高中化学人教版 (新课标)必修2第一节 化学能与热能第二课时教学设计

这是一份高中化学人教版 (新课标)必修2第一节 化学能与热能第二课时教学设计，共8页。
1．通过科学探究活动，让学生在实验探究中认识和感受化学能与热能之间相互转化及其研究过程，学会定性和定量的研究化学反应中热量变化的科学方法。
2．拓宽学生的科学视野，使学生建立正确的能量观。
教学重点：化学能与热能之间的内在联系以及化学能与热能的相互转化。
教学难点：从本质上（微观结构角度）理解化学反应中能量的变化，从而建立起科学的能量变化观。
教学过程：
[复习]1．化学键与反应中能量变化关系？
2．反应吸放热与反应中能量关系？
[过渡]上一节我们从理论上对反应放吸热进行了探讨，这节课我们主要通过实验来探讨分析反应过程中的吸放热问题。
[实验2-1]
[讲解]注意事项：铝与稀酸和弱酸反应现象不明显，常常需要加热，所以要选择强酸且浓度不要太低。尽量使用纯度好的铝条，反应前要用砂纸打磨光亮，这样进行实验时，用手触摸才能明显感觉到反应放热，用温度计测量效果会更好。
[分组实验]巡视指导
[填写实验记录]
[思考与讨论]
1.铝与盐酸反应的化学方程式： 。
2.在反应过程中你将能看到什么现象？
3.用眼睛不能直接观察到反应中的热量变化，你将采取哪些简单易行的办法来了解反应中的热量变化？
4.要明显的感知或测量反应中的热量变化，你在实验中应注意哪些问题？
[反思与评价]
（一）个人反思和总结
1.通过这个实验你学到了哪些化学知识？学会了哪些实验方法？
2.在整个过程中，你最满意的做法是什么？你最不满意的做法是什么？
（二）组内交流和评价
1.在思考、讨论过程中，同组成员给了你哪些启示？你又给了同组成员哪些启示？
2.在实验过程中，同组成员给了你哪些帮助？你又给了同组成员哪些帮助？
（三）组间交流和评价
1.当听完其他小组的汇报后，发现他们的哪些做法比你们小组的好？哪些不如你们的好？
2.当听完其他小组的汇报后，你是否又有了新的想法？
[实验2-2]
[讲解]注意事项：这个实验成功的关键是在短时间内反应充分进行，使体系温度快速降低，将玻璃片上的水凝固。实验中要注意两点：（1）将Ba(OH)2·8H2O晶体研磨成粉末，以便与NH4Cl晶体充分接触；（2）由于该反应属于固相反应，一定要在晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物，以使它们很快起反应；（3）反应放出有刺激性气味的氨气，会造成学习环境的污染，所以要注意对氨气的吸收。
[分组实验]阅读教材并根据已有知识设计实验方案和实验步骤如下：
[填写实验记录]
用化学方程式表示上述反应：
Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O
[反思与评价]
1.整个实验中有哪些创新之处？
2.在实验过程中对你最有启迪的是什么？
[实验2-3]
[讲解]实验注意事项：通过三组强酸和强碱之间的反应对比实验，定性的抽象出“中和热”概念。在实验中要注意：
（1）三组实验所处条件要相同，如使用的仪器、外界环境中温度和压强要相同；
（2）三组实验酸和碱的用量要相同，以保证生成水的量相同
（3）控制相同的反应时间。
[学生分组实验]三个学生分成一组进行实验，其中每个学生做一个实验并记录现象和数据，供组内交流、比较使用，然后讨论得出结论。最后向全班汇报，进行组间交流。
步骤一：三个学生各取一个大小相同的试管，分别做一个实验并记录实验现象和数据。
步骤二：汇总实验现象和数据并列表比较。
步骤三：对实验进行原理性抽象──为什么强酸与强碱发生反应时都会放出热量？
[填写实验记录]
[讨论分析]三个反应的化学方程式和离子方程式分别为：
HNO3+NaOH=NaNO3+H2O， H+ + OH- = H2O
HCl+NaOH=NaCl+H2O， H+ + OH- = H2O
HCl+KOH=KCl+H2O， H+ + OH- = H2O
[小组发言]由此可见，三个反应的化学方程式虽然不同，反应物也不同，但是它们的反应本质相同，都是H+与OH-离子反应生成水的反应，属于中和反应，其离子方程式都是：H+ + OH- = H2O。所以，可提出推测，即中和反应都放热。由于三个反应中H+和OH-离子的量都相等，则生成水的量也相等，故放出的热量也相等（在上述三个实验中，温度上升的幅度接近）。
[概念]※酸与碱发生中和反应生成1mlH2O时所释放的热量称为中和热。
[板书]1、2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑反应放热
Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O反应吸热
H+ + OH- = H2O反应放热
[小组分析]利用第一课时所学的知识，从理论上分析以上反应为何是吸热或放热反应
[小组发言]利用投影评价。
[讲述]化学反应大部分为放热反应，如，铝片与盐酸的反应是放热反应。木炭、氢气、甲烷等在氧气中的燃烧反应也都是放热反应。少部分是吸热反应，如二氧化碳与碳的反应。
[学与问]这里所列举的两类反应说明了化学反应与热能之间的辩证关系以及它们之间的相互转化：
一方面，用煤、石油、天然气的燃烧放热来说明化学能向热能的转化，人们利用这些化学反应获取能量；另一方面，用CaCO3经过高温煅烧分解生成CaO来阐述热能对化学反应的支持作用，人们利用热能来完成常温下很难发生的化学反应。
[思考与交流]如何通过实验来测定盐酸与氢氧化钠反应的中和热？你认为再设计实验装置和操作时注意那些问题？你准备如何进行实验？
[提示]在设计实验装置和操作时应从两个方面考虑，一是注重“量”的问题，如① 反应物的浓度和体积取定值；② 测量反应前后的温度值；③ 做平行实验取平均值。二是尽量减小实验误差，如① 用经过标定的盐酸和氢氧化钠溶液；② 量液器最好使用移液管；③ 搅拌使反应充分进行；④ 及时散热，使混合液温度均衡；⑤ 温度计的精确度高，最好使用精度为0.1 ℃或更高的温度计；⑥ 盐酸跟氢氧化钠溶液混合后液面上方的空间尽可能小；⑦ 使用绝缘装置，避免热量散发到反应体系之外；⑧ 温度计要读准确。
[讲述]人类不但利用化学能转化为热能的原理来获取所需的能量进行生活、生产和科研，如化石燃料的燃烧、炸药开山、发射火箭等。化学家们也常常利用热能使很多化学反应得以发生。从而探索物质的组成、性质或制备所需的物质，如高温冶炼金属、分解化合物等。
化学反应伴随着能量变化是化学反应的一大特征。化学物质的化学能通过化学反应转化为热能，是人类社会发展的动力之源；而热能转化为化学能又是人们进行化学科研创造新物质不可缺少的条件和途径。
[学生阅读]科学视野：生物体中的能量转化
能量转化在生物体内也是普遍存在的。例如植物通过光合作用使光能转化为化学能储存在所形成的淀粉等糖类中。人通过食物将淀粉等糖类摄入体内，通过一系列化学反应（生化反应）释放出能量，维持人的生理活动。…生物氧化是在…。在分子水平上，化学和生物学正在出现交叉和融合。化学必将对生物与生命科学的发展做出更大的贡献。
[问题]1、生物氧化与化学氧化有是什么异同？
2、化学与生物学能否出现交叉？为什么？
[板书]2、（1）生物体中的能量变化(图2-2太阳能与人类生存)
[投影]图2-2太阳能与人类共存
[科学视野]投影：1、社会发展与能源利用（图2-3不同社会发展水平时期的人均耗能量）
阅读：2、人类利用能源的三个阶段
柴草时期：（图2-4中国古代制陶图）
化石能源时期：（图2-5汽车发动机汽缸中燃料燃烧）
多能源结构时期：
[板书] （2）社会发展与能源利用
[小结]略
[作业]P36 4、5、6、7、8
[板书计划] 1．2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑反应放热
Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O反应吸热
H+ + OH- = H2O反应放热
2．（1）生物体中的能量变化（2）社会发展与能源利用
[研究性实验] 【简易冰袋的制取】实验报告单
实验目的：研究简易冰袋的原理、效果以及实际应用。
实验材料：碳酸钠、硝酸铵、塑料薄膜袋、玻璃片、两个相同的
易拉罐、两个香蕉。
实验原理：碳酸钠与硝酸铵反应要吸热。
1．冰袋效果的实验过程：将碳酸钠与硝酸铵以3:2、1:1、1:2，3:1的不同比例混合，装入大薄膜袋中，把袋放在一块沾水的玻璃片上。
实验现象：2分钟后，以3:2比例的冰袋上先出现小冰晶，而其它三个冰袋出现冰晶要慢，且不明显。
实验结论：碳酸钠与硝酸铵反应时，按3:2的比例配制制冰袋效果最佳。
2、冰袋的实际应用的实验过程：在以上的实验基础上，用两根差不多的新鲜香蕉，一根放在以3:2比例配制的简易冰袋的易拉罐里，另一根放在无冰袋的易拉罐里。
实验现象：放在有简易冰袋的易拉罐里的香蕉温度下降，而无冰袋的香蕉无现象。7天后观察，有简易冰袋的香蕉明显比另一根香蕉新鲜一些。
实验结论：用3:2比例配制的简易冰袋适用于保存食物。
实验步骤*
眼睛看到的现象
用手触摸的感觉
用温度计测量的数据
在一支试管中加入2～3mL6ml/L的盐酸溶液

