高中化学人教版 (新课标)必修2第一节 化学能与热能教案及反思
展开化学必修2 第二章 化学反应与能量
第一节 化学能与热能
一、学习目标及其分析
（一）学习目标
1．知识与技能目标
（1）知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因，能从微观的角度来解释宏观化学现象，进一步发展宏观现象与微观变化之间的联系。
（2）通过实验知道化学反应中能量变化的主要表现形式，能根据事实判断吸热反应、放热反应，了解吸热反应和放热反应的涵义，初步知道化学能与热能的内在联系及相互转变。
（3）通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化。
（4）通过具体实例说明提高燃料燃烧效率的方法，能够举出一些清洁燃料，体会提高燃料的燃烧效率的重要性 。
2．过程与方法目标
（1）通过化学能与热能的相互转变，从本质上理解化学反应中能量的变化，理解“能量守恒定律”，初步建立起科学的能量观、变化观。
（2）通过实验探究体验科学研究的一般过程，了解科学研究的基本方法。
（3）通过实验发展学习化学的兴趣，进一步形成交流、合作、反思、评价的学习习惯。
3．情感态度与价值观目标
（1）加深对化学在解决能源问题中重要作用的认识。
（2）通过生产或生活中的实例，了解化学能与热能间的相互转变，认识提高燃料的燃烧效率、开发新型清洁能源的重要性，引导学生关注能源、关注环保等社会热点。
（二）学习目标确定的依据
必修模块要求 | 选修模块要求 | ||
《课程标准》要求 | 《模块学习要求》 | 《课程标准》要求 | 《模块学习要求》 |
1．知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。 2．通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化。 3．认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料的重要性。
| 1．知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。 2．了解吸热反应和放热反应的涵义。 3．通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化。 4．举例说明化学能与电能的转化关系及其应用。
| 1．了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。 2．通过查阅资料说明能源是人类生存和发展的重要基础，了解化学在解决能源危机中的重要作用。知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义。 3．能举例说明化学能与热能的相互转化，了解反应热和焓变的涵义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。 | 1．了解化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。 2．能说出常见的能量转化形式。 3．通过查阅资料说明能源是人类生存和发展的重要基础。 4．了解化学在解决能源危机中的重要作用。 5．知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义。 6．能举例说明化学能与热能的相互转化。 7．了解反应热和焓变的涵义。 8．认识热化学方程式的意义，能正确书写热化学方程式并利用热化学方程式进行简单计算。 9．了解盖斯定律的涵义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。 |
二、教材分析
（一）教学重点的分析与确定
本节课题即化学能与热能，重点落在两者的内在联系和相互转化上，通过学习应使学生知道在我们所学习的知识中化学能是如何转化为热能的，在生活中化学能与热能的转化是如何实现的，加深学生对化学在解决能源问题中重要作用的认识。同时，通过生产或生活中的实例，使学生了解化学能与热能间的相互转变，加深对化学在人类发展过程中所起的作用。
基于以上观点确立教学重点为：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。
（二）教学难点的分析与确定
学生对于从化学键的角度来分析能量的变化存在一定的难度。首先，学生刚刚学习完化学键的知识，还达不到牢固掌握的程度，因此，要利用化学键的知识来解释一些问题，对于学生而言有一定的难度；其次，从本质上（微观结构角度）理解化学反应中能量的变化，是一个以抽象的思维理解宏观具体的变化，需要学生具有一定的抽象思维能力，因此对于学生能力的要求较高。
基于以上观点确立教学难点为：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。
三、教学设计思路
本人在教学过程中通常会根据实际选用以下两种不同的教学方式：
（一）实验探究教学：首先从一个燃烧实验入手→启发学生理解物质发生化学反应的同时还伴随着能量的变化，而这些能量变化通常又表现为热能变化→进入实验探究教学→提出“为什么有的化学反应吸热，而有的化学反应放热” 的问题→进入理论思考教学→提出人类如何利用化学反应产生的热量问题→进入实际应用教学。
