化學反應(yīng)與能量變化+教學設(shè)計+ 高一下學期化學人教版（2019）必修第二冊

配套中學人教版化學反應(yīng)與能量變化一、教材分析一、教材分析地位與作用：本節(jié)內(nèi)容是高中化學必修課程中的重要組成部分，在學生已有的化學鍵和化學反應(yīng)的基本認識基礎(chǔ)上，進一步從能量變化的角度深入理解化學反應(yīng)的本質(zhì)，為后續(xù)學習化學反應(yīng)速率與限度、化學反應(yīng)的熱效應(yīng)計算以及電化學知識奠定了基礎(chǔ)，同時也讓學生認識到化學在能源利用和轉(zhuǎn)化方面的重要作用，體現(xiàn)了化學學科與生產(chǎn)生活的緊密聯(lián)系。內(nèi)容結(jié)構(gòu)：教材首先通過實驗和生活中的常見現(xiàn)象，引出化學反應(yīng)中的能量變化，讓學生從宏觀上感受放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的區(qū)別。然后從微觀角度，運用化學鍵的知識解釋化學反應(yīng)中能量變化的主要原因，使學生建立起宏觀現(xiàn)象與微觀本質(zhì)之間的聯(lián)系。接著介紹了化學能與熱能、電能的相互轉(zhuǎn)化，通過具體的實例和實驗，燃燒反應(yīng)、原電池實驗，讓學生了解能量轉(zhuǎn)化的方式和應(yīng)用，進一步深化對化學反應(yīng)與能量變化關(guān)系的理解。二、教學目標二、教學目標宏觀辨識與微觀探析：能通過觀察和分析化學反應(yīng)中的熱量變化現(xiàn)象，辨識放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。從微觀角度理解化學鍵的斷裂和形成是化學反應(yīng)中能量變化的主要原因，能運用化學鍵理論解釋化學反應(yīng)中的能量變化。變化觀念與平衡思想：認識到化學反應(yīng)不僅有物質(zhì)的變化，還伴隨著能量的變化，理解化學反應(yīng)中能量變化的普遍性和多樣性。了解化學能與熱能、電能其他形式能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，認識到能量轉(zhuǎn)化在生產(chǎn)生活中的重要應(yīng)用，初步形成能量守恒和轉(zhuǎn)化的觀念。證據(jù)推理與模型認知：能基于實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，反應(yīng)前后溫度的變化、物質(zhì)狀態(tài)的改變，推斷化學反應(yīng)是吸熱還是放熱，并能對反應(yīng)的能量變化進行合理的解釋。構(gòu)建化學反應(yīng)中能量變化的模型，從化學鍵的角度理解能量變化的過程，運用模型解釋和預(yù)測化學反應(yīng)中的能量變化情況?？茖W探究與創(chuàng)新意識：通過實驗探究，探究不同化學反應(yīng)的熱效應(yīng)、設(shè)計原電池實驗，體驗科學探究的過程，培養(yǎng)實驗操作能力、觀察能力和分析問題的能力。能針對化學反應(yīng)與能量變化中的問題，提高燃料的利用效率、開發(fā)新型能源，提出創(chuàng)新性的想法和建議，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。三、教學重三、教學重難點教學重點：放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的概念：讓學生能夠準確判斷和區(qū)分不同化學反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)，理解其在生產(chǎn)生活中的具體實例和應(yīng)用，燃燒反應(yīng)是常見的放熱反應(yīng)，而碳酸鈣分解是吸熱反應(yīng)?；瘜W反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)原因：幫助學生從化學鍵的斷裂和形成的角度理解化學反應(yīng)中能量變化的微觀本質(zhì)，即化學鍵斷裂吸收能量，化學鍵形成釋放能量，兩者的差值決定了反應(yīng)是吸熱還是放熱?；瘜W能與熱能、電能的轉(zhuǎn)化：使學生掌握化學能轉(zhuǎn)化為熱能和電能的常見方式和原理，燃燒是化學能轉(zhuǎn)化為熱能的常見途徑，原電池是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，并了解其在實際中的應(yīng)用。