑E(生成物)(∑E代表總能量，填“＞”或“＜”)[投影答案]＞＜[投影][投影、思考]從微觀上如何判斷一個反應是放出能量還是吸收能量？[投影答案]鍵斷裂消耗的能量比形成化學鍵放出的能量少是放出能量的反應，鍵斷裂消耗的能量比形成化學鍵放出的能量多是吸收能量的反應。[投影]從化學反應角度看，化學反應過程可表示如下：當Q1________Q2時反應為吸收能量的反應；當Q1________Q2時反應為放出能量的反應。(填“＞”或“＜”)[投影答案]舊化學鍵斷裂吸收能量Q1形成新化學鍵放出能量Q2＞＜【認知升華】升華1化學反應中能量變化的原因在化學反應中，斷開反應物中的化學鍵(即破壞舊化學鍵)需要吸收一定能量(E1)克服原子(或離子)間的相互作用；而形成新化學鍵時，又要釋放一定的能量(E2)。E1>E2，反應吸收能量；E1<E2，反應釋放能量。升華2計算公式利用化學鍵的能量變化計算化學反應中的能量變化：ΔQ＝Q(吸)－Q(放)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(ΔQ＜0，為放熱反應,ΔQ＞0，為吸熱反應))【教師講解】題組化學反應能量變化的原因1．下列關于化學反應的說法中不正確的是()A．化學反應過程中一定有熱量釋放出來B．化學反應的特征是有新物質生成C．化學反應的過程實際上是一個舊鍵斷裂、新鍵形成的過程D．在一確定的化學反應關系中，反應物的總能量與生成物的總能量一定不相等【解析】化學反應的本質特征是一定有新物質生成?；瘜W反應是吸熱還是放熱，取決于反應物總能量與生成物總能量的相對大小，或舊鍵斷裂吸收能量與新鍵形成放出能量的相對大小。【答案】A2．根據(jù)下面的信息，判斷下列敘述正確的是()A．氫氣跟氧氣反應生成水的同時釋放能量B．氫氣跟氧氣反應生成水的同時吸收能量C．1molH2跟eq\f(1,2)molO2反應生成1molH2O一定釋放能量245kJD．2molH2(g)跟1molO2(g)反應生成2molH2O(g)吸收能量490kJ【解析】由題中信息可知，1molH2(g)的共價鍵斷裂吸收能量436kJ，eq\f(1,2)molO2(g)的共價鍵斷裂吸收能量249kJ，兩項共吸收能量685kJ；2molH(g)與1molO(g)形成1molH2O(g)共釋放能量930kJ。在1molH2(g)跟eq\f(1,2)molO2(g)反應生成1molH2O(g)的過程中，放出的能量比吸收的能量多245kJ，C項中缺少物質的狀態(tài)，所以釋放的能量不一定是245kJ?！敬鸢浮緼eq\o(\s\up7(),\s\do5(參考練習))1．下列變化過程需要吸收能量的是()A．2H2＋O2=2H2OB．CaO＋H2O=Ca(OH)2C．Cl＋Cl=Cl2D．H2=H＋H2．下列說法中正確的是()A．物質發(fā)生化學反應都伴隨著能量變化B．伴有能量變化的物質變化是化學變化C．在一個確定的化學反應關系中，反應物的總能量與生成物的總能量的相對大小決定反應是放出能量還是吸收能量D．在一個確定的化學反應關系中，反應物的總能量總是高于生成物的總能量3．已知反應X＋Y=M＋N為放熱反應，對該反應的下列說法中正確的是()A．X的能量一定高于M和N的能量B．X和Y的能量一定高于M和N的能量C．Y的能量一定高于N的能量D．因該反應為放熱反應，故不必加熱就可發(fā)生4．1molH—H鍵的鍵能是436kJ,1molI—I鍵的鍵能是151kJ,1molH—I鍵的鍵能是299kJ。則關于反應H2(g)＋I2(g)2HI(g)的說法不正確的是()A．吸熱反應B．放熱反應C．化合反應D．可逆反應5．氫氣在氯氣中燃燒產生蒼白色火焰。在反應過程中，破壞1mol氫氣的化學鍵消耗的能量是Q1kJ，破壞1mol氯氣的化學鍵消耗的能量是Q2kJ，形成1mol氯化氫的化學鍵放出能量是Q3kJ，下列關系式正確的是()A．Q1＋Q2＞Q3B．Q1＋Q2＞2Q3C．Q1＋Q2＜Q3D．Q1＋Q2＜2Q36．下列反應是吸熱的是()7．2.0gH2(g)在O2(g)中完全燃燒，生成H2O(g)，放出能量QkJ，則下列說法正確的是()A．若生成H2O(l)，則放出熱量大于QkJB．若使用H2(l)，則放出熱量大于QkJC．若使用O2(l)，則放出熱量大于QkJD．電解90.0g液態(tài)水，需要吸收QkJ的熱量8．