高中化学人教版（2019）必修第二册6.1.1 化学反应与热能 教学设计

化学反应与热能教学设计
教学目标
【知识目标】
1、理解化学反应中能量变化的主要原因——化学键的断裂和形成。
2、知道化学反应中的能量变化和物质具有的能量之间的关系。
3、了解吸热反应和放热反应的概念，熟知常见的吸热反应和放热反应。
【核心素养】
1、宏观辨识：理解化学反应中能量的变化取决于反应物与生成物的总能量的相对大小。
2、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。
二、教学重难点
重点：化学反应中能量变化的本质；
难点：化学键断裂和形成简单计算放热反应和吸热反应。
三、课前准备
多媒体、镁条、盐酸、八水合氢氧化钡、氯化铵等
四、教学过程
【引入】我们都知道水是用来灭火的，但是今天老师准却准备用水来取火，请观看魔术——滴水点灯。
【提问】1、水为什么可以点燃酒精灯？
燃烧的条件有哪些？
需要达到着火点，说明了往酒精灯上滴水的这过程中产生了什么？
在你熟悉的物质中那些可以与水反应且释放热量？
【总结】老师提前在酒精灯上放置了一小块金属钠，这个就是本次滴水点灯实验成功的奥秘之处。
【过渡】从前我们学习一个化学反应只关注生成了什么，从今天开始我们还要关注能量的变化，那么化学反应当中能量变化可以体现为什么形式？(光能，热能)主要体现的形式为热能。今天我们就来学习《化学反应与热能》这一节课。
化学是一门以实验为基础的学科，接下来我们就通过实验来体会化学反应当中化学能与热能之间的相互关系。
任务一：现象感知
【学生小组实验】
实验一：镁片与盐酸 实验二：Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl反应
【教师讲解实验注意事项】
湿棉花要先穿过牙签盒上端的小孔，然后再滴加2~3滴的酚酞。
观察实验是否产生了气泡？ 体会温度的变化？ 棉花颜色？
【学生描述实验现象得出结论】
实验一：镁片表面产生了大量气泡，触摸试管管壁稍许发热
结论:镁与盐酸反应放出热量，使环境温度升高，反应放热。
实验二：少许刺激性气味气体逸出，滴有酚酞的湿棉花变红， 杯壁冰凉。
结论:有氨气生成，反应吸热。
【思考】湿棉花的作用是什么？
【学生回答】处理尾气。防止空气污染。
任务二：归纳常见的吸热和放热反应
【过渡】请根据实验现象与生活经验，判断并归纳以下哪些是放热反应？哪些是吸热反应？
【学生讨论归纳】
预测学生对HCl与NaHCO3反应为吸热反应，判断不准确
【过渡】HCl与NaHCO3反应到底是吸热还是放热的呢？实验找答案
【演示实验】请学生来演示HCl与NaHCO3反应
任务三：探究能量变化原因
宏观角度
【过渡】化学反应都伴随着能量的变化，能量的变化形式主要体现为热量的变化，那么在这个变化的过程当中，为什么会产生热量的变化呢？比如说放热反应中放出的热量是从哪来的？吸热反应吸收的热量又去哪了？思考这样一个问题，请回到我们今天的课题《化学反应与热能》，从实验，我们知道化学能与热能是可以相互转换的，热能发生转换也就是有了能量的转化，能量在转换过程当中一定会遵循着一个定律——能量守恒定律。
我们先从一个物理过程回顾一下能量守恒定律，比如说水从高处流向低处的过程当中，需要释放能量，也就是说水在高处时，它的重力势能比较高，水在低处时，重力势能比较低。再看一个过程，水从低处抽向高处时，需要吸收一定的能量，也就是说水在低处时重力势能比较低，高处时重力势能比较高，而这个能量是由电能转换过来的。
请大家通过类比的方法，来思考化学反应中反应物的总能量和生成物的总能量在什么位置的时候会发生放热？又在什么位置的时候需要吸收热量？
【学生回答】反应物总能量高于生成物总能量，放热
反应物总能量低于生成物总能量，吸热
【教师讲解并板书】放热反应：反应物总能量高于生成物总能量，在这个变化过程当中，反应体系向环境释放能量，此时化学能转化为热能。而吸热反应呢？反应物总能量低于生成物总能量，化学反应吸收能量，此时又将热能转换成了化学能给储存起来。
【提问】一个化学反应是放出能量还是吸收能量的决定因素是什么？
【学生回答】取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小