这一教学思路强调的是科学研究的一般过程，即应用实验创设教学情境，引发学生发现并提出新的问题，设计并进行实验用以收集、整理事实和数据，再得出结论，抽象出吸热反应和放热反应的概念，然后上升到理论高度去理解概念，最后应用到实际中去。整个教学过程即是一个完整的科学探究过程。
这种教学过程的设计符合学生对事物的认知过程。即由感性认识再到理性分析，由宏观的外在表象到微观的本质认识，再到实际的应用层面，易于降低学习难度，同时体现一种化学学科的科学研究方法。
在实验探究的过程中，可以通过设计实验方案、学生之间的交流、讨论、反思以及和多方面评价来很好地实现三维目标。本教学方法突出体现了探究的功能，可以培养学生多方面的能力。
（二）实际应用教学：首先让学生观看人类开发和利用能源的录像、图片等，或提出一个有关能源的社会实际问题进行讨论→进入实际应用教学→使学生认识到化学反应所释放出的能量是当今世界上最重要的能源，研究化学反应中能量变化的重要意义→进入实验探究教学→引导学生考虑怎样从本质上去理解：为什么有的化学反应吸热，而有的化学反应放热？→进入理论思考教学。
这一教学思路强调的是将化学研究与社会的生存和发展密切联系起来，引导学生从实际出发去研究化学反应，在教学过程中也可以很大程度地调动学生学习化学的积极性，体会到化学知识的学习与生产、生活的密切关系。
四、学时安排及教学过程
本节课的教学，计划安排2学时，可分为三个课堂教学单元进行：实验探究教学，理论思考教学，实际应用教学。这三个教学单元相互联系，同时又各自平行独立，其中任何一个单元都可以作为教学切入点进行课堂整体教学。
课时 | 化学能与热能（第一课时） | |
教学方法 | 采用分组讨论探究式教学 | |
仪器、用品 | 温度计、玻璃棒、烧杯、50mL量筒、玻璃片、砂纸、试管、6mol/L的盐酸溶液、1mol/L的NaOH溶液、Ba(OH)2·8H2O晶体、NH4Cl晶体、铝片 | |
教师活动 | 学生活动 | 设计意图 |
1.[创设问题情景] 在一支试管中放入一小块生石灰，加入少量水，让学生观察实验现象，再让学生用手触摸试管外壁，然后要求学生回答观察到了什么现象？触摸试管外壁时有何感觉？说明什么问题？并要求学生写出反应方程式。 2. [设问] 热能是能量的一种表现形式。那么，除刚才的这个反应，其它的化学反应过程中是不是也会有能量变化呢？其表现形式又是怎样的？根据你已有的知识经验举例说明。 3. [归纳小结] 物质在发生化学反应的同时还伴随着能量的变化，这些能量变化通常又表现为热量的变化。 4. [设疑并引出新内容] 那么，化学变化中热量变化的具体形式又有哪些呢？这将是我们本节课研究的主要内容。下面我们通过实验来进行研究、探讨，从中我们还可以了解到科学研究的一般过程和方法。 5. [指导学生进行分组实验] 教师在投影仪上给出【实 验2-1】的实验要点：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。 （其中【实验2-1】的实验报告附于教案的后面） 教师在投影仪上给出【实验2-2】的实验要点：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。 教师在投影仪上给出【实验2-3】的实验要点：（建议将教材中的实验改为下列三组对比实验。）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。 6. [总结] 本节课我们结合已有的知识经验，以实验为主要的研究手段，初步探讨了化学反应中的能量变化及其主要形式。相信通过学习，同学们会有许多收获。但是，随着学习的深入，也必然会有更深层次的问题涌现出来，比如：化学反应中为什么伴随有能量的变化？为什么有的反应放热，有的反应吸热？如何来合理地表达反应中的能量变化？等等。这些问题我们将在下一节课上进一步探讨。 7. [布置作业] 见后面附件二 |
1.[学生讨论回答] 生石灰与水反应生成糊状的氢氧化钙，试管发烫，说明反应放出了热能。
2. [学生举例、说明]
5. [学生进行分组实验] 探究实验并完成【实验2-1】的实验报告 探究实验并完成【实验2-2】的实验报告 探究实验并完成【实验2-3】的实验报告 （注：此实验报告在上课前已发于学生）六个学生分成一组进行实验，其中每两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。
6.整理笔记。 |
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[板书设计] 第一节 化学能与热能（第一课时） 化学能与热能的相互转化 【实验2-1】铝与盐酸反应 放热反应 【实验2-2】氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应 吸热反应 【实验2-3】酸碱中和反应 中和热概念 | ||
课时 | 化学能与热能（第二课时） | |
教学方法 | 采用教师引导，学生分组讨论进行教学；多媒体教学 | |
仪器、用品 | 投影仪，多媒体课件 | |
教师活动 | 学生活动 | 设计意图 |
