2021-2022学年高一下学期化学人教版（2019版）必修第二册6.1化学反应与能量变化 第1课时 教案

化学反应与热能
一、课标分析
1、 内容要求
（1）认识物质具有能量，认识吸热反应与放热反应；
（2）了解化学反应体系能量改变与化学键的断裂和形成有关；
（3）知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化。
2、 学业要求
（1）能基于化学键解释某些化学反应的热效应。
3、 学业质量水平
1-2认识化学变化是有条件的，能说明化学变化中的质量关系和能量转化；
2-2能分析化学变化中能量吸收或释放的原因，能应用质量守恒定律分析物质转化对资源利用的影响；
3-2能定量分析化学变化的热效应；
3-3能设计实验方案探究物质和能量的转化；
3-4能结合生产和生活实际问题情境说明化学变化中能量转化的重要应用；
4-1能从宏观与微观、定性与定量等角度对物质变化中的能量转化进行分析和表征；
4-2能根据化学变化中能量转化的原理，提出利用化学变化实现能量储存和释放的有实用价值的建议。
二、教材分析
1、 教材地位分析
本节内容选自高中人教版必修二第六章第一节“化学反应与能量变化”，从章节设置来看，本章内容先介绍化学反应的实质和能量的变化，为后续对化学反应能量、速率与限度进行研究打下基础。
2、 教材作用分析
（1）从学科价值来看
本节内容在教材中起着承上启下的作用，是对学生在初中了解化学反应在发生物质变化的同时伴随有能量变化的深化，也为后续学生利用物质和能量的变化对工业生产中的能量、速率与限度关注研究提供新视角。本节内容的学习有助于提高学生的证据推理能力，培养科学态度与社会责任的科学核心素养。
（2）从社会价值来看
通过对化学变化中能量转化的原理，对于分析解决生产生活中的能量转化提供有价值的建议，比如，暖宝宝、自热火锅、火箭燃料和人体能量变化等。让学生在真实的情境中体验到能量的转化的重要应用，感受宏观和微观之间的联系。
三、学情分析
1、 学生已有的知识
学生在初中已经学习过化学反应是有新物质的生成并伴随能量的变化，并且在必修一中学生已经掌握了化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，从微观上进一步认识化学反应，为本节课的学习打下了理论基础。
2、 学生欠缺的知识和技能
学生初次接触能量的转化这个知识点，还未树立起化学反应的能量转化观以及定量研究能量转化的思想，还需掌握在读图对化学反应的类型判断方法，以及加强掌握化学反应与能量之间转化的关系。
四、教学重难点
1、教学重点
化学反应中能量变化的本质；放热反应，吸热反应的概念
2、教学难点
从微观结构的角度理解化学反应中能量的变化，建立科学的能量变化观念
五、素养目标
1、通过分析推测生活中“自热小火锅”的发热原理，初步培养“证据推理”能力。
2、通过实验探究和已有的知识感受分析化学反应中的能量变化，知道常见的吸热反应和发热反应，培养“证据推理与模型认知”的素养，发展“科学探究”能力。
3、通过化学键的断裂和形成、反应物和生成物所具有的能量两个角度理解化学反应中能量变化的主要原因，提升“证据推理”的能力，培养“宏观辨识与微观探析”的素养。
4、通过了解化学反应中能量变化在生产生活中的利用，迁移应用所学的化学知识，初步培养“科学态度与社会责任”的核心素养。
六、评价目标
1、通过对“自热小火锅”中“自热包”发热原理分析和推测，诊断并发展学生证据推理的能力水平（基于经验、基于概念理解、基于实验和推理水平）
2、通过学生对具体放热反应和吸热反应实验的探究的过程中，诊断并发展学生实验探究的水平（定性水平、定量水平）
3、通过从微观和宏观两个角度理解化学反应中能量变化的主要原因，诊断并发展学生对能量变化的认识进阶水平（物质、元素、微粒水平）。
