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人教版高中化学必修22.1 化学能与热能(一)

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高中化学审核员

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 课题:第二章        化学反应与能量                                           授课班级
      第一节     化学能与热能(一)                                           课   时
                   1、 获得化学能与热能化学实验的基础知识和基本技能,学习实验研究的方法,能设计并完成
      知识与技能        吸热反应和放热反应的化学实验。
 教                 2、形成吸热反应和放热反应的概念
                   1、 具有较强的问题意识,能够发现和提出化学能与热能的探究性问题,敢于质疑,勤于思考,
 学    过程与方法        逐步形成独立思考的能力。
                   2、在教师的指导下与同学合作完成科学探究实验
 目                 1、 发展学习化学的兴趣,乐于探究物质变化的奥秘,体验科学探究的艰辛和喜悦,感受化学
                   世界的奇妙与和谐。
       情感态度
 的                 2、 有参与化学科技活动的热情,有将化学能与热能的化学知识应用于生产、生活实践的意识,
        价值观
                   能够对与化学能有关的社会和生活问题做出合理的判断。树立正确的能源观热爱家乡,热爱祖
                   国,树立为中华民族复兴、为人类文明和社会进步而努力学习化学的责任感和使命感。
      重  点         化学键与能量变化的关系
      难  点         从本质上(微观结构角度)理解化学反应中能量的变化,从而建立起科学的能量变化观
                                                 第二章     化学反应与能量   
                                                 第一节      化学能与热能
                   一、化学能(chemical energy)与热能(heat energy)的相互转化
                   1、铝与盐酸反应中的能量变化
        知
                   结论:铝与盐酸反应放热 
        识
                   2、Ba(OH)     ·8H O 与 NH Cl 反应中的能量变化
        结                     2   2       4
                   结论:该反应是吸热反应
        构
                   3、酸碱中和反应中的能量变化
        与
                   结论:该反应是放热反应
        板
                   酸与碱发生中和反应生成           1molH2O 时所释放的热量称为中和热。
        书
                   二、常见的吸热反应和放热反应
        设
                   1、放热反应:物质与氧气的反应              ;燃料的燃烧;中和反应;金属与酸;活泼金属与水的反应 
        计
                   ;生石灰和水反应;大部分化合反应 

                   2、吸热反应:C+CO2       ;C+H2O;H2 +CuO;Ba(OH)2 ·8H2O +NH4Cl;       Fe+H2O  (g);大部
                   分分解反应
                   三、化学能的利用
                                              教学过程
                                    教学步骤、内容                                              教学方法
 【板书】第二章        化学反应与能量
 【学生阅读】前言内容
 【讲解】通过阅读本章前言,我们知道本章我们要解决的核心问题:在现代广泛使用的各种能源中,
 那些与化学密切相关?面对能源枯竭的危机,提高能源利用率和开辟新能源是解决这一问题的两个
 主要方向,在这方面化学能做出什么贡献?
 【提问】]煤、石油和天然气等化石燃料或它们的制品的燃烧所产生的热能从何而来?与化学物质及
 化学反应有什么关系?石灰石经高温煅烧生成生石灰,高温提供的热能在分解反应中起什么作用?
 【回答】这里所列举的两类反应说明了化学反应与热能之间的辩证关系以及它们之间的相互转化。

               煤、石油、天然气的燃烧产生
 化学反应                                          热能
                 CaCO3 经过高温煅烧分解成     CaO
   一方面,用煤、石油、天然气的燃烧放热来说明化学能向热能的转化,人们利用这些化学反应获

取能量;另一方面,人们利用热能来完成常温下很难发生的化学反应,用                               CaCO3 经过高温煅烧分解
生成   CaO 来阐述热能对化学反应的支持作用, 
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【引入】演示实验:往一片棉花里加入两药匙的过氧化钠,然后滴加几滴水,观察现象。
【提问】问什么棉花可以燃烧,燃烧的条件是什么?
【分析】燃烧的条件:可燃物、氧气、可燃物的温度达到着火点

