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）-教学设计（表格式）

教学设计
课程基本信息
学科 高中化学 年级 高一 学期 春季
课题 化学反应与能量变化（第一课时）
教学目标
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.了解人类对化学反应中能量的利用情况，感受化学学科的社会价值，培养科学态度与社会责任。
教学内容
教学重点：化学反应中能量变化的本质。
教学难点：利用化学键的断裂和形成简单计算反应的吸、放热。
教学过程
【环节一】感受化学反应中的能量变化 【导入】“暖宝宝”的放热原理 同学们用过暖宝宝吗？用过的同学都知道，暖宝宝使用起来非常方便，只要撕开包装，它就会慢慢变暖，你可以粘在腹部，肩膀，背部，腿部！ 【问题一】为什么撕开包装暖宝宝就慢慢变暖了呢？ 【教师】我们再看看淘宝上对暖宝宝的宣传：可以持续发热10小时，还能保持530C恒温。 【问题二】为什么可以持续发热10小时？还能恒温发热？ 【探究】了一探究竟，我撕开了包装，还把这层无纺布袋也剪开了！大家可以看到一团黑黑的固体。同学们，看到这么黑黑的一片，你首先想到了什么物质？活性炭？如果只有活性炭肯定达不到这个效果！ 【展示】暖宝宝成分：还原铁粉、活性炭、盐、蛭石、水、吸水树脂 【教师】此后，我把暖宝宝拆开后一直暴露在空气中，这是久置的暖宝宝成分。大家关注一下黑色的固体变成了什么颜色？ 【学生】黑色的固体变成了红棕色，红棕色的物质很有可能是Fe2O3。“暖宝宝”的放热原理就是利用铁的氧化反应放热。 【解惑】 1.当把密封的外包装撕开，O2会渗进无纺布袋内，与袋内粉末发生化学变化并释放热量。 2.持续发热10小时，产品使用了蛭石来保温。 3.530C恒温发热，是通过透气膜的透氧速率进行控制的。 【过渡】通过上面的分析，我们可以看出化学反应不仅有新的物质生成，还伴有能量的变化，其中主要以热能的形式放出。 【问题三】是否所有的化学反应过程都会释放能量？ 【教材实验6-1】镁和盐酸的反应。 在一支试管中加入2 mL 2 mol·L-1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镁条,观察现象,并测量溶液温度的变化。 【教材实验6-2】Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反应。 将20 g Ba(OH)2·8H2O晶体研细后与10 g NH4Cl晶体一起放入烧杯中,并将烧杯放在滴有几滴水的木片上,用玻璃棒快速搅拌,闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯,用手触摸烧杯下部,试着用手拿起烧杯。观察现象。 【过渡】通过我们刚刚做的两个反应我们可以知道：并不是所有的化学反应都放热。我们可以依据化学反应中的热量变化给化学反应分类。 【定义】化学上把释放热量的化学反应称为放热反应，如镁和盐酸反应；化学上把吸收热量的化学反应称为吸热反应，如八水合氢氧化钡和氯化铵晶体的反应。 【总结】常见的放热反应有：活泼金属与酸的反应；所有的燃烧反应；酸碱中和反应；多数化合反应。 常见的吸热反应有：碱与铵盐的反应；多数分解反应；灼热的碳与二氧化碳的反应以及氢气和氧化铜的反应。 【环节二】从宏观角度（总能量）理解化学反应中能量变化的本质 【问题四】化学反应过程中为什么会有能量的变化？为什么有的化学反应释放热量，有的化学反应吸收热量？ 【学生】各种物质都具有能量，物质的组成、结构与状态的不同，所具有的能量不同！ 【教师】类比重力势能：水从高处往低处流，重力势能减小，转化为动能。 根据能量守恒定律：反应物的总能量高→生成物的总能量低，放出能量。 【思考】以能量为纵坐标，反应历程为横坐标，画出反应物总能量与生成物总能量的变化过程： 【学生】 【总结】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. 【教师】同理：水从低处往高处流，重力势能增大，需要外界提供电能。根据能量守恒定律：反应物的总能量低→生成物的总能量高，吸收能量。 【思考】以能量为纵坐标，反应历程为横坐标，画出反应物总能量与生成物总能量的变化过程： 【学生】 【总结】吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存”。 【环节三】从微观角度（断键、成键）理解化学反应中能量变化的本质 【问题五】碳燃烧属于放热反应，但碳燃烧需要引燃，那为什么放热反应还需要引燃呢？ 【引导】化学反应本质：旧键的断裂和新键的形成。旧键的断裂吸收热量，新键的形成释放能量。若断键吸收能量>成键释放能量→吸热反应；断键吸收能量<成键释放能量→放热反应。 