資源簡介

《化學反應與熱能》教學設計
一、教材分析
化學反應中的物質變化和能量變化是化學反應的基本特征，與人類生活、生產活動密切相關。作為高中必修階段的化學課程，本章內容的編寫力圖在初中化學相關知識的基礎上，使學生進一步加深對化學反應相關知識的了解，初步形成較為全面的認識。學生在初中學習了化學反應中的物質變化，初步認識了化學反應中的能量變化。在此基礎上，本章進一步介紹化學反應中能量變化的基本知識及其應用，拓展學生原有的化學反應認識視角。
對于化學反應中的熱能，教材除引出化學反應中的吸熱、放熱反應等熱量變化現象和概念外，主要是借助化學反應中的熱量變化揭示化學反應中能量變化的本質，并探討其與社會、生產、生活的聯系。其主要內容和思路如下：
本節的內容編排有以下幾個特點：
1、注重從已有知識或生活經驗引出新知識。教材利用實驗或結合化學反應中熱能利用的歷史，從學生已有的學科知識和生活經驗引出并分析新知識，以降低學生對新知識的陌生感，減緩認知坡度。教材中放熱反應和吸熱反應的概念是在實驗事實的基礎上引出的；對化學反應中能量變化本質的介紹，則利用了學生學過的氫氣與氯氣的反應及相關數據。
2、注重宏觀與微觀相互結合、印證。化學反應中的熱量變化，以化學鍵重組的微觀推理深化學生對反應中能量變化的理論認識；又以吸熱、放熱反應與反應物、生成物總能量變化關系的宏觀分析使抽象理論具體化，便于學生在知識儲備較少時，適當應用理論，對具體反應進行分析。
3、利用自主學習渠道，促進學生體驗學科價值。化石能源的利用與面臨的問題，教材著墨不多但內涵豐富。從化石能源在人類發展中的作用到社會發展與能源需求的關系，從化石能源儲量到能源消費需求，再到其燃燒排放對環境的污染和開發清潔新能源，這些無一不與現代生活息息相關，均屬社會熱點問題，是體現學科價值與培養學科核心素養的教學素材。但這類內容的信息量很大，難以詳述，相關問題只能點到為止。教材設計了“思考與討論”“信息搜索”兩個活動性欄目，以期通過教師引導下的學生自主學習活動的開展，使學生了解更多信息，體會相關問題的重要性以及化學在其中的作用。
二、學情分析
經過義務教育階段的學習，學生已經認識了許多化學反應，可以按照四大基本反應類型進行初步分類學習。必修一第一章第一節課程中從宏觀角度以物質的變化來重新認識了化學反應。必修一第四章第三節化學鍵的課程學習中，學生已經掌握了化學反應的本質是舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成，從微觀上進一步認識化學反應。這些知識為本節課的學習打下了有效的理論基礎。
素養目標
【教學目標】
1．通過實驗和已有知識、經驗感受化學反應中的能量變化，知道常見的吸熱反應和放熱反應，樹立物質變化中伴隨能量變化的觀念。
2．能從反應物與生成物所具有的能量、化學鍵的斷裂與形成兩個角度理解化學反應中能量變化的主要原因，提升證據推理能力。
3．通過多種渠道了解人類對化學反應中能量的利用情況，了解節能的意義和方法，感受化學學科的社會價值，培養科學態度與社會責任。
【評價目標】
1．通過對化學反應能量變化的感受，診斷并發展學生能理解并能舉例常見的放熱反應與吸熱反應。
2．通過對反應物與生成物所具有的能量、化學鍵的斷裂與形成兩個角度的分析，發展學生理解化學反應中能量變化的主要原因。培養學生進行簡單的能量變化計算的能力。
3．通過能量圖，發展學生對反應物與生成物穩定性的比較。
4．通過能源介紹，診斷并發展學生對化學能源在社會應用上的價值認識。
四、教學重點、難點
1．教學重點：化學反應中能量變化的本質。
2．教學難點：化學反應中能量變化的本質。
五、教學方法
1．實驗法（放熱反應、吸熱反應的引出）
2．歸納法（常見放熱反應、吸熱反應的歸納）
3. 討論法（能源演變、能源危機、能源利用）
六、教學設計思路