     2Na2O2+2H2O==4NaOH+2O2↑
【讲解】可燃物是棉花、反应产生了氧气,那么可燃物达到着火点的温度是怎么产生的?
【回答】该反应放出热量使得棉花               温度升高从而达到棉花的着火点
【设问】热能是能量的一种表现形式。那么,除刚才的这个反应,其它的化学反应过程中是不是也
会有能量变化呢?其表现形式又是怎样的?根据你已有的知识经验举例说明。
【回答】学生回答并举例
【归纳小结】物质在发生化学反应的同时都还伴随着能量的变化,这些能量变化通常又表现为热量
的变化。(除此之外还有的反应表现为还有光能、电能的变化)
【板书】一、化学能与热能的相互转化
【设疑】那么,化学变化中热量变化的具体形式又有哪些呢?这将是我们本节课研究的主要内容。
下面我们通过实验来进行研究、探讨,从中我们还可以了解到科学研究的一般过程和方法。
【演示实验一】镁条与盐酸的反应能量的变化
【板书】1、镁条与盐酸的反应能量的变化
【投影】实验步骤:在试管里加入              2-3 mL 6 mol/L 的盐酸,再插入镁条,立即用手触摸试管外壁,
感受其温度,并用温度计测量溶液的温度,做好记录,当反应进行到大量气泡冒出时,再用手触摸
试管外壁感受其温度,并用温度计测量溶液的温度,做好记录。
【讲解】注意事项:镁与稀酸和弱酸反应现象不明显,常常需要加热,所以要选择强酸且浓度不要
太低。尽量使用纯度好的镁条,反应前要用砂纸打磨光亮,这样进行实验时,用手触摸才能明显感
觉到反应放热,用温度计测量效果会更好。
【投影小结】
实验现象:试管外壁和溶液的温度,反应后比反应前高,有大量气泡逸出。

实验结论:铝与盐酸反应产生            H2 ,并放出热量。该反应是放热反应

方程式:Mg+2HCl == MgCl2+H2
【板书】结论:铝与盐酸反应放热 

【实验二】Ba(OH)2 ·8H2O       与 NH4Cl 反应中的能量变化

【板书】2、Ba(OH)2 ·8H2O       与  NH4Cl 反应中的能量变化
【投影实验】
            实验步骤                          实验现象                      得出结论
  1、将晶体混合后立即用玻璃棒快               有刺激性气味的气体产生,该气体
                                                               有 NH  气生成
  速搅拌混合物                        能使湿润的紫色石蕊试纸变蓝                       3
  2、用手触摸烧杯下部                   感觉烧杯变凉                          反应吸热
                                                               反应吸收热量使体系
  3、用手拿起烧杯                     烧杯下面的带有几滴水的玻璃片
                                                               温度降低,使水结成
                               (或小木板)粘到了烧杯底部
                                                               冰
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   4、将粘有玻璃片的烧杯放在盛有
                                玻璃片脱离上面烧杯底部                     冰融化
   热水的烧杯上一会儿再拿起
   5、反应完后移走烧杯上的多孔塑
                                混合物成糊状                          有水生成
   料片,观察反应物
 【讲解】注意事项:这个实验成功的关键是在短时间内反应充分进行,使体系温度快速降低,将玻
 璃片上的水凝固。实验中要注意两点:

 (1)将   Ba(OH)2·8H2O 晶体研磨成粉末,以便

 与 NH4Cl 晶体充分接触;
 (2)由于该反应属于固相反应,一定要在晶体
 混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物,以使它
 们很快起反应;
 (3)反应放出有刺激性气味的氨气,会造成学
 习环境的污染,所以要注意对氨气的吸收。

