第六章 化学反应与能量
第一节 化学反应与能量变化
第二课时 化学反应与电能 教案
核心素养：
1.通过对比火力发电,认识化学能直接转变为电能的装置——原电池的优势,了解化学电源在实际生活中的应用及废旧电池的处理和利用。培养科学态度与社会责任的学科核心素养。
2、能从氧化还原反应的角度理解原电池的工作原理，提升证据推理能力。
3.通过实验探究,掌握构成原电池装置的条件。培养科学探究与创新意识的学科核心素养。
教学目标：
1、通过实验探究和搭建模型，了解可直接使化学能变为电能的装置----原电池。
2、通过实验探究认识化学能与电能之间转化的实质。
3、理解原电池的概念及工作原理。
4、了解原电池的构成与设计，并且结合社会背景，了解原电池的社会价值。
教学重点：
原电池的工作原理，原电池的构成条件
教学难点：
原电池的工作原理
教学过程：
投影展示：2015年我国电力生产量构成图。
学生活动：思考与交流我国为什么以火力发电为主，优缺点有哪些？
教师小结：优点：煤炭我国资源丰富，廉价方便；电能清洁安全，又快捷方便。缺点：产生大量温室气体；废气可能导致酸雨；废料、废水；能量转换效率低。
板书：一、化学能转化为电能
1．化学能间接转化为电能
(1)过程：
化学能热能机械能电能
(2)关键——燃烧(氧化还原反应)。
教师小结：要想使氧化还原反应释放的能量直接转化为电能，就要设计一种装置，使反应中的电子转移在一定条件下形成电流。化学电池就是这样一种装置。
教师师：指导学生做实验6-3，边做边观察现象。
(1)将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。
(2)用导线连接锌片和铜片，观察。比较导线连接前后的现象。
(3)用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表。观察电流表的指针是否偏转。
实验装置 实验现象 实验结论
__锌片上有气泡，铜片上无气泡__ 锌与稀硫酸__反应__，铜与稀硫酸__不反应__
__锌片上无气泡，铜片上有气泡__ 产生H2(还原反应)的位置发生了改变
__锌片上无气泡，铜片上有气泡，电流表指针偏转__ 该装置将__化学能__转化为__电能__
教师小结：
2、原电池
（1）定义： 原电池：将化学能转化成电能的装置。
（2）Zn－Cu－H2SO4原电池的工作原理：
负极：Zn －2e- = Zn2+
正极：2H++2e- = H2 ↑
总反应：Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑
电子流出的一极称为负极，该极发生氧化反应，电子流入的一极叫正极，该极发生还原反应。原电池中电子流动的方向为：从负极经外电路流向正极。
溶液中：阴离子→负极，阳离子→正极
外电路—电子导电，内电路—离子导电
（3）构成原电池的条件：两极一液一连线，氧化还原是条件
I、两个能导电的电极——正极和负极：
两极的构成情况：①活泼性不同的两种金属 ②金属和非金属 ③金属和化合物 ④惰性电极：Pt、C
注：1、很活泼的金属单质一般不作原电池的负极，如：K、Ca、Na等
2、有些原电池的两极活泼性相同，如燃料电池
II要有电解质溶液或熔融的电解质
电解质溶液的情况：
①电解质溶液一般要能够与负极发生反应
②电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应（如：O2）
III形成闭合回路的情况：①导线相连 ②电极直接接触
IV氧化还原反应：氧化还原反应是自发进行的，但自发进行的氧化还原反应不一定都能设计成原电池
（4）、原电池正负极的判断方法
①可由组成原电池的电极材料来判断。一般活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极；
②根据电流的方向或电子流动的方向来判断。电流是由正极流经外电路流向负极，电子流动方向正好相反。
3、化学电池——新能源和可再生能源的重要组成部分
I、分类：
（1）一次电池：又叫干电池，活性物质（发生氧化还原反应的物质）消耗到一定程度，就不能使用了，即放电后不能充电（内部的氧化还原反应是不可逆）。