教學難點：從微觀角度理解能量變化的本質(zhì)：學生需要在已有的化學鍵知識基礎(chǔ)上，進一步理解化學鍵的斷裂和形成與能量變化之間的定量關(guān)系，以及何從微觀層面解釋宏觀上的放熱和吸熱現(xiàn)象，這需要一定的抽象思維能力?；瘜W能與電能轉(zhuǎn)化的原理：原電池的工作原理涉及到氧化還原反應(yīng)、電子轉(zhuǎn)移、電極反應(yīng)多個概念和過程，學生理解起來有一定難度，需要通過實驗和具體的例子幫助學生逐步掌握。四、教學四、教學過程一、引入能量話題師：同學們，我們生活在一個充滿能量的世界里。從清晨的第一縷陽光到夜晚的點點星光，從我們吃的食物到我們呼吸的空氣，都蘊含著各種各樣的能量。那么，大家能否列舉一些你們所知道的能量形式呢？（學生自由發(fā)言，列舉如太陽能、風能、熱能、電能等能量形式）師：非常好，大家列舉得很全面。那么，在這些能量形式中，有一種與我們今天的學習密切相關(guān)，那就是熱能。當我們觸摸一杯熱水時，我們能感受到熱能的傳遞；當我們?nèi)紵桓鸩駮r，我們能看到熱能轉(zhuǎn)化為光能和熱能。那么，熱能是否也能與化學反應(yīng)產(chǎn)生聯(lián)系呢？今天，我們就來探討一下這個問題。設(shè)計意圖：通過引入能量話題，激發(fā)學生的興趣和好奇心，為接下來學習化學反應(yīng)與熱能的關(guān)系打下基礎(chǔ)。二、化學反應(yīng)與熱能師：在化學反應(yīng)中，反應(yīng)物和生成物之間的能量關(guān)系是怎樣的呢？讓我們先來看一個化學反應(yīng)的例子——氫氣和氧氣反應(yīng)生成水。（教師展示氫氣和氧氣反應(yīng)的化學方程式，并解釋反應(yīng)物和生成物的關(guān)系）師：在這個反應(yīng)中，氫氣和氧氣是反應(yīng)物，水是生成物。那么，在這個過程中，能量是如何變化的呢？我們可以通過一個實驗來探究這個問題。（教師介紹實驗裝置和實驗步驟，并演示氫氣燃燒實驗）師：在實驗過程中，我們觀察到氫氣燃燒時放出了大量的熱，這說明氫氣燃燒是一個放熱反應(yīng)。那么，什么是放熱反應(yīng)呢？明確：放熱反應(yīng)是指在化學反應(yīng)過程中，反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量，多余的能量以熱能的形式釋放出來。師：除了放熱反應(yīng)外，還有一種反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。那么，什么是吸熱反應(yīng)呢？我們可以通過一個例子來理解。（教師介紹氯化銨和氫氧化鋇晶體混合研磨的實驗，并解釋實驗現(xiàn)象和原理）師：在這個實驗中，我們觀察到試管變冷，這說明氯化銨和氫氧化鋇晶體的混合研磨是一個吸熱反應(yīng)。那么，什么是吸熱反應(yīng)呢？明確：吸熱反應(yīng)是指在化學反應(yīng)過程中，反應(yīng)物具有的總能量小于生成物具有的總能量，需要從外界吸收能量才能進行。設(shè)計意圖：通過具體的化學反應(yīng)例子和實驗演示，讓學生直觀感受化學反應(yīng)中的能量變化，理解放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的概念。三、放熱與吸熱反應(yīng)師：我們已經(jīng)了解了放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的概念，那么在實際生活中，哪些化學反應(yīng)是放熱反應(yīng)，哪些又是吸熱反應(yīng)呢？（學生自由發(fā)言，列舉生活中的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)）師：大家列舉得很全面。那么，我們再來回顧一下剛才的實驗，思考一下為什么氫氣燃燒是放熱反應(yīng)，而氯化銨和氫氧化鋇晶體的混合研磨是吸熱反應(yīng)呢？（教師引導學生分析反應(yīng)物和生成物的化學鍵能，解釋能量變化的原因）師：通過分析我們知道，在化學反應(yīng)中，化學鍵的斷裂需要吸收能量，而化學鍵的形成則釋放能量。因此，當化學鍵的形成釋放的能量大于化學鍵斷裂吸收的能量時，反應(yīng)就是放熱反應(yīng)；反之，則是吸熱反應(yīng)。設(shè)計意圖：通過引導學生分析反應(yīng)物和生成物的化學鍵能，幫助學生深入理解放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的本質(zhì)原因。