 【投影小结】1、方程式:Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O
 2、玻璃棒的作用:搅拌,使混合物充分接触
 3、反应物成糊状的原因:结冰粘结
 【板书】结论:该反应是吸热反应
 【实验三】酸碱中和反应中的能量变化
 【板书】3、酸碱中和反应中的能量变化
 【投影实验】实验步骤:在           50 mL 烧杯中加入      20 mL 2 mol/L 的盐酸,测其温度。另用量筒量取             20 
 mL 2mol/L NaOH 溶液,测其温度,并缓慢地倾入烧杯中,边加边用玻璃棒搅拌。观察反应中溶液
温度的变化过程,并作好记录。
                 盐酸温度/℃       NaOH  溶液温度/℃       中和反应后溶液温度/℃
                    室温              室温                 温度升高
 【提问】是不是所有强碱与强酸的反应都放热呢?下面让我们做一组对比实验。
 【设疑】对实验进行原理性抽象──为什么强酸与强碱发生反应时都会放出热量?
 【讲解】由此可见,强酸与强碱的反应的化学方程式虽然不同,反应物也不同,但是它们的反应本

 质相同,都是      H+与 OH-离子反应生成水的反应,属于中和反应,其离子方程式都是:H+ + OH- = 

 H2O。所以,可提出推测,即中和反应都放热。
 【板书】结论:该反应是放热反应

 3、酸与碱发生中和反应生成           1molH2O  时所释放的热量称为中和热。
 【讲解】最后,让我们一起来总结一下常见的吸放热反应
 【板书】二、常见的吸热反应和放热反应
 1、放热反应:

 (1)、燃料的燃烧        C + O2 = CO2       

 (2)、中和反应       HCl + NaOH = NaCl + H2O     
 (3)、活泼金属与水或酸的反应
 (4)、大部分化合反应
 (5)、食物的缓慢氧化
 【板书】2、吸热反应
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 (1)、大多数分解反应:CaCO3 = CaO + CO2↑  

 (2)、Ba(OH)2·8H2O   晶体与   NH4Cl 晶体的反应:

 Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O   

 (3)、碳与   CO2  气体的反应:      C + CO2 =2CO     

 (4)、碳与水蒸气的反应:C + H2O=CO + H2           

 (5)、氢气还原氧化铜:H2+CuO = H2O+Cu    
 【讲解】人类不但利用化学能转化为热能的原理来获取所需的能量进行生活、生产和科研,如化石
 燃料的燃烧、炸药开山、发射火箭等。化学家们也常常利用热能使很多化学反应得以发生。从而探
 索物质的组成、性质或制备所需的物质,如高温冶炼金属、分解化合物等。
    化学反应伴随着能量变化是化学反应的一大特征。化学物质的化学能通过化学反应转化为热能,
是人类社会发展的动力之源;而热能转化为化学能又是人们进行化学科研创造新物质不可缺少的条
件和途径。
 【学生阅读】科学视野:生物体中的能量转化
 【讲解】能量转化在生物体内也是普遍存在的。例如植物通过光合作用使光能转化为化学能储存在
 所形成的淀粉等糖类中。人通过食物将淀粉等糖类摄入体内,通过一系列化学反应(生化反应)释
 放出能量,维持人的生理活动。…生物氧化是在…。在分子水平上,化学和生物学正在出现交叉和
 融合。化学必将对生物与生命科学的发展做出更大的贡献。
 【板书】三、化学能的利用
 【投影】1、社会发展与能源利用(图               2-3 不同社会发展水平时期的人均耗能量)
 【投影】2、人类利用能源的三个阶段
 (1) 柴草时期:(图      2-4 中国古代制陶图)
 【讲解】柴草时期(火的发现至            18 世纪产业革命)以树枝杂草为主要能源。其主要贡献是:(1)                       推动
 了人类文明的进步        (2) 钻木取火使人类告别了“茹毛饮血”的生活,熟食促进了人的进化                          (3) 陶瓷、
 炼铜、冶铁等化学工艺在烈火中诞生,促进物质文明。 
 【投影】(2)    化石能源时期:(图         2-5 汽车发动机汽缸中燃料燃烧)
 【讲解】化石能源时期(18         世纪中期至现代)        以煤、石油、天然气为主要能源。主要贡献:(1)                   促进
 了冶金工业的发展和蒸汽机的推广,推动了近代产业革命。                         (2) 推动了汽车、飞机等工业的发展,
 加速了现代工业化的过程。
 【投影】(3)    多能源结构时期:


 【讲解】多能源结构时期,可再生能源和清洁能源(绿色能源)将成为新能源的主力军。太阳能、氢
 能、核能、生物能、地悫地表能将成为能源家庭族的主要成员。主要贡献:(1)                                 满足人们生产、生
 活所需的能源。(2)      提高了能源的利用率          (3) 最大限度地减少对环境的污染
 【小结】    化学反应伴随着能量变化是化学反应的基本特征之一。化学物质中的化学能通过化学反应
 转化为热能,提供了人类生存和发展需要的能量和动力,而热能转化为化学能又是人们进行化工生
 产、研制新物质不可或缺的条件和途径。
 【自我评价】
 1. 下列说法正确的是         (     )
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 A. 大多数的化合反应是释放能量的反应                 B. 大多数分解反应是吸收能量的反应
 C. 释放能量的反应都不需要加热                     D. 吸收能量的反应都需要加热
 2. 下列反应既属于氧化还原反应,又属于吸热反应的是

 A.铝片与稀盐酸的反应           B. Ba(OH)2 ·8H2O 和  NH4Cl 的反应

 C.灼热的炭与    CO2  的反应      D.甲烷在氧气中的燃烧反应
 3、下列说法正确的是(                )
 A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应                   B.任何放热反应在常温条件下一定能发生反应
 C.反应物和生成物所具有的总能量决定了反应结果是放热还是吸热
 D.吸热反应在一定条件下也能发生反应
 4、有关下列能量转化的认识不正确的是(                   )
 A.植物的光合作用使得太阳能转化为了化学能                    B.人类使用照明设备是将电能转化为了光能
 C.生物体内的化学变化过程在能量转化上比在体外发生的一些能量转化更为合理、有效
 D.燃料燃烧时只是将化学能转化为了热能
 5、绿色能源是指使用过程中不排放或排放极少污染物的能源,如一级能源中的水能、地热、天然气
 等;二级能源中电能、氢能等。下列能源属于绿色能源的是(                             )
 ①  太阳能     ②  风能    ③  石油    ④  煤   ⑤  潮汐能     ⑥  木材
 A.①②③        B.③④⑤         C.④⑤⑥         D.①②⑤
 6、下列反应中,属于吸热反应的是(                  )
 A.活泼金属跟酸反应            B.制造水煤气         C.酸碱中和反应              D.镁条燃烧 
 教学回顾:
     本节教学内容比较简单,主要是在复习初中化学实验的基础上进行的。学生学习起来比较容易,易于掌握。课堂
教学效果较好。


           课后习题
                                                基础达标
                  中国现代教育网     www.30edu.com  全国最大教师交流平台

    一、单项选择题
    1.下列对化学反应的认识错误的是(  )。
    A.会引起化学键的变化
    B.会产生新的物质
    C.必然引起物质状态的变化
    D.必然伴随着能量的变化
    2.“即食即热型快餐”适合外出时使用,其内层是用铝箔包裹已加工好的真空包装食
品,外层则是分别包装的两包化学物质,使用时拉动预留在外的拉线使这两种化学物质发
生反应,放出的热量便可对食物进行加热,这两包化学物质最适合的选择是(  )。
    A.浓硫酸和水        B.生石灰和水
    C.熟石灰和水        D.氯化钠和水

    3.对放热反应:A+B===C+D,以下说法一定正确的是(EA、EB、EC、ED                       分别表示
物质   A、B、C、D    所具有的能量)(  )。

    A.EA>EB
    B.EA>EB+EC
    C.EA+EB>EC+ED
    D.EA+EB
	
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