2019-2020年高中化學《化學能與熱能》教案16 新人教版必修2.doc

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2019-2020年高中化學《化學能與熱能》教案16 新人教版必修2 教學目標： 1．通過科學探究活動，讓學生在實驗探究中認識和感受化學能與熱能之間相互轉化及其研究過程，學會定性和定量的研究化學反應中熱量變化的科學方法。 2．拓寬學生的科學視野，使學生建立正確的能量觀。 教學重點：化學能與熱能之間的內(nèi)在聯(lián)系以及化學能與熱能的相互轉化。 教學難點：從本質(zhì)上（微觀結構角度）理解化學反應中能量的變化，從而建立起科 學的能量變化觀。 教學過程： [復習]1．化學鍵與反應中能量變化關系？ 2．反應吸放熱與反應中能量關系？ [過渡]上一節(jié)我們從理論上對反應放吸熱進行了探討，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放熱，用溫度計測量效果會更好。 [分組實驗]巡視指導 [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　　論 [思考與討論] 1.鋁與鹽酸反應的化學方程式： 。 2.在反應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中的熱量變化，你將采取哪些簡單易行的辦法來了解 反應中的熱量變化？ 4.要明顯的感知或測量反應中的熱量變化，你在實驗中應注意哪些問題？ [反思與評價] （一）個人反思和總結 1.通過這個實驗你學到了哪些化學知識？學會了哪些實驗方法？ 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：這個實驗成功的關鍵是在短時間內(nèi)反應充分進行，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）由于該反應屬于固相反應，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；（3）反應放出有刺激性氣味的氨氣，會造成學習環(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 反應吸收熱量使體系溫度降低，使水結成冰 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 反應完后移走燒杯上的多孔塑料片，觀察反應物 混合物成糊狀 有水生成 用化學方程式表示上述反應： 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）控制相同的反應時間。 [學生分組實驗]三個學生分成一組進行實驗，其中每個學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，然后討論得出結論。最后向全班匯報，進行組間交流。 步驟一：三個學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)生反應時都會放出熱量？ [填寫實驗記錄] 反應物 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 論 HNO3與NaOH發(fā)生中和反應時放熱 HCl與NaOH發(fā)生中和反應時放熱 HCl與KOH發(fā)生中和反應時放熱 對實驗進行 歸納和概括 強酸與強堿發(fā)生中和反應時放出熱量 [討論分析]三個反應的化學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，三個反應的化學方程式雖然不同，反應物也不同，但是它們的反應本質(zhì)相同，都是H+與OH-離子反應生成水的反應，屬于中和反應，其離子方程式都是：H+ + OH- = H2O。所以，可提出推測，即中和反應都放熱。由于三個反應中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)生中和反應生成1molH2O時所釋放的熱量稱為中和熱。 [板書]1、2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑反應放熱 Ba(OH)28H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O反應吸熱 H+ + OH- = H2O反應放熱 [小組分析]利用第一課時所學的知識，從理論上分析以上反應為何是吸熱或放熱反應 [小組發(fā)言]利用投影評價。 [講述]化學反應大部分為放熱反應，如，鋁片與鹽酸的反應是放熱反應。木炭、氫氣、甲烷等在氧氣中的燃燒反應也都是放熱反應。少部分是吸熱反應，如二氧化碳與碳的反應。 [學與問]這里所列舉的兩類反應說明了化學反應與熱能之間的辯證關系以及它們之間的相互轉化： 一方面，用煤、石油、天然氣的燃燒放熱來說明化學能向熱能的轉化，人們利用這些化學反應獲取能量；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 反應的支持作用，人們利用熱能來完成常溫下很難發(fā)生的化學反應。 [思考與交流]如何通過實驗來測定鹽酸與氫氧化鈉反應的中和熱？你認為再設計實驗裝置和操作時注意那些問題？你準備如何進行實驗？ [提示]在設計實驗裝置和操作時應從兩個方面考慮，一是注重“量”的問題，如① 反應物的濃度和體積取定值；② 測量反應前后的溫度值；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??；⑦ 使用絕緣裝置，避免熱量散發(fā)到反應體系之外；⑧ 溫度計要讀準確。 [講述]人類不但利用化學能轉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?；瘜W家們也常常利用熱能使很多化學反應得以發(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。 化學反應伴隨著能量變化是化學反應的一大特征?；瘜W物質(zhì)的化學能通過化學反應轉化為熱能，是人類社會發(fā)展的動力之源；而熱能轉化為化學能又是人們進行化學科研創(chuàng)造新物質(zhì)不可缺少的條件和途徑。 [學生閱讀]科學視野：生物體中的能量轉化 能量轉化在生物體內(nèi)也是普遍存在的。例如植物通過光合作用使光能轉化為化學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)，通過一系列化學反應（生化反應）釋放出能量，維持人的生理活動?！镅趸窃凇?。在分子水平上，化學和生物學正在出現(xiàn)交叉和融合。化學必將對生物與生命科學的發(fā)展做出更大的貢獻。 [問題]1、生物氧化與化學氧化有是什么異同？ 2、化學與生物學能否出現(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） 多能源結構時期： [板書] （2）社會發(fā)展與能源利用 [小結]略 [作業(yè)]P33 4、5、6、7、8 [板書計劃] 1．2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑反應放熱 Ba(OH)28H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3↑+10H2O反應吸熱 H+ + OH- = H2O反應放熱 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 實驗目的：研究簡易冰袋的原理、效果以及實際應用。 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。 實驗結論：碳酸鈉與硝酸銨反應時，按3:2的比例配制制冰袋效果最佳。 2、冰袋的實際應用的實驗過程：在以上的實驗基礎上，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。 實驗結論：用3:2比例配制的簡易冰袋適用于保存食物。