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第六章　化學(xué)反應(yīng)與能量
第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量變化
第二課時 化學(xué)反應(yīng)與電能 教案
核心素養(yǎng)：
1.通過對比火力發(fā)電,認(rèn)識化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置——原電池的優(yōu)勢,了解化學(xué)電源在實際生活中的應(yīng)用及廢舊電池的處理和利用。培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任的學(xué)科核心素養(yǎng)。
2、能從氧化還原反應(yīng)的角度理解原電池的工作原理，提升證據(jù)推理能力。
3.通過實驗探究,掌握構(gòu)成原電池裝置的條件。培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的學(xué)科核心素養(yǎng)。
教學(xué)目標(biāo)：
1、通過實驗探究和搭建模型，了解可直接使化學(xué)能變?yōu)殡娔艿难b置----原電池。
2、通過實驗探究認(rèn)識化學(xué)能與電能之間轉(zhuǎn)化的實質(zhì)。
3、理解原電池的概念及工作原理。
4、了解原電池的構(gòu)成與設(shè)計，并且結(jié)合社會背景，了解原電池的社會價值。
教學(xué)重點：
原電池的工作原理，原電池的構(gòu)成條件
教學(xué)難點：
原電池的工作原理
教學(xué)過程：
投影展示：2015年我國電力生產(chǎn)量構(gòu)成圖。
學(xué)生活動：思考與交流我國為什么以火力發(fā)電為主，優(yōu)缺點有哪些？
教師小結(jié)：優(yōu)點：煤炭我國資源豐富，廉價方便；電能清潔安全，又快捷方便。缺點：產(chǎn)生大量溫室氣體；廢氣可能導(dǎo)致酸雨；廢料、廢水；能量轉(zhuǎn)換效率低。
板書：一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
1．化學(xué)能間接轉(zhuǎn)化為電能
(1)過程：
化學(xué)能熱能機(jī)械能電能
(2)關(guān)鍵——燃燒(氧化還原反應(yīng))。
教師小結(jié)：要想使氧化還原反應(yīng)釋放的能量直接轉(zhuǎn)化為電能，就要設(shè)計一種裝置，使反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移在一定條件下形成電流。化學(xué)電池就是這樣一種裝置。
教師師：指導(dǎo)學(xué)生做實驗6-3，邊做邊觀察現(xiàn)象。
(1)將鋅片和銅片插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現(xiàn)象。
(2)用導(dǎo)線連接鋅片和銅片，觀察。比較導(dǎo)線連接前后的現(xiàn)象。
(3)用導(dǎo)線在鋅片和銅片之間串聯(lián)一個電流表。觀察電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)。
實驗裝置 實驗現(xiàn)象 實驗結(jié)論
__鋅片上有氣泡，銅片上無氣泡__ 鋅與稀硫酸__反應(yīng)__，銅與稀硫酸__不反應(yīng)__
__鋅片上無氣泡，銅片上有氣泡__ 產(chǎn)生H2(還原反應(yīng))的位置發(fā)生了改變
__鋅片上無氣泡，銅片上有氣泡，電流表指針偏轉(zhuǎn)__ 該裝置將__化學(xué)能__轉(zhuǎn)化為__電能__
教師小結(jié)：
2、原電池
（1）定義： 原電池：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。
（2）Zn－Cu－H2SO4原電池的工作原理：
負(fù)極：Zn －2e- = Zn2+
正極：2H++2e- = H2 ↑
總反應(yīng)：Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑
電子流出的一極稱為負(fù)極，該極發(fā)生氧化反應(yīng)，電子流入的一極叫正極，該極發(fā)生還原反應(yīng)。原電池中電子流動的方向為：從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極。
溶液中：陰離子→負(fù)極，陽離子→正極
外電路—電子導(dǎo)電，內(nèi)電路—離子導(dǎo)電
（3）構(gòu)成原電池的條件：兩極一液一連線，氧化還原是條件
I、兩個能導(dǎo)電的電極——正極和負(fù)極：
兩極的構(gòu)成情況：①活潑性不同的兩種金屬 ②金屬和非金屬 ③金屬和化合物 ④惰性電極：Pt、C
注：1、很活潑的金屬單質(zhì)一般不作原電池的負(fù)極，如：K、Ca、Na等
2、有些原電池的兩極活潑性相同，如燃料電池
II要有電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)
電解質(zhì)溶液的情況：
①電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)
②電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)（如：O2）
III形成閉合回路的情況：①導(dǎo)線相連 ②電極直接接觸
IV氧化還原反應(yīng)：氧化還原反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的，但自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)不一定都能設(shè)計成原電池