1.[导入] 通过上节课的学习，我们对化学反应中的能量变化有了初步的认识，知道了反应中 的能量变化通常表现为热量的变化——放热或者吸热，也了解了中和热的概念。那么，很多同学也许会有这样一些疑问：化学反应中为什么会有能量变化？为什么不同反应的热效应不同？本节课，我们将围绕这些问题，先从微观和宏观的角度来揭示这些秘密，最后再谈谈化学在能源开发、利用中的作用和地位。 2. [创设问题情景] 钠和氯气的混合气体微热会发生什么现象？为什么？反应时放热还是吸热？ 3. [进一步思考] 反应中的热量由何而来？ 钠和氯气反应的本质是什么？ 4. [进一步思考] 这与反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成是不是有什么联系呢？ 5. [设疑并引发思考] 这是书本中的语句，同学们可不可以联系第一章的知识用实例解释一下呢？同学们可以按照分好的小组进行讨论。 6.[教师补充讲解] 化学反应的本质是反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。化学键是物质内部微粒之间强烈的相互作用，断开反应物中的化学键需要吸收能量，形成生成物中的化学键要放出能量。由于破坏旧键吸收的能量少于形成新键放出的能量，根据“能量守恒定律”，多余的能量就会以热量的形式释放出来。 7. [提出新问题] 刚才我们从微观的角度分析了化学反应中能量变化的主要原因，那么，又怎样从宏观的角度来判断一个反应到底是放热还是吸热的呢？各种物质中都含有化学键，因而我们可以理解为各种物质中都储存有化学能。化学能是能量的一种形式，它可以转化为其他形式的能量。不同物质由于组成、结构不同，因而所包含的化学能也不同。在化学反应中，随着物质的变化，化学能也随之改变，如H2 与Cl2、O2的反应。那么，一个化学反应吸收能量还是放出能量是由什么决定的呢？你可以通过完成同步学案来体会一下。 8. [引发新思考] 我们学习这个知识点就回答了我们开课时候所提出要解决的问题了。那现在我们就可以回答[思考与交流]中提到的问题——你对化学反应的特征有了什么进一步的认识？ 9. [阅读课本中的科学视野“生物体中的能量转化”“社会发展与能源利用”“人类利用能源的三个阶段”相关图片、资料及播放录像] 10. [思考、交流] 根据你的经验体会，谈谈你对当前能源利用、开发及能源危机的看法。 11. [总结] 化学反应伴随能量变化是化学反应的一大特征。我们可以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。化学在能源的开发、利用及解决日益严重的全球能源危机中必将起带越来越重要的作用，同学们平时可以通过各种渠道来关心、了解这方面的进展，从而深切体会化学的实用性和创造性。 12. [布置作业] 见后面附件二 |
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2. [学生思考、讨论] 钠和氯气微热时钠在氯气中剧烈燃烧，火焰呈黄色。这是因为反应在有限的空间里进行，放出大量的热。 3.[学生思考、讨论] 从化学键角度分析钠和氯气反应的本质。 4.[学生思考、讨论] 断开反应物中的化学键需要吸收能量，形成生成物中的化学键要放出能量。 5.[学生分组讨论，并自主归纳出结论] 钠原子和氯原子都是不稳定的，而变成钠离子和氯离子后就相对稳定，钠离子和氯离子结合成氯化钠后就更稳定了，稳定则能量低，由以前能量高变为现在能量低所以发出了能量，固形成化学键要发出能量。 6. [学生自主小结] （1）化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。（2）能量是守恒的。
7. [学生讨论、交流] （1）一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小。（2）画出反应物、生成物总能量的大小与反应中能量变化的关系示意图。
8. [学生讨论回答] 化学反应不仅有新物质生成，而且伴随着能量的变化。
10. [学生讨论、交流]
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学生将化学能与热能的化学知识应用于生产、生活实践的意识，能够对于化学有关的社会和生活问题做出合理的判断。树立正确的能源观。
11.帮助学生总结从微观角度理解化学反应中能量的变化，树立正确的能源观。 |
[板书设计] 第一节 化学能与热能（第二课时） 一、 化学键与化学反应中能量变化的关系 破坏化学键要吸收能量；形成化学键时放出能量。 反应物的总能量=生成物的总能量 + 热能 即为放热反应 反应物的总能量==生成物的总能量 - 热能 即为吸热反应 二、 化学能转化成热能
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五、教学反思
本人认为在对比了新旧教材和必修、选修模块的基础上我们才能更好的把握新课标的教学要求。明显地，新教材中的教学目标的要求和旧教材的是不一样的，必修和选修模块要求也是不一样的，这就要求我们的教学应该更注重生活化和实用化，所以本节课可采用分组讨论探究式教学。即以实验探究教学作为切入点，从常见的例子生石灰与水反应入手，启发学生理解物质发生化学反应的同时还伴随着能量的变化，而这些能量变化又通常表现为热能变化，提出化学能与热能之间是怎样转化的？为什么有的化学反应吸热，而有的化学反应放热？进入实验探究教学，通过实验1、 实验2、 实验3，抽象出吸热反应、放热反应和中和热的概念，在实验探究过程中学生可以感受研究化学反应中热量变化的过程和方法。在教学中教师一定要注意新、旧知识的衔接和启发学生进行讨论和对比，同时在设计实验时候，可以对教材中的实验进行适当的改造。
新教材一个很好的地方就是注重科学探究的过程，体现了学生的主体性和自主性，由于进行的是分组实验探究式教学，本人认为必须要控制好课堂秩序，给予学生必要的指导，才能既体现了新课程的理念又使知识得到落实。
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