甲烷燃燒要放出熱量，水的分解要吸收能量，試從化學鍵的角度分析原因。參考答案：1.D2.AC3.B4.A5.D6.A7.A8．甲烷燃燒要放出熱量是因為斷裂甲烷與氧氣中化學鍵消耗的能量小于形成二氧化碳和水中的化學鍵放出的能量；水中化學鍵斷裂消耗的能量大于形成氧氣與氫氣中的化學鍵放出的能量。第2課時一、學習目標知識與技能：了解化學能與熱能的相互轉化。掌握吸熱反應與放熱反應的概念。過程與方法：學生通過實驗學會定性和定量地研究化學反應中熱量變化的科學方法。情感、態(tài)度與價值觀：建立科學的能量變化觀，了解化學能轉化為熱能在生產、生活中的應用及其對人類文明發(fā)展的貢獻。培養(yǎng)學生學習化學的興趣。二、教學重點：通過實驗探究研究放熱反應與吸熱反應，掌握放熱反應與吸熱反應的概念。三、教學難點：設計實驗引出吸熱反應與放熱反應的概念。 eq\o(\s\up7(),\s\do5(教學過程))一、兩個基本的自然規(guī)律——“質量守恒”和“能量守恒”1、質量守恒定律：自然界中的物質發(fā)生轉化時，總質量不變；能量守恒定律：不同形式的能量發(fā)生轉換時，總能量不變。2．吸熱反應和放熱反應eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(吸熱反應：吸收熱量的化學反應。,放熱反應：放出熱量的化學反應。))化學反應中的能量變化，通常表現(xiàn)為________，在放熱反應中________的總能量低于________，是能量的________過程；在吸熱反應中________的總能量低于________，是能量的________過程。[投影答案]熱量變化生成物反應物放出反應物生成物增加3．化學能與熱能相互轉化的意義過程(1)：提供了人類生存和發(fā)展所需要的能量和動力。過程(2)：人類進行化工生產、研制新物質不可或缺的條件和途徑?！咎貏e提醒】【教師講解】能源利用的三階段【實驗探究】探究常見的吸熱與放熱反應實驗探究1、[實驗探究]實驗(鋁和鹽酸反應的能量變化)[投影、學生活動]本實驗為什么要用砂紙打磨鋁片？在反應中看到什么現(xiàn)象？[投影、思考與討論](1)鋁與鹽酸反應的化學方程式：______________________________。(2)在反應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中的熱量變化，你將采取哪些簡單易行的辦法來了解反應中的熱量變化？(4)要明顯地感知或測量反應中的熱量變化，你在實驗中應注意哪些問題？[投影、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2～3mL6mol·L－1的鹽酸溶液向裝有鹽酸溶液的試管中插入用砂紙打磨光的鋁條結論2、[實驗探究]實驗[Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl晶體反應中的能量變化][投影、學生活動][投影]問題1：為什么要將Ba(OH)2·8H2O晶體研磨成粉末，而且晶體混合后立即用玻璃棒快速攪拌混合物？問題2：反應放出刺激性氣味氣體，你能想出幾種方法檢驗？[投影答案]增大接觸面積加快反應速率；可以用濕潤的紫色石蕊試紙、玻璃棒蘸濃鹽酸、濕潤的酚酞試紙檢驗。[投影]完成下列表格實驗步驟實驗現(xiàn)象得出結論[投影答案]實驗步驟實驗現(xiàn)象得出結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生，該氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍有NH3氣生成用手觸摸燒杯下部感覺燒杯變涼反應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吸收熱量使體系溫度降低，使水結成冰吸熱反應：吸收熱量的反應；即反應物的總能量小于生成物的總能量。3、[實驗探究]實驗(酸堿中和反應中的能量變化)將教材中的實驗列三組對比實驗，分別做硝酸和氫氧化鈉、鹽酸與氫氧化鈉、鹽酸與氫氧化鉀反應的實驗(溶液的濃度都為1mol·L－1，體積都為50mL)。