高中鲁科版 (2019)第2章 化学键 化学反应规律第2节 化学反应与能量转化教案

这是一份高中鲁科版 (2019)第2章 化学键 化学反应规律第2节 化学反应与能量转化教案，共8页。
化学反应中的能量变化 常见放热 吸热反应
1.∑E（反应物）＞∑E（生成物）——放热反应（能量释放）
∑E（反应物）＜∑E（生成物）——放热反应（能量释放）
2.反应物总能量＞生成物总能量 放热反应 反之吸热
教学反思：

板书设计：二、化学电池
负极判断方法：1.失去电子的一极
2.发生氧化反应
3.阴离子移向的极
4.电极溶解
教学反思：
课题
2.2化学反应与能量转化
课时
第1课时
授课班级
高一
授课时间
教学目标
变化观念与平衡思想：
通过生产、生活、实验中的实例，了解化学能与热能的相互转化，建立吸热反应、放热反应的概念，从能量变化的视角发展对化学反应的认识。
科学态度与社会责任：
关注与化学有关的社会热点问题，认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料的重要性，增强节约能源及环境保护等意识，逐步形成可持续发展的思想。
宏观辨识与微观探析：
通过认识化学反应中能量变化的实质，进一步深化对化学反应的微观认识。
教学重点
化学键与化学反应能量的关系。吸热反应和放热反应。
教学难点
化学反应能量变化的本质
课前准备
课件与实验用品
教学方法
引导观察发现，分析归纳
教学过程
知识回顾
1.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。
2.化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键形成。化学键断裂和形成伴随着能量的变化。旧化学键的断裂需要吸收能量 新化学键的形成会释放能量。
二、导语
自然界的水是从高往低处流，如果从低处往高处流，需要什么呢？冬天你如何取暖？热量从哪儿来？物理变化获得还是化学变化获得呢？利用化学变化能干什么呢？
三、讲授新课
展示课件：人们利用化学反应可以干什么？
活动一：认真研读课件中图片，思考问题：什么是化学变化？化学变化能给人类提供新物质，是否能给人类提供能量？
活动二：看看下图，与同伴交流下，化学反应可以干什么？
解释：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。
板书：利用化学反应：
一是制取物质 二是利用反应中的能量
展示课件：“联想质疑”相关图片
活动三：在以下两个你熟悉的化学反应中，除了物质的变化外是否还有能量的变化？如果有，是什么样的能量变化？
思考
1.如何理解化学能？
2.木炭在空气中燃烧时，化学能会转化成哪些形式的能量？
3.电解水的过程中，电能转化成哪些形式的能量？
4.电解水的过程中，电能转化成化学能。那么，化学能可以转化成电能吗？
（PPT展示）
1.化学能是指储存在物质当中的能量。不同的物质不仅组成不同、结构不同，所包含的化学能也不同。
2.木炭在空气中燃烧时，化学能会转化成热能、光能。
3.电解水的过程中，电能转化成化学能。
4.电解水的过程中，电能转化成化学能。那么，化学能可以转化成电能（如后面即将学到的原电池）。
（PPT）活动·探究 感受化学反应中能量的变化
化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。 旧化学键断裂吸收能量，新化学键形成释放能量。化学反应中，不仅有物质变化还伴随着能量变化。
实验用品
锌粉，铁粉，碳酸氢钠，稀盐酸，柠檬酸，蒸馏水；
试管，烧杯，温度计，胶头滴管，药匙。
根据教材“活动探究”所给用品小组合作设计实验方案并进行实验，感受化学反应中的能量变化。完成学案表格。
【投影】多媒体投影表格，展示个小组有关实验设计和结论
实验内容
实验现象
结论
活动四：思考
1.上述反应中，哪些是释放能量的反应？哪些是吸收能量的反应？
2.化学反应中为什么会有能量的变化？
3.回顾我们学过的化学反应，总结常见的放热反应有哪些？常见的吸热反应有哪些？
4.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应吗？反应吸热还是放热与反应条件有无关系？
板书：1.每一个化学反应都伴随着能量的变化，有的反应吸收能量，有的反应释放能量。
2.吸收热量的化学反应叫做吸热反应。3.释放热量的化学反应叫做放热反应。
4.常见的放热反应 常见的吸热反应
物质与氧气的反应 碳酸钙受热分解的反应
燃料的燃烧 碳酸氢钠与柠檬酸的反应
中和反应 氢氧化钡晶体与氯化铵的反应
金属与酸 碳单质与二氧化碳反应
活泼金属与水的反应
生石灰和水反应
大部分化合反应
需加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如碳和氧气的反应；反应吸热还是放热与反应条件没有直接关系，吸热反应不一定需要加热。如碳酸氢钠与柠檬酸的反应。
展示课件：反应中能量变化的实质
活动五：请根据下列信息判断氢气燃烧生成水蒸气时是吸收能量还是释放能量。
思考
1.什么是键能？
2.2H→H2中能量如何变化？
3.吸收能量和释放能量的反应中，反应物本身所具有的能量和生成物本身所具有的能量之间的大小关系分别如何？
4.不同的物质不仅组成不同、结构不同，其内部所储存的能量（化学能）也不同，是否可以从物质自身储存的化学能的变化来分析化学反应能量变化的原因呢？
板书：
1.拆开1 ml气态分子成气态原子所需的能量叫键能。单位：kJ/ml
2.1ml H2中含有1mlH－H，在250C 101kPa条件下，由H原子形成1mlH－H要放出436kJ的能量，而断开1mlH－H重新变为H原子要吸收436kJ的能量。
3.
