资源简介

6.1.《化学反应与电能变化》学案设计
《化学反应与能量变化》教材分析
本节是 2019人教版高一化学必修第二册第六章化学反应与能量变化第 1节化学反应与电能变化，化学反应与能量变化这节课的内容属于化学反应原理范畴，也是化学学科重要的原理性知识之一，是深入认识和理解化学反应特点和进程的入门性知识，同时本节内容又是在社会生产、和科学研究中应用广泛的知识，是对人类文明进步和现代化发展有重大价值的知识，与我们每个人息息相关，知识的重要性决定了本节学习的重要性。在本课时《化学反应与电能》中，教材主要介绍了原电池原理及其应用（化学电池）。热能和电能作为化学反应中能量变化的例子，教材的侧重不同，前者侧重揭示能量变化的本质，后者侧重化学能转变为电能的原理。本节重点知识理论性强，微观分析多，较为抽象；知识内涵丰富，信息量大。本节内容在教材中有着承上启下的作用，承上是氧化还原反应的的重要应用之一，启下是选择性必修一《化学反应原理》中金属腐蚀与防护的理论基础，也是选择性必修一《化学反应原理》电解原理等知识的基础。本节内容主要分为两部分，内容清晰:火力发电、原电池实验探究(包括概念、工作原理、构成条件)，其中第二部分是重点也是难点，是本节内容的核心部分，应当重点介绍，也为接下来要学习的各类电池打下基础。
《化学反应与能量变化》课标分析
依据教学目标及高中化学核心素养，对课标分析如下：
核心素养：
1、科学探究:设计实验认识构成原电池的条件及其原理，判断原电池的正负极。
2、创新意识:利用原电池原理能设计原电池。
知识与技能：
1、了解火力发电的过程和利弊，从原理和装置两个维度分析化学能直接转化为电能的可能性；
2、利用能量转化的观点和氧化还原反应的知识，开放设计原电池装置和实验的探究；
3、了解原电池的工作原理和构成原电池的要素，并初步建立原电池模型；
过程与方法：
1、通过理论分析和实验研究相结合，引导学生探究原电池的工作原理和构成原电池的要素；
2、通过初步建立原电池模型，培养学生化学建模思想，并设计简单的原电池；
情感态度与价值观：
1、通过创设情境，增强联系实际学习化学并将化学知识应用于生活的意识；
2、通过模拟观看实验，提高学生观察能力与分析思维能力；
3、在学习过程中享受探究带来的快乐，感受化学世界的神奇。
教学重难点：
1、原电池工作原理的分析；原电池构成要素的提炼。
2、开放设计原电池装置和实验的探究；对化学能向电能转化的本质的理解和原理、要素的分析提炼。
《化学反应与能量变化》学情分析
学生在高中化学必修一中已经学习了金属的性质、电解质溶液、离子反应以及氧化还原反应的相关知识。在能力上，学生已具备良好的观察能力、思维能力、实验能力和探索能力。随着现代科技的不断发展，学生接触到的电器以及电子设备越来越多，学生对“电”有着丰富而又强烈的感性认识。在 6.1.1《化学反应与热能》中学生们了解了化学反应中能量转化的原因，并感受了探究化学能与热能的相互转化过程之后，对化学能与电能之间的转化问题一定会产生浓厚的兴趣。
教学方法：预习、实验探究、讨论、启发、讲解 启发式.类比、实验法。小组合作探究法。
教学用具： 多媒体投影仪、电脑、课件、 板书
教师作业指导
化学反应不仅生成新物质，而且伴随着能量变化。化学键的断裂和形成是化学反应中发生能量变化的主要原因，而化学反应是吸收能量还是放出能量决定于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小，本综合实践作业设计从微观结构和宏观表现两方面对化学反应中的能量变化进行了探究。
作业设计：
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
电能的获得 【幻灯片】各类电器和电子设备【引入】随着科学技术的发展和社会的进步，和各种各样的电器不断进入现代社会，大大丰富和方便了我们的生活、学习和工作。【设问】使用电器，我们需要电能，那电能从何而来？ 观察、思考、回答 激发学生的好奇和兴趣，带着进入主题
展示2021年我国发电总量构成图和火电站工作原理示意图 【设问】火力发电是怎样将化学能转化成电能的？ 结合课本看图思考分析推断 1、利用能量守恒定律帮助学生理解火力发电的原理。 2、让学生通过观察图片、图表等直观材料，讨论发现火力发电的利与弊。