4、通过对化学反应中的能量变化的利用，诊断并发展学生解决实际问题的能力水平（简单化学问题、简单实际问题、综合实际问题水平），以及学生对化学价值的认识水平（学科价值、社会价值、学科和社会价值视角）
七、教学方法
任务驱动法、多媒体辅助教学法、问题引导法、归纳总结法
八、教学流程
九、教学过程
教学板块 教师活动 学生活动 设计意图
创设教学情境，引入新课 【情境导入】展示“自热小火锅”以及发热包的成分 相信很多人都喜欢去吃火锅，但有时候又不想出门，那可能就有人会想到吃我手上的这种“自热小火锅”，解解我们的“火锅瘾”，它不需要电，也不需要用火加热它，那为什么我们就可以很方便的吃上热气腾腾的火锅呢？这个自热包里又是些什么物质呢？ 观察并思考为什么“自热小火锅”会“自动”发热 通过展示生活中的“自热小火锅”，将生活和化学知识联系起来，吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣
任务一： 镁条与盐酸的反应 任务二：Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 【过渡】有同学说这是有化学反应发生，到底是怎么回事，让我们带着这个疑问走进今天的课堂。 【实验探究1】教师演示镁条与盐酸的反应。 实验前，用砂纸将镁条打磨光亮，观察现象，用温度计测量溶液温度的变化。 【实验步骤】 【提问】刚刚老师为什么要用砂纸打磨镁条，你们又观察到了什么实验现象？温度是如何变化的？ 【归纳总结】根据刚才的那个实验，我们知道镁与盐酸反应温度升高，放出热量，在化学上，把释放热量的化学反应称为放热反应。 【板书】化学上把释放热量的化学反应称为放热反应 【实验探究2】演示Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应。 【实验步骤】 【提问】实验现象是什么？温度发生了什么变化？ 【引导归纳】Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl发生反应，温度降低，吸收了热量，在化学上，把吸收热量的化学反应称为吸热反应。 【板书】化学上把吸收热量的化学反应称为吸热反应 【引导】除了刚刚学习到的两个反应外，常见的放热反应和吸热反应有哪些？ 【投影】放热反应：①燃料的燃烧反应②酸碱中和反应③大部分化合反应④活泼金属与酸（水）的反应⑤铝热反应 吸热反应：①大部分分解反应 ②C+CO2=2CO（条件：高温） ③C+H2O=CO+H2（条件：高温） ④Ba(OH)·8H2O+NH4Cl=BaCl2+2NH3·H2O+8H2O 观察实验现象 【学生回答】打磨镁条是因为要除去镁条表面的氧化镁，以免干扰镁和盐酸的反应。 实验现象是镁和盐酸反应，有气体产生，温度升高。 观察记录实验现象 【学生回答】用手触摸烧杯壁下部，烧杯壁冰冷，木片上的水结冰，和烧杯底部黏在一起；温度降低。 【学生记录】 通过观察实验操作和实验现象，帮助学生增加对知识的理解。
任务三：从微观和宏观的角度认识化学反应能量的变化 【过渡】通过前面的实验，我们初步认识了放热反应和吸热反应，那么化学反应过程中为什么会有能量变化？为什么有的化学反应释放热量？有的化学反应吸收热量？ 【回顾旧知】化学反应的实质是旧键的形成和新键的形成，旧键的断裂需要吸收能量，新键的形成需要放出能量。 【讲解】1molH2中含有1molH—H，在25℃,101KPa条件下，断开1molH—H变为H原子要吸收436kJ的能量，而由H原子形成1molH—H要放出436kJ的能量。 