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教学设计
课程基本信息
学科 化学 年级 高中一年级 学期 春季
课题 化学反应与能量变化（第一课时）化学反应与热能
教学目标
1.通过实验探究常见的吸热和放热反应，感受化学反应的热量变化，能列举常见的吸热和放热反应。 2.通过对所给数据和图像的处理，能从化学键变化（微观角度）和反应物与生成物总能量比较（宏观角度）两个角度理解和解释化学反应中能量变化的原因和本质。 3.认识燃料的燃烧效率、保护环境、开发清洁燃料的必要性和重要性。
教学内容
教学重难点： 理解化学反应中能量变化的本质原因—化学键的断裂和形成，从而建立科学的能量变化观。 掌握吸热反应与反热反应的定义，及常见的吸热反应与放热反应。
教学过程
查找相关资料，准备实验仪器。多媒体、镁条、盐酸、八水合氢氧化钡、氯化铵等。 【引入】化学研究的主要是化学变化，化学变化中除有新物质生成外，常伴随着放热、发光、变色、放出气体、生成沉淀等现象发生。人类经常利用化学反应制取新物质，而日常生活中我们也离不开化学反应中的能量。 【过渡】同学们都知道做饭是需要燃料进行燃烧放热提供能量的，但最近流行的自热火锅或自热米饭并没有用常规的燃料进行加热，却依然有能量提供，使美味的饭菜煮熟。秘诀在哪里呢？就在于自热包。 【教师设问】根据同学的化学常识，请预测一下自热包中的化学成分是什么呢？ 【学生交流】提出自己的见解。（放热迅速，原料价钱不能太贵等） 【展示】自热包发热原理 【实验探究】放热反应和吸热反应 【实验6-1】镁和盐酸的反应 在一只试管中加入2 mL 2 mol/L 盐酸，并用温度计测量其温度。再向试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条，观察现象，并测量溶液温度的变化。 现象：镁条逐渐溶解，有气泡产生，温度计温度上升。 结论：该反应是放出热量。 【实验6-2】Ba(OH)2 8H2O和NH4Cl 将20g Ba(OH)2 8H2O晶体研细后与10gNH4Cl在烧杯中混合，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上，用玻璃棒快速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯，用手触摸烧杯下部，试着用手拿起烧杯。观察现象。 现象：有刺激性气味气体产生；木片上的水结成冰，木片与烧杯底被冰粘在了一起；用手触摸杯壁下部，有凉的感觉。 结论：该反应是吸收热量。 【讲解】 一、吸热反应与放热反应 放热反应：把释放热量的化学反应称为放热反应。 常见的放热反应：金属与酸、水的反应；燃烧反应;中和反应；多数化合反应；缓慢氧化反应； 铝热反应等。 吸热反应：把吸收热量的化学反应称为吸热反应。 常见的吸热反应：Ba(OH)2和NH4Cl的反应；HCl和NaHCO3的反应；C与CO2（高温）；C与H2O(g)（高温）；多数分解反应等。 【思考与交流】 化学反应过程中为什么会有能量的变化？为什么有的化学反应释放热量，有的化学反应吸收热量？ 物质中的原子之间是通过化学键相结合的，当化学反应发生时，反应物的化学键断裂要吸收能量，而生成物的化学键形成要放出能量。 【动画演示】化学键理论分析H2 +Cl2 2HCl形成过程 【讲解】 H2 +Cl2 2HCl 断开1 mol H-H 键要吸收 436 kJ 的能量 断开1 mol Cl-Cl 键要吸收 243 kJ 的能量 生成1 mol H-Cl 键要释放 431 kJ 的能量 E吸收=436+243=679 kJ E放出=431×2=862 kJ E1＜ E2 放热反应 【总结】 2．化学反应的能量变化的本质 化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。 吸收能量E1＞释放能量E2 该反应为吸热反应 吸收能量E1＜释放能量E2 该反应为放热反应 【过渡】各种物质都具有能量，物质的组成、结构与状态不同，所具有的能量也不同。放热反应可以看成是反应物所具有的化学能转化为热能释放出来，吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存”。 3．化学反应的能量变化的宏观分析 反应物的总能量>生成物的总能量 化学反应放出能量 反应物的总能量<生成物的总能量 化学反应吸收能量 【总结】化学反应的能量变化的宏观分析 放热反应：反应物能量 > 生成物能量 吸热反应：反应物能量 < 生成物能量 【学生自主完成】通过学生阅读课本，自主完成这部分内容，并核对答案。 二、人类对能源的利用 1、现阶段人类获取热能的主要途径是：物质的燃烧。人类利用能源的三个阶段：柴草时期、化石能源时期和多能源结构时期。 2、利用化学能源出现的两个问题？ 一是其短期内不可再生，储量有限，随着能源消费需求的不断增加，能源消费量与储量之间的矛盾日益突显； 二是煤和石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源。 怎么解决这两个问题 3.节能减排的措施 (1)燃料燃烧阶段提高燃料的燃烧效率。 (2)能量利用阶段提高能源的利用率。 (3)开发使用新能源，目前人们比较关注的新能源有太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。 【思考与讨论】 小明的爸爸是一名出租车司机，为倡导“绿水青山就是金山银山”这一理念，小明回到家和爸爸进行了一番争论。 小明认为：现在空气污染比较严重，应将汽车燃料改用新能源，或者污染较小的燃料。 小明的爸爸认为：现在城市污染不是很严重，新能源汽车价格高，续航能力差，不经济，汽油作燃料性价比高，适合长时间运行。 为了说服爸爸，小明又给爸爸展示了三张图片。 图3　不同能源在各年代所占比例 燃料液化石油气天然气(CNG)95号乙醇汽油价格(元/升)4.82.36.9热值(kJ/kg)4.5×1044.0×1044.6×104
图图2　常用车用燃料热值及价格 1、你赞同谁的观点？你的理由是什么？ 参考答案：节约石油资源，减少对空气的污染，天然气作汽车燃料性价比相对较高。 2、结合图3，对于能源的选择，请你再提几条符合小明目的的建议，并形成小论文相互交流（课下完成） 【自主总结】学生自主总结，画出本节课的思维导图 作业布置： 通过查阅书刊或互联网搜索，了解煤和石油产品的燃烧排放物对环境和气候的影响，以及人类正在采取的应对措施，并完成思考与交流中对于能源选择的小论文。 化学反应伴随能量变化是化学反应的一大特征。本节课利用化学能与热能及其它能量的相互转变为人类的生产、生活及科学研究服务。理论性内容，都比较抽象不好理解，其本质问题是化学键的断裂和形成。在课堂教学中在教学方法上要充分调动学生利用已有的知识来学习新的内容，可采用讲授、实验探究与讨论相结合的方法进行，在该过程中要注意对学生的启发和引导，另外也可以采用多媒体手段，让学生从微观探析：从化学键的断裂和形成上认识化学能量与化学变化的本质。(共32张PPT)
化学反应与能量变化（第一课时）
人教版高一年级下册
化学反应与能量变化（第一课时）
20XX.05
1.通过实验探究常见的吸热和放热反应，感受化学反应的热量变化，能列举常见的吸热和放热反应。
01
2.通过对所给数据和图像的处理，能从化学键变化（微观角度）和反应物与生成物总能量比较（宏观角度）两个角度理解和解释化学反应中能量变化的原因和本质。
02
3.认识燃料的燃烧效率、保护环境、开发清洁燃料的必要性和重要性。
03
学习目标
化学变化的特征:
化学变化中除有新物质生成外，常伴随着能量变化。
我们利用化学反应可以：
一是制取新物质
二是利用反应中的能量
小知识
自热包发热原理
1、自热包内含有生石灰、碳酸钠、焙烧硅藻土、铁粉、铝粉、焦炭粉、活性炭
2、CaO+H2O=Ca(OH)2放出大量的热
3、其他物质使反应速率可控，还提供持续稳定的反应，是自热包安全性的保障。
4、反应过程中还会生成少量氢气，
建议自热锅在通风处食用。
实验6-1
1、在一只试管中加入2 mL 2 mol/L 盐酸，并用温度计测量其温度。
2、再向试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条，观察现象，并测量溶液温度的变化。
注意：盐酸用量大约为2ml，切不可过多，防止反应剧烈使酸液 冲出试管。
放热反应实验探究 实验步骤：
【学习任务一】化学反应中的热量变化
〖合作探究1〗实验6—1：
（反应离子方程式为：_________________________）
Mg+2H+=Mg2++H2↑
实验操作 实验现象 实验结论
镁条逐渐溶解
产生大量气泡
温度计指示
温度升高
该反应 热量
释放
实验6-2
1、将20gBa(OH)2 8H2O晶体研细后与10gNH4Cl在烧杯中混合，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上。
2、用玻璃棒快速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯，用手触摸烧杯下部，试着用手拿起烧杯。观察现象。
注意：强碱Ba(OH)2 8H2O有毒，不要用手直接接触
吸热反应实验探究 实验步骤：
实验操作 实验现象 实验结论
〖合作探究2〗实验6—2：
（反应方程式为:______________________________________________）
Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋10H2O
有刺激性气味气体产生
用手摸烧杯底部有冰凉感觉
用手拿起烧杯，木片上的水结成冰，木片粘结到烧杯的底部
该反应 热量
吸 收
一、吸热反应与放热反应
1、放热反应：
释放热量的化学反应。
常见的放热反应:
金属与酸或水的反应；燃烧反应;中和反应；缓慢氧化反应； 铝热反应；大多数化合反应等。
2、吸热反应：
吸收热量的化学反应。
常见的吸热反应：
Ba(OH)2和NH4Cl的反应（常温）；C与CO2（高温）；C与H2O(g)（高温）；大多数分解反应等。
明辨是非：
（1）需要加热的反应一定是吸热反应（ ）
（2）吸热反应一定需要加热才可以进行（ ）
（3）放热反应不需要加热即可发生（ ）
（4）放出热量的变化过程一定是放热反应（ ）
×
×
×
×
特别提醒：
