資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
教學設計
課程基本信息
學科 化學 年級 高中一年級 學期 春季
課題 化學反應與能量變化（第一課時）化學反應與熱能
教學目標
1.通過實驗探究常見的吸熱和放熱反應，感受化學反應的熱量變化，能列舉常見的吸熱和放熱反應。 2.通過對所給數據和圖像的處理，能從化學鍵變化（微觀角度）和反應物與生成物總能量比較（宏觀角度）兩個角度理解和解釋化學反應中能量變化的原因和本質。 3.認識燃料的燃燒效率、保護環境、開發清潔燃料的必要性和重要性。
教學內容
教學重難點： 理解化學反應中能量變化的本質原因—化學鍵的斷裂和形成，從而建立科學的能量變化觀。 掌握吸熱反應與反熱反應的定義，及常見的吸熱反應與放熱反應。
教學過程
查找相關資料，準備實驗儀器。多媒體、鎂條、鹽酸、八水合氫氧化鋇、氯化銨等。 【引入】化學研究的主要是化學變化，化學變化中除有新物質生成外，常伴隨著放熱、發光、變色、放出氣體、生成沉淀等現象發生。人類經常利用化學反應制取新物質，而日常生活中我們也離不開化學反應中的能量。 【過渡】同學們都知道做飯是需要燃料進行燃燒放熱提供能量的，但最近流行的自熱火鍋或自熱米飯并沒有用常規的燃料進行加熱，卻依然有能量提供，使美味的飯菜煮熟。秘訣在哪里呢？就在于自熱包。 【教師設問】根據同學的化學常識，請預測一下自熱包中的化學成分是什么呢？ 【學生交流】提出自己的見解。（放熱迅速，原料價錢不能太貴等） 【展示】自熱包發熱原理 【實驗探究】放熱反應和吸熱反應 【實驗6-1】鎂和鹽酸的反應 在一只試管中加入2 mL 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鎂條，觀察現象，并測量溶液溫度的變化。 現象：鎂條逐漸溶解，有氣泡產生，溫度計溫度上升。 結論：該反應是放出熱量。 【實驗6-2】Ba(OH)2 8H2O和NH4Cl 將20g Ba(OH)2 8H2O晶體研細后與10gNH4Cl在燒杯中混合，并將燒杯放在滴有幾滴水的木片上，用玻璃棒快速攪拌，聞到氣味后迅速用玻璃片蓋上燒杯，用手觸摸燒杯下部，試著用手拿起燒杯。觀察現象。 現象：有刺激性氣味氣體產生；木片上的水結成冰，木片與燒杯底被冰粘在了一起；用手觸摸杯壁下部，有涼的感覺。 結論：該反應是吸收熱量。 【講解】 一、吸熱反應與放熱反應 放熱反應：把釋放熱量的化學反應稱為放熱反應。 常見的放熱反應：金屬與酸、水的反應；燃燒反應;中和反應；多數化合反應；緩慢氧化反應； 鋁熱反應等。 吸熱反應：把吸收熱量的化學反應稱為吸熱反應。 常見的吸熱反應：Ba(OH)2和NH4Cl的反應；HCl和NaHCO3的反應；C與CO2（高溫）；C與H2O(g)（高溫）；多數分解反應等。 【思考與交流】 化學反應過程中為什么會有能量的變化？為什么有的化學反應釋放熱量，有的化學反應吸收熱量？ 物質中的原子之間是通過化學鍵相結合的，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。 【動畫演示】化學鍵理論分析H2 +Cl2 2HCl形成過程 【講解】 H2 +Cl2 2HCl 斷開1 mol H-H 鍵要吸收 436 kJ 的能量 斷開1 mol Cl-Cl 鍵要吸收 243 kJ 的能量 生成1 mol H-Cl 鍵要釋放 431 kJ 的能量 E吸收=436+243=679 kJ E放出=431×2=862 kJ E1＜ E2 放熱反應 【總結】 2．化學反應的能量變化的本質 化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因。 