4.∑E（反应物）＞∑E（生成物）——放出能量
∑E（反应物）＜∑E（生成物）——吸收能量
投影：
（PPT展示）1.化学反应的过程,可以看成是能量的“贮存”或“释放”的过程
2. 在化学反应过程中，如果形成新化学键释放的能量大于破坏旧化学键吸收的能量，就会有一定的能量以热能、电能或光能等形式释放出来——放热反应；如果形成新化学键释放的能量小于破坏旧化学键吸收的能量，则需要吸收能量——吸热反应。
3. 一个确定的化学反应发生时是吸收能量还是释放能量，取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。如果反应物的总能量大于生成物的总能量，就会向外界释放能量—放热反应；如果反应物的总能量小于生成物的总能量，就会从外界吸收能量——吸热反应。
4..从化学键的角度分析（微观角度分析）
放热反应：断裂化学键吸收的能量＜形成化学键释放的能量
吸热反应：断裂化学键吸收的能量＞形成化学键释放的能量
5.从物质内部能量的角度分析（宏观角度分析）
放热反应：反应物的总能量＞生成物的总能量
吸热反应：反应物的总能量＜生成物的总能量
说一说
自古代开始，人们就已经能利用化学反应的能量变化。现在人们常常利用化学反应将化学能转化为热能、电能等其他形式的能量，用于生产、生活和科研。化学反应中常见的能量转化形式有哪些呢？
展示课件：化学反应中能量转化的形式
人们常常利用化学反应将化学能转化为热能、电能等其他形式的能量，用于生产、生活和科研。
铝热反应----------焊接钢轨
铝--空气海洋电池-供电
【练习】完成学案巩固练习
【作业】本课时课课练习
课堂
记录
课题
2.3 化学电池
课时
２课时
授课班级
高一
授课时间
教学目标
1、引导学生了解原电池的工作原理。
2.通过“初识氢氧燃料电池”“设计一个简单的原电池”等活动，认识到原电池能将化学能转化为电能，并建立关于原电池构成的认识模型，发展“证据推理与模型认”化学学科素养。
教学重点
原电池工作原理
教学难点
原电池工作原理
课前准备
实验用品
教学方法
引导阅读探究，归纳梳理
教学过程
知识回顾
1.化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键形成。化学键断裂和形成伴随着能量的变化。旧化学键的断裂需要吸收能量 新化学键的形成会释放能量。
2.吸收热量的化学反应叫做吸热反应。 3.释放热量的化学反应叫做放热反应。
4.从化学键的角度分析（微观角度分析）
放热反应：断裂化学键吸收的能量＜形成化学键释放的能量
吸热反应：断裂化学键吸收的能量＞形成化学键释放的能量
5.从物质内部能量的角度分析（宏观角度分析）
放热反应：反应物的总能量＞生成物的总能量 吸热反应：反应物的总能量＜生成物的总能量
6.人们常常利用化学反应将化学能转化为热能、电能等其他形式的能量，用于生产、生活和科研。
二、导语
发明电池的故事
伏特是意大利帕维亚大学的研究电学的物理学家。
有一天，伏特看了一位名叫加伐尼的解剖学家的一篇论文，说动物肌肉里贮存着电，可以用金属接触肌肉把电引出来。看了这篇论文，伏特非常兴奋，便决定亲自来做这个实验。他用许多只活青蛙反复实验，终于发现，实际情况并不像加伐尼所说的那样，而是两种不同的金属接触产生的电流，才使蛙腿的肌肉充电而收缩。
为了证明自己的发现是正确的，伏特决定更深入地了解电的来源。
为了纪念他的贡献，人们把电压的计量单位叫做伏特，简称伏，符号V。比如我们手电筒里的电池的电压是1.5伏特，我们家里的电灯的电压是220伏特。
展示课件：各种各样的电池
各式各样的化学电池的发明也是化学科学对人类的一个重大贡献。那么，什么是化学电池？原电池构造如何？怎样工作的呢？
三、讲授新课
展示课件：氢氧燃料电池视频
思考：
1.什么是化学电池？ 2.什么是原电池？
板书：
化学电池：根据原电池原理制成的电池。
原电池：利用氧化还原反应将化学能直接转化成电能的装置。
活动一：观察·思考
人们不仅利用氢气、氧气反应产生的热能为火箭升空提供动力，还通过电池利用氢气、氧气反应产生的电能为航天器供电。下图是一个简易的氢氧燃料电池的实验装置示意图。请用图a装置电解获得氢气和氧气，再按图b所示连接装置进行实验，记录观察到的实验现象。
实验过程中，电流表指针发生明显偏转，燃料电池中发生了反应：2H 2 + O 2 = 2H 2 O.
