高中化学《化学能与热能》文字素材2 新人教版必修2

第二章化学反应和能量第一节化学能和热能一、教学设计能源与人类的生存和发展有着密切的关系。本章通过对化学反应中能量变化的讨论，教育学生认识到过去化学反应在人类能源利用中的作用，在未来人类解决能源危机、改善能源利用、开发新能源等关键作用下，激发学生对化学学习的兴趣，关注能源、环境等现代社会相关的化学问题。这门课的教育围绕着化学能和热能的关系展开。教育分为三部分。第一部分，教材首先从化学结合知识开始，阐述了化学结合与能量的密切关系，揭示了化学反应中能量变化的主要原因。然后分析化学反应中反应物和产物的能量储存与化学反应是否吸收或释放能量的关系，为后面强调“像质量保存一样，能量也保存”这一点奠定了基础。第二部分通过教科书在化学反应中能量变化主要以热的形式出现的三个实验，提出了吸热反应和放热反应的概念。这部分强调科学探究及学生活动，使学生在实验探究中理解和感受化学能和热能之间的相互转换及研究过程，学习在定性和定量研究化学反应中研究热量变化的科学方法。第三部分，教材为扩大学生的科学视野，展示了生物内部生命活动过程中能量转换、能源与人类社会发展的密切关系，使学生树立了正确的能源观。对于化学反应和能量之间的关系，学生们在中学化学中已经知道了，在他们的生活经验中也有丰富的感性知识。这一部分的教育内容是让学生学习物质结构的初步知识，然后从本质上理解化学反应和能量的关系。本节重点讨论了化学能和热能之间的内在关系，以及化学能和热能之间的相互转换。本节教学难点：从本质上(从微观结构的角度)理解化学反应中能量的变化，建立科学的能量变化观。基于以上分析，建议将本课教学分为三个课堂教学单元：理论思维教学、实验探究教学、实际应用教学。这三个教学单元相互连接，同时相互独立，其中任何一个单元都可以作为教学的起点，对整个教室进行教学，形成了以下几种教学思想。教学设计以理论思维教育为起点。化学结合知识复习启发学生思考化学反应中“化学结合的断裂和裂口”与化学反应能量变化的关系理论思维教育引导学生考虑化学能和热之间的相互转换的问题实验探究教育建议人类如何使用化学反应产生的热量实际应用教育。这个教学理念强调了理论的指导作用，引导学生在理论中提出了关于化学反应能量变化的一些科学假设，然后设计实验对多个假设进行验证，发展学生应用理论知识解决实际问题的能力。理论思维教学单位充分利用学生已经拥有的结构学知识、化学结合模型、图表、多媒体课件等课程内的教学资源，使用模拟课件对“化学结合的破坏和形成是化学反应中能量变化的主要原因”这一抽象复杂的知识进行可视化和可视化，利用对比、类比、联想等教学方法“决定在哪些过程中吸收能量还是释放能量”的化学反应和教学设计以实验探究教学为起点。首先从燃烧实验开始启发学生理解物质的化学反应，同时伴随着能量变化。这种能量变化通常转到热变化实验探索教育“为什么什么化学反应会吸收热，什么化学反应会释放热？”提出这个问题的问题转到理论思维教育建议人类如何利用化学反应产生的热量转到实际应用教育。这个教学理念强调了科学研究的一般过程，应用实验创造教学情况，学生发现并提出新问题，收集、整理事实和数据，得出结论，抽象吸热反应和发热反应的概念，然后用理论高度理解概念，最后应用于实际。整个教育过程是一个完整的科学探索过程。实验探究教学单位在探讨化学反应发热、吸热本质时，学生们明显是3: 1。热变化是化学反应中能量变化的主要表现；化学反应过程中的能量守恒；化学反应在发生过程中取决于吸热还是发热，决定反应物的总能量和产物总能量的相对大小。实验2-1、2-2、2-3是教学中非常重要的课堂教学资源，为了最大限度地提高教学价值，建议将实验2-1和实验2-3分配为学生分组实验。因为散热现象不能用眼睛直接观察，如果学生亲自动手，有助于触摸反应器，观察温度计，提高感性认识。