吸收能量E1＞釋放能量E2 該反應為吸熱反應 吸收能量E1＜釋放能量E2 該反應為放熱反應 【過渡】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。放熱反應可以看成是反應物所具有的化學能轉化為熱能釋放出來，吸熱反應可以看成是熱能轉化為化學能被生成物所“儲存”。 3．化學反應的能量變化的宏觀分析 反應物的總能量>生成物的總能量 化學反應放出能量 反應物的總能量<生成物的總能量 化學反應吸收能量 【總結】化學反應的能量變化的宏觀分析 放熱反應：反應物能量 > 生成物能量 吸熱反應：反應物能量 < 生成物能量 【學生自主完成】通過學生閱讀課本，自主完成這部分內容，并核對答案。 二、人類對能源的利用 1、現階段人類獲取熱能的主要途徑是：物質的燃燒。人類利用能源的三個階段：柴草時期、化石能源時期和多能源結構時期。 2、利用化學能源出現的兩個問題？ 一是其短期內不可再生，儲量有限，隨著能源消費需求的不斷增加，能源消費量與儲量之間的矛盾日益突顯； 二是煤和石油產品燃燒排放的粉塵、SO2、NOx、CO等是大氣污染物的主要來源。 怎么解決這兩個問題 3.節能減排的措施 (1)燃料燃燒階段提高燃料的燃燒效率。 (2)能量利用階段提高能源的利用率。 (3)開發使用新能源，目前人們比較關注的新能源有太陽能、風能、地熱能、海洋能和氫能等。 【思考與討論】 小明的爸爸是一名出租車司機，為倡導“綠水青山就是金山銀山”這一理念，小明回到家和爸爸進行了一番爭論。 小明認為：現在空氣污染比較嚴重，應將汽車燃料改用新能源，或者污染較小的燃料。 小明的爸爸認為：現在城市污染不是很嚴重，新能源汽車價格高，續航能力差，不經濟，汽油作燃料性價比高，適合長時間運行。 為了說服爸爸，小明又給爸爸展示了三張圖片。 圖3　不同能源在各年代所占比例 燃料液化石油氣天然氣(CNG)95號乙醇汽油價格(元/升)4.82.36.9熱值(kJ/kg)4.5×1044.0×1044.6×104
圖圖2　常用車用燃料熱值及價格 1、你贊同誰的觀點？你的理由是什么？ 參考答案：節約石油資源，減少對空氣的污染，天然氣作汽車燃料性價比相對較高。 2、結合圖3，對于能源的選擇，請你再提幾條符合小明目的的建議，并形成小論文相互交流（課下完成） 【自主總結】學生自主總結，畫出本節課的思維導圖 作業布置： 通過查閱書刊或互聯網搜索，了解煤和石油產品的燃燒排放物對環境和氣候的影響，以及人類正在采取的應對措施，并完成思考與交流中對于能源選擇的小論文。 化學反應伴隨能量變化是化學反應的一大特征。本節課利用化學能與熱能及其它能量的相互轉變為人類的生產、生活及科學研究服務。理論性內容，都比較抽象不好理解，其本質問題是化學鍵的斷裂和形成。在課堂教學中在教學方法上要充分調動學生利用已有的知識來學習新的內容，可采用講授、實驗探究與討論相結合的方法進行，在該過程中要注意對學生的啟發和引導，另外也可以采用多媒體手段，讓學生從微觀探析：從化學鍵的斷裂和形成上認識化學能量與化學變化的本質。(共32張PPT)
化學反應與能量變化（第一課時）
人教版高一年級下冊
化學反應與能量變化（第一課時）
20XX.05
1.通過實驗探究常見的吸熱和放熱反應，感受化學反應的熱量變化，能列舉常見的吸熱和放熱反應。
01
2.通過對所給數據和圖像的處理，能從化學鍵變化（微觀角度）和反應物與生成物總能量比較（宏觀角度）兩個角度理解和解釋化學反應中能量變化的原因和本質。
02
3.認識燃料的燃燒效率、保護環境、開發清潔燃料的必要性和重要性。
03
學習目標
化學變化的特征:
化學變化中除有新物質生成外，常伴隨著能量變化。
我們利用化學反應可以：
一是制取新物質
二是利用反應中的能量
小知識
自熱包發熱原理
