第二章 化学反应与能量 （必修2）

1 / 13第二章 化学反应与能量 （必修 2）m 第二章化学反应与能量（必修 2）教材分析：本章共三节，可分为两个部分化学反应和能量、化学反应速率和限度，它们都属于化学反应原理范畴，是化学学科最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，它们又是在社会生产、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。因此，化学能对人类的重要性和化学反应速率、限度及条件控制对化学反应的重要性，决定了本章学习的重要性。初中化学从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识，而在选修模块“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和能量、化学反应速率和化学平衡的原理。因此，本章内容既是对初中化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。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；通过对新型化学电源开发利用的介绍，2 / 13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，学生将从原理上加深对化学反应条件的认识。这些都会增进学生对化学的兴趣和情感，体会化学学习的价值。由于本章内容在初中化学、高中必修模块和选修模块中均有安排，体现了学习的阶段性和层次性，在具体内容上前后还有交叉和重叠，因此，教师在教学时要充分注意到这一点。既要加强教学内容与实际的联系，体现化学的实用性和重要性，又要注意知识的前后联系和阶段性、渐进性，把握教材内容的深度、广度，防止任意拓宽加深，增加学生负担。第一节化学能与热能（第 1 课时）一、教学目标：1、通过实验了解化学反应中能量变化的主要表现形式，理解吸热反应、放热反应、中和热等基本概念2、通过实验探究了解科学研究的一般过程和基本方法，初步培养解决实际问题的科学探究能力。3、通过实验教学激发学习化学的兴趣，初步培养交流、合作、反思、评价的能力。3 / 13二、教学重点：吸热反应、放热反应、中和热等基本概念。三、教学难点：实验探究的基本过程和方法。四、教学过程：创设问题情景在一支试管中放入一小块生石灰，加入少量水，让学生观察实验现象，再让学生用手触摸试管外壁，然后要求学生回答观察到了什么现象？触摸试管外壁时有何感觉？说明什么问题？并要求学生写出反应方程式。结论生石灰与水反应生成糊状的氢氧化钙，试管发烫，说明反应放出了热能。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。学生举例、说明归纳小结物质在发生化学反应的同时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。设疑那么，化学变化中热量变化的具体形式又有哪些呢？这4 / 13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。学生分组实验见教材实验 2-1。思考与讨论用眼睛不能直接观察到反应中的热量变化，那么，你将采取哪些简单易行的办法来了解反应中的热量变化？各有什么优缺点？反思、交流与评价1、实验过程中，你自己最满意的做法是什么？最不满意的做法是什么？2、在思考、讨论的过程中，其他同学给了你哪些启示？你又给了他们哪些启示？演示实验见教材实验 2-2思考与讨论1、通过观察实验现象，你得出了哪些结论？写出反应方程式。2、你觉得做这个实验时需要注意哪些问题？还可以做哪些改进？实验中对你最有启发的是什么？5 / 13小结化学反应中的能量变化经常表现为热量的变化，有的放热，有的吸热。设疑通过前面的学习，我们知道燃烧反应、金属与酸的反应是放热的，而氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应是吸热的，那么，作为一类重要而常见的反应，酸与碱的中和反应是放热的还是吸热的呢？下面，请同学们自己通过实验来揭开这个秘密。学生分组实验建议按教参 P22 页的三组对比实验进行。讨论与交流1、通过实验，你得出什么结论？如何解释？2、通过这个实验，你学到了哪些知识？学会了哪些研究方法？3、要明显的感知或测量反应中的热量变化，实验中应注意哪些问题？如何减小你与同组同学的实验结果的差异？4、听完其他小组的汇报，发现他们的哪些做法比你们好？哪些不如你们的好？你现在是否又有了新的想法？假如要让你设计一个能较准确地测量反应中热量变化的装置，它的大体构造是怎样的，你可以和同学交流探讨共同确定。教师讲解6 / 131、中和反应都是放热反应。2、三个反应的化学方程式虽然不同，反应物也不同，但本质是相同的，都是氢离子与氢氧根离子反应生成水的反应，属于中和反应。由于三个反应中氢离子与氢氧根离子的量都相等，生成水的量也相等，所以放出的热量也相等。3、中和热：酸与碱发生中和反应生成 1mol 水所释放的热量称为中和热。4、要精确地测定反应中的能量变化，一是要注重“量的问题” ，二是要最大限度地减小实验误差。总结本节课我们结合已有的知识经验，以实验为主要的研究手段，初步探讨了化学反应中的能量变化及其主要形式。相信通过学习，同学们会有许多收获。但是，随着学习的深入，也必然会有更深层次的问题涌现出来，比如：化学反应中为什么伴随有能量的变化？为什么有的反应放热，有的反应吸热？如何来合理地表达反应中的能量变化？