《化学能与热能》 教学设计

《化学能与热能》教学设计
课题名称 化学能与热能
教材版本 人教版化学必修第二册
课时安排 1课时
教学内容的分析 地位和功能:本节内容为《人教版高中化学第二册第六章第一节（化学反应与能量变化）》，我选取的是其第一课时内容化学能与热能的讲解。该内容属于化学反应原理范畴。在初中已从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识，在高中选择性必修中还将从科学概念的层面和定量的角度比较系统深入地再学习。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4奠定必要的基础。 能量是本节最核心的一个关键词，能源更是国际社会共同关注的话题。本节知识在社会生产、生活和科学研究中有着广泛的应用，是对人类文明进步和现代化发展有重大价值的知识，与我们每个人息息相关。总之，化学能对人类的重要性决定了本节学习的重要性。 通过化学能与热能的学习，学生将对化学在提高能源的利用率和开发新能源中的作用与贡献有初步认识；初步树立起科学的能源观；这将增进学生对化学科学的兴趣与情感，体会化学学习的价值。
学情分析 学生知道化学反应能够制造新物质之外，还能够提供能量。知道一些具体反应是放热反应还是吸热反应，同时能够从化学键的角度去认识化学反应的本质。但是用定量的思想去分析问题，学生相对比较薄弱，因而这种学科思想需要在日常的教学中不断的培养。学生特别渴望利用所学化学知识去解决生活中的实际问题，因此以自热饭盒来作为课的开始和结束。 通过高一上学期实验课的训练，学生有一定的实验观察和动手实验能力，但是实验现象的表述能力还需要提高。本节课在化学数字实验室上课，将要用到温度传感器，虽然以前没有接触。但是在氧化还原的教学中，使用过电流传感器，因此学生对于仪器并不陌生。
教学目标 知识与技能 了解化学反应中能量变化的主要原因； 了解一个化学反应是吸收能量还是放出能量的决定因素； 通过实例和实验，了解化学能与热能的相互转化，了解化学能转化为热能的应用及其对人类文明发展的贡献。
过程与方法 通过实验，让学生理解化学反应中能量变化主要表现为热量的形式，形成吸热和放热的概念； 通过科学探究和学生活动，让学生在实验探究中认识和感受化学能和热能之间相互转化，体会定性和定量的研究化学反应中热量变化的实验方法。
情感态度与价值观 感知生物体内生命活动过程中的能量转化，能源与人类的密切关系，深刻体会到化学知识与生活的密切联系，建立正确的能量观； 通过实验培养学生的探究意识，提高学生的观察、思考的能力，体现合作学习，让学生自主地获取知识，感受到学习的乐趣。
教学重难点 通过ppt演示生活中的现象来引入化学反应中的能量变化。 通过实验感受化学反应的热能变化以及放热吸热反应与加热无关。
教学过程的设计
一.课程导入 【导入】同学们在日常生活中喜欢什么美食？ 【学生】回答老师问题（例如：川菜，湘菜，火锅等） 【教师】老师在平时非常喜欢吃火锅，但是由于时间的关系，不能频繁得去，所以就衍生出了一个替代品——自热小火锅。 【设计意图】从学生感兴趣的题目引入，抓住学生的眼睛，引导学生分析生活中相关的化学知识。 【核心问题】自热小火锅如何将食物煮熟？热量从何而来？ 【学生】化学反应会放出热量。 二.实验探究化学反应热量变化 【教师】同学们在初中学过哪些反应可以放出热量？ 【学生】盐酸与氢氧化钠反应，生石灰与水，活泼金属与酸反应等。 【教师】那大小有没有亲自感受过化学反应的热量变化，这些反应真的是放出热量的吗、接下来，我们以“利用化学反应煮熟鹌鹑蛋”为目标，老师给大家提供五组化学反应，请大家自选三组完成其可行性研究。 【素材】 【学生】自行进行分组实验，完成实验报告，进行汇报。 【设计意图】通过学生自主分析，让他们切实感受到化学反应的热量变化，从一个具体情景引入，让学生学会设计实验，分析实验，以及从实验中得到结论的思想。 【教师】通过大家的分组实验，我们接下来进行投票，大家觉得哪组实验是有望将鹌鹑蛋煮熟？ 【学生】氧化钙与水反应。 【教师】好的，那它是否真的能煮熟鹌鹑蛋呢？接下来我们就亲自实践一下。其实自热小火锅的加热包中就是氧化钙，我们就用它来进行实验。 【教师实验】用加热包煮鹌鹑蛋。 【教师】在实验过程中请问大家有没有感觉哪组实验的热量变化不明显？ 【学生】硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液反应，温度计的示数几乎没有变化。 【教师】温度计的示数几乎没有变化就不存在热量变化吗？接下来我们用一种更灵敏的仪器——温度传感器来进行实验，可以发现对于一个化学反应总会有热量变化，即使很微弱，但利用灵敏仪器也能进行测量。 【演示实验】通过温度传感器得到反应的温度变化曲线，证明该反应为放热反应。 【设计意图】有些反应的温度变化是不明显的，所以引入更高
