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2019-2020年高中化學(xué)《化學(xué)能與熱能》教案16 新人教版必修2 教學(xué)目標(biāo)： 1．通過科學(xué)探究活動，讓學(xué)生在實驗探究中認(rèn)識和感受化學(xué)能與熱能之間相互轉(zhuǎn)化及其研究過程，學(xué)會定性和定量的研究化學(xué)反應(yīng)中熱量變化的科學(xué)方法。 2．拓寬學(xué)生的科學(xué)視野，使學(xué)生建立正確的能量觀。 教學(xué)重點：化學(xué)能與熱能之間的內(nèi)在聯(lián)系以及化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化。 教學(xué)難點：從本質(zhì)上（微觀結(jié)構(gòu)角度）理解化學(xué)反應(yīng)中能量的變化，從而建立起科 學(xué)的能量變化觀。 教學(xué)過程： [復(fù)習(xí)]1．化學(xué)鍵與反應(yīng)中能量變化關(guān)系？ 2．反應(yīng)吸放熱與反應(yīng)中能量關(guān)系？ [過渡]上一節(jié)我們從理論上對反應(yīng)放吸熱進行了探討，這節(jié)課我們主要通過實驗來探討分析反應(yīng)過程中的吸放熱問題。 [實驗2-1] [講解]注意事項：鋁與稀酸和弱酸反應(yīng)現(xiàn)象不明顯，常常需要加熱，所以要選擇強酸且濃度不要太低。盡量使用純度好的鋁條，反應(yīng)前要用砂紙打磨光亮，這樣進行實驗時，用手觸摸才能明顯感覺到反應(yīng)放熱，用溫度計測量效果會更好。 [分組實驗]巡視指導(dǎo) [填寫實驗記錄] 實驗步驟* 眼睛看到的現(xiàn)象 用手觸摸的感覺 用溫度計測量的數(shù)據(jù) 在一支試管中加入2～3mL　 6mol/L的鹽酸溶液 向含有鹽酸溶液的試管中插 入用砂紙打磨光的鋁條 結(jié)　　論 [思考與討論] 1.鋁與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。 2.在反應(yīng)過程中你將能看到什么現(xiàn)象？ 3.用眼睛不能直接觀察到反應(yīng)中的熱量變化，你將采取哪些簡單易行的辦法來了解 反應(yīng)中的熱量變化？ 4.要明顯的感知或測量反應(yīng)中的熱量變化，你在實驗中應(yīng)注意哪些問題？ [反思與評價] （一）個人反思和總結(jié) 1.通過這個實驗?zāi)銓W(xué)到了哪些化學(xué)知識？學(xué)會了哪些實驗方法？ 2.在整個過程中，你最滿意的做法是什么？你最不滿意的做法是什么？ （二）組內(nèi)交流和評價 1.在思考、討論過程中，同組成員給了你哪些啟示？你又給了同組成員哪些啟示？ 2.在實驗過程中，同組成員給了你哪些幫助？你又給了同組成員哪些幫助？ （三）組間交流和評價 1.當(dāng)聽完其他小組的匯報后，發(fā)現(xiàn)他們的哪些做法比你們小組的好？哪些不如你們 的好？ 2.當(dāng)聽完其他小組的匯報后，你是否又有了新的想法？ [實驗2-2] [講解]注意事項：這個實驗成功的關(guān)鍵是在短時間內(nèi)反應(yīng)充分進行，使體系溫度快速降低，將玻璃片上的水凝固。實驗中要注意兩點：（1）將Ba(OH)28H2O晶體研磨成粉末，以便與NH4Cl晶體充分接觸；（2）由于該反應(yīng)屬于固相反應(yīng)，一定要在晶體混合后立即用玻璃棒快速攪拌混合物，以使它們很快起反應(yīng)；（3）反應(yīng)放出有刺激性氣味的氨氣，會造成學(xué)習(xí)環(huán)境的污染，所以要注意對氨氣的吸收。 [分組實驗]閱讀教材并根據(jù)已有知識設(shè)計實驗方案和實驗步驟如下： [填寫實驗記錄] 實驗步驟 實驗現(xiàn)象 得出結(jié)論 將晶體混合后立即用玻璃棒快速攪拌混合物 有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，該氣體能使?jié)駶櫟淖仙镌嚰堊兯{ 有NH3氣生成 用手觸摸燒杯下部 感覺燒杯變涼 反應(yīng)吸熱 用手拿起燒杯 燒杯下面的帶有幾滴水的玻璃片（或小木板）粘到了燒杯底部 反應(yīng)吸收熱量使體系溫度降低，使水結(jié)成冰 將粘有玻璃片的燒杯放在盛有熱水的燒杯上一會兒再拿起 玻璃片脫離上面燒杯底部 冰融化 反應(yīng)完后移走燒杯上的多孔塑料片，觀察反應(yīng)物 混合物成糊狀 有水生成 用化學(xué)方程式表示上述反應(yīng)： Ba(OH)28H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O [反思與評價] 1.