四、化學能與電能轉(zhuǎn)化師：我們已經(jīng)知道化學反應(yīng)中伴隨著能量的變化，那么這些能量能否轉(zhuǎn)化為電能呢？讓我們來看一個實驗。（教師介紹銅片、鋅片分別插入稀硫酸中的實驗，并觀察實驗現(xiàn)象）師：在這個實驗中，我們觀察到銅片上沒有氣泡產(chǎn)生，而鋅片上有氣泡產(chǎn)生。這說明鋅與稀硫酸發(fā)生了化學反應(yīng)，產(chǎn)生了氫氣。那么，我們能否利用這個反應(yīng)來產(chǎn)生電能呢？（教師介紹銅鋅原電池實驗，并演示實驗過程）師：在實驗過程中，我們觀察到電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，這說明電路中產(chǎn)生了電流。那么，這個電流是如何產(chǎn)生的呢？明確：在銅鋅原電池中，鋅作為負極失去電子進入溶液，電子通過導線流向銅片作為正極，與溶液中的氫離子結(jié)合生成氫氣。在這個過程中，化學能被轉(zhuǎn)化為電能。設(shè)計意圖：通過實驗演示和引導學生觀察實驗現(xiàn)象，幫助學生理解化學能轉(zhuǎn)化為電能的基本原理和過程。五、原電池原理探究師：我們已經(jīng)了解了原電池的基本原理和過程，那么原電池的工作原理是什么呢？讓我們來深入探究一下。（教師介紹原電池的工作原理和構(gòu)成條件，并引導學生分析銅鋅原電池的工作原理）師：在原電池中，負極是電子流出的極，正極是電子流入的極。負極上的物質(zhì)失去電子成為陽離子進入溶液，電子則通過導線流向正極。在正極上，溶液中的陽離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。這樣，就形成了一個閉合的回路，產(chǎn)生了電流。師：那么，構(gòu)成原電池需要滿足哪些條件呢？明確：構(gòu)成原電池需要滿足兩個條件：一是兩種活潑性不同的金屬（或非金屬導體）作為電極；二是電極插入電解質(zhì)溶液中形成閉合回路。設(shè)計意圖：通過深入探究原電池的工作原理和構(gòu)成條件，幫助學生理解原電池的基本概念和原理。六、簡易電池設(shè)計與制作師：我們已經(jīng)了解了原電池的基本原理和構(gòu)成條件，那么大家能否嘗試設(shè)計并制作一個簡易的電池呢？（教師提供材料如鋅片、銅片、稀硫酸、導線、電流表等，并引導學生設(shè)計并制作簡易電池）師：在制作過程中，大家需要注意以下幾點：一是要確保電極的活潑性不同；二是要確保電極插入電解質(zhì)溶液中形成閉合回路；三是要觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況，判斷電路中是否產(chǎn)生了電流。（學生分組進行實驗設(shè)計和制作，教師巡回指導）師：通過大家的努力，我們成功制作出了簡易的電池。那么，大家能否總結(jié)一下制作過程中需要注意的問題和收獲呢？（學生自由發(fā)言，分享制作過程中的問題和收獲）設(shè)計意圖：通過設(shè)計并制作簡易電池的實驗活動，培養(yǎng)學生的動手能力和實驗操作能力，同時加深對原電池原理的理解和掌握。七、實驗優(yōu)化與創(chuàng)新師：我們已經(jīng)成功制作出了簡易的電池，那么大家能否思考一下如何對實驗進行優(yōu)化和創(chuàng)新呢？（學生自由發(fā)言，提出實驗優(yōu)化和創(chuàng)新的建議）師：大家提出的建議非常有價值。例如，我們可以嘗試使用不同的電極材料來觀察電流的變化；可以嘗試改變電解質(zhì)溶液的濃度來觀察電流的變化；還可以嘗試使用不同的導電材料來制作電池等。這些優(yōu)化和創(chuàng)新都有助于我們更深入地理解原電池的原理和性質(zhì)。設(shè)計意圖：通過引導學生思考實驗優(yōu)化和創(chuàng)新的方法，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和實踐能力，同時加深對原電池原理的理解和掌握。五、板書設(shè)計五、板書設(shè)計一、化學反應(yīng)與能量1.化學反應(yīng)的基本特征

有新物質(zhì)生成，同時伴隨著能量變化

2.能量變化的形式

熱能、光能、電能等

3.化學反應(yīng)中能量變化的原因

舊鍵斷裂吸收能量，新鍵形成釋放能量

吸熱反應(yīng)：吸收熱量的反應(yīng)

放熱反應(yīng)：放出熱量的反應(yīng)二、反應(yīng)熱焓變1.反應(yīng)熱

化學反應(yīng)過程中吸收或放出的熱量

2.焓變

在恒壓條件下，反應(yīng)熱等于