级的仪器来检测，拓宽学生的视野，让学生了解化学实验中使用的高端仪器。 【教师】现在我们看下我们的鹌鹑蛋是否煮熟。（观察现象）可以发现我们的可行性分析是正确的，氧化钙与水反应确实可以煮熟鹌鹑蛋。 三.原理讲解 【教师】所以我们发现有些化学反应是释放能量的，称其为“放热反应”，那吸热反应的定义就是？ 【学生】吸收热量的化学反应。 【教师】常见的放热反应如果我们将其归类，就有燃烧，中和反应，活泼金属与水或酸的反应，大部分化合反应，铝热反应与物质的缓慢氧化。大家了解到的吸热反应有哪些？ 【学生】氢气还原氧化铜等。 【教师】其实大部分的分解反应，还原反应，木炭与二氧化碳反应以及水煤气的制备反应都属于吸热反应。从这些反应类型中可以发现吸热反应往往都是伴随着加热与高温这样的条件。那吸热反应的条件一定是高温或加热吗？ 【教师】我们都知道“暖宝宝”，但是夏天很炎热的情况下都希望有个“冰宝宝”，现在请拿出实验框中的一个神奇的气球，这是我自制的“冰宝宝”，请大家观察气球，并且将下方的橡皮筋拆除，揉搓之后描述你感受到了什么？ 【学生】观察到起始药品是固体，混合之后整个气球都变得冰凉，并且固体变成了液体。 【教师】非常好，而这就是能在常温下进行的吸热反应，里面的药品则是Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl，请大家书写其反应方程式。 【学生】Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl== BaCl2+2 NH3+10H2O 【教师】在我们了解常见的放热吸热反应之后，化学反应能量变化的本质是什么？
在回答这个问题之前，请大家告诉我化学反应的实质是什么？ 【学生】旧键的断裂与新键的形成。 【教师】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。，而其能量的相对大小就是反应能量变化的关键。接下来我们以具体的反应来说明。H2 + Cl2 = 2HCl。在25℃和101 kPa条件下,断开1 mol H,中的化学键要吸收436 kJ的能重,断升l mol C12中的化学键要吸收243 kJ的能量,仅应中1 mol H2和 1 mol C12中的化学键断裂所需能量共为679 kJ;而形成2 mol HCl中的化学键要释放862 kJ的能量。化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因，化学反应中的物质变化总会伴随着能量变化,通常主要表现为热量的释放或吸收。一般情况下，如果一个化学反应过程中放出的能量多于吸收的能量,则有能量向环境释放,发生放热反应;反之,放出的能量少于吸收的 能量,则需从环境吸收能量,发生吸 热反应。在H,与Cl,的反应过程中, 释放的能量大于吸收的能量,发生了 放热反应。 【教师】请大家按照老师的说法，描述下列反应的能量变化。 【教师】接下来我们进行一个总结。对于一个化学反应，其实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，他的特征从物质变化角度会生成新物质，要满足质量守恒定律；从能量守恒角度是释放能量与吸收能量，要满足能量守恒定律。 四.能源现状以及节能减排 【教师】其实对于能源的使用我们从古到今都有。人类利用化学反应中的热能始于火的发现。从早期的以树枝杂草为主要能源，到现代以煤、石油和天然气为主要能源，人类获取热能的主要途径都是通过物质的燃烧。随着社会的进步和人类生活水平的提高，能源的消耗越来越多。而化石燃料作为人类利用最多的常规能源，其利用过程中面临两方面亟待解决的问题：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；二是煤和石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx，CO等是大气污染物的主要来源。为了改善人类的生存环境，促进社会可持续发展，节能和寻找清洁的新能源成为人类的必然选择。所以面临这样的问题，我们应该怎么办？ 【学生】节能减排。 【教师】节能不是简单地减少能源的使用，重要的是要充分有效地利用能源。例如，在燃料利用过程中，节能的主要环节一个是燃料燃烧阶段，可通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的燃烧效率；另一个环节是能量利用阶段，可通过使用节能灯，改进电动机的材料和结构，以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用，有效提高能源利用率。所以希望大家在日常生活中能够节约能源，善待能源。
学生学习效果评价的设计
课下将相应的习题做完。
板书的设计
本教学设计突出的优点和不足
优点：可以让学生自主探究，不是灌输式教育，让学生带着问题来上课，并且从生活中引入，让同学们从生活现象中得到知识，并且有教学反馈，加深学生对知识的印象。 不足：老师引导过多，怕学生不能跟上老师的节奏，容易冷场，还有老师不能引导学生回答出老师想要的答案，容易跑偏。
利用化学反应煮熟鹌鹑蛋的可行性探究
实验目的
实验原理
实验用品 烧杯、玻璃棒、温度计、铁粉、稀盐酸、过氧化氢溶液、生石灰、氢氧化钠溶液，硫酸铜溶液
实验设计 实验组药品选择温度计结论起始温度反应后温度123
实验结论
反思与评价
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