（4）、原電池正負(fù)極的判斷方法
①可由組成原電池的電極材料來判斷。一般活潑的金屬為負(fù)極，活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極；
②根據(jù)電流的方向或電子流動的方向來判斷。電流是由正極流經(jīng)外電路流向負(fù)極，電子流動方向正好相反。
3、化學(xué)電池——新能源和可再生能源的重要組成部分
I、分類：
（1）一次電池：又叫干電池，活性物質(zhì)（發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)）消耗到一定程度，就不能使用了，即放電后不能充電（內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)是不可逆）。
（2）二次電池：又稱充電電池，放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生。即它在放電時所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，在充電時可以逆向進(jìn)行（一般通過充電器將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娺M(jìn)行充電），使電池恢復(fù)到放電前的狀態(tài)。這樣可以實現(xiàn)將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽ǚ烹姡儆呻娔苻D(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能（充電）的循環(huán)。
（3）燃料電池：是一種連續(xù)的將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。
II、常見化學(xué)電池有：
一次電池：鋅錳干電池
二次電池：鉛酸蓄電池電池、鎳氫電池、鋰離子電池、
氫氧燃料電池：甲烷燃料電池、乙醇燃料電池。
正極 負(fù)極 電解質(zhì)溶液
鋅錳干電池 石墨棒 （二氧化錳被還原） 鋅筒（鋅被氧化） 氯化銨糊
鉛酸蓄電池 PbO2 Pb 硫酸
氫氧燃料電池 氧氣 氫氣 酸或堿
板書設(shè)計：
一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
1．化學(xué)能間接轉(zhuǎn)化為電能
2、原電池
3、化學(xué)電池——新能源和可再生能源的重要組成部分
小結(jié)：
引導(dǎo)學(xué)生自己總結(jié)歸納本節(jié)課所學(xué)知識
設(shè)計意圖：透過現(xiàn)象引發(fā)學(xué)生深層次的思考，培養(yǎng)學(xué)生的歸納能力。培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性，提升對元素及其化合物知識的認(rèn)知水平。
課堂作業(yè)：書后習(xí)題第六章　化學(xué)反應(yīng)與能量
第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量變化
第一課時 化學(xué)反應(yīng)與熱能 教案
核心素養(yǎng)：
1、通過實驗和已有知識、經(jīng)驗感受化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，知道常見的吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)，樹立物質(zhì)變化中伴隨能量變化的觀念。
2、能從反應(yīng)物與生成物所具有的能量、化學(xué)鍵的斷裂與形成兩個角度理解化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因，提升證據(jù)推理能力。
3、通過多種渠道了解人類對化學(xué)反應(yīng)中能量的利用情況，了解節(jié)能的意義和方法，感受化學(xué)學(xué)科的社會價值，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。
教學(xué)目標(biāo)：
1．知道化學(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
2．通過生產(chǎn)、生活中的實例了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化
3．理解吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)的概念，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
4．拓寬學(xué)生的科學(xué)視野，使學(xué)生建立正確的能量觀，提高節(jié)能意識。
重點難點:
1、化學(xué)反應(yīng)中能量的變化
2、從化學(xué)鍵角度和反應(yīng)物與生成物總能量相對大小的角度分析能量變化
教學(xué)方法：
啟發(fā)式.類比、實驗法。小組合作探究法。
教學(xué)過程：
【談話導(dǎo)入】
1、師：現(xiàn)代社會中，人類的一切活動(從衣食住行到文化娛樂。從社會生產(chǎn)到科學(xué)研究等都離不開能量，而許多能量的利用與化學(xué)反應(yīng)中的能量變化密切相關(guān)。從煤.石油和天然氣等提供的熱能，到各種化學(xué)電池提供的電能，都是通過化學(xué)反應(yīng)獲得的。
今天我們就來探究化學(xué)反應(yīng)與能量的關(guān)系知識。
2、板書課題：一、化學(xué)反應(yīng)與熱能
【講授新課】
一、化學(xué)反應(yīng)與熱能
（一）吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)
1、師：指導(dǎo)生做兩個實驗.