（2）二次电池：又称充电电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。即它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行（一般通过充电器将交流电转变为直流电进行充电），使电池恢复到放电前的状态。这样可以实现将化学能转变为电能（放电），再由电能转变为化学能（充电）的循环。
（3）燃料电池：是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。
II、常见化学电池有：
一次电池：锌锰干电池
二次电池：铅酸蓄电池电池、镍氢电池、锂离子电池、
氢氧燃料电池：甲烷燃料电池、乙醇燃料电池。
正极 负极 电解质溶液
锌锰干电池 石墨棒 （二氧化锰被还原） 锌筒（锌被氧化） 氯化铵糊
铅酸蓄电池 PbO2 Pb 硫酸
氢氧燃料电池 氧气 氢气 酸或碱
板书设计：
一、化学能转化为电能
1．化学能间接转化为电能
2、原电池
3、化学电池——新能源和可再生能源的重要组成部分
小结：
引导学生自己总结归纳本节课所学知识
设计意图：透过现象引发学生深层次的思考，培养学生的归纳能力。培养学生思维的深刻性，提升对元素及其化合物知识的认知水平。
课堂作业：书后习题第六章 化学反应与能量
第一节 化学反应与能量变化
第一课时 化学反应与热能 教案
核心素养：
1、通过实验和已有知识、经验感受化学反应中的能量变化，知道常见的吸热反应和放热反应，树立物质变化中伴随能量变化的观念。
2、能从反应物与生成物所具有的能量、化学键的断裂与形成两个角度理解化学反应中能量变化的主要原因，提升证据推理能力。
3、通过多种渠道了解人类对化学反应中能量的利用情况，了解节能的意义和方法，感受化学学科的社会价值，培养科学态度与社会责任。
教学目标：
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
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．理解吸热反应、放热反应的概念，学会定性和定量的研究化学反应中热量变化的科学方法
4．拓宽学生的科学视野，使学生建立正确的能量观，提高节能意识。
重点难点:
1、化学反应中能量的变化
2、从化学键角度和反应物与生成物总能量相对大小的角度分析能量变化
教学方法：
启发式.类比、实验法。小组合作探究法。
教学过程：
【谈话导入】
1、师：现代社会中，人类的一切活动(从衣食住行到文化娱乐。从社会生产到科学研究等都离不开能量，而许多能量的利用与化学反应中的能量变化密切相关。从煤.石油和天然气等提供的热能，到各种化学电池提供的电能，都是通过化学反应获得的。
今天我们就来探究化学反应与能量的关系知识。
2、板书课题：一、化学反应与热能
【讲授新课】
一、化学反应与热能
（一）吸热反应与放热反应
1、师：指导生做两个实验.
(1)实验6-1：在一支试管中加入2ml 2 mol/L盐酸，并用温度计测量其温度。再向试管中放入用砂纸打磨光亮的铁条，观察现象，并测量溶液温度的变化。
(2)实验6-2：将20g Ba (OH)2﹒8H20晶体研细后与10 g NH4CI晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有儿滴水的木片上，用玻璃样快速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯，用手触揽杯壁下部。试着用手拿起烧杯。观察现象。
2、生：小组内交流问题：
①上述两个实验中，反应前后的温度变化说明了什么
②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
3、师：讲解归纳:
①上述两个实验中。反应前后的温度变化说明反应过程中作有热量的释放或吸收
化学上把释放热量的化学反应称为放热反应。
如铁条、铝片与盐酸的反应；木炭、氢气。甲烷等在氧气中的燃烧；氢气与氯气的化合等都是放热反应；
把吸收热量的化学反应称为吸热反应，
如氢氧化银与氯化铵的反应，盐酸与碳酸氢钠的反应，灼热的炭与二氧化碳的反应等都是吸热反应。
②物质中的原子之间是通过化学键相结合的，当化学反应发生时，反应物的化学键断裂要吸收能量，而生成物的化学键形成要放出能量.