1、自熱包內含有生石灰、碳酸鈉、焙燒硅藻土、鐵粉、鋁粉、焦炭粉、活性炭
2、CaO+H2O=Ca(OH)2放出大量的熱
3、其他物質使反應速率可控，還提供持續穩定的反應，是自熱包安全性的保障。
4、反應過程中還會生成少量氫氣，
建議自熱鍋在通風處食用。
實驗6-1
1、在一只試管中加入2 mL 2 mol/L 鹽酸，并用溫度計測量其溫度。
2、再向試管中放入用砂紙打磨光亮的鎂條，觀察現象，并測量溶液溫度的變化。
注意：鹽酸用量大約為2ml，切不可過多，防止反應劇烈使酸液 沖出試管。
放熱反應實驗探究 實驗步驟：
【學習任務一】化學反應中的熱量變化
〖合作探究1〗實驗6—1：
（反應離子方程式為：_________________________）
Mg+2H+=Mg2++H2↑
實驗操作 實驗現象 實驗結論
鎂條逐漸溶解
產生大量氣泡
溫度計指示
溫度升高
該反應 熱量
釋放
實驗6-2
1、將20gBa(OH)2 8H2O晶體研細后與10gNH4Cl在燒杯中混合，并將燒杯放在滴有幾滴水的木片上。
2、用玻璃棒快速攪拌，聞到氣味后迅速用玻璃片蓋上燒杯，用手觸摸燒杯下部，試著用手拿起燒杯。觀察現象。
注意：強堿Ba(OH)2 8H2O有毒，不要用手直接接觸
吸熱反應實驗探究 實驗步驟：
實驗操作 實驗現象 實驗結論
〖合作探究2〗實驗6—2：
（反應方程式為:______________________________________________）
Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
有刺激性氣味氣體產生
用手摸燒杯底部有冰涼感覺
用手拿起燒杯，木片上的水結成冰，木片粘結到燒杯的底部
該反應 熱量
吸 收
一、吸熱反應與放熱反應
1、放熱反應：
釋放熱量的化學反應。
常見的放熱反應:
金屬與酸或水的反應；燃燒反應;中和反應；緩慢氧化反應； 鋁熱反應；大多數化合反應等。
2、吸熱反應：
吸收熱量的化學反應。
常見的吸熱反應：
Ba(OH)2和NH4Cl的反應（常溫）；C與CO2（高溫）；C與H2O(g)（高溫）；大多數分解反應等。
明辨是非：
（1）需要加熱的反應一定是吸熱反應（ ）
（2）吸熱反應一定需要加熱才可以進行（ ）
（3）放熱反應不需要加熱即可發生（ ）
（4）放出熱量的變化過程一定是放熱反應（ ）
×
×
×
×
特別提醒：
1、吸熱反應和放熱反應屬于化學反應，一些物質溶于水，也會有吸熱和放熱現象：濃H2SO4、NaOH(s)等溶于水要放熱 ；NH4NO3(s)、NH4Cl(s)等溶于水要吸熱 ，但不能說是放熱反應和吸熱反應。
2、一個化學反應是吸熱還是放熱，與反應條件（是否需要加熱）沒有必然聯系。例如H2與O2的燃燒反應是典型的放熱反應，但需要加熱或點燃才能發生，Ba(OH)2和NH4Cl的反應是典型的吸熱反應，但在常溫下就可以發生，并不需要加熱。
【思考】冬季生活中常常采用下列方法獲得熱量:
①燒炭取暖;②用電暖器取暖;③天然氣壁掛爐取暖;④空調取暖;⑤地下水循環取暖等,都屬于放熱反應嗎
提示:①③屬于。發生化學反應時釋放熱量才是放熱反應,①③分別屬于煤炭和甲烷的燃燒反應。②④是電能轉化為熱能;⑤只是熱量的交換。
化學反應的特征？
化學反應的實質？
化學反應中能量變化的主要原因是什么？
有新物質的生成
【學習任務二】化學反應中能量變化的原因
思考與交流
H2 + Cl2 = 2HCl
點燃
H—H
Cl —Cl
H—Cl
斷開
斷開
形成
H ·
＋
··
· Cl
··
：
→
Cl
··
··
H
··
··
一個化學反應的的過程，本質上就是舊化學鍵斷裂和新化學鍵形成的過程。
二、化學反應中能量變化的主要原因
H2 + Cl2 = 2HCl
