专题：化学反应与能量转化 备课课件[上学期]

(共42张PPT)
专题2 化学反应与能量转化
高中化学学科教学指导意见[化学2]
慈溪中学 邵守灿
ssccx@
0574-63022906
一、专题2 教 材 分 析
二、专题2 教学要求解读
三、专题2 教学方法建议
化学反应与能量转化
化学反应速率与化学反应限度
化学反应中的热量
化学能与电能的转化
太阳能、生物质能和氢能的利用
化学反应速率（表示方法及影响因素）
化学反应的限度（化学平衡）
化学反应中的热量变化（放热反应、吸热反应、热化学议程式）
燃料燃烧释放的热量
化学能转化为电能（原电池）
化学电源(组成与原理)
电能转化为化学能（电解）
太阳能的利用
生物质能的利用
氢能的开发与利用
一、专题2教材分析
----教材知识结构
特点 ：通过生产、生活现象与实验事实的概括、抽象形成结论
一、专题2教材分析
----第一单元教材内容
　结论：
温度、催化剂、 浓度对速率影响
化学实验：
碳酸钠、碳酸氢钠分别与盐酸反应
　结论：
化学反应速率有快慢
　化学实验：
过氧化氢在不同条件下的分解反应
　化学实验：
碘化钾与氯化铁，铜与硝酸银溶液的反应
　结论：
可逆反应、化学平衡
化学反应
速率与限度
第一单元
特点 ：从生产生活中的现象引出问题，通过讨论分析获得知识，再应用于生产生活实际
一、专题2教材分析
----第二单元教材内容
生活：燃料燃烧
放热
实际应用：
提高燃料利用率、合理使用化石燃料
结构解释：
反应中化学键
的破旧立新
问题解决：
不同燃料燃 烧
放出的热量不同
认识放热
和吸热反应
反应热的表示：热化学方程式
化学反应中的热量
第二单元
特点 ：从生活经验引出课题，通过实验分析了解基本原理和原理的实际应用。
一、专题2教材分析
----第三单元教材内容
实验：
铜－锌电池
分析：铜－锌电
池中电流产
生的原因
从电镀、电解应用了解电能可以转化为化学能
得到结论：
原电池将化学
能转化为电能
应用：自制
简易电池
拓展：
化学电源
化学能与
电能的转化
第三单元
特点 ：从社会热点问题---能源紧缺与洁净能源开发----引出课题，综合已有知识，通过讨论分析了解太阳能、生物质能的利用方式，了解氢能的获得与利用途径。
一、专题2教材分析
----第四单元教材内容
当代面临的化石燃料与能源问题
自然界、人类怎样利用太阳能
氢能的获得与利用途径
　生物质能利用的途径　
　认识化学科
学在能源开发中的作用
太阳能、生物质能、氢能的利用
第四单元
一、专题2教材分析
----教材内容总评
内容特点：教材从生产、生活事例出发，通过实验探究，帮助学生了解化学反应的速率、限度，反应中的能量转化及其应用。《化学反应与能量的转化》的教学，不仅承担着本专题具体化学知识的教学任务，还具有整合、发展学生对化学反应认识的作用。通过本专题的学习，学生将初步能够从宏观与微观、定性与定量、快慢与限度、本质与现象、积极应用与负面影响、能量转化等方面，多角度、多层面地认识化学反应------促进学生对物质变化的完整认识。
编写思路：教材首先从动力学的角度简单分析了化学反应的快慢和反应的限度，然后从热力学的角度简述化学反应中的能量变化，并结合化学能与电能相互转化，联系新能源的开发和利用，阐述了能源科学发展与化学学科的关系。
一、专题2教材分析
----教材内容总评
对物质变化的认识:
观察物质变化的现象(颜色、状态等)
对物质变化进行分类(物理变化和化学变化)
探究物质的化学变化
分析物质的物理变化
物质的变化
能量的变化
微粒间的重新组合
化学键发生变化
能量的转化
化学能 热能
电能
变化的快慢和限度
一、专题2教材分析
----与化学反应原理（选修）的关系
本专题主要内容 化学反应原理中相关知识
第一单元
化学反应速率
化学反应的限度 化学反应速率表示方法；浓度、压强、温度、催化剂及其它因素对化学反应速率的影响。
化学反应方向的判断；化学平衡状态；化学平衡常数；浓度、压强、温度对化学平衡的影响。