化学能与电能的转化 【板书】一、火力发电 作业【设疑】：能否进行直接的转化？ 进一步激发学生的兴趣，带着疑问学习
【过度】将化学能直接转化成电能，我们需要一种装置，原电池。【板书】 二、原电池 1、定义-将化学能转变为电能的装置叫做原电池 【设问】 原电池的工作原理是什么，是怎样将化学能转化为电能的？ 【视频】原电池工作 直接阐述有原电池这样一种装置 观察现象，解释出现这些现象的原因 通过学生自主学习，培养学生自学能力 引起学生对原电池的探索兴趣 培养学生由实验进行科学探究的能力
【板书】2、工作原理【分析】氧化还原反应之所以能使导线中产生电流的原因 【讲解】 锌片：Zn - 2e- =Zn2+(氧化反应) 铜片：2H+ + 2e-= H2↑（还原反应） 联系有关氧化还原反应和电势差知识理解电池中铜锌上的的变化及电池的原理通过 跨学科的知识联系培养学生发散思维和逻辑思维能力，激发学生探究科学奥秘的勇气
原电池正负极的特点 练习判断原电池的正负极【总结特点】负极：失电子，电子流出，电流流入，氧化反应，较活泼，溶解正极：得电子，电子流入，电流流入，还原反应，不活泼，有气泡或增重【强调】 判断正负极的可靠方法是通过原电池里所发生的氧化还原反应。 观察现象并分析培养学生由实验进行科学探究的能力以及分析归纳总结问题的能力
原电池的组成条件 【设问】结合实验装置提出问题：原电池由哪几部分构成？ 【幻灯片】几组装置示意图 【板书】3、组成原电池的条件【幻灯片】 ①有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体或金属氧化物）作电极②电极材料均插入电解质溶液中（能自发进行氧化还原反应）③两极相连形成闭合电路 通过原电池的组成以及给出的装置对比图学生讨论原电池的构成条件 学生提交结论 培养学生分析归纳总结问题的能力 培养学生分析归纳总结问题的能力
归纳知识点
一、火力发电
二、原电池
1、定义
2、本质
3、原电池的工作原理
4、构成原电池的条件
在综合实践作业设计问题上，问题的设置和实验的开展使各小组的学生都能积极参与到学习中来，相互合作，互帮互助，共同分析解决问题，体现了较强的团队精神和合作意识。学生们既能充分表达自己的意见，还能虚心倾听他人的意见，善于与人合作、交流。对每一项课堂活动，学生都认真对待，踊跃参与，学习氛围、探究氛围浓厚。学生之间、师生之间民主、平等、和谐，实现了共同成长、共同发展。
分小组画思维导图
作业布置：
完成课后习题 41页 2、5、6、7题
反思：
作为化学这门课，设计综合实践作业目的是理论知识的讲解需要实验的辅助，需要激发学生探索的精神。新课程改革提出把课堂还给学生，表面上好像解放了老师，其实不然，要让一堂课的知识点完全由学生自己总结、归纳，目前是不大现实的，所以老师应该在整个课堂中起好启发、引导作用，而这个引导者的角色并不好当，如果问题太简单，启发过了头，学生起不到思考的作用，此时老师就应该把问题的难度，跨度加大；如果问题太难，引导不到位，最后问题还是由老师自己解决，学生也起不到锻炼的效果，此时老师就应该对问题多设几个桥梁，从而减小问题的难度。对这个度的把握，就需要老师站得更高，对知识点和学生的情况有很高的熟悉程度，备课设置问题和相关环节时多考虑学生可能出现情况，上课随时调整。教学的过程是要引导学生，但决不牵着学生的鼻子；要严格要求学生，但决不使学生感到压抑；要在问题开头启发学生思考，决不把最终结果端给学生。新课改要求教师在授课时把学生放在主体地位，让学生自主地参与和完成课堂中的活动，而教师只是学生中的一员，在整个授课过程中要起好启发、引导的作用。
《化学反应与能量变化》成果展示