化學反應在物質變化過程中伴隨著能量變化，教學中首先要讓學生充分感受化學反應過程中的熱量變化，然后在此基礎上探究化學反應中能量變化的本質。教材正文安排了兩個實驗幫助學生感受吸熱反應與放熱反應，教學過程中這兩個實驗的作用很重要。鎂與稀鹽酸的反應進行反應前后溫度測量，通過反應前后溫度的變化來說明鎂與鹽酸的反應是一個放熱反應。在吸熱反應的實驗中，同樣借助反應前后溫度降低，并讓水凝結成冰使得燒杯與玻璃片牢牢粘住，這樣就可以使學生對吸熱反應產生深刻的印象。接下來引領學生結合已有知識經驗探究化學反應中能量變化的本質。引導學生從宏觀和微觀兩個角度理解化學反應過程中能量變化的本質。對于能源的利用，則采取分小組討論并播放能源演變以及能源危機的視頻介紹來進行認識與拓展。
七、教學流程
八、教學過程
環節 教師活動 學生活動
環節一： 實驗初探，感受化學反應伴隨能量變化 展示自加熱火鍋煮熟的過程（小視頻教師提前自行拍攝）。 展示自加熱火鍋加熱包的化學成分（圖片拍攝）。 通過以上展示吸引學生的注意力，引起思考。 現代社會中，人類的一切活動從衣食住行到文化娛樂，從社會生產到科學研究等都離不開能量，而許多能量的利用與化學反應中的能量變化密切相關。從煤、石油和天然氣等提供的熱能，都是通過化學反應獲得的。化石燃料燃燒會釋放大量的熱。除了燃燒，其他化學反應也伴隨著放熱或吸熱現象。 認真觀看視頻與圖片，觀察化學成分，嘗試書寫反應方程式，并解釋原因。感受化學反應在日常社會生產生活中應用價值
探究實驗1：探究已打磨的鎂條與鹽酸反應的熱量變化（實驗步驟見課本P32）。 我們已經知道很多化學反應都是放熱反應，是不是所有的反應都是放熱反應呢？ 探究實驗2：氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體的混合（實驗步驟見課本P33【實驗6-2】）化。 認真觀看，觸摸試管外壁和燒杯外壁，仔細記錄實驗現象。
上述兩個實驗中，反應前后的溫度變化說明反應過程中伴有熱量的釋放或吸收。化學上把最終表現為釋放熱量的化學反應稱為放熱反應。舉例幾個類別的放熱反應。把最終表現為吸收熱量的化學反應稱為吸熱反應。舉例幾個類別的吸熱反應。 認真記錄并與教師共同歸納總結吸放熱反應類型
環節二： 微觀辨析化學反應能量變化原因 化學反應中為什么會有能量變化？為什么有的化學反應釋放熱量，有的化學反應吸收熱量？ 我們知道，物質中的原子之間是通過化學鍵相互結合的，當化學反應發生時，反應物的化學鍵斷裂要吸收能量，而生成物的化學鍵形成要放出能量。 舉例氫氣和氯氣化合生成氯化氫的能量變化，通過圖片展示微觀斷鍵與成鍵過程。 由此總結化學反應中的物質變化總會伴隨著能量變化，通常主要表現為熱量的釋放或吸收。 學生認真傾聽并思考 學生嘗試利用課本p33提供的數據進行該反應的熱量變化計算，從微觀層面理解能量變化原因
環節三： 宏觀辨析反應物、生成物總能量關系 各種物質都具有能量，物質的組成、結構與狀態不同，所具有的能量也不同。一個化學反應究竟是吸收能量還是放出能量是由什么決定呢？ 教師設問： 1.氫原子與氫氣二者對比，誰更穩定？ 2.氯原子與氯氣二者對比，誰更穩定？ 3.1個氯原子和1個氫原子與1個氯化氫分子，誰更穩定？ 4.物質本身所含能量高低與物質穩定性的關系如何？ 教師深度解釋：從氫氣轉變成氫原子，氯氣變成氯原子，舊化學鍵斷裂，物質從穩定變成不穩定，能量由低到高，需要吸收能量；從氫原子和氯原子結合成氯化氫分子，新化學鍵形成， 物質從不穩定變成穩定，能量由高到低， 需要釋放能量。 教師板書化學反應前后能量變化圖 觀察實驗 從實驗中將抽象模糊的物質“儲能”建構出模型，理解反應物與生成物所具有的能量和化學反應能量變化之間的關系。 與教師共同完成“化學反應與能量變化的關系示意圖”
環節四： 實際應用，尋找化學熱效應的應用 視頻播放：人類能源史（2分39秒） 展示圖6-4、資料卡片 展示課本P35“思考與討論” 展示課本P35“信息搜索” 由此引發思考：人類與日俱增的能源需求與能源危機如何應對？由化石能源引發的大氣環境污染如何改善？ 一步一步引導學生列舉化學熱效應在實際生活生產中的應用；引導學生從“節能”和“尋找清潔的新能源”兩個方向去探討并歸納總結，去體會我們的衣食住行都離不開化學能量，感受化學的應用價值。 （板書結課：常見的吸放熱反應、微觀解釋、宏觀解釋等） 認真觀看視頻 學生分小組討論 發表觀點并匯總