第二单元
化学反应中的热量变化
燃料燃烧释放的热量
化学反应的焓变；反应热的测量与计算。
能源的充分利用。
第三单元
化学能转化为电能
化学电源
电能转化为化学能
原电池的工作原理（半电池反应，电池反应）。
化学电源（介绍常见化学电池的工作原理）。
电解池的工作原理及应用 。
第四单元
太阳能的利用
生物质能的利用
氢能的开发与利用
无
★加深对模块1中相关知识的理解，在有机、实验、生活、技术等模块中的拓展。
一、专题2教材分析
----教材的地位与作用
1、本专题内容主要分为两个部分----化学反应与能量、化学反应速率和限度，都属于化学反应原理范畴，是化学学科重要的原理性知识之一，也是深入认识和理解化学反应特点和进程的入门性知识。同时，本专题内容又是在社会生产、生活和科学研究中有广泛应用的知识，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。化学能对人类的重要性和化学反应速率、限度及其条件控制对化学反应的重要性，决定了本专题学习的重要性。
重要知识
承上启下
体会价值
一、专题2教材分析
----教材的地位与作用
2、在初中科学中，从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识，在选修模块“化学反应原理”中，将从科学概念的层面和定量的角度比较系统深入地学习化学反应与能量、化学反应速率和化学平衡的原理。本专题内容既是对初中自然科学相关内容的提升与拓展，又是为选修“化学反应原理”奠定必要的基础。
一、专题2教材分析
----教材的地位与作用
3、通过化学能与热能、电能的相互转化及其应用的学习，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；通过新型化学电源开发利用的介绍，学生将对化学的实用性和创造性有更多的体会；通过对化学反应速率和限度的讨论，学生对化学反应的条件将从原理上加深认识。这些都会增进学生对化学科学的兴趣与情感，体会化学学习的价值。
二、专题2教学要求解读
总体情况：
课程标准关于化学反应能量及化学反应速率与限度的内容在初中自然科学、高中必修模块和选修模块中均有安排，既有学习的阶段性，又有必修、选修的层次性，在具体内容上前后还有交叉和重叠，学生概念的形成和发展呈现一种螺旋式上升的形态。
根据课程标准，关于化学反应中能量变化的原因，在此只指出了化学键的断裂和形成是其主要原因，并笼统地将反应吸收或放出能量归结为反应物的总能量与生成物的总能量的相对高低，同时要求知道化学能与电能是可以相互转化的，并在生产和生活中有广泛的应用，但不予深究。
二、专题2教学要求解读
----第一单元教学要求
第一单元 化学反应速率与反应限度
基本要求 ① 了解化学反应速率及其简单计算。
② 认识影响化学反应速率的因素，并能解释有关现象。
③ 认识可逆反应的进行有一定的限度。
④ 知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡状态。
⑤ 了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。
发展要求 ① 知道影响化学反应速率的主要因素是反应物的性质。
②从化学反应速率的角度初步理解化学平衡。知道在一定条件下的可逆反应，其反应物和生成物可以在反应体系中共存，理解反应进行有一定的限度，并能解释一些简单的问题。
说明 不宜拓展：①比较用不同物质表示的化学反应速率大小。
②化学平衡状态的特征和影响化学平衡的因素。
③可逆反应有关转化率的计算。
二、专题2教学要求解读
----第一单元教学要求