③各种物质都具有能量，物质的组成。结构与状态不同，所具有的能量也不同。放热反应可以看成是反应物所具有的化学能转化为热能释放出来。吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存"。因此，一个化学反应是释放热量还是吸收热量，与反应物总能量和生成物总能量的相对大小有关.如果反应物的总能量高于生成物的总能量，发生反应时会向环境释放能量：如果反应物的总能量低于生成物的总能量。发生反应时需要从环境吸收能量.
4、常见的放热反应和吸热反应
放热反应 吸热反应
①所有燃烧反应 ②酸碱中和反应 ③大多数化合反应 ④活泼金属跟水或酸的反应 ⑤物质的缓慢氧化 ①大多数分解反应 ②C＋CO2(以C、H2为还原剂的氧化还原反应) ③Ba(OH)2·8H2O＋NH4Cl(固态铵盐与碱的反应) ④NaHCO3与盐酸的反应
注：①吸热反应和放热反应均是化学反应。
NaOH固体溶于水、浓硫酸的稀释，属于放热过程，不属于放热反应；
NH4NO3固体溶于水，升华、蒸发等属于吸热过程，不属于吸热反应。
②需要加热的反应不一定是吸热反应
③在可逆反应中，如果正反应为吸热，则逆反应为放热
（二）化学反应中能量变化的原因
1、微观：化学键的断裂与形成
反应物→断键→吸收能量 > 生成物→成键→释放能量 吸收能量→吸热反应
反应物→断键→吸收能量 < 生成物→成键→释放能量 释放能量→放热反应
断开化学键吸收的总能量为: 436kJ + 243kJ = 679kJ,
形成化学键放出的总能量为: 431kJ + 431kJ = 862kJ， 整个反应过程表现为放热，放出的热量为862kJ一679kJ = 183kJ。
注：①化学反应的实质是旧键断裂和新键形成
②有化学键断裂的过程不一定是化学反应，如氯化钠溶于水的过程
③化学反应一定伴随能量变化，但有能量变化的过程不一定是化学反应，如物质的三态变化
2、宏观：反应物与生成物的总能量
反应物的总能量>生成物的总能量→放热反应
反应物的总能量<生成物的总能量→吸热反应
3、吸热反应和放热反应的判断方法
（1）根据反应物和生成物的总能量大小判断
（2）根据化学键断裂和形成时能量变化大小关系判断
（3）根据经验判断——常见的吸放热反应
（4）根据生成物和反应物的相对稳定性判断——由稳定的物质（能量低）生成不稳定的物质（能量高）的反应为吸热反应，反之为放热反应
（三）人类对能源的利用及能源现状
1、人类对化学反应中热能的利用——燃烧
（1）发现：始于火的发现
（2）早期：以树枝杂草为主要能源
（3）现代：以煤、石油和天然气为主要能源
2、利用最多的化石燃料面临的两个亟待解决的问题
（1）能源短缺问题日益突出
（2）燃烧排放的粉尘、SO2、NOX、CO等造成了大气污染。
3、节能减排，寻找清洁的新能源
（1）节能：主要是充分有效地利用资源。如在燃料利用的过程中，节能的主要环节有两个：一是燃料燃烧阶段，提高燃料的燃烧效率；二是能量利用阶段，提高能源利用率
（2）理想新能源应具有资源丰富、可以再生、对环境无污染的特点。如太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能
【板书设计】
一、化学反应与热能
（一）吸热反应与放热反应
（二）化学反应中能量变化的原因
（三）人类对能源的利用及能源现状
【课堂小结】
化学反应不仅生成新物质，而且伴随着能量变化。化学键的断裂和形成是化学
反应中发生能量变化的主要原因，而化学反应是吸收能量还是放出能量决定于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小，我们从微观结构和宏观表现两方面对化学反应中的能量变化进行了探究。
【作业设计】预习课本内容。