板書設計
化學反應與熱能
十、課堂測評
1．下列變化一定是吸熱反應的是（ ）
A．凡需加熱才能發生的反應
B．所有的分解反應
C．將化學能轉變為熱能的反應
D．生成物總能量大于反應物總能量的反應
2．下列過程中生成物總能量高于反應物總能量的是（ ）
A．碳酸鈣受熱分解 B．乙醇燃燒
C．液態水汽化 D．氧化鈣與水反應
3．下列說法中正確的是（ ）
A．物質發生化學反應時都伴隨著能量變化，伴隨能量變化的物質變化一定是化學變化
B．需要加熱的化學反應一定是吸熱反應，不需要加熱就能進行的反應一定是放熱反應
C．吸熱反應就是反應物的總能量比生成物的總能量高；也可以理解為化學鍵斷裂時吸收的能量比化學鍵形成時放出的能量多
D．因為3O2==2O3是吸熱反應，所以臭氧比氧氣的化學性質更活潑
4．有專家提出，如果利用太陽能將燃料CH4、CH3OH、NH3等燃燒后的產物如CO2、H2O、N2等組合，使之重新變成CH4、CH3OH、NH3等的構思(如圖所示)能夠實現，那么在很大程度上可以緩解能源危機，在此過程中太陽能最終轉化為（ ）
A．化學能 B．生物質能 C．熱能 D．電能
5．下列敘述錯誤的是（ ）
A．化石能源物質內部蘊含著大量的能量
B．綠色植物進行光合作用時，將太陽能轉化為化學能“貯存”起來
C．物質的化學能可以在一定條件下轉化為熱能、電能，為人類所利用
D．吸熱反應沒有利用價值
6．已知2SO2+O2→2SO3為放熱反應，對該反應的下列說法正確的是（ ）
A．O2的能量一定高于SO2的能量
B．SO2和O2的總能量一定高于SO3的總能量
C．SO2的能量一定高于SO3的能量
D．因該反應為放熱反應，故不必加熱就可發生
7．已知反應A2+B2==2AB,破壞1molA2中的化學鍵消耗的能量為Q1kJ,破壞1molB2中的化學鍵消耗的能量為Q2kJ，形成1 mol AB中的化學鍵釋放的能量為Q3kJ, 則下列說法正確的是（ ）
A．若A2和B2的總能量之和大于生成的AB的總能量，則反應放熱
B．若A2和B2的總能量之和小于生成的AB的總能量，則反應放熱
C．若該反應放出能量，則Q1+Q2>Q3
D．若該反應吸收能量，則Q1+Q2【參考答案】
1．【答案】D
【解析】反應吸熱還是放熱僅取決于反應物與產物的相對能量大小，與反應過程、反應條件無關，故選D
2．【答案】A
【解析】生成物能量高于反應物，為吸熱反應；
A碳酸鈣分解為吸熱反應，正確；
B燃燒是放熱反應，錯誤；
C汽化為物理變化過程，不屬于化學反應，錯誤；
D生石灰溶于水為放熱反應，錯誤。
3．【答案】D
【解析】
A化學反應一定伴隨著能量的變化，但有能量變化的過程不一定是化學反應，錯誤；
B反應吸熱還是放熱僅取決于反應物與產物的相對能量大小，與反應過程、反應條件無關，錯誤；
C吸熱反應應為產物的能量更高，錯誤；
D氧氣到臭氧為吸熱反應，故氧氣能量更低更加穩定，正確。
4．【答案】C
【解析】由圖可知，太陽能轉化為化學能，最終轉化為熱能，故選C
5．【答案】D
【解析】
A化石能源本身含有較多的能量，例如可燃燒放熱，正確；
B光合作用，太陽能轉化為有機物化學能，正常；
C能量可以相互轉化，正確；
D吸熱反應也是具有很多的用途的，例如作為制冷劑等，錯誤。
6．【答案】B
【解析】；
A放熱反應，反應物的總能量更高，并不代表其中一個反應能量更高，錯誤；
B反應放熱，反應物的總能量更高，正確；
C放熱反應，反應物的總能量更高，并不代表其中一個反應能量更高，錯誤；
D反應放熱與吸熱與反應條件、反應過程無關，錯誤。
7．【答案】A
【解析】；反應物的總能量更大，則反應放熱，A正確，B錯誤；反應物斷鍵Q1+Q2大于Q3 表示吸收的能量更多，反應為吸熱反應；C錯誤，D錯誤；故選A。
（編寫：陳柳豐 修訂：陳漢 申定： ）
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