整個實驗中有哪些創(chuàng)新之處？ 2.在實驗過程中對你最有啟迪的是什么？ [實驗2-3] [講解]實驗注意事項：通過三組強酸和強堿之間的反應(yīng)對比實驗，定性的抽象出“中和熱”概念。在實驗中要注意：（1）三組實驗所處條件要相同，如使用的儀器、外界環(huán)境中溫度和壓強要相同；（2）三組實驗酸和堿的用量要相同，以保證生成水的量相同 （3）控制相同的反應(yīng)時間。 [學(xué)生分組實驗]三個學(xué)生分成一組進行實驗，其中每個學(xué)生做一個實驗并記錄現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，供組內(nèi)交流、比較使用，然后討論得出結(jié)論。最后向全班匯報，進行組間交流。 步驟一：三個學(xué)生各取一個大小相同的試管，分別做一個實驗并記錄實驗現(xiàn)象和數(shù) 據(jù)。 步驟二：匯總實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)并列表比較。 步驟三：對實驗進行原理性抽象──為什么強酸與強堿發(fā)生反應(yīng)時都會放出熱量？ [填寫實驗記錄] 反應(yīng)物 及用量 酸 HNO3 50 mL 1 mol/L HCl 50 mL 1 mol/L HCl 50 mL 1mol/L 堿 NaOH 50 mL 1 mol/L NaOH 50 mL 1 mol/L KOH 50 mL 1mol/L 混合前溫度 室溫 室溫 室溫 混合后溫度 t1 t2 t3 結(jié) 論 HNO3與NaOH發(fā)生中和反應(yīng)時放熱 HCl與NaOH發(fā)生中和反應(yīng)時放熱 HCl與KOH發(fā)生中和反應(yīng)時放熱 對實驗進行 歸納和概括 強酸與強堿發(fā)生中和反應(yīng)時放出熱量 [討論分析]三個反應(yīng)的化學(xué)方程式和離子方程式分別為： HNO3+NaOH=NaNO3+H2O，H+ + OH- = H2O HCl+NaOH=NaCl+H2O，H++ OH- = H2O HCl+KOH=KCl+H2O，H+ + OH- = H2O [小組發(fā)言]由此可見，三個反應(yīng)的化學(xué)方程式雖然不同，反應(yīng)物也不同，但是它們的反應(yīng)本質(zhì)相同，都是H+與OH-離子反應(yīng)生成水的反應(yīng)，屬于中和反應(yīng)，其離子方程式都是：H+ + OH- = H2O。所以，可提出推測，即中和反應(yīng)都放熱。由于三個反應(yīng)中H+和OH-離子的量都相等，則生成水的量也相等，故放出的熱量也相等（在上述三個實驗中，溫 度上升的幅度接近）。 [概念]※酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時所釋放的熱量稱為中和熱。 [板書]1、2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑反應(yīng)放熱 Ba(OH)28H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O反應(yīng)吸熱 H+ + OH- = H2O反應(yīng)放熱 [小組分析]利用第一課時所學(xué)的知識，從理論上分析以上反應(yīng)為何是吸熱或放熱反應(yīng) [小組發(fā)言]利用投影評價。 [講述]化學(xué)反應(yīng)大部分為放熱反應(yīng)，如，鋁片與鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)。木炭、氫氣、甲烷等在氧氣中的燃燒反應(yīng)也都是放熱反應(yīng)。少部分是吸熱反應(yīng)，如二氧化碳與碳的反應(yīng)。 [學(xué)與問]這里所列舉的兩類反應(yīng)說明了化學(xué)反應(yīng)與熱能之間的辯證關(guān)系以及它們之間的相互轉(zhuǎn)化： 一方面，用煤、石油、天然氣的燃燒放熱來說明化學(xué)能向熱能的轉(zhuǎn)化，人們利用這些化學(xué)反應(yīng)獲取能量；另一方面，用CaCO3經(jīng)過高溫煅燒分解生成CaO來闡述熱能對化學(xué) 反應(yīng)的支持作用，人們利用熱能來完成常溫下很難發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。 [思考與交流]如何通過實驗來測定鹽酸與氫氧化鈉反應(yīng)的中和熱？你認(rèn)為再設(shè)計實驗裝置和操作時注意那些問題？