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化学反应中能量变化原因 燃料的选择和氢能的利用教学设计
课题 化学反应中能量变化原因 燃料的选择和氢能的利用 单元 第2单元 学科 化学 年级 高一
学习目标 1.能够利用化学键解释某些吸热反应和放热反应2.能够进行简单计算3.认识燃料的燃烧效率、保护环境、卡法清洁燃料的必要性和重要性
重点 如何合理利用化石燃料，提高燃料的燃烧效率，开发高效、清洁能源的重要性
难点 反应热的简单计算
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 通过生活中大大小小的气球引出能量的变化 思考 引起学生兴趣
讲授新课 化学反应中能量变化原因1.宏观反应物、生成物总能量的相对大小ΔH＝∑E(生成物) ∑E(反应物)思考：化学反应中的能量变化，可以用反应物与生成物的总能量的变化来说明，微观上怎么解释？提示：化学反应实质：旧化学键的断裂和新化学键的形成。思考：旧化学键断裂和新化学键形成有无能量变化？教师解释：化学键如同小磁球之间的作用力，旧化学键断裂需要吸收能量，新化学键形成会放出能量。微观（1）化学反应实质：旧化学键的断裂和新化学键的形成。解释：化学键如同小磁球之间的作用力，旧化学键断裂需要吸收能量，新化学键形成会放出能量。共价键的键能：断开气态物质中1mol某种共价键生成气态原子需要吸收的能量。说明：1、共价键的键能越大，该共价键越牢固。断开1mol某化学键所需的能量与形成1mol该化学键放出的能量相等。图示说明化学键的断裂及化学键的形成能量变化ΔH＝∑E(反应物键能) ∑E(生成物键能)例题：已知求图中x、y的值？Cl2 + H2=2HCl 吸收 242.7kJ +436.4kJ=679.1kJ 放出 2 × 431.8kJ=863.6kJ热化学方程式：Cl2(g) ＋H2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－184.5kJ·mol－1[小结]：化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的本质原因。一、化学反应中能量变化原因讨论：物质能量高低、化学键能大小、稳定性三者之间的的关系是怎样的？物质的化学键越牢固，断裂时需要吸收的能量越多，形成时释放的能量越多，物质的能量越低，物质越稳定。二、燃料燃烧释放的能量1.三大化石燃料（图片展示）现阶段人类获取热能的主要途径是：物质的燃烧 使用最多的常规能源是：化石燃料(煤、石油和天然气)2.热值：是指在一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量，单位是kJ·g－1。已知下列几种燃料的热值：如：C完全燃烧产物为CO2，H2完全燃烧为H2O(g)，S 完全燃烧产物为SO2等。热值排序 ：H2>天然气>石油>煤炭3.常规能源面临的问题(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粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源。4.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。5. 提高燃料燃烧效率的措施及意义 (1)提高燃料的燃烧效率的措施 ①尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气要尽可能充分接触，且空气要适当过量。 ②尽可能充分利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。 (2)提高燃料的燃烧效率的意义在于节约能源、节约资源、减少污染。三、氢能的应用前景1.能源特点2.氢能开发利用的困难与解决方法(1)困难：能耗高、储存和运输困难等。(2)方法：①在光分解催化剂存在条件下，在特定的装置中，利用太阳能分解水制氢气。②利用蓝绿藻等低等植物和微生物在阳光作用下分解水释放出氢气。③发现和应用贮氢材料，解决氢气的储存和运输问题。四、太阳能的利用1.能源与太阳能能源是人类生活和社会发展的基础。地球上最基本的能源是 太阳能。