化学反应速率及其影响因素，是通过实例和实验使学生形成初步的认识，有关计算只要求根据反应速率的表示方法进行简单的求算，不涉及同一反应中不同物质间反应速率的相互换算。外界因素对反应速率的影响是通过实验和生活体验感性地说明的，只要能解释一些简单的问题就可以了，不要求从活化分子、有效碰撞等概念来理解。化学反应的限度虽涉及了反应的“可逆性”及“平衡状态”，但只要知道可逆反应有一定的限度，反应物不能完全转化为生成物，化学平衡状态下化学反应仍在进行，条件改变时，原化学平衡状态会被破坏，并能形成新的平衡，未从原理的、定义的高度予以重点讨论，不要求介绍化学平衡状态的特征和影响平衡的因素。
第二单元 化学反应中的热量
基本要求 ① 通过生产和生活中的一些实例，了解化学能可以转化为热能、电能、光能等。
② 通过实验得出吸热反应和放热反应的概念，并从化学反应中反应物的总能量与生成物的总能量的变化理解概念。
③ 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。
④ 初步学习热化学方程式的书写，并能进行一些简单的能量变化计算。
⑤ 了解提高燃料的燃烧效率的方法，合理利用化石燃料，减少燃料对环境的污染，认识开发高能清洁燃料的重要性。
发展要求 ①利用网络等工具进一步认识能源是国民经济发展和人民生活所必需的重要物质基础
② 初步了解化学键的键能与反应中能量变化的关系。
③ 知道可逆反应中正、逆反应能量变化之间的关系。
说明 不宜拓展：①燃烧热、中和热等概念。
②盖斯定律。
二、专题2教学要求解读
----第二单元教学要求
二、专题2教学要求解读
----第二单元教学要求
认识化学反应的能量变化并不等同于化学反应中热量的释放与吸收。化学反应中的能量变化可以不同的形式呈现-------热、光、电等。
对于化学反应中能量的变化从下列四个方面来要求：理解反应物总能量和生成物总能量变化与吸热反应和放热反应的关系；知道化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因；能用化学键的键能计算化学反应中能量的变化；根据可逆反应概念知道正、逆反应能量变化的关系。
热化学方程式要求会书写，并能利用热化学方程式直接进行简单计算（不涉及盖斯定律），不引入燃烧热、中和热、焓变等概念。
第三单元 化学能与电能的转化
基本要求 ① 通过对铜-锌原电池的实验探究，认识化学能转化为电能的装置，初步认识原电池反应的原理，并能正确书写电极反应。
②了解常见的化学电源以及它们在生产、生活等方面的应用
③ 通过对电解CuCl2溶液的实验探究，认识电能转化为化学能的装置，初步认识电解反应原理，并能正确书写电极反应式。
发展要求 ① 指导学生利用原电池原理设计一些简单的化学电池。
② 对氢氧燃料电池的正负电极、电子的流向作出判断，并能书写电极反应和总反应。
③ 认识电解原理在电解饱和食盐水、电解氧化铝、电镀和铜的电解精炼中的应用，了解可用电解法制备一些活泼金属和非金属单质。
说明 ① 对构成原电池的条件只作简单了解。
②对电解反应中离子在电极上的放电顺序不作要求。
③ 对除氢氧燃料电池之外的各种实用化学电源的反应原理不作补充讲解。
二、专题2教学要求解读
----第三单元教学要求
关于化学能与热能、电能的相互转化，侧重讨论化学能向热能或电能的转化，以及化学能直接转化为电能的装置——化学电池，电能直接转化为化学能的装置——电解池，考虑其应用的广泛性和学习的阶段性。本单元知识的学习，只要求学生了解化学能与电能可以相互转化，能设计简易的原电池和电解池实验，知道这种转化的实际应用，并能写出电极反应方程式，同时也可更好地理解《化学1》中电解氯化钠水溶液的知识，但不要求上升为规律性的知识（电极反应中离子的放电顺序、活泼电极和惰性电极等）；通过介绍新型电池（如银锌纽扣电池、燃料电池等）主要让学生体验化学电池的改进与创新，初步形成科学技术的发展观，除氢氧燃料电池外不要求介绍反应原理。
二、专题2教学要求解读
----第三单元教学要求
第四单元 太阳能、生物质能和氢能的利用
基本要求
① 了解化石燃料的不可再生性及其给环境带来的问题。
