化学人教版 (新课标)第一节化学能与热能教案设计

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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、教材分析

本章属于化学反应原理范畴，是化学学科最重要的原理性知识之一，也是深入认识和理解化学反应特点和进程的入门性知识。在学习了“物质结构元素周期律”之后，应用物质结构理论来指导化学反应原理的学习，是对第一章内容知识的深化。初中化学从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识，而在选修模块“化学反应原理”中，将从科学概念的层面和定量的角度比较系统深入地学习化学反应和能量的原理。因此，本节内容既是对初中化学相关内容的提升与拓展，又是为选修“化学反应原理”奠定必要的基础。同时化学反应中物质释放的热能是现代能量的主要来源，在工农业生产，科学技术研究和日常生活中都有广泛的应用，与我们每个人息息相关。第一节从该知识入手符合学生认知习惯，也体现化学的实用性和重要性，增进学生对化学的兴趣和情感，体会化学学习的价值。

二、教学设计思路：

本节课分为三部分：化学能与热能转化的理论分析、实验探究以及社会应用。由于新教材注重学生的学习过程，以培养学生的学习能力，提高学生的科学素养为主旨，因此在教学上我对教材进行重组，第一课时：先以一学生熟悉的实验作为切入点，并通过学生小组展示社会生活中对化学反应产生的热能的利用，激发学生学习的兴趣，启发学生认识到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；然后进入实验探究教学，通过实验1、实验2让学生在实验探究过程中亲身感受研究化学反应中热量变化的过程和方法，并通过改进实验2，培养学生创新能力和环保意识；再从实验探究引发理论思考，化学反应中能量变化的本质是什么。并让学生从已经掌握的物质结构初步知识，迁移到微观结构进行分析：断开化学键，吸收能量；形成化学键，放出能量，揭示了化学反应中能量变化的主要原因。再结合能量守恒定律，认识宏观表现，反应物总能量大于生成量总能量，化学反应放出能量；反应物总能量小于生成物总能量，化学反应吸收能量。在理论教学的同时，为了避免枯燥、难懂，我借助丰富的教学手段，如开展探究实验，小组展示、播放微观模拟录像、利用图表等等，尽量使教学更加形象生动、浅显易懂。第二课时则以认识中和热（实验3）以及探究中和热的测定为主要内容，学习定量实验的操作原则，着重培养学生的实验能力和创新能力。