向含有盐酸溶液的试管中插入用砂纸打磨光的铝条

结 论
实验步骤
实验现象
得出结论
将晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物
有刺激性气味的气体产生，该气体能使湿润的紫色石蕊试纸变蓝
有NH3气生成
用手触摸烧杯下部
感觉烧杯变凉
反应吸热
用手拿起烧杯
烧杯下面的带有几滴水的玻璃片（或小木板）粘到了烧杯底部
反应吸收热量使体系温度降低，使水结成冰
将粘有玻璃片的烧杯放在盛有热水的烧杯上一会儿再拿起
玻璃片脱离上面烧杯底部
冰融化
反应完后移走烧杯上的多孔塑料片，观察反应物
混合物成糊状
有水生成
反应物
及用量
酸
HNO3 50 mL
1 ml/L
HCl 50 mL
1 ml/L
HCl 50 mL 1ml/L
碱
NaOH 50 mL
1 ml/L
NaOH 50 mL
1 ml/L
KOH 50 mL 1ml/L
混合前温度
室温
室温
室温
混合后温度
t1
t2
t3
结 论
HNO3与NaOH发生中和反应时放热
HCl与NaOH发生中和反应时放热
HCl与KOH发生中和反应时放热
对实验进行
归纳和概括
强酸与强碱发生中和反应时放出热量