2.太阳能利用的能量转化方式2.太阳能利用的能量转化方式(1)太阳能转化为化学能 ①物质转化：在太阳光作用下，植物体内的叶绿素把水、二氧化碳转化为葡萄糖，进而生成淀粉、纤维素。②化学反应：③能量转化：光能→化学能。 (2)化学能转化为热能①物质转化：动物摄入体内的淀粉、纤维素能水解转化为葡萄糖，葡萄糖氧化生成二氧化碳和水，释放出热量，供给生命活动的需要。②化学反应：(C6H10O5)n＋nH2O nC6H12O6； C6H12O6＋6O2 →6H2O＋6CO2。③能量转化：化学能 →热能。3.太阳能的利用 交流、讨论并归纳总结ΔH的计算方法。讨论计算并回答问题学生比较各种能源的消耗构成；查阅并交流各自收集的资料网上查阅资料，并交流讨论提高燃料燃烧效率的措施及意义学生计算练习用化学方程式表示制取氢气的各种途径。从原料、反应条件和耗能等方面讨论更适于制取大量氢气的方法。阅读并分析各实例中能量的转化；阅读并归纳氢能的特点及开发利用的困难及解决方法。书写光合作用和动物体内葡萄糖在酶的作用下氧化释放能量的化学方程式；阅读，交流讨论，并归纳总结太阳能的利用方式有哪些。 从宏观和微观两方面理解能量的变化进一步探究化学反应中能量变化的实质，让学生认识到燃料燃烧过程中放出热量的大小决定于反应物总能量和生成物总能量的相对大小。将化学研究与社会生存相联系，使学生认识到在日常生活中节约能源、提高能源使用效率的重要性，培养其查阅资料的能力让学生认识制取大量氢气的必要性；认识到氢能开发的巨大潜力，比较分析各种制氢方法的优缺点。引导其寻找低成本制氢技术，以培养学生的分析能力和辩证唯物主义思想。培养学生阅读材料、思考问题的能力培养学生的环保意识，让其知道能源需要合理利用。并让其认识到开发新能源的必要性。
课堂小结 一．化学反应中能量变化原因1.宏观ΔH＝∑E(生成物) ∑E(反应物)2.微观化学反应实质：旧化学键的断裂和新化学键的形成。ΔH＝∑E(反应物键能) ∑E(生成物键能)化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的本质原因。二．
板书 化学反应中能量变化原因 燃料的选择和氢能的利用化学反应中能量变化原因ΔH＝∑E(生成物) ∑E(反应物)=∑E(反应物键能) ∑E(生成物键能)能源常规能源氢能的应用前景
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6. 2 化学反应中的热（第2课时）
苏教版 必修二
学习目标
1.能够利用化学键解释某些吸热反应和放热反应
2.能够进行简单计算
3.认识燃料的燃烧效率、保护环境、卡法清洁燃料的必要性 和重要性
参加化学反应的每一种物质内部都贮存着一定的能量，如同大大小小的气球。
思考
大气球变成小气球，怎么做？
=
放出部分空气
1.反应物、生成物总能量的相对大小
∑E(反应物) —
放出能量
∑E(生成物)
高
低
∑E(反应物) ＞ ∑E(生成物)
放出部分空气
=放出的能量
放热反应
一、化学反应中能量变化原因
思考
小气球变成大气球，怎么做？
=
吹进部分空气
+
高
低
吸收能量
∑E(反应物) + 吸收的能量=
∑E(反应物) ＜ ∑E(生成物)
吸热反应
∑E(生成物)
吹进部分空气
1.反应物、生成物总能量的相对大小
一、化学反应中能量变化原因（宏观分析）
思考
化学反应中的能量变化，可以用反应物与生成物的总能量的变化来说明，微观上怎么解释？
提示：化学反应实质：旧化学键的断裂和新化学键的形成。
思考：旧化学键断裂和新化学键形成有无能量变化？
分开小磁球需要能量（需施外力）
小磁球相互吸引会释放能量（球体因撞击而发热）
化学键如同小磁球之间的作用力，
旧化学键断裂需要吸收能量，新化学键形成会放出能量。
共价键的键能：
断开气态物质中1mol某种共价键生成气态原子需要吸收的能量。
1、共价键的键能越大，该共价键越牢固。
2、断开1mol某化学键所需的能量与形成1mol该化学键放出的能量相等。
2、化学键角度（微观层面）
一、化学反应中能量变化原因
Cl2 ＋ H2 = 2HCl
H
H
Cl
Cl
Cl
Cl
H
H
Cl
H
Cl
H
吸收能量
释放能量
图中的x、y值分别为多少？
吸收 242.7kJ + 436.4kJ
H－H
Cl－Cl
2H－Cl