实验2-2产生氨，因此在通风良好的环境下安排学生分组实验是直观的，现象明确，有趣，能很好地吸引学生的参与热情。经过分组实验后，引导学生获得完整丰富的感性认识，然后进行优质的理性分析，这一点很重要。通过学生报告、组内交流、编写实验报告等多种形式，给学生提供学习现象说明和分析、实验事实和数据的处理、事实和数据的抽象等科学方法的机会。最后为了使实验教学进入高水平的创造性实验和创造性思维阶段，学生们可以为课堂内讨论或课外深化学习提出具有挑战性的学习问题或课题。例如，除了触摸、使用温度计或观察少量水是否结冰外，还有其他方法指示反应热或吸收热吗？列出了认为可能的方法，并根据这些方法设计了实验；以定性实验为基础的反应释放或吸收的热量能定量测定吗？如果可能，如何设计实验？为了比较两种反应释放的能量大小，如何设计实验？教学设计以实际应用教学为起点。首先让学生们观看人类开发和利用能源的视频、照片等，或者提出有关能源的社会实践问题进行讨论进入实用教育让学生们认识到化学反应释放的能量是当今世界上最重要的能源让学生们在化学反应中研究能源变化的重要意义进入实验探索教育引导学生们从本质上理解：什么化学反应吸收热量，什么化学反应释放热量？进入理论思维教学。这个教学理念是将化学研究与社会的生存和发展紧密联系起来，引导学生在现实中研究化学反应。在实用课程单元中，更多地普及化学社会学的观点，所需的知识比较简短，但相关的知识很广泛。这部分在课堂上不要说得太深、太详细、太过分，要调动学生的学习兴趣和学习热情，引导学生充分利用课外课程资源进行学习。在课堂上，最好选择目标视频剪辑、有说服力的图片、学生可以查看和阅读的数据资料等，然后进行讨论和分析。与此同时，还鼓励学生们提供学习问题和学习课题，学生们去网络学习，图书馆复习资料，去社会上寻找日常生活中与能源相关的现象，发送一些课后阅读资料，让学生们进行分析，写报告。本模块的完整培训结构和流程图如下：二、活动建议实验2-1实验要点：铝稀，弱酸性和反应的现象不明显，经常需要加热，所以要选择强酸，不要太低浓度。最大限度地使用纯度好的铝条，用反应前砂纸打磨光，实验时用手触摸才能感觉到反应热，用温度计测量的效果更好。设计实验报告：实验目的1。了解铝和盐酸反应中热的变化。学习如何观察和测量化学反应的热变化。实验应由小组成员共同合作，完成下面三列要求的学习任务。实验活动时间：小组成员姓名：思考和讨论1.铝和盐酸反应的化学方程式：反应中能看到什么现象？3.如果不能用眼睛直接观察反应中的热变化，你会用什么简单易行的方法来理解反应中的热变化吗？4.要明显地认识或测量反应中的热变化，实验中需要注意哪些问题？实验记录实验阶段*可见现象用手触摸的感觉温度计测量的数据在一个试管中添加2-3ml 6mol/l的盐酸溶液在含有盐酸溶液的试管中插入用砂纸抛光的铝条结论反思和评价(a)个人反映和摘要1.通过这个实验学了什么化学知识？学了什么实验方法？在所有这些过程中，最满意的方法是什么？最不满意的方法是什么？(b)集团内部交流和评价1.想法，在讨论过程中，同一组成员给了你什么启示？你给了同一组成员什么启示？2.实验过程中同事们帮了什么忙？同一组的成员提供了什么帮助？(c)集团之间的交流和评价1.听完其他组的报告后，你发现他们的什么做法比你们组的好吗？哪个不如你们？2.听完其他小组的报告后，又有了新的想法吗？根据你在这次活动中的收获和成果，以10分之差计算，你的分数是：请说明原因：请把你的报告寄给老师。谢谢你的合作！*实验阶段也可以由学生自己设计和填充。实验2-2实验要点：这项实验成功的关键是在短时间内反应充分，迅速降低系统温度，凝固玻璃片上的水。实验中要注意两点。(1)将Ba(OH)28H2O晶体研磨成粉末，使其与NH4Cl晶体充分接触；(2)这种反应属于固相反应，混合物为了反应快，必须在结晶混合后立即迅速混合成玻璃棒。