等等。这些问题我们将在下一节课上进一步探讨。练习与实践1、下列反应中属吸热反应的是（）A 镁与盐酸反应放出氢气 B 氢氧化钠与盐酸的反应7 / 13c 硫在空气或氧气中燃烧 DBa(oH)28H2o与 NH4cl 反应2、下列说法不正确的是（）A 化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化B 放热反应不需要加热即可发生c 需要加热条件的化学反应都是吸热反应D1mol 硫酸与足量氢氧化钠发生中和反应生成水所释放的热量称为中和热。3、城市使用的燃料，现大多为煤气、液化石油气。煤气的主要成分是 co、H2 的混合气体，它由煤炭与水蒸气在高温下反应制得，故又称水煤气。试回答：（1）写出制取水煤气的主要化学方程式，该反应是反应（填吸热、放热） 。（2）设液化石油气的主要成分为丙烷（c3H8）,其充分燃烧后产物为 co2 和 H2o，试比较完全燃烧等质量的 c3H8及 co 所需氧气的质量比。4、比较完全燃烧同体积下列气体需要的空气体积的大小：天然气（以甲烷计） 、石油液化气（以丁烷 c4H10 计） 、水煤气（以 co、H2 体积比 1：1 计）5、两位同学讨论放热和吸热反应。甲说加热后才能发生8 / 13的化学反应是吸热反应，乙说反应中要持续加热才能进行的反应是吸热反应。你认为他们的说法正确吗？为什么？（江苏省海门中学）第一节化学能与热能（第 2 课时）一、教学目标：1、能从化学键的角度理解化学反应中能量变化的主要原因，学会判断放热反应和吸热反应，初步掌握热化学方程式的书写。2、能从微观的角度来解释宏观化学现象，建立起微观世界和宏观世界的联系，初步培养想象能力。3、通过化学能与热能的相互转变，理解“能量守恒定律”，初步建立起科学的能量观，加深对化学在解决能源问题中重要作用的认识，增强学习化学的兴趣。二、教学重点：化学能与热能的内在联系及相互转变。三、教学难点：从本质上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。四、教学过程：9 / 13导入通过上节课的学习，我们对化学反应中的能量变化有了初步的认识，知道了反应中的能量变化通常表现为热量的变化放热或者吸热，也了解了中和热的概念。那么，很多同学也许会有这样一些疑问：化学反应中为什么会有能量变化？为什么不同反应的热效应不同？本节课，我们将围绕这些问题，先从微观和宏观的角度来揭示这些秘密，然后介绍反应中热效应的表示方法，最后再谈谈化学在能源开发、利用中的作用和地位。创设问题情景氢气和氯气的混合气体遇到强光会发生什么现象？为什么？学生思考、讨论氢气和氯气的混合气体遇到强光会发生爆炸。这是因为反应在有限的空间里进行，放出大量的热，使周围气体急剧膨胀。进一步思考反应中的热量由何而来？氢气和氯气反应的本质是什么？学生思考、讨论从化学键角度分析氢气和氯气反应的本质。10 / 13教师补充讲解化学反应的本质是旧键的断裂和新键的形成，化学键是分子或化合物里的原子之间强烈的相互作用。断开反应物中的化学键需要吸收能量，而形成生成物中的化学键要放出能量。氢气和氯气反应的本质是在一定的条件下，氢气分子和氯气分子中的 H-H 键和 cl-cl 键断开，氢原子和氯原子通过形成 H-cl 键而结合成 Hcl 分子。1molH2 中含有1molH-H 键，1molcl2 中含有 1molcl-cl 键，在 25和101kPa 的条件下，断开 1molH-H 键要吸收 436kj 的能量，断开 1molcl-cl 键要吸收 242kj 的能量，而形成 1molHcl分子中的 H-cl 键会放出 431kj 的能量。这样，由于破坏旧键吸收的能量少于形成新键放出的能量，根据“能量守恒定律” ，多余的能量就会以热量的形式释放出来。归纳小结1、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、能量是守恒的。练习反馈已知拆开 1molH2 中的化学键要吸收 436kj 的能量，拆开1molo2 中的化学键要吸收 496kj 的能量，形成水分子中的1molH-o 键要放出 463kj 的能量，试说明 2H2+o2=2H2o 中的能量变化。11 / 13讲解刚才我们从微观的角度分析了化学反应中能量变化的主要原因，那么，又怎样从宏观的角度来判断一个反应到底是放热还是吸热的呢？各种物质中都含有化学键，因而我们可以理解为各种物质中都储存有化学能。化学能是能量的一种形式，它可以转化为其他形式的能量。不同物质由于组成、结构不同，因而所包含的化学能也不同。在化学反应中，随着物质的变化，化学能也随之改变，如 H2 与cl2、o2 的反应。那么，一个化学反应吸收能量还是放出能量是由什么决定的呢？学生讨论、交流1、一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小。2、画出反应物、生成物总能量的大小与反应中能量变化的关系示意图。思考与分析甲烷燃烧要放出热量，水电解产生氢气和氧气，试从化学键和物质所含能量的角度分析气原因，并说明反应过程中能量的转变形式。提出问题前面我们通过对具体反应的分析，从微观和宏观两个角12 / 13度探讨了化学反应中能量变化的主要原因，知道了化学能和其它能量是可以相互转变的，还知道化学反应中能量变化通常表现为热量的变化。那么，怎样把物质变化和热量变化统一地表达出来呢？你可以在和同学讨论的基础上提出自己的想法，并对其他同学提出的表达方式作出评价。教师讲解热化学方程式的含义及朗读和书写的注意点练习反馈乙炔（c2H2）气体在氧气中完全燃烧会放出大量