H—H
Cl —Cl
H—Cl
吸收能量
斷開
斷開
吸收能量
形成
放出能量
點燃
化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因。
Cl
··
··
H
··
··
··
· Cl
··
：
＋
H ·
→
化學反應中能量變化的原因---微觀探析
舊鍵斷裂吸收的熱量大于新鍵形成放出的熱量，為吸熱反應；
舊鍵斷裂吸收的熱量小于新鍵形成放出的熱量，為放熱反應。
①該反應過程中共吸收 kJ能量，共放出 kJ能量。
②該反應 (填“放出”或“吸收”) kJ熱量，為 ， 反應。
679
862
放出
183
放熱
化學反應中的能量守恒
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。放熱反應可以看成是反應物所具有的化學能轉化為熱能釋放出來，吸熱反應可以看成是熱能轉化為化學能被生成物所“儲存”。
反應物的總能量高
生成物的總能量低
生成物的總能量高
反應物的總能量低
吸熱反應
放熱反應
向環境釋放能量
從環境吸收能量
反應物的總能量大于生成物的總能量 放熱反應
反應物的總能量小于生成物的總能量 吸熱反應
生成物
反應物的
總能量
生成物的
總能量
能量
能量
生成物
反應物
圖1
生成物的
總能量
反應物
反應物的
總能量
圖2
吸收熱量
放出熱量
反應能量變化曲線圖
化學反應中能量變化的原因---宏觀辨識
例題：已知反應A + B = C + D的能量變化如圖所示，下列關于此反應的說法不正確的是（ ）
A．是吸熱反應
B．該反應符合能量守恒定律
C．生成物C的能量高于反應物A的能量
D．反應中斷開化學鍵吸收的總能量高于形成化學鍵放出的總能量
學以致用
C
1.現階段人類獲取熱能的主要途徑是： ；人類利用能源的三個階段： 時期、 時期和 時期。
使用最多的常規能源是： 。
2.化石燃料獲取能量面臨的問題
(1)儲量有限，短期內不可再生。
(2)影響環境：煤、石油產品燃燒排放的 等是大氣污染物的主要來源。
物質的燃燒
化石燃料(煤、石油和天然氣)
粉塵、SO2、NOx、CO
柴草
化石能源
多能源結構
【學習任務三】人類對能源的利用
3.節能減排的措施
(1)燃料燃燒階段提高燃料的燃燒效率。
(2)能量利用階段提高能源的利用率。
(3)開發使用新能源，目前人們比較關注的新能源有
等。
太陽能、風能、地熱能、海洋能和氫能
小明的爸爸是一名出租車司機，為倡導“綠水青山就是金山銀山”這一理念，小明回到家和爸爸進行了一番爭論。
小明認為：現在空氣污染比較嚴重，應將汽車燃料改用新能源，或者污染較小的燃料。
小明的爸爸認為：現在城市污染不是很嚴重，新能源汽車價格高，續航能力差，不經濟，汽油作燃料性價比高，適合長時間運行。
為了說服爸爸，小明又給爸爸展示了三張圖片。
思考與交流
燃料 液化石油氣 天然氣(CNG) 95號乙醇汽油
價格(元/升) 4.8 2.3 6.9
熱值(kJ/kg) 4.5×104 4.0×104 4.6×104
圖2　常用車用燃料熱值及價格
圖3　不同能源在各年代所占比例
思考與交流：
1、你贊同誰的觀點？你的理由是什么？
2、結合圖3，對于能源的選擇，請你再提幾條符合小明目的的建議，并形成小論文相互交流（課下完成）。
節約石油資源，減少對空氣的污染，天然氣作汽車燃料性價比相對較高。
圖3　不同能源在各年代所占比例
自主小結
作業布置：
通過查閱書刊或互聯網搜索，了解煤和石油產品的燃燒排放物對環境和氣候的影響，以及人類正在采取的應對措施，并完成思考與交流中對于能源選擇的小論文。
謝謝
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