放出 2 × 431.8kJ
=679.1kJ
=863.6kJ
Cl2 ＋ H2 = 2HCl
H
H
Cl
Cl
Cl
H
计算该反应的ΔH？
吸收 242.7kJ + 436.4kJ
H－H
Cl－Cl
2H－Cl
放出 2 × 431.8kJ
该反应放出能量:
=679.1kJ
=863.6kJ
<
863.6kJ － 679.1kJ =184.5kJ
Cl2 ＋ H2 = 2HCl
H
H
Cl
Cl
Cl
H
热化学方程式：
Cl2(g) ＋H2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－184.5kJ·mol－1
吸收
放出
吸热
放热
化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生
能量变化的本质原因。
一、化学反应中能量变化原因
讨论
物质能量高低、化学键能大小、稳定性三者之间的的关系是怎样的？
物质的化学键越牢固，
断裂时需要吸收的能量越多，
形成时释放的能量越多，
物质的能量越低，
物质越稳定。
石墨比金刚石更稳定
根据图示回答下列问题：
(1)该反应中反应物所具有的总能量______(填“高于”或“低于”)生成物的总能量。
1.已知N2(g)和O2(g)反应生成2 mol NO(g)吸收180 kJ能量，反应过程中能量变化如图所示。
(2)1 mol NO(g)分子中的化学键断裂时要吸收____ kJ能量。
(3)断裂1 mol N≡N吸收的能量x值为______。
低于
632
946
理解应用
二、燃料燃烧释放的能量
三大化石能源
煤
石油
天燃气
思考
燃烧质量相同的不同燃料，完全燃烧后放出的热相等吗？
二、燃料燃烧释放的能量
1、热值：
在一定条件下 的可燃物完全燃烧所放出的 ，
单位是:
如：C完全燃烧产物为CO2,H2完全燃烧为H2O(g),S 完全燃烧产物为SO2等。
热
单位质量
热值排序：
H2>天然气>石油>煤炭
2、过度使用化石能源带来的影响
2.常规能源
(1)现阶段人类获取热能的主要途径是物质的燃烧；使用最多的常规能源是化石燃料(煤、石油和天然气)。
(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粉尘、SO2、氮氧化物(NOx)、CO等是大气污染物的主要来源。
3、燃料燃烧中存在的问题解决方法
1
2
3
提高燃料的使用效率
积极开发优质 的新能源
节约现有的能源，尤其是减少作为燃料的煤和石油的开采
水力发电
风力发电
太阳能
氢能
优质新能源
三、氢燃料的应用前景
小标题
原料来源广
氢气的热值高
产物只有水，无污染
氢能特点
氢能应用
小标题
氢燃料电池发电
人造卫星、载人飞船的燃料
氢动力汽车、有轨电车
氢能特点
氢能开发利用的困难与解决方法
制氢
困难：制氢能耗高
解决：将太阳能转化为电能，再将水催化电解获得氢气，其中最关键的高效、廉价、绿色的催化技术已有突破性的进展。
储氢
困难：氢气难液化，贮存液氢的容器要求高
解决：储氢材料的研发和应用
课堂小结
二、燃料燃烧释放的能量
三、氢燃料的应用前景
1、氢能特点
2、氢能源应用的困难及解决方法
1、热值
2、过度使用化石能源带来的影响及解决方法
一、化学反应中能量变化原因
1.反应物、生成物总能量的相对大小(宏观)
2.化学键角度（微观）
⑴ 放热反应
断键 吸收能量 成键 放出能量
⑵ 吸热反应
太阳能的利用
阅读课本
下列关于合成氨反应的叙述中不正确的是(　　)
A.该过程表明，在化学反应中存在化学键的断裂与形成
B.过程②需吸收能量，过程③则放出能量
C.在催化剂的作用下，反应物的化学键变得容易断裂
D.常温下该反应难以进行，是因为常温下生成物的化学键难以形成
1.化学家证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如下：
D
课堂练习
2.反应A＋B―→C(放热)分两步进行：①A＋B―→X(吸热)，②X―→C(放热)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是（ ）
A
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