化学这门学科是以探究和实验为基础的学科，更加注重学生的自主学习能力、思维能力以及探索精神。通过自主学习、合作探究等活动，学生对教师设计的问题基本上能给予正确解答，知识掌握情况较好。学生力所能及的事让学生自己去做，学习是学习者自己的体验与感受，教师不要越俎代庖，遵循“学习任何东西的最佳途径就是靠自己去发现”的原则，放手让他们自己研究问题，获得结论，而不是教师的直接告诉。从而让学生逐渐学会提出问题、研究问题，让学生的能力获得充分发展，尤其是思维能力。通过探究、设问、发言、演示、点评、总结等方式，学生的思维活跃，发现问题、分析问题和解决问题的能力得到锻炼、提高，思辨能力、语言表达能力也得到培养和提升。教师要设置一个较为平顺的过程，减少突兀，少强加于人。问题要提得自然——为什么要研究这个问题呢？怎样研究这个问题？。基础知识掌握好之后就要通过一定的练习进行巩固，同时让学生检验一下自己是否真正对概念进行了彻底理解。在每个知识点后面都有一个测验。通过测验，学生们既能复习知识点还能训练对知识的应用能力，收到较好的效果。在最后，又通过达标检测对整堂知识进行了贯穿，学生收获颇多。
观评记录
本节是 2019人教版高一化学必修第二册第六章化学反应与能量变化第 2课时化学反应与电能，第一课时学习了有关化学反应与热能，这节课则是对化学变化中的能量变化的再探究。本课时所学内容在旧教材中以单独一节的形式列出，在新教材中也以较长篇幅的展示。可见本课的内容多么重要，尤其是与生活实际联系非常紧密。对今天这节课的处理具体评析如下:第一、实现了教学目标，抓住了重点，突破了难点。本节课教学时间安排合理，教学重点突出，难点处理得当，注重讲练结合，及时巩固，在学案中，学习目标的设置切合学生实际，要求明确具体，并且明确了高中化学核心素养，能让学生清楚的知道本节课应掌握哪些知识，在今后的教学实践中值得借鉴。通过课堂教学，目标基本完成。第二、合理利用了各种教学手段，注意了与学生生活实际相联系教师在教学过程中重视落实“三讲三不讲”，注重引导，学生思考积极，教学过程循序渐进，充分体现学生的自主性；突出了化学学科的特点--实验教学；通过自主探究实验，视频模拟实验，有效的培养了学生观察对比现象和总结归纳现象的能力，并通过对实验的分析，培养了学生逻辑思维能力和语言表达能力；利用多种教学手段，提高教学效率；利用 flash动画演示，将抽象问题具体化，有利于学生理解掌握并激发学生学习兴趣；最后的作业布置--趣味实验(水果电池)可以让学生体会到化学就在身边，引发学习兴趣。第三、教学程序清晰，版块之间过渡自然李然然老师通过火力发电、原电池（工作原理、判断正负极、构成条件等）两大板块进行授课，板块与板块之间过渡自然、语言过渡有理有据；同时，在板块内部也设置了自主探究，合作探究等学习方式，通过问题引导、讲练结合巩固新知，教学程序非常清晰明了。总之，在化学教学中，李然然老师切合学生与生活实际，将复杂枯燥的化学知识有意义的授予学生；通过学生对实验的观察与探究，将教师抛出的思考问题一一进行合作、自主的解决，真正体现了学生发现学习。
附
《化学反应与能量变化》-教学案
【高考说明】
1、了解化学反应中的能量变化、放热反应和吸热反应
2、理解反应热、燃烧热和中和热等概念
3、掌握热化学方程式的意义及书写方法
4、能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算
【知识梳理】
一、化学反应中的能量变化
化学反应中有新物质生成，同时伴随有能量的变化。这种能量变化，常以热能的形式表现出来。（其他如光能、电、声等）
1 叫做放热反应。
叫做吸热反应。
2、常见吸热反应：⑴ ，⑵ ，⑶ ，⑷
3、常见放热反应：⑴ ⑵ ，⑶ ，⑷
例1. 下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是
A 碳酸钙受热分解 B 乙醇燃烧 C 铝粉与氧化铁粉末反应
D 氧化钙溶于水 E.由乙醇制C2H4 F. 由氯酸钾制O2
4、能量变化的原因 （联系图像！）
⑴从化学键角度分析
新键生成释放的能量大于旧键断裂吸收的能量，则反应 。
新键生成释放的能量小于旧键断裂吸收的能量，则反应 。
⑵从能量储存的角度分析。
反应物总能量大于生成物总能量，反应 。
反应物总能量小于生成物总能量，反应 。
例2.对下列化学反应热现象，正确的说法是 (　 )
A．放热的反应发生时不必加热
　　 B．伴有能量变化的物质变化都是化学变化
C．在一个确定的化学反应中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不同
D．吸热反应需要加热后才能发生