(1)實驗6-1：在一支試管中加入2ml 2 mol/L鹽酸，并用溫度計測量其溫度。再向試管中放入用砂紙打磨光亮的鐵條，觀察現(xiàn)象，并測量溶液溫度的變化。
(2)實驗6-2：將20g Ba (OH)2﹒8H20晶體研細(xì)后與10 g NH4CI晶體一起放入燒杯中，并將燒杯放在滴有兒滴水的木片上，用玻璃樣快速攪拌，聞到氣味后迅速用玻璃片蓋上燒杯，用手觸攬杯壁下部。試著用手拿起燒杯。觀察現(xiàn)象。
2、生：小組內(nèi)交流問題：
①上述兩個實驗中，反應(yīng)前后的溫度變化說明了什么
②化學(xué)反應(yīng)過程中為什么會有能量變化 為什么有的化學(xué)反應(yīng)釋放熱量，有的化學(xué)反應(yīng)吸收熱量
3、師：講解歸納:
①上述兩個實驗中。反應(yīng)前后的溫度變化說明反應(yīng)過程中作有熱量的釋放或吸收
化學(xué)上把釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)稱為放熱反應(yīng)。
如鐵條、鋁片與鹽酸的反應(yīng)；木炭、氫氣。甲烷等在氧氣中的燃燒；氫氣與氯氣的化合等都是放熱反應(yīng)；
把吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)稱為吸熱反應(yīng)，
如氫氧化銀與氯化銨的反應(yīng)，鹽酸與碳酸氫鈉的反應(yīng)，灼熱的炭與二氧化碳的反應(yīng)等都是吸熱反應(yīng)。
②物質(zhì)中的原子之間是通過化學(xué)鍵相結(jié)合的，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時，反應(yīng)物的化學(xué)鍵斷裂要吸收能量，而生成物的化學(xué)鍵形成要放出能量.
③各種物質(zhì)都具有能量，物質(zhì)的組成。結(jié)構(gòu)與狀態(tài)不同，所具有的能量也不同。放熱反應(yīng)可以看成是反應(yīng)物所具有的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能釋放出來。吸熱反應(yīng)可以看成是熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能被生成物所“儲存"。因此，一個化學(xué)反應(yīng)是釋放熱量還是吸收熱量，與反應(yīng)物總能量和生成物總能量的相對大小有關(guān).如果反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，發(fā)生反應(yīng)時會向環(huán)境釋放能量：如果反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量。發(fā)生反應(yīng)時需要從環(huán)境吸收能量.