② 简单了解太阳能、生物质能、氢能利用的现状。
③ 认识开发利用太阳能、生物质能、氢能的重要性和迫切性。
发展要求 ① 了解现阶段的能源危机以及现阶段主要使用的能源对环境的主要影响。
② 通过网络搜索等手段进一步了解太阳能、生物质能、氢能的开发利用前景。
说明 ① 太阳能、生物质能、氢能的开发利用以常识性介绍为主，不宜进行技术细节上的拓展。
② 通过本单元学习，立足于现代生活和未来发展的需要，激发学生的求知欲望。
二、专题2教学要求解读
----第四单元 教学要求
二、专题2教学要求解读
----第四单元 教学要求
本单元的知识比较浅显，但涉及的知识面广。这部分内容在课堂内不要讲解过深，过细和过多，主要目的是为了开阔学生的科学视野，了解太阳能、氢能、生物质能的利用，激发学生的求知欲望。
三、专题2教学方法建议
1、对于教学目标的把握
（1）知识与技能目标上的要求（略）
（2）过程与方法目标上的要求
本专题核心知识的学习一般先通过实验获得感性认识，再利用归纳、演绎等方法上升到理性认识，获得规律。因此，对于本部分知识的教学要重视化学实验的过程与方法，既要训练化学实验技能，更要培养科学研究方法。对于“影响化学反应速率的因素”等半定量实验，学生还能通过探究活动体验变量控制思想在实验研究中的应用，以及定量实验（或半定量实验）研究与定性实验研究的区别与联系，将学生在已有基础上继续深化、发展其对实验方法的认识，提高学生利用实验研究问题的能力。
（3）情感态度与价值观目标上的要求
一是充分利用教材内容，如第二单元中最后的“拓展视野”栏目，介绍了合理利用化石燃料、提高化石燃料利用率的有关知识，能使学生体会本单元知识的价值。又如第四单元（太阳能、生物质能和氢能的利用）的内容，紧密联系社会热点问题和生产生活实际，与物理、生物等学科知识联系密切，对于复习巩固所学的学科知识、提高社会责任感、提高科学素养具有重要作用。
二是在教学过程中，教师要注意从学生生活经验和已有知识出发设计教学过程，如在第三单元（化学能与电能的转化）的教学时，应该联系日常生活中经常应用的各种电池、电解实例和已学的知识，通过实验的观察、分析，帮助学生理解、掌握学习内容。体会化学与生产生活联系。
三是结合教学内容开展形式多样的教学活动。如围绕主题组织专题课堂讨论，走出去参观工厂、了解社会，写出考察报告，举办汇报会等，充分发挥学生的学习主动性，激发学生的求知识欲。
2、教学设计建议
三、专题2教学方法建议
（1）化学反应与能量转化这部分内容涉及许多核心的化学概念，如化学反应速率、化学平衡、原电池等。在进行教学设计时，首先要关注概念的形成和发展过程，要通过合理的、富有逻辑性的问题线索及各种直观证据帮助学生构建概念。
例
原电池的教学设计
教学设计1：
引言 ：物质发生化学变化时常伴有……，等等。现在我们要来研究化学能是怎样转变为电能的。
活动与探究------认识化学能是怎样转化为电能的（学
生分组完成“活动与探究”中的实验）
分析与总结------根据实验探究师生分析总结原电池构
成的条件和基本的工作原理
例
原电池的教学设计
教学设计2：
创设情境─→提出假设─→自主探索 ─→交流讨论 ─→应用创新

展示各化学 假设是由化学 实验设计 总结原电池 实际问题处
电池，设问： 能（氧化还原 （Zn-Cn原电池） 的原理和组 理（见问1）是如何产 反应）转化为 见下图（a） 成(见下)
生电能的？ 电能
图（a）:
原电池的原理：较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）流向较不活泼的金属或石墨等（正极）。
负极： 较活泼的金属
两块相连接的电极 {
原电池的组成{ 正极：较不活泼的金属或石墨等
电解质溶液
问题：
①下列装置属于原电池
②在一块表面无锈的铁片上滴一大滴含酚酞的食盐水，放置一段时间后可以看到液滴周围逐渐呈现红色，并慢慢形成褐色的锈斑。试说明产生此现象的原因。