二、反应热（焓变）
1、定义：
2、符号：反应热用 表示，常用单位为 。
3、可直接测量：测量仪器叫做 （如：例7. ）
4、常见的表现形式：燃烧热，中和热等
5、计算方法：
①从键能角度：ΔH＝
②从能量角度：ΔH＝
例3、CH3-CH3→CH2=CH2+H2，有关化学键的键能如下：
化学键 C-H C=C C-C H-H
键能（kJ/mol） 414.4 615.3 347.4 435.3
试列出该反应的反应热的计算式子。
三、热化学方程式
1、定义：
2、表示意义：
2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)；△H= —571.68kJ·mol-1，表示在 条件下， 和 完全反应生成 时所 的热量。
3、热化学方程式的书写
例4、（1）某可逆反应的反应过程中能量变化如下图所示，下列叙述中正确的是（ ）
A．当反应达到平衡时，降低温度， A的转化率和K值均增大
B．当反应达到平衡时，升高温度，A的转化率增大
C．反应体系中加入催化剂对反应热没有影响
D．在反应体系中加催化剂，反应速率增大，E1减小E2增大
（2）已知 B 的升华热为E4KJ/mol,则A(S)+2B(g)C( g) +D(g)
反应的热化学方程式为：
________________________________________________________
四、盖斯定律
例5、已知2－丁烯有顺、反两种异构体，在某条件下两种气体处于平衡，
A．顺-2-丁烯比反-2-丁烯稳定
B．等物质的量顺-2-丁烯比反-2-丁烯完全燃烧，前者放热多
写出 反-2-丁烯与氢气反应的热化学方程式？
总结： ，这个规律被称为盖斯定律。如：
有：△H1＝
应用：计算无法直接实验测量的反应的反应热。（ 如下(2) ）
例6、已知某温度下的热化学方程式：2SO2（气）+O2（气）2SO3；△H= -197KJ/mol，在同温同压下，向固定容积的密闭容器中通入2molSO2和1molO2，达平衡时放出热量Q1KJ；向另一相同的密闭容器中通入1.5molSO2，0.75molO2和0.5molSO3，达平衡时放出热量Q2KJ。下列关系正确的是 （ ）
A．Q1=Q2=197 B．Q1=Q2<197 C．Q1若通入气体的量分别为amolSO2，bmolO2和cmolSO3 , 达平衡时放热为Q2，各物质的浓度与上述相同，则Q1 与Q2关系为？
若向另一相同的密闭容器中通入4molSO2 、2molO2 、1molN2，达平衡时放出热量 Q2KJ，则Q1 与Q2关系为？
例7、（1）有关下列各组热化学方程式中关系说法正确的是 （ ）
2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）； △H1 ＝ -Q1kJ/mol
2H2（g）+O2（g）=2H2O（1）； △H2 ＝ -Q2kJ/mol
H2（g）+1/2O2（g）=H2O（1）；△H3 ＝ -Q3kJ/mol
A．△H1=△H2 B．△H1＜△H2 C． Q1 ＞2Q3 D．△H1＞2△H3
（2）比较下列各组热化学方程式（同温同压下）中Q1、Q2之间的大小关系：
C（s）+O2（g）=CO（g）；△H=-Q1kJ/mol
C（s）+O2（g）=CO2（g）；△H=-Q2kJ/mol ： 　　
4Al（s）+3O2（g）=2Al2O3（s）；△H=-Q1kJ/mol
4Fe（s）+3O2（g）=2Fe2O3（s）；△H=-Q2kJ/mol ： 　　
（3）废旧印刷电路板的回收利用可实现资源再生，并减少污染。废旧印刷电路板经粉碎分离，能得到非金属粉末和金属粉末。用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知：
Cu(s)+2H+(aq)=== Cu2+(aq)+H2(g)　 ΔH=64.39kJ·mol-1
2H2O2(l)===2H2O(l)+O2(g)　 ΔH=-196.46kJ·mol-1
H2(g)+ O2(g)===H2O(l)　 ΔH=-285.84kJ·mol-1
