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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(guò)科學(xué)探究活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中認(rèn)識(shí)和感受化學(xué)能與熱能之間相互轉(zhuǎn)化及其研究過(guò)程，學(xué)會(huì)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(guān)。 教學(xué)重點(diǎn)：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(diǎn)：從本質(zhì)上（微觀(guān)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(guān)。 教學(xué)過(guò)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(guò)渡]上一節(jié)我們從理論上對(duì)反應(yīng)放吸熱進(jìn)行了探討，這節(jié)課我們主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探討分析反應(yīng)過(guò)程中的吸放熱問(wèn)題。 [實(shí)驗(yàn)2-1] [講解]注意事項(xiàng)：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(qiáng)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，用手觸摸才能明顯感覺(jué)到反應(yīng)放熱，用溫度計(jì)測(cè)量效果會(huì)更好。 [分組實(shí)驗(yàn)]巡視指導(dǎo) [填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)記錄](méi) 實(shí)驗(yàn)步驟* 眼睛看到的現(xiàn)象 用手觸摸的感覺(jué) 用溫度計(jì)測(cè)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(guò)程中你將能看到什么現(xiàn)象？ 3.用眼睛不能直接觀(guān)察到反應(yīng)中的熱量變化，你將采取哪些簡(jiǎn)單易行的辦法來(lái)了解 反應(yīng)中的熱量變化？ 4.要明顯的感知或測(cè)量反應(yīng)中的熱量變化，你在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意哪些問(wèn)題？ [反思與評(píng)價(jià)] （一）個(gè)人反思和總結(jié) 1.通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)銓W(xué)到了哪些化學(xué)知識(shí)？學(xué)會(huì)了哪些實(shí)驗(yàn)方法？ 2.在整個(gè)過(guò)程中，你最滿(mǎn)意的做法是什么？你最不滿(mǎn)意的做法是什么？ （二）組內(nèi)交流和評(píng)價(jià) 1.在思考、討論過(guò)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(shí)驗(yàn)過(guò)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(píng)價(jià) 1.當(dāng)聽(tīng)完其他小組的匯報(bào)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(tīng)完其他小組的匯報(bào)后，你是否又有了新的想法？ [實(shí)驗(yàn)2-2] [講解]注意事項(xiàng)：這個(gè)實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是在短時(shí)間內(nèi)反應(yīng)充分進(jìn)行，使體系溫度快速降低，將玻璃片上的水凝固。實(shí)驗(yàn)中要注意兩點(diǎn)：（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(huì)造成學(xué)習(xí)環(huán)境的污染，所以要注意對(duì)氨氣的吸收。 [分組實(shí)驗(yàn)]閱讀教材并根據(jù)已有知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)步驟如下： [填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)記錄](méi) 實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)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?rùn)的紫色石蕊試紙變藍(lán) 有NH3氣生成 用手觸摸燒杯下部 感覺(jué)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(huì)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(guān)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(píng)價(jià)] 1.整個(gè)實(shí)驗(yàn)中有哪些創(chuàng)新之處？ 2.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)你最有啟迪的是什么？ [實(shí)驗(yàn)2-3] [講解]實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：通過(guò)三組強(qiáng)酸和強(qiáng)堿之間的反應(yīng)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，定性的抽象出“中和熱”概念。在實(shí)驗(yàn)中要注意：（1）三組實(shí)驗(yàn)所處條件要相同，如使用的儀器、外界環(huán)境中溫度和壓強(qiáng)要相同；（2）三組實(shí)驗(yàn)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(shí)間。 [學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)]三個(gè)學(xué)生分成一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中每個(gè)學(xué)生做一個(gè)實(shí)驗(yàn)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(bào)，進(jìn)行組間交流。 步驟一：三個(gè)學(xué)生各取一個(gè)大小相同的試管，分別做一個(gè)實(shí)驗(yàn)并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù) 據(jù)。 步驟二：匯總實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)并列表比較。 步驟三：對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行原理性抽象──為什么強(qiáng)酸與強(qiáng)堿發(fā)生反應(yīng)時(shí)都會(huì)放出熱量？ [填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)記錄](méi) 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(shí)放熱 HCl與NaOH發(fā)生中和反應(yīng)時(shí)放熱 HCl與KOH發(fā)生中和反應(yīng)時(shí)放熱 對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行 歸納和概括 強(qiáng)酸與強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)時(shí)放出熱量 [討論分析]三個(gè)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(jiàn)，三個(gè)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(cè)，即中和反應(yīng)都放熱。由于三個(gè)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(gè)實(shí)驗(yàn)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(shí)所釋放的熱量稱(chēng)為中和熱。 [板書(shū)]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(shí)所學(xué)的知識(shí)，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(píng)價(jià)。 [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(wèn)]這里所列舉的兩類(lèi)反應(yīng)說(shuō)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(lái)說(shuō)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(guò)高溫煅燒分解生成CaO來(lái)闡述熱能對(duì)化學(xué) 反應(yīng)的支持作用，人們利用熱能來(lái)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(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定鹽酸與氫氧化鈉反應(yīng)的中和熱？你認(rèn)為再設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置和操作時(shí)注意那些問(wèn)題？你準(zhǔn)備如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？ [提示]在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置和操作時(shí)應(yīng)從兩個(gè)方面考慮，一是注重“量”的問(wèn)題，如① 反應(yīng)物的濃度和體積取定值；② 測(cè)量反應(yīng)前后的溫度值；③ 做平行實(shí)驗(yàn)取平均值。二是盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，如① 用經(jīng)過(guò)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(jìn)行；④ 及時(shí)散熱，使混合液溫度均衡；⑤ 溫度計(jì)的精確度高，最好使用精度為0.1 ℃或更高的溫度計(jì)；⑥ 鹽酸跟氫氧化鈉溶液混合后液面上方的空間盡可能??；⑦ 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(jì)要讀準(zhǔn)確。 [講述]人類(lèi)不但利用化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的原理來(lái)獲取所需的能量進(jìn)行生活、生產(chǎn)和科研，如化石燃料的燃燒、炸藥開(kāi)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(guò)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為熱能，是人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的動(dòng)力之源；而熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能又是人們進(jìn)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(guò)光合作用使光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存在所形成的淀粉等糖類(lèi)中。人通過(guò)食物將淀粉等糖類(lèi)攝入體內(nèi)，通過(guò)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(dòng)?！镅趸窃凇Ｔ诜肿铀缴?，化學(xué)和生物學(xué)正在出現(xiàn)交叉和融合?；瘜W(xué)必將對(duì)生物與生命科學(xué)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。 [問(wèn)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(shū)]2、（1）生物體中的能量變化(圖2-2太陽(yáng)能與人類(lèi)生存) [投影]圖2-2太陽(yáng)能與人類(lèi)共存 [科學(xué)視野]投影：1、社會(huì)發(fā)展與能源利用（圖2-3不同社會(huì)發(fā)展水平時(shí)期的人均耗能量） 閱讀：2、人類(lèi)利用能源的三個(gè)階段 柴草時(shí)期：（圖2-4中國(guó)古代制陶?qǐng)D） 化石能源時(shí)期：（圖2-5汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸中燃料燃燒） 多能源結(jié)構(gòu)時(shí)期： [板書(shū)] （2）社會(huì)發(fā)展與能源利用 [小結(jié)]略 [作業(yè)]P33 4、5、6、7、8 [板書(shū)計(jì)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(huì)發(fā)展與能源利用 [研究性實(shí)驗(yàn)] 【簡(jiǎn)易冰袋的制取】實(shí)驗(yàn)報(bào)告單 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模貉芯亢?jiǎn)易冰袋的原理、效果以及實(shí)際應(yīng)用。 實(shí)驗(yàn)材料：碳酸鈉、硝酸銨、塑料薄膜袋、玻璃片、兩個(gè)相同的 易拉罐、兩個(gè)香蕉。 實(shí)驗(yàn)原理：碳酸鈉與硝酸銨反應(yīng)要吸熱。 1．冰袋效果的實(shí)驗(yàn)過(guò)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(shí)驗(yàn)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(gè)冰袋出現(xiàn)冰晶要慢，且不明顯。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：碳酸鈉與硝酸銨反應(yīng)時(shí)，按3:2的比例配制制冰袋效果最佳。 2、冰袋的實(shí)際應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)過(guò)程：在以上的實(shí)驗(yàn)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(jiǎn)易冰袋的易拉罐里，另一根放在無(wú)冰袋的易拉罐里。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：放在有簡(jiǎn)易冰袋的易拉罐里的香蕉溫度下降，而無(wú)冰袋的香蕉無(wú)現(xiàn)象。7天后觀(guān)察，有簡(jiǎn)易冰袋的香蕉明顯比另一根香蕉新鮮一些。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：用3:2比例配制的簡(jiǎn)易冰袋適用于保存食物。