设计1引入课题后，直接进行“活动与探究”来研究化学能是如何转化为电能的，然后通过分析、讨论得出原电池的组成和工作原理。
设计2从学生熟悉的电池引入课题，根据能量的转化思想 引导学生分析电池是如何产生电流的？然后通过提出假设─→自主探索 ─→交流讨论 ─→应用创新等各教学环节 ， 得出原电池的组成和工作原理。
很显然，设计2的教学重点是原电池概念的形成，其教学过程更关注重概念的形成，关注过程与方法是新课程创导的教学理念。
思考：
三、专题2教学方法建议
2、教学设计建议
（2）要认识到教学的层次性。化学必修课程只是高中化学课程整体中的一部分，也是整个学科领域中的一部分。在实施教学过程时，要避免一步到位、一味强调对化学学科知识深讲多练的传统做法，要了解与本专题相关的已学知识和在选修教材中还要进一步深化的知识。按照课程标准要求和浙江省学科实施指导意见，准确把握深广度，使教学设计符合学生的认知规律。
（3）要关注概念、原理的应用。本专题只要让学生学会从反应速率、反应限度、反应中能量的转化角度认识化学反应，帮助学生形成化学的基本观点并能用于解决简单的化学问题，使学生知道相关理论的研究对解决实际问题的价值。
例 化学反应速率的教学设计
在“化学反应速率”的教学时，在学完了相关的概念理论后，可以组织学生进行讨论，让学生利用所学原理解决实际问题：
1、人们为什么使用电冰箱储存食物？
2、实验室通常要将两种块状或颗粒状的固体药品研细，并混匀后再进行反应。原因是什么？
3、实验室进行化学反应时，通常把一些固体物质溶于水配成溶液再进行反应。原因是什么？
4、实验室常用30%左右的硫酸溶液与锌粒反应制氢气，当反应进行一段时间后，气泡变得稀少了（锌粒有多余），如果添加一些适当浓度的硫酸溶液到反应容器中，气泡又会重新增多起来。原因是什么？
三、专题2教学方法建议
3、各单元教学设计建议
第一单元
1、本单元教学设计的指导思想，是由浅入深，从学生日常生活中的化学现象和试验中抽象出有关的概念和原理。形成一个由宏观到微观、由感性到理性、由简单到复杂的科学探究过程。
2、采用“指导发现与问题解决相结合”教学模式进行教学更能体现上述教学指导思想。其主要过程是：
创设情景、引导发现、探究问题→提出新的概念、提出研究题目→组织探究学习活动、收集信息→内化、概括、建立概念体系→实际应用
三、专题2教学方法建议
3、各单元教学设计建议
第二单元
1、从一个燃烧实验（或其它事例）入手→启发学生理解物质发生化学反应的同时还伴随着能量的变化，而这些能量变化通常又表现为热能变化→进入实验探究教学→提出“为什么有的化学反应吸热，而有的化学反应放热”的问题→进入理论思考教学→提出人类如何利用化学反应产生的热量问题→进入实际应用教学。
2、上述教学思路强调的是科学研究的一般过程，即应用实验创设教学情境，引发学生发现并提出问题，设计并进行实验，收集、整理事实和数据，再得出结论，抽象出吸热反应和放热反应的概念，然后上升到理论高度去理解概念，最后应用到实际中去。整个教学过程即是一个完整的科学探究过程。
三、专题2教学方法建议
3、各单元教学设计建议
第三单元
1、要充分调动学生已有的生活经验，以及电学、化学反应中能量变化和氧化还原等知识，建立在学生已有背景知识上的教学设计，能更好地体现课程的完整性和教材编排体系的层次性，也符合认知规律。
2、通过课堂内的实验探究，使学生认识和体会化学能与电能相互转化的研究过程，理解氧化还原中的电子转移是化学电池的反应基础。进行课堂外科学探究实验活动和化学制作活动，如利用原电池原理证明几种金属的金属性强弱，各种水果、蔬菜电池的制作等，为学生提供应用知识的空间和拓展知识的机会。
三、专题2教学方法建议
3、各单元教学设计建议
第三单元
3、可采用指导发现、探究教学模式，其过程可表示为：
创设情境→提供材料、提出任务→组织学习活动，引导发现、探究→内化、概念和抽象得出结论→ 知识应用。