4、常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)
放熱反應(yīng) 吸熱反應(yīng)
①所有燃燒反應(yīng) ②酸堿中和反應(yīng) ③大多數(shù)化合反應(yīng) ④活潑金屬跟水或酸的反應(yīng) ⑤物質(zhì)的緩慢氧化 ①大多數(shù)分解反應(yīng) ②C＋CO2(以C、H2為還原劑的氧化還原反應(yīng)) ③Ba(OH)2·8H2O＋NH4Cl(固態(tài)銨鹽與堿的反應(yīng)) ④NaHCO3與鹽酸的反應(yīng)
注：①吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)均是化學(xué)反應(yīng)。
NaOH固體溶于水、濃硫酸的稀釋，屬于放熱過程，不屬于放熱反應(yīng)；
NH4NO3固體溶于水，升華、蒸發(fā)等屬于吸熱過程，不屬于吸熱反應(yīng)。
②需要加熱的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)
③在可逆反應(yīng)中，如果正反應(yīng)為吸熱，則逆反應(yīng)為放熱
（二）化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因
1、微觀：化學(xué)鍵的斷裂與形成
反應(yīng)物→斷鍵→吸收能量 > 生成物→成鍵→釋放能量 吸收能量→吸熱反應(yīng)
反應(yīng)物→斷鍵→吸收能量 < 生成物→成鍵→釋放能量 釋放能量→放熱反應(yīng)
斷開化學(xué)鍵吸收的總能量為: 436kJ + 243kJ = 679kJ,
形成化學(xué)鍵放出的總能量為: 431kJ + 431kJ = 862kJ， 整個反應(yīng)過程表現(xiàn)為放熱，放出的熱量為862kJ一679kJ = 183kJ。
注：①化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是舊鍵斷裂和新鍵形成
②有化學(xué)鍵斷裂的過程不一定是化學(xué)反應(yīng)，如氯化鈉溶于水的過程
③化學(xué)反應(yīng)一定伴隨能量變化，但有能量變化的過程不一定是化學(xué)反應(yīng)，如物質(zhì)的三態(tài)變化
2、宏觀：反應(yīng)物與生成物的總能量
反應(yīng)物的總能量>生成物的總能量→放熱反應(yīng)
反應(yīng)物的總能量<生成物的總能量→吸熱反應(yīng)
3、吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的判斷方法
（1）根據(jù)反應(yīng)物和生成物的總能量大小判斷
（2）根據(jù)化學(xué)鍵斷裂和形成時能量變化大小關(guān)系判斷
（3）根據(jù)經(jīng)驗判斷——常見的吸放熱反應(yīng)
（4）根據(jù)生成物和反應(yīng)物的相對穩(wěn)定性判斷——由穩(wěn)定的物質(zhì)（能量低）生成不穩(wěn)定的物質(zhì)（能量高）的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，反之為放熱反應(yīng)
（三）人類對能源的利用及能源現(xiàn)狀
1、人類對化學(xué)反應(yīng)中熱能的利用——燃燒
（1）發(fā)現(xiàn)：始于火的發(fā)現(xiàn)
（2）早期：以樹枝雜草為主要能源
（3）現(xiàn)代：以煤、石油和天然氣為主要能源
2、利用最多的化石燃料面臨的兩個亟待解決的問題
（1）能源短缺問題日益突出
（2）燃燒排放的粉塵、SO2、NOX、CO等造成了大氣污染。
3、節(jié)能減排，尋找清潔的新能源
（1）節(jié)能：主要是充分有效地利用資源。如在燃料利用的過程中，節(jié)能的主要環(huán)節(jié)有兩個：一是燃料燃燒階段，提高燃料的燃燒效率；二是能量利用階段，提高能源利用率
（2）理想新能源應(yīng)具有資源豐富、可以再生、對環(huán)境無污染的特點。如太陽能、氫能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋?br/>【板書設(shè)計】
一、化學(xué)反應(yīng)與熱能
（一）吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)
（二）化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因
（三）人類對能源的利用及能源現(xiàn)狀
【課堂小結(jié)】
化學(xué)反應(yīng)不僅生成新物質(zhì)，而且伴隨著能量變化?；瘜W(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)
反應(yīng)中發(fā)生能量變化的主要原因，而化學(xué)反應(yīng)是吸收能量還是放出能量決定于反應(yīng)物的總能量和生成物的總能量的相對大小，我們從微觀結(jié)構(gòu)和宏觀表現(xiàn)兩方面對化學(xué)反應(yīng)中的能量變化進(jìn)行了探究。
【作業(yè)設(shè)計】預(yù)習(xí)課本內(nèi)容。

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