(3)释放有刺激性气味的氨的反应会造成学习环境的污染，因此要注意氨的吸收。建议的实验探究过程如下：(a)提出研究主题常温下氢氧化钡晶体对氯化铵晶体反应过程中能量的变化。(b)收集实验证据1.阅读教材，根据现有知识设计实验程序和实验阶段，如下所示。图2-1氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应2.根据上述实验方案和步骤，讨论实验过程中需要注意的问题。小组实验，观察实验现象，收集实验事实。报告实验现象和结果。(c)清理和结论列表整理实验事实和结论。实验阶段实验现象下结论混合晶体后，立即用玻璃棒快速搅拌混合物如果产生刺激性气味的气体，就可以使湿润的紫色石蕊试纸变蓝NH3气体生成用手触摸烧杯的底部烧杯好像变冷了反应吸收热量用手举起烧杯烧杯下面有几滴水珠的玻璃片(或小木板)粘在烧杯的底部反应吸收热量，降低系统温度，把水变成冰把贴在玻璃片上的烧杯放在装有热水的烧杯上，以后再捡起来玻璃碎片从上面的烧杯底部分离出来冰融化了反应后从烧杯中取出多孔塑料膜，观察反应物把混合物做成明胶有水的生成以上反应用化学方程式表示。ba(oh)28 H2O 2n4cl=bacl 2 2n0h 310h 2o(d)反映和评价1.整个实验有什么创新吗？实验中对你最有启发的是什么？实验2-3建议将教材中的实验改为以下三套比较实验。实验要点：通过强酸和强酸三群之间的反应比较实验，定性抽象“中和热”概念。实验要求三组实验条件相同：(1)使用的仪器、外部环境的温度和压力。(2)三组实验酸和碱的量相同，产生的水量相同。(3)控制相同的反应时间。三名学生分成一组进行实验，其中每个学生进行一次实验，记录现象和数据，用于在组内交流和比较，然后讨论结论。最后，报告全班，进行小组间沟通。第一阶段：3名学生各有大小相同的试管做一个实验，记录实验现象和资料。步骤2:总结实验现象和数据，比较清单。反应物和剂量神HNO3 50 mL 1 mol/LHCl 50 mL 1 mol/LHCl 50 mL 1mol/L碱NaOH 50 mL 1 mol/LNaOH 50 mL 1 mol/LKOH 50 mL 1mol/L混合前温度室温室温室温混合后温度T1T2T3结论HNO3和NaOH中和反应发热HCl和NaOH在发生中和反应时释放HCl和KOH中和反应发热进行实验归纳总结强酸和强碱在中和反应时释放热量第三阶段：对实验的原理抽象强酸和强碱反应时为什么释放热量？本质分析 三种反应的化学方程和离子方程如下：HNO3 NaOH=NaNO3 H2O，H OH-=H2OHCl NaOH=NaCl H2O，H OH-=H2OHCl KOH=KCl H2O，H OH-=H2O三种反应的化学方程式不同，但反应物本质上相同，都是H和OH-离子反应生成水的反应，属于中和反应，离子方程式为H OH-=H2O。因此，有可能提出中和反应全部释放的推测。如果h和OH-离子的量在三种反应中均相等，则产生的水量相同，因此释放的热量也相同(上述三种实验中温度上升的幅度接近)。形成概念 产碱发生中和反应1molH2O生成时释放的热称为中和热。三、交换问题学习和提问这里列出的两种反应显示了化学反应和热能之间的辩证关系，以及它们之间的相互转换：另一方面，煤、石油和天然气的燃烧放热说明化学能转化为热能，人们利用这种化学反应获取能量。另一方面，CaCO3通过高温小成分解说明热能对化学反应的支持作用，利用热能完成常温下难以发生的化学反应。总之，通过列举实例和提出问题，引导学生探索化学反应和能量的关系和相互转换问题，以及其背后的本质问题。事故和交换学生通过实验了解和感受中和反应中的热变化，教材还提出了“通过实验如何测量盐酸与氢氧化钠反应的中和热”的问题，将定性实验探索引向定量实验探索。这对学生的实验技术要求更高，因为学生在设计定量实验时需要考虑的因