如围绕原电池的概念、原理可组织学生开展发现性学习活动，在“实现化学能直接向电能转化”的一系列探究实验中让学生形成解决问题的经验及化学知识技能。教师作为引导者和参谋，在整个活动中帮助学生尽可能排除失败和无效学习。
三、专题2教学方法建议
3、各单元教学设计建议
第四单元
侧重于调动学生的学习兴趣和学习热情，引导学生充分利用课外教学资源进行学习，在课堂内建议选择由针对性的录像片断，具有说服力的图片，数据资料供学生观看和阅读，然后进行讨论和分析。同时，给学生一些学习问题和学习任务，鼓励学生充分利用课外教学资源进行学习，如上网学习，去图书馆查阅资料，到社会上去调研，寻找日常生活中于能量有关的现象等，也可下发一些课后阅读资料，让学生分析并写出报告。
例 “化学反应中的热量变化” 的教学设计
学生阅读讨论：化学反应中的能量转化（化石燃料燃烧、闪电中氮氧化物的产生、化学电池、高炉炼铁、镁条燃烧等）示例图；列举能量转化实例
教师启发讲解：化学反应中能量转化的形式
分析物质反应过程中能量变化的原因
学生“活动与探究”：通过实验认识放热反应与吸热反应
学生“问题解决”：判断常见的反应是放热还是吸热反应
从键能的变化分析化学反应放热与吸热
分析可逆反应中正、逆反应能量变化的关系
学生练习：怎样表示反放热、吸热
教师启发讲解：认识放热反应、吸热反应、热化学方程式书写及简单计算
学生知识应用：完成“问题解决”
自制化学暖袋
☆
内容标准 活动与建议
初中化学 四、物质的化学变化
(一)化学变化的基本特征
1. 认识化学变化的基本特征，理解反应现象和本质的联系。
2.知道物质发生化学变化时伴随有能量变化，认识通过化学反应获得能量的重要性。
五、化学与社会发展
(一)化学与能源和资源的利用
① 交流平时观察到的各种化学变化现象（或观察一组化学变化），讨论并归纳出化学变化的一些特征。
⑧讨论：自然界碳、氮循环对维持生态平衡的作用。
初中科学
内容标准 活动与建议
初中化学 1.认识燃料完全燃烧的重要性，了解使用氢气、天然气（或沼气）、 石油液化气、酒精、汽油和煤等燃料对环境的影响，懂得选择对环境污染较小的燃料。2.认识燃烧、缓慢氧化和爆炸的条件及防火灭火、防范爆炸的措施。3.理解水对生命活动的重大意义，认识水是宝贵的自然资源，形成保护水资源和节约用水的意识。4.知道化石燃料（煤、石油、天然气）是人类社会重要的自然资源，了解海洋中蕴藏着丰富的资源。5.知道石油是由沸点不同的有机物组成的混合物，了解石油液化气、汽油、煤油等都是石油加工的产物。6.了解我国能源与资源短缺的国情，认识资源综合利用和新能源开发的重要意义。
① 观察某些燃料完全燃烧和不完全燃烧的现象。② 燃烧条件的实验探究。③ 讨论：在氢气、甲烷（天然气、沼气）、煤气、酒精、汽油和柴油中，你认为哪一种燃料最理想？④ 交流并解释日常生活中常见的燃烧、缓慢氧化和爆炸等现象。⑤ 比较原油常见馏分的某些物理性质及其燃烧的情况。⑥ 调查当地燃料的来源和使用情况，提出合理使用燃料的建议。⑦ 讨论工业上用"蒸馏法"淡化海水的可行性。
☆
内容标准 活动与建议
高中化学 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．举例说明化学能与电能的转化关系及其应用。
4．认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。
5．通过实验认识化学反应的速率和化学反应的限度，了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。
①查阅资料：化学能转化为热能、电能在生产、生活中的应用。
②实验：中和反应与中和热的测定。
③实验：用生活中的材料制作简易电池。
④市场调查：不同种类电池的特点、性能与用途。
⑤实验探究：温度、催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响。
⑥设计实验：证明某些化学反应的可逆性。
化学2 主题2 化学反应与能量