三、教案

课题	化学能与热能
教学目标	1、了解化学能与热能间的相互转变，能从化学键的角度理解化学反应中能量变化的主要原因，并能根据事实判断吸热反应、放热反应。 2、通过化学能与热能的相互转变，理解“能量守恒定律”，初步建立起科学的能量观。 3、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，并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。 4、加深对化学在解决能源问题中重要作用的认识，增进学生对化学的兴趣和情感，体会化学学习的价值。
重点	1.化学能与热能的内在联系及相互转变。 2.从本质上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。
难点	从微观角度理解化学反应中能量的变化
教学方法	小组合作与探究，启发式教学
仪器、用品	多媒体实验仪器略
教师活动		学生活动	设计意图
【创设问题情景】方案一：烟火实验（演示或播录像）; 方案二：即热型保温饭盒；方案三：氢气和氯气的混合气体遇到强光会发生什么现象？为什么？（氢气和氯气的混合气体遇到强光会发生爆炸。这是因为反应在有限的空间里进行，放出大量的热，使周围气体急剧膨胀。）【讲解】可见化学变化中除有新物质生成外，常伴随着放热、发光、等现象发生。热能、光能都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。【投影归纳】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。【思考与交流】P31对化学反应特征有什么进一步认识？【板书】化学反应：物质的转化能量的转化（解释：实际上人们研究化学反应，有两个主要的目的：一个是研究物质的组成（或得到新的物质），二是研究物质变化时伴随的能量改变。）【提问】大家知道哪些利用化学反应产生热能的例子吗？请学生上台展示。（结合课本P34【科学视野】）【归纳】人类文明始于用火-----热能的使用，现代社会的一切活动都离不开能源，在影响全球经济和生活的各种因素中，能源居于首位。下面我们就通过实验来感受化学能与热能的转化。实验探究2-1 【投影步骤】【投影】1.铝与盐酸反应的化学方程式：　。 2.在反应过程中你将能看到什么现象？3.用眼睛不能直接观察到反应中的热量变化，你将采取哪些简单易行的办法来了解反应中的热量变化？（分析：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。）【结论】该反应有热量放出实验探究2-2 【投影步骤】【投影】滴水在玻片上有什么作用？为什么要将晶体研细？要有明显的现象，在实验中应注意哪些问题？【归纳】：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；【投影】该反应可能放出什么气体，因此实验中要注意什么？可以如何改进实验？哪一组的设计最好？【归纳】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：如在烧杯上方放置带孔塑料板，板上放置吸有硫酸的棉花。【投影】实验改进：【结论】该反应需要吸收热量【过渡】化学反应中为什么会有能量变化？为什么有的反应放热，有的反应吸热？接下来，我们将围绕这些问题，从微观和宏观的角度来揭示这些秘密。【板书】1、微观角度：【分析】回到氢气和氯气的反应，请大家从化学键的角度思考：该反应的本质是什么？（在化学反应中，从反应物分子转化为生成物分子的过程中，各原子的内部并没有发生什么变化，但原子的结合方式发生了改变。）【投影分析】而H2→2H时，化学键怎么变？能量怎么变？化学键的变化与能量的变化有什么关系？当H＋Cl→HCl时，化学键怎么变？能量怎么变？化学键的变化与能量的变化有什么关系？（可结合例子:加热NaCl至熔融，即破坏离子键需吸收热量。）【播放动画】演示微观解释【投影】结论：化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。（在这个过程中旧的化学键被破坏，并形成新的化学键。实验证明，破坏旧的化学键时，需要从环境吸收能量来破坏原子间的相互吸引；在形成新的化学键时，由于原子间的相互吸引而对外释放能量。而化学反应中热量的变化就来源于旧化学键的破坏和新化学键的形成所发生的能量变化。）【思考】能量会不会在反应过程中损耗或消失？【板书】（2）宏观体现【板书】化学反应：物质的转化―――质量守恒能量的转化―――能量守恒【分析】能量有各种不同的形式，它能从一种形式转化为另一种形式，或者从一物体传递给另一物体，但在转化和传递过程中，能量的总值是保持不变的（这叫能量守衡定律）。因此在化学反应过程中，与质量守恒一样，能量也是守恒的。(可结合物理的动能势能的转化过程) 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。【深入思考】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？【引导】这个积木投影模拟了反应中能量转化的过程，你能找出其中的规律吗？【投影分析】放热反应：（吸热反应类似上图，略，详见课件）【投影小结】结合课本图2－1 （可借助课本图2－1帮助学生理解：如水总是向低处流，即从势能大的地方向势能小的地方流这样就可以产生动能进行发电；若将水从山底引入山顶，就需抽水机提供能量，使势能增大。）结论：一个化学反应是释放能量还是吸收能量取决于：反应物总能量与生成物总能量的相对大小【练习】1.下列各图中，表示正反应是吸热反应的图是( A )。 2．氢气燃烧反应，反应的条件是点燃，这部分能量有什么作用？ (反应的吸热或放热与反应条件没有直接联系) 3. 从能量的角度考虑，你对化学反应有新的认识吗？【作业】1、完成实验报告； 2、【思考与交流】：酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热。如果要通过实验来测定盐酸与氢氧化钠反应的中和热，你认为在设计实验装置和操作时应该注意哪些问题？你准备如何设计并进行实验？		观察，描述现象。思考，回答学生举例、说明学生小组形式上台展示课前收集的相关资料：煤炭燃烧，神六升空等等。学生以小组形式进行实验操作、记录，讨论交流，反思评价，填写学案。设计，尝试小组间交流、比较、反思。运用已掌握的知识，从化学键角度分析氢气和氯气反应的本质。从微观角度思考化学键与能量的关系。进行知识迁移：从质量守恒到能量守恒学科交叉从宏观角度思考观察投影，寻找能量转化的规律，归纳回答举牌回答加深理解	直观形象，引起学习兴趣培养小组合作精神及收集、整理资料的能力，加深对化学在解决能源问题中重要作用的认识，体会化学学习的价值。体验科学研究的一般过程，了解科学研究的基本方法，并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。培养创新精神和环保意识通过实验1、实验2让学生在探究过程中亲身感受化学反应中的放热与吸热，并激发究其根源的兴趣播放微观模拟录像和投影，丰富的教手段使理论教学变得形象易懂。从化学反应中的质量守恒原理迁移到能量守恒，符合认知习惯。利用积木图形，直观形象的说明能量的转化过程充分利用课本资源，帮助学生理解消化新知识。对学生的知识掌握情况一目了然反应的吸热或放热与反应条件没有直接联系
[板书设计] 第一节化学能与热能化学反应：物质的转化―――质量守恒能量的转化―――能量守恒一、化学能与热能的相互转化 1、社会生活 2、实验探究化学反应通常伴随热量变化吸热放热二、化学反应中能量变化的主要原因 1、微观解释化学键断裂―――吸收能量化学键形成―――放出能量 3、宏观体现当E反>E生为放热反应当E反<E生为吸热反应