你準(zhǔn)備如何進行實驗？ [提示]在設(shè)計實驗裝置和操作時應(yīng)從兩個方面考慮，一是注重“量”的問題，如① 反應(yīng)物的濃度和體積取定值；② 測量反應(yīng)前后的溫度值；③ 做平行實驗取平均值。二是盡量減小實驗誤差，如① 用經(jīng)過標(biāo)定的鹽酸和氫氧化鈉溶液；② 量液器最好使用移液管；③ 攪拌使反應(yīng)充分進行；④ 及時散熱，使混合液溫度均衡；⑤ 溫度計的精確度高，最好使用精度為0.1 ℃或更高的溫度計；⑥ 鹽酸跟氫氧化鈉溶液混合后液面上方的空間盡可能?。虎?使用絕緣裝置，避免熱量散發(fā)到反應(yīng)體系之外；⑧ 溫度計要讀準(zhǔn)確。 [講述]人類不但利用化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的原理來獲取所需的能量進行生活、生產(chǎn)和科研，如化石燃料的燃燒、炸藥開山、發(fā)射火箭等。化學(xué)家們也常常利用熱能使很多化學(xué)反應(yīng)得以發(fā)生。從而探索物質(zhì)的組成、性質(zhì)或制備所需的物質(zhì)，如高溫冶煉金屬、分解化合物等。 化學(xué)反應(yīng)伴隨著能量變化是化學(xué)反應(yīng)的一大特征?；瘜W(xué)物質(zhì)的化學(xué)能通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為熱能，是人類社會發(fā)展的動力之源；而熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能又是人們進行化學(xué)科研創(chuàng)造新物質(zhì)不可缺少的條件和途徑。 [學(xué)生閱讀]科學(xué)視野：生物體中的能量轉(zhuǎn)化 能量轉(zhuǎn)化在生物體內(nèi)也是普遍存在的。例如植物通過光合作用使光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在所形成的淀粉等糖類中。人通過食物將淀粉等糖類攝入體內(nèi)，通過一系列化學(xué)反應(yīng)（生化反應(yīng)）釋放出能量，維持人的生理活動?！镅趸窃凇?。在分子水平上，化學(xué)和生物學(xué)正在出現(xiàn)交叉和融合?；瘜W(xué)必將對生物與生命科學(xué)的發(fā)展做出更大的貢獻。 [問題]1、生物氧化與化學(xué)氧化有是什么異同？ 2、化學(xué)與生物學(xué)能否出現(xiàn)交叉？為什么？ [板書]2、（1）生物體中的能量變化(圖2-2太陽能與人類生存) [投影]圖2-2太陽能與人類共存 [科學(xué)視野]投影：1、社會發(fā)展與能源利用（圖2-3不同社會發(fā)展水平時期的人均耗能量） 閱讀：2、人類利用能源的三個階段 柴草時期：（圖2-4中國古代制陶圖） 化石能源時期：（圖2-5汽車發(fā)動機汽缸中燃料燃燒） 多能源結(jié)構(gòu)時期： [板書] （2）社會發(fā)展與能源利用 [小結(jié)]略 [作業(yè)]P33 4、5、6、7、8 [板書計劃] 1．2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑反應(yīng)放熱 Ba(OH)28H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O反應(yīng)吸熱 H+ + OH- = H2O反應(yīng)放熱 2．（1）生物體中的能量變化（2）社會發(fā)展與能源利用 [研究性實驗] 【簡易冰袋的制取】實驗報告單 實驗?zāi)康模貉芯亢喴妆脑?、效果以及實際應(yīng)用。 實驗材料：碳酸鈉、硝酸銨、塑料薄膜袋、玻璃片、兩個相同的 易拉罐、兩個香蕉。 實驗原理：碳酸鈉與硝酸銨反應(yīng)要吸熱。 1．冰袋效果的實驗過程：將碳酸鈉與硝酸銨以3:2、1:1、1:2，3:1的不同比例混合，裝入大薄膜袋中，把袋放在一塊沾水的玻璃片上。 實驗現(xiàn)象：2分鐘后，以3:2比例的冰袋上先出現(xiàn)小冰晶，而其它三個冰袋出現(xiàn)冰晶要慢，且不明顯。 實驗結(jié)論：碳酸鈉與硝酸銨反應(yīng)時，按3:2的比例配制制冰袋效果最佳。 2、冰袋的實際應(yīng)用的實驗過程：在以上的實驗基礎(chǔ)上，用兩根差不多的新鮮香蕉，一根放在以3:2比例配制的簡易冰袋的易拉罐里，另一根放在無冰袋的易拉罐里。 實驗現(xiàn)象：放在有簡易冰袋的易拉罐里的香蕉溫度下降，而無冰袋的香蕉無現(xiàn)象。7天后觀察，有簡易冰袋的香蕉明顯比另一根香蕉新鮮一些。 實驗結(jié)論：用3:2比例配制的簡易冰袋適用于保存食物。