在H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2+和H2O的热化学方程式为　　　 　。
五、标准燃烧热
1、概念：在101KPa下， 物质 生成 时所放出的热量。燃烧热的单位一般用kJ·mol-1表示。
2、特点：以1mol燃烧物为标准来配平其他物质的系数。
六、中和热
1、概念：在 溶液中 跟 发生中和反应而生成 水（液态）的反应热叫做中和热。例：H＋（aq）＋OH－（aq）＝H2O（l） ΔH＝－57.3kJ/mol
则稀盐酸＋氢氧化钠，稀硝酸＋稀氢氧化钾等强酸与强碱反应生成1mol水都放57.3kJ.
注意：中和热也是实验测定的热效应。
例8、下列关于热化学反应的描述中正确的是( )
A．HCl和NaOH反应的中和热△H＝－57.3kJ/mol，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热△H＝2×(－57.3)kJ/mol
B．CO(g)燃烧热为283.0kJ/mol，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反应的△H＝+2×283.0kJ/mol
C．1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
例9. 50ml0.50mol/L盐酸与50ml0.55mol/LNaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：
（1）注意事项和误差分析？
（2）若上述HCl和NaOH溶液的密度都近似为1g/cm3，中和后生成的溶液的比热容C=4.18J·(g-1·0C-1)，实验起始温度为t1℃，终止温度为t2℃,则该中和反应放出热量为 KJ， KJ/mol（均填表达式）。
（3）实验中改用60ml0.50mol/L盐酸与50ml0.55mol/L NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所求中和热 （填“相等”或“不相等”），简述理由： 。
（4）用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会 （填“偏大”“偏小”或“无影响”），原因？
【巩固练习】
1、现有 CO，H2，CO2组成的混合气体116.6升(标况),经完全燃烧后放出的总热量为867.9KJ,并生成18克H2O(L),已知2H2 (g)+O2 (g)=2H2O(L)；△H=-571.6KJ/mol ,CO(g)+1/2O2=CO2 (g); △H=-282.8KJ/mol,则燃烧前混合气体中CO的体积分数最接近于 （ ）
A 80% B 60% C 40% D 20%
2、已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(1)的燃烧热分别是-285.8kJ·mol-1、-1411.0kJ·mol-1和-1366.8kJ·mol-1,则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的△H为 ( )
A．-44.2kJ·mol-1 B．+44.2kJ·mlo-1
C．-330kJ·mol-1 D．+330kJ·mlo-1
3、已知反应：①101kPa时，2C(s)＋O2(g)＝2CO（g）；△H＝－221kJ/mol
②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)＝H2O(1)；△H＝－57.3kJ/mol
下列结论正确的是
A、 碳的燃烧热大于110.5kJ/mol
B、 ①的反应热为221kJ/mol
C、 稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为－57.3kJ/mol
D、稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出57.3kJ热量

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