【投影展示】 【讲解】以上面的氢气和氯气的反应为例，当断开1mol H2中的H-H键需要吸收436kJ的能量断开1mol Cl2中的Cl-Cl键时需要吸收243kJ的能量，生成2mol的HCl需要放出2×431kJ的能量，这时候反应物断键吸收的能量679kJ小于生成物中形成新键释放的862kJ能量，总的来说，吸收的能量是小于放出的能量，这时说明整个化学反应过程是放出能量还是吸收能量？ 【总结归纳】化学反应中能量的变化通常表现为热量的吸收和释放，所以这时，当断键吸收的能量小于形成新键释放出的能量时，该化学反应过程总体来说是释放出热量，所以它是放热反应。同样，当断键吸收的能量大于形成新键释放出的能量时，该化学反应过程总体来说是吸收热量，所以它是吸热反应。 【过渡】刚刚我们从化学键的断裂和形成这个微观角度来分析了化学反应为什么会发生能量的变化，那么我们现在就从宏观的角度来分析化学反应中能量变化的关系。不同的物质具有不同的能量，物质的组成、结构与状态不同，所具有的能量也不同，因此，一个化学反应时释放能量还是吸收能量与反应物总能量与生成物总能量的相对大小有关。 【投影】 【过渡】如这副图所示，如果反应物的总能量高于生成物的总能量，在发生化学反应时，就会向环境释放出能量，那么它发生的就是放热反应，同样如果反应物的总能量低于生成物的总能量，在发生化学反应时，就会从环境中吸收能量，发生吸热反应。 【归纳总结、板书】 当E（反应物）＞E（生成物），化学反应释放能量，发生放热反应 当E（反应物）＜E（生成物），化学反应吸收能量，发生吸热反应 【提问】请同学们现在试着用坐标图来表示放热反应和吸热反应的能量变化图，横坐标表示反应过程，纵坐标表示能量。 【总结】我们来看一下这位同学画的对不对，发生的化学反应是放热反应时，反应物能量高于生成物能量，这时向环境中放出能量。发生的化学反应是吸热反应时，反应物能量低于生成物能量，这时需要从环境中吸收能量。 【思考、讨论】 学生回顾旧知识，思考、讨论 【学生回答】放出热量 分析、记录 学生绘制放热反应和吸热反应的能量变化图 必修一时学生知道了化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，学生回顾旧知，进一步从微观层面深化新知识。 通过观察图片，教师引导学生对化学反应能量变化进行分析和总结。 学生通过绘制能量变化图能够更形象、深刻地理解知识点
任务四：通过所学知识，解决课前疑问 【过渡】通过刚刚的学习，我们已经从微观和宏观更进一步认识了吸热反应和放热反应，并且知道了化学反应中能量变化的原因，那么现在大家讨论一下课前为大家展示的“自热小火锅”的发热包原理 【投影】展示发热包的主要成分 【教师引导】加热包需要加水才能发热 【归纳总结】现在大家明白“自热小火锅”不需要电，也不需要加热，只需要一个发热包就能帮助我们吃到热腾腾的小火锅了吧，因为发生了化学反应，并且该反应是放热反应，放出大量的能量。 【学生讨论、回答】发热包的主要成分是氧化钙，氧化钙可以和水反应，并且放出大量的热，发生了放热反应 用本节所学知识解决课前疑问，理论联系实际，促进学生的学习迁移。
任务五：交流应用，将化学知识应用到生活生产中 【过渡】除了刚刚的加热包外，在生活中，我们还存在很多利用化学反应产生热能的实例，比如应用广泛的燃料燃烧反应，化石燃料作为人类利用最多的常规能源，如今也面临着两方面的问题，一是：其短期内不可再生，储量有限，随着能源消费需求的不断增加，能源消费量与储量之间的矛盾日益突显；而是煤和石油燃烧排放的粉尘、氮硫氧化物等是大气污染物的主要来源。 寻找新能源成为我们的必然选择，那么同学们知道有哪些新能源吗？ 【布置作业】人类与日俱增的能源需求与能源危机如何应对？由化石能源引发的大气污染如何改善？同学们下去从这两方面收集并提出你们的观点 【学生回答】太阳能、风能还有氢能 通过当今社会的能量来源的介绍，引导学生关注社会问题，利用所学知识来解决实际问题，培养科学态度与社会责任的核心素养。
十、板书设计
化学反应与热能