[投影]完成下列表格反應物及用量酸HNO350mL1mol·L－1HCl50mL1mol·L－1HCl50mL1mol·L－1堿NaOH50mL1mol·L－1NaOH50mL1mol·L－1KOH50mL1mol·L－1混合前溫度混合后溫度結論對實驗進行歸納和總結[投影答案]反應物及用量酸HNO350mL1mol·L－1HCl50mL1mol·L－1HCl50mL1mol·L－1堿NaOH50mL1mol·L－1NaOH50mL1mol·L－1KOH50mL1mol·L－1混合前溫度室溫室溫室溫混合后溫度t1t2t3結論HNO3與NaOH發(fā)生中和反應時放熱HCl與NaOH發(fā)生中和反應時放熱HCl與KOH發(fā)生中和反應時放熱對實驗進行歸納和總結強酸與強堿發(fā)生中和反應時放出熱量[投影]為什么強酸與強堿發(fā)生反應時都會放出熱量？本質分析——三個反應的化學方程式和離子方程式分別為_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________[投影]HNO3＋NaOH=NaNO3＋H2O，H＋＋OH－=H2OHCl＋NaOH=NaCl＋H2O，H＋＋OH－=H2OHCl＋KOH=KCl＋H2O，H＋＋OH－=H2O[投影結論]強酸的稀溶液與強堿的稀溶液發(fā)生中和反應生成1molH2O時所釋放的熱量稱為中和熱。[投影、練習]判斷下列反應放熱的反應是________，吸熱的反應是__________。①C(s)＋CO2(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO(g)②Ba(OH)2·8H2O(s)＋2NH4Cl(s)=BaCl2(aq)＋2NH3(g)＋10H2O(l)③Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑④C(s)＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))CO(g)＋H2(g)⑤鎂條燃燒⑥高溫煅燒石灰石⑦氧化鈣與水反應⑧鹽酸與氫氧化鈉反應[參考答案]③⑤⑦⑧①②④⑥[投影、小結]常見放熱反應類型有：____________________________________，常見吸熱反應類型有：__________________________________________。[投影答案]燃燒反應、酸堿中和、多數(shù)化合、金屬與水反應、金屬與酸反應多數(shù)分解反應、Ba(OH)2·8H2O(s)與NH4Cl(s)反應、C(s)與CO2(g)反應、C(s)與H2O(g)反應等[投影]吸熱反應、放熱反應與反應的條件加熱與否有沒有必然聯(lián)系？【教師講解】放熱反應與吸熱反應的比較類型比較放熱反應吸熱反應形成原因反應物具有的總能量大于生成物具有的總能量反應物具有的總能量小于生成物具有的總能量與化學鍵強弱的關系生成物分子成鍵時釋放出的總能量大于反應物分子斷裂時吸收的總能量生成物分子成鍵時釋放的總能量小于反應物分子斷鍵時吸收的總能量反應過程圖示注意：有的放熱反應需要加熱才能發(fā)生，例如煤的燃燒就是放熱反應，但需要加熱或點燃引發(fā)反應；有的放熱反應不需要加熱，如磷的自燃。吸熱反應大都需要加熱，也有不需加熱就能反應的，例如Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl晶體的反應。[投影、思考與交流]如果要通過實驗來測定鹽酸與氫氧化鈉反應的中和熱，你認為在設計實驗裝置與操作時應注意哪些問題？你準備如何設計并進行實驗？請與同學討論、交流。[投影答案]在設計實驗裝置和操作時應從兩個方面考慮，一是注重“量”的問題，如①反應物的濃度和體積取定值；②測量反應前后的溫度值；③做平行實驗取平均值。二是盡量減小實驗誤差，如①用經過標定的鹽酸和氫氧化鈉溶液；②量液器最好使用移液管；③攪拌使反應充分進行；④及時散熱，使混合液溫度均衡；⑤溫度計的精確度高，最好使用精度為0.1℃或更高的溫度計；⑥鹽酸跟氫氧化鈉溶液混合后液面上方的空間盡可能??；⑦使用絕熱裝置，避免熱量散發(fā)到反應體系之外；⑧溫度計要讀準確。eq\o(\s\up7(),\s\do5(參考練習))1．下列關于燃燒的敘述正確的是()A．燃燒是發(fā)光、放熱的劇烈的化學反應B．燃燒必須有氧氣參加C．燃燒一定有水生成D．燃燒一定是氧化還原反應2．關于吸熱反