【举例】以氢气与氯气化合反应为例： 【资料卡】断开1mol键要吸收的能量H-H：436KJ；Cl-Cl：243kJ；H-Cl：431kJ 吸收的能量 = 436+243 =679 kJ 放出的能量 =431×2 = 862 kJ 断键吸收能量<成键释放能量→放热反应。 【思考】以能量为纵坐标，反应历程为横坐标，画出反应物断键与生成物成键导致反应物与生成物总能量变化过程： 【学生】 【回顾】燃烧的三大条件：①可燃物；②达到着火点；③具有充足的氧气。为什么要达到着火点？延伸问题：为什么放热反应仅仅引燃即可？放热反应、吸热反应与加热有什么关系？ 【学生】要达到着火点是因为断键要吸热；放热反应可以提供能量，因此只需要引燃即可；放热反应、吸热反应与加热没有必然的关系。 【补充】但若一个化学反应需要持续加热，则该化学反应一定是吸热反应。如C+CO2，H2与CuO就是常见的吸热反应。 【总结】刚刚我们已经从经验、宏观、微观、热成像多角度认识化学反应中能量变 经验角度 宏观角度 微观角度 【问题六】是不是所有的化学反应，不是放热反应就是吸热反应？ 【补充实验】在一支试管中加入2mLNaHCO3溶液，并用温度计测量其温度。再向试管中放入同浓度的同体积的醋酸，观察现象，并测量溶液温度的变化。 实验现象：产生大量气泡；温度计的示数无明显变化。 【疑惑】除了吸热反应和放热反应，那还存在既不放热又不吸热的反应？ 【引导】除了用温度计测量温度变化来感受化学反应中能量变化，生活中还有没有比较灵敏的测量热量变化的方法？ 【展示】红外感应测温仪。红外感应测温仪可以对准人的额头、手腕等部位测体温。同学们看右侧这张红外热成像图，人脸部额头温度稍高，热成像显示为暖色，温度低的其他区域为冷色。 【过渡】那我们常见的化学反应热成像会呈现什么样的画面呢？ 【视频】播放Na与H2O的反应，小苏打和白醋的反应的热成像仪拍摄的视频 【结论】小苏打和白醋的反应并不是既不放热又不吸热的反应，而是吸热反应。 【总结】各种物质都具有能量，物质的组成、结构与状态的不同，所具有的能量不同！理论上，所有的化学反应都伴随能量变化。 【学以致用】随着人们生活节奏的加快,市场上出现了多种类型的“即食饭盒”等快速给食物加热的产品。将一无色液体加入发热包中,放上装米饭的盒子,过几分钟米饭马上就热气腾腾,可以食用。请你推测其发热包和无色液体可能是如下哪个组合？(　　) A.硝酸铵和水　　B.浓硫酸和水 C.氧化钙和水 D.固体酒精和水 【改编】如果你是商家，突然发现没有CaO了，但是你身边还有醋酸、小苏打、铁粉、酒精，你可以选择什么物质代替？ 【学生】根据常见的放热反应，我们还可以选铁粉和醋酸来替代！ 【环节四】体会化学学科的社会价值 【过渡】人类利用化学反应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。 【教师】同学们，你们知道吗？生活在现代社会的你，每天的耗能大约是原始社会一百多个人的耗能。在原始社会人均耗能每天8000 kJ，早期的农业社会人均耗能每天5×104 kJ，现代的信息化社会人均耗能每天1×106 kJ，可见人均耗能会随着社会的进步、科技的发展越来越多。而化石燃料作为人类利用最多的常规能源，其利用过程中面临哪些亟待解决的问题？ 【学生】一是其储量有限，短期内不可再生；二是煤和石油产品燃烧排放的粉尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等是大气污染物的主要来源。 【课后思考】为改善人类的生存环境，促进社会可持续发展，人类与日俱增的能源需求与能源危机如何应对？由化石燃料引发的大气污染如何改善？请同学们课后从这两方面收集相关资料并提出自己的观点。 【课堂总结】今天我们学习的内容主要包含从经验，宏观，微观和热成像四个角度学习放热反应和吸热反应，通过学习化学反应中的热量变化理解化学反应中能量变化的本质，并探讨其与生活的联系。 【课堂练习】 1．下列反应中能量变化趋势与下图一致的是( ) A．氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合 B．中和反应 C．木炭在氧气中发生不完全燃烧 D．生石灰和水的反应 【答案】A 【解析】生成物的总能量大于反应物的总能量，说明此反应为吸热反应。和的反应为吸热反应；中和反应、、均为放热反应。故答案为：A。 2.某反应的能量变化如图所示。则有关该反应的叙述正确的是(　 　) A．是吸热反应 B．生成物比反应物稳定 C．该反应一定是氧化还原反应 D．向外界放出的热量为(E2－E3) 【答案】B 【解析】该反应的反应物能量高于生成物，是放热反应，故A错误； 生成物能量低于反应物，所以生成物比反应物稳定，故B正确； 该反应不一定是氧化还原反应，故C错误； 向外界放出的热量为(E1－E3)，故D错误。