思考：
1. 简易氢氧燃料电池是如何将化学能转化成电能的？
2. 组装电池需要满足哪些基本条件？
先看视频：
（阅读交流结果：)
(学生讲解氢氧燃料电池图）原电池工作原理
在图b所示装置中，氧化与还原反应分别在两个不同的区域进行。其中，氢气分子中的氢原子在左侧石墨电极上失去电子，氢气作为电池的负极反应物；氧气分子中的氧原子在右侧石墨电极上得到电子，氧气作为电池的正极反应物。稀硫酸中存在的自由移动的离子起到传导电荷的作用，导线起到传导电子的作用。
（引导)１．在装置中起导电的物质有哪些 ？２．导体有几种类型？
３．选择正负极材料依据？（电势差）
展示课件：
活动二：回忆思考：通过以上实验想想原电池是由哪几部分组成的，构成原电池的条件又有哪些？
组成：两电极、导线、电解质溶液以及容器
展示课件：
与同伴交流：怎样才能构成一个原电池呢？
板书：
原电池的构造
①电极反应物-------自发进行氧化还原反应 ②两个电极-------导电的固体（有活性差）
③电子导体--------导线 ④离子导体-------传导电荷的电解质 ⑤必须形成闭合回路
练习：展示课件：
思考：你平常使用的5号电池或7号电池都是锌锰干电池。锌锰干电池分为酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池两种。酸性锌锰干电池的组成如图 所示。在酸性锌锰干电池中，负极反应物和正极反应物分别是什么？正负极材料分别是什么？离子导体是什么？
活动三：设计原电池
活动·探究
利用所给用品设计装置并进行实验，将下列反应所释放的能量转化为电能。
实验原理：Zn+2H+====Zn2++H2↑
实验用品： 锌片，铜片，石墨棒，稀硫酸，稀盐酸； 烧杯，导线，电流表，开关。
方法导引：
实验方案设计与实施
设计思路及依据
实验装置
实验现象
Zn+2H+====Zn2++H2↑
确定
负极
选择负极反应物:_ ___
选择负极材料:___ _
确定
正极
选择正极反应物:___ ___
选择正极材料:___________
构成闭
合回路
选择离子导体:____________
选择电子导体:___ _
【思考】1. 分析锌、铜、稀硫酸原电池的工作原理。
2. 锌片、铜片与稀硫酸，哪些可以替换为其他物质却同样能产生电流？
找小组根据自己实验探究的体会进行回答
（评价、总结归纳原电池的工作原理）当把铜片和锌片一同浸入稀硫酸时，锌原子失去电子被氧化成 Zn 2+ 进入溶液，锌片上的电子通过导线流向铜片，溶液中的 H + 在铜片上获得电子而被还原形成氢原子，氢原子结合成氢分子在铜片上逸出。电极反应式: 负极Zn - 2e - ==== Zn2+；正极2H + + 2e - ==== H 2 ↑。
展示课件
与学生一起交流结果
小结：
正极资料：铜片（石墨）
负极材料：锌片
电解质溶液：稀硫酸（或稀盐酸或含有正极反应物H+
电子导体）
正极反应：Zn-2e-=Zn2+
负极反应：2H++2e-=H2↑
再次思考：如何选择原电池正负极材料和离子导体的选择
1.负极反应物为金属时，用负极反应物做负极材料（活动性比正极强）
2.负极反应物不导电时，负极材料用惰性导电材料（如石墨）
3.不与正极反应物和离子导体发生反应且能导电的固体
金属（活动性比负极弱）或石墨
4.一般是能电离出正极反应物离子的电解质溶液
（燃料电池正极反应物位O2，电解质不做反应物）
根据原电池原理，人们设计出了各种各样的原电池，满足人们生产和生活的需要。市场上的化学电池有干电池（属于一次电池）、充电电池（又称二次电池）和燃料电池等。手电筒等使用的锌锰电池属于干电池，而汽车用的铅蓄电池以及手机用的锂离子电池等属于充电电池。燃料电池由于具有能量转换效率高、能长时间提供电能等优点而主要应用于航天和军事领域。
展示课件：化学电池的分类
干电池（一次电池）
充电电池（二次电池）
【作业】1、本节教材习题4、7、8、11。 2、课课练。
课堂记录