四、教学反思

本节教学指导思想：以学生为主体，注重学生的学习过程，培养学生的学习能力，提高学生的科学素养。因此在教学上我对教材进行重组，按照从生活到课本再到生活，从实践到理论的顺序，充分利用学生的求知欲，设计层层实验和问题情景，使学生在自主实验、积极思考、和相互讨论中发现问题、分析问题和解决问题。

同时本节课理论性很强。而现代心理学认为，学习者并不是把知识从外界机械地搬到记忆中，而是以已有的经验为基础，通过与外界的相互作用来建构新的理解，即学习过程是一个理解的过程，理解是学习的基本特征和重要结果。分析本节知识发现该内容初中学生有所接触，且学生已经具有一定的原子结构知识，因此教学上应注意做好衔接，由旧知识逐步过渡到新知识，从而符合学生认知习惯。而且理论课的内容比较抽象，学生不容易理解，因此教学中充分利用直观的类比或比喻使学生逐步明白深奥的道理，并用问题串来突破难点，再借助丰富的教学手段如多媒体课件、图表等帮助学生理解。同时注意教学过程要留给学生充分的思考和辩论的时间。

新教材的实施使用，给教师在教学理念、教学内容、教学要求、教学方式等方面都带来巨大变化。在教学中，教师即是教学过程的设计者，又是教学改革的实践者。通过实践，我认为教材是很好的资源，必须深入分析，并准确把握教材体现的课程目标和教育理念，创造性的使用教材，开发教材。同时反思我们的新课堂，我认为还要做到五个不等于：创设情境≠任意编造；探究学习≠拒绝接受；合作学习≠小组讨论；提倡鼓励≠无度表扬；张扬个性≠不要纪律。

新课程对我们每位教师而言都是一个全新的课题，要做好这个课题需要我们不断的探索和反思。

学案：

第二章化学反应与能量

第一节化学能与热能（第一课时）

[基础知识回顾]

什么是化学键？______________________________________________。它有哪些主要类型?_____________________,其特点各是什么?______________________________________.

[基础知识预习]

我们知道,分子或化合物里的原子之间是通过____________相结合的,而化学键是与______联系在一起的.当物质发生化学反应时,断开反应物的化学键要________(放出或吸收)能量,而形成生成物的化学键要_________(放出或吸收)能量,因此,一个化学反应在发生过程中是放出能量还是吸收能量取决于______________________________________________的相对大小. 所以,化学反应中能量变化的主要原因是________________________________.

2.化学上把______热量的化学反应叫做放热反应,______热量的化学反应叫做放热反应.

3.化学能是能量的一种形式,它同样可以转化为其他形式的能量,如_______________等.

4.一种能量可以转化为其他另一种能量,但是总的能量_______,这就是能量守恒定律.

实验报告设计：

实验目的 1.了解铝与盐酸反应中热量变化的情况；

2.学会观察和测定化学反应中热量变化的方法。

实验要求组内成员共同合作完成下列三个栏目中所要求的学习任务。

实验活动时间：小组成员姓名：

思考与讨论

1.铝与盐酸反应的化学方程式：。

2.在反应过程中你将能看到什么现象？

3.用眼睛不能直接观察到反应中的热量变化，你将采取哪些简单易行的办法来了解反应中的热量变化？

4.要明显的感知或测量反应中的热量变化，你在实验中应注意哪些问题？

实验记录

实验步骤*	眼睛看到的现象	用手触摸的感觉	用温度计测量的数据
在一支试管中加入2～3mL　6mol/L的盐酸溶液
向含有盐酸溶液的试管中插入用砂纸打磨光的铝条
结　　论