【教师讲解并板书】根据能量守恒定律，放热反应当中，反应物的总能量应该等于生成物总能量与向环境释放出的热量之和;对于吸热反应来说，反应物总能量与向环境当中吸收的热量之和等于生成物的总能量。
微观角度
【过渡】以上我们从宏观角度，从能量守恒、能量的变化分析了化学能与热能之间的相互转换关系，那么我们再进一步从定量的角度来分析。一定量的物质发生化学反应时，放出或吸收的热量究竟是多少呢？可以通过什么方法来计算呢？
【过渡提问】化学变化的宏观过程就是反应物到生成物的过程，那么化学变化过程的微观本质又是什么呢？
【学生回答】旧键断裂，新键形成
【提问】这个反应的过程跟能量的变化又有什么样的关系呢？
【学生回答】旧键断裂——吸收能量
新键形成——释放能量
【教师讲解】我们生活中的例子来说明，断键这个过程可以看成是：你和你的同桌本来在同一个班级里面学习，然而这个学期你们却在了不同的班级，这是学校的一个教学手段，需要提供了外部力量才能把你们两给分开。成键的过程可以看成是：到了新的班级，你有了新的同桌，因为不熟悉，大家都很兴奋，会互相介绍自己是以前是哪个班的，然后不断的释放自己的能量。等到熟悉以后才会稳定下来。所以旧键断裂——吸收能量，新键形成——释放能量。
接着从微观角度解释这一现象，这是一个氢气分子和氯气分子反应，生成两个氯化氢分子。反应前，氢气分子当中含有H-H共价键，氯气分子当中含Cl-Cl共价键，怎样才能将分子变成原子呢？需要断开H-H键，Cl-Cl键吸收能量。而形成H-Cl键则需要放出能量。
【提问】该反应到底是吸热反应还是放热反应？请通过数据计算
【学生回答】
【提问】一个化学反应是否为放热还是吸热取决于什么呢？
【学生回答】取决于所有断键吸收的总能量与所有形成新键放出的总能量的相对大小
【提问】什么时候放热？什么时候吸热？
【学生回答】断键吸收的总能量<形成新键放出的总能量 放热
断键吸收的总能量>形成新键放出的总能量 吸热
图像解释
【过渡讲解】刚才我们已经从微观角度和宏观角度，来说明放热反应和吸热反应的区别，接下来我们接着将从图像介绍。用横坐标表示反应进程，纵坐标表示能量的高低，对放热反应来说，反应物总能量和生成物总能量哪个更高？所以在这个反应过程当中应该会（释放能量）。相反对于吸热反应，反应物总能量和生成物总能量哪个更高？所以反应过程当中将会（吸收能量）。
从键的角度来说，氢气分子和氯气分子先会断键变成氢原子和氯原子，此过程当中会吸收热量，当原子结合生成新的分子过程中将会成键释放出热量。两者相比，成键释放出热量和断键吸收的热量，哪个更高？
来看另一个断键吸收的能量和成键释放出热量哪个更高？
【提问】我们从图像又总结了我们今天所学的内容，结合我们今天所学的内容请判断以下几个问题是否是正确的？并说明原因
1、吸热反应都需要加热后才能发生吗？
2、凡经加热而发生的化学反应都是吸热反应？
3、放热反应一定不需要任何条件就能发生吗？
【学生回答】
任务四：实践应用
【过渡】化学能源创造美好生活。我们今天要用所学知识来解释生活中的一些现象，生活中的化学能转换成热能的例子，大家知道吗？
PPT展示暖宝宝。
【提问】撕开包装时就开始慢慢变热了，这是什么原理？
PPT展示自嗨锅。
【提问】加热剂是什么？
【过渡】随着科学水平的不断发展，人们对能源的需求与日俱增，回顾人类利用能源的两大时期，柴草时期和化石能源时期，在这两个时期当中，化学反应将能源转化为人类所需的能源过程当中起着关键作用，但在化石燃料的利用过程当中，我们仍需面临着一些严峻的问题，我们应该如何有效利用能源呢？
【提问】请大家阅读书本，第34页到第35页回答以下问题。
化石燃料的利用过程中面临什么问题？
怎样才能更有效地利用能源？
可以开发利用的新能源有哪些？
【学生回答】
【过渡】新能源的利用代表着多能源结构时期的到来。在这一时期可再生能源和清洁能源将成为新能源的主力军。
中国又是如何兑现绿色发展承诺的呢？请观看视频。
【结束语】绿色高效的化学能源，仍是21世纪的化学梦，要靠大同学来实现，未来美好的生活，要靠大家来创造。
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