1、吸热反应和放热反应属于化学反应，一些物质溶于水，也会有吸热和放热现象：浓H2SO4、NaOH(s)等溶于水要放热 ；NH4NO3(s)、NH4Cl(s)等溶于水要吸热 ，但不能说是放热反应和吸热反应。
2、一个化学反应是吸热还是放热，与反应条件（是否需要加热）没有必然联系。例如H2与O2的燃烧反应是典型的放热反应，但需要加热或点燃才能发生，Ba(OH)2和NH4Cl的反应是典型的吸热反应，但在常温下就可以发生，并不需要加热。
【思考】冬季生活中常常采用下列方法获得热量:
①烧炭取暖;②用电暖器取暖;③天然气壁挂炉取暖;④空调取暖;⑤地下水循环取暖等,都属于放热反应吗
提示:①③属于。发生化学反应时释放热量才是放热反应,①③分别属于煤炭和甲烷的燃烧反应。②④是电能转化为热能;⑤只是热量的交换。
化学反应的特征？
化学反应的实质？
化学反应中能量变化的主要原因是什么？
有新物质的生成
【学习任务二】化学反应中能量变化的原因
思考与交流
H2 + Cl2 = 2HCl
点燃
H—H
Cl —Cl
H—Cl
断开
断开
形成
H ·
＋
··
· Cl
··
：
→
Cl
··
··
H
··
··
一个化学反应的的过程，本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。
二、化学反应中能量变化的主要原因
H2 + Cl2 = 2HCl
H—H
Cl —Cl
H—Cl
吸收能量
断开
断开
吸收能量
形成
放出能量
点燃
化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。
Cl
··
··
H
··
··
··
· Cl
··
：
＋
H ·
→
化学反应中能量变化的原因---微观探析
旧键断裂吸收的热量大于新键形成放出的热量，为吸热反应；
旧键断裂吸收的热量小于新键形成放出的热量，为放热反应。
①该反应过程中共吸收 kJ能量，共放出 kJ能量。
②该反应 (填“放出”或“吸收”) kJ热量，为 ， 反应。
679
862
放出
183
放热
化学反应中的能量守恒
各种物质都具有能量，物质的组成、结构与状态不同，所具有的能量也不同。放热反应可以看成是反应物所具有的化学能转化为热能释放出来，吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存”。
反应物的总能量高
生成物的总能量低
生成物的总能量高
反应物的总能量低
吸热反应
放热反应
向环境释放能量
从环境吸收能量
反应物的总能量大于生成物的总能量 放热反应
反应物的总能量小于生成物的总能量 吸热反应
生成物
反应物的
总能量
生成物的
总能量
能量
能量
生成物
反应物
图1
生成物的
总能量
反应物
反应物的
总能量
图2
吸收热量
放出热量
反应能量变化曲线图
化学反应中能量变化的原因---宏观辨识
例题：已知反应A + B = C + D的能量变化如图所示，下列关于此反应的说法不正确的是（ ）
A．是吸热反应
B．该反应符合能量守恒定律
C．生成物C的能量高于反应物A的能量
D．反应中断开化学键吸收的总能量高于形成化学键放出的总能量
学以致用
C
1.现阶段人类获取热能的主要途径是： ；人类利用能源的三个阶段： 时期、 时期和 时期。
使用最多的常规能源是： 。
2.化石燃料获取能量面临的问题
(1)储量有限，短期内不可再生。
(2)影响环境：煤、石油产品燃烧排放的 等是大气污染物的主要来源。
物质的燃烧
化石燃料(煤、石油和天然气)
粉尘、SO2、NOx、CO
柴草
化石能源
多能源结构
【学习任务三】人类对能源的利用
3.节能减排的措施
(1)燃料燃烧阶段提高燃料的燃烧效率。
(2)能量利用阶段提高能源的利用率。
(3)开发使用新能源，目前人们比较关注的新能源有
等。
太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能
小明的爸爸是一名出租车司机，为倡导“绿水青山就是金山银山”这一理念，小明回到家和爸爸进行了一番争论。
小明认为：现在空气污染比较严重，应将汽车燃料改用新能源，或者污染较小的燃料。
小明的爸爸认为：现在城市污染不是很严重，新能源汽车价格高，续航能力差，不经济，汽油作燃料性价比高，适合长时间运行。
为了说服爸爸，小明又给爸爸展示了三张图片。
思考与交流
燃料 液化石油气 天然气(CNG) 95号乙醇汽油
价格(元/升) 4.8 2.3 6.9
热值(kJ/kg) 4.5×104 4.0×104 4.6×104
图2　常用车用燃料热值及价格
图3　不同能源在各年代所占比例
思考与交流：
1、你赞同谁的观点？你的理由是什么？
2、结合图3，对于能源的选择，请你再提几条符合小明目的的建议，并形成小论文相互交流（课下完成）。
节约石油资源，减少对空气的污染，天然气作汽车燃料性价比相对较高。
图3　不同能源在各年代所占比例
自主小结
作业布置：
通过查阅书刊或互联网搜索，了解煤和石油产品的燃烧排放物对环境和气候的影响，以及人类正在采取的应对措施，并